钢铁企业综合废水处理及回用工程

陈阳春，周欢，赵燕鹏，吴雪

（1.山东钢铁莱芜分公司，山东　莱芜　271104；2.山东省冶金设计院股份有限公司，山东　莱芜　271104）

工程实例

钢铁企业综合废水处理及回用工程

陈阳春1，周欢2，赵燕鹏1，吴雪1

（1.山东钢铁莱芜分公司，山东莱芜271104；2.山东省冶金设计院股份有限公司，山东莱芜271104）

根据某钢厂废水水质特点，选择了高效沉淀池-V型滤池-超滤-反渗透的组合处理工艺，并介绍了该工艺流程及其主要构筑物设计参数。工程运行结果表明，出水水质优于GB 50721—2011《钢铁企业给水排水设计规范》中生产新水水质指标，可节约工业新水消耗量340×104m3/a，同时减少了对环境的污染。

钢厂废水；高效沉淀池；V型滤池；超滤；反渗透；回用

1　工程概况

某钢厂是以生产H型钢、工槽钢、异型钢、板带等为主要产品的综合型钢铁企业，钢产量约为1 100×104t/a。在生产过程中，需要排出大量的废水，主要包括3部分：①热线生产设备及产品冷却用水，具有排放量大，温度高，悬浮物、硬度含量较高等特点；②烟气洗涤、设备和场地清洗、检修废水等，该部分废水排放量不大，水质成分复杂，含盐类、油类等；③厂区办公楼、澡堂、食堂等生活污水，该部分废水水质简单，主要含CODCr、氮、磷等。该钢厂所在地区水资源相对匮乏，水源的供给已成为限制企业发展的制约因素。为缓解水资源紧缺状况，一方面采取先进的工艺技术降低水耗，另一方面促进废水资源化，即实现废水再生回用，经综合论证新建了一座综合废水处理站。

2　废水水量、水质及回用标准

根据相关部门的统计数据，综合废水量平均约为650 m3/h，其中循环冷却水系统排污水瞬时排放量大，约为500 m3/h，悬浮物、硬度含量较高；设备清洗等其它废水排放量不大，约为100 m3/h，多数含盐类、油类；生活污水排放量约为50 m3/h，主要含CODCr、氮、磷等。考虑留有余量，故确定污水处理站处理规模为800 m3/h。回用水水质标准执行GB 50721—2011《钢铁企业给水排水设计规范》，用于厂区热线生产循环冷却水系统，产出后的浓盐水用于高炉冲渣。废水水质及回用标准见表1。

表1　废水水质及回用标准Tab.1　Wastewater qua1ity and reuse standard

3　工艺流程分析

3.1处理工艺选择

目前，钢铁工业废水处理工艺中冷却-混凝-沉淀-过滤等组合工艺可基本实现对废水的回用，此工艺对悬浮物、浊度等有较好的去除效果，对硬度、盐度等去除效果差［1-4］；微涡旋反应沉淀池-双层过滤工艺对浊度有较好的去除效果，而对pH值、盐度等去除效果较差［5］。此类工艺不具备除盐的作用，因此当对回用水水质要求较高时，特别是要求作为新水补充水时，需增加深度处理工艺。目前，深度处理的组合工艺很多，如超滤-反渗透工艺，该工艺对浊度和盐度均具有较好的处理效果［6-8］。因该钢厂所在地区水资源相对匮乏，建设废水处理站的目的之一是实现废水再生回用，经技术经济比较，选择高效沉淀池-V型滤池-超滤-反渗透的组合水处理工艺，实现综合废水经处理后回用作为工业新水和循环水的补充水。

3.2工艺流程说明

经过对3种废水水源的水质、水量分析，最终确定了高效沉淀池-V型滤池-超滤-反渗透组合工艺，其工艺流程见图1。

图1　废水处理工艺流程Fig.1　Wastewater treatment process

预处理工艺由高效沉淀池-V型滤池-活性炭过滤器组成。综合废水经过预处理工艺后，水体中的主要悬浮物、胶体及重金属离子、游离性余氯等得到去除，为后续的超滤系统提供了稳定水质。超滤作为反渗透的预处理工艺，主要目的是去除水中的细小悬浮物、胶体微粒和细菌等杂质，并能完全去除水体中的不溶解物质。反渗透是本工艺的关键部分，利用反渗透膜的选择透过性，使水分子通过，得到产品水，废水中的金属离子、胶体微粒等杂质截留在浓水侧。废水经处理后最终分成两部分：一部分达到回用水水质指标，作为敞开式循环冷却水系统的补充水；另一部分为高含盐废水，作为高炉冲渣用水。所有流程产生的污泥送至污泥浓缩池，经加药改变污泥的比阻后，送至板框压滤机脱水，然后送至污泥堆场，进行妥善处理。

4　主要构筑物及设备参数

（1）隔栅。自动回转细格栅4台，配套栅渣输送机，耙齿间隙为20 mm，格栅深度为1.1 m，安装倾角为75°。

（2）高效沉淀池。由前混凝反应池、絮凝沉淀池、浓缩池和后混凝反应池组成，最大设计流量为850 m3/h。前混凝反应池4座，钢筋混凝土结构，每座池内设混合搅拌机1台，功率为1.1 kW。絮凝沉淀池2座，配絮凝搅拌机2台（变频），功率为2.2 kW；浓缩池2座，钢筋混凝土结构，内设中心传动刮泥机2台，功率为0.75kW；后混凝反应池1座，钢筋混凝土结构，内设快速搅拌机1台，功率为1.1 kW，在该池内投加混凝剂，增强后续滤池的过滤效果。

（3）V型滤池。4座并联运行，单池处理能力200 m3/h，钢砼结构，尺寸为12.6 m×3.5 m，滤料以上水深为1.2 m，滤料床厚度为1.5 m。配套反冲洗供水泵和鼓风机，反冲洗水泵采用离心泵，3台（2用1备），Q=450 m3/h，H=18 m，N=45 kW；鼓风机3台（2用1备），Q=36 m3/min，H=50kPa，N=45 kW。

（4）活性炭过滤器。6组并列运行，单台处理能力为150 m3/h，规格为Φ1 024 mm×790 mm；反洗水泵为卧式离心泵，Q=250 m3/h，H=20 m，N= 30kW；过滤器内填充0.5～2.0mm的颗粒活性炭。

（5）超滤系统。共设置8套超滤装置，单套处理能力为100 m3/h，陶瓷膜/支撑体（TiO2/A12O3），不锈钢SUS304外壳，超滤膜组件采用德国ATECH公司进口产品，膜管长度为1 500 mm，膜孔径为100 nm。配套供水泵、反洗泵和清洗装置，供水泵为卧式离心泵，Q=300 m3/h，H=32 m，N=45 kW，4台（3用1备）；反洗泵采用卧式离心泵，Q= 440m3/h，H=25m，N=55kW，2台（1用1备）。

（6）反渗透系统。反渗透装置共6套，单套处理能力为150 m3/h，采用BE80-40进口膜组件，其它配套装置包括反渗透装置、反渗透增压泵、阻垢剂加药装置、还原剂加药装置、杀菌剂加药装置和清洗系统。反渗透高压泵采用卧式离心泵，Q= 180 m3/h，H=138 m，N=125 kW，6台（5用 1备）。清洗泵采用卧式离心泵，1台，Q=150 m3/ h，H=38 m。

（7）板框压滤机。设计有效过滤面积为800m2，滤板尺寸为2 000 mm×2 000 mm×90 mm，污泥泵4台（3用1备），Q=100 m3/h，H=80 m，N=45 kW，反洗泵2台（1用1备），Q=220L/min，H= 800 m，N=45 kW，空压机2台（1用1备），Q= 11.5m3/h，H=1.0MPa，N=75kW。

5　运行效果

该工程于2014年10月竣工，随后进行调试运行，系统进水量为650 m3/h，经调试运行一段时间后，系统运行稳定，超滤出水CODCr的质量浓度为35mg/L，SDI为3，浊度为0.5 NTU，满足反渗透进水水质要求。深度处理出水水质见表2。由表2可知，出水水质优于GB 50721—2011中工业新水水质指标。

表2　深度处理出水水质Tab.2　Eff1uent water qua1ity after advanced treatment

6　运行成本分析

本工程建设投资为9 066.61万元，按目前实际处理水量650 m3/h计算，则年处理废水量为569.4万t。按工业新水价格为5.5元/t、废水排污费为2.15元/t计算，则处理回用1 t废水，可节省新水取水费和排污费7.65元，扣除运行成本5.30元/t后，净收益为2.35元/t，每年可节约费用1336.89万元。

7　结语

（1）采用高效沉淀池-V型滤池-超滤-反渗透工艺处理钢厂综合废水，处理出水水质优于GB 50721—2011中工业新水水质指标。

（2）受高炉定修、热线设备检修等影响，废水水量、水质变化大，造成预处理后产水SDI值偶尔不达标，对膜元件的维护带来较大影响。在运行过程中，要加强各相关部门的协调和管理，按要求进行膜的清洗和保养，确保系统正常运行。

（3）生产运行稳定时，预处理单元出水已基本满足回用水水质要求，所以无需将出水全部进行反渗透处理，可在预处理单元后设置超越管，部分预处理出水可直接进入回用水池与反渗透出水混合即可满足回用水的水质要求，以减少反渗透装置的运行，节约运行成本。

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Project of treatment and reuse of comprehensive wastewater from iron and steel enterprises

CHEN Yang-chun1，ZHOU Huan2，ZHAO Yan-peng1，WU Xue1
（1.Laiwu Steel Group of Shandong Steel，Laiwu 271104，China；2.Shandong Province Metallurgical Engineering Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

According to the characteristics of the wastewater from a stee1 mi11，efficient sedimentation tank-V type fi1ter-u1trafi1tration-reverse osmosis combined process was adopted，the f1ow of the said process as we11 as the design parameters of its main structures were introduced.The engineering operating resu1ts showed that，using the said combined process to treat wastewater from iron and stee1 enterprises，the eff1uent water qua1ity was superior to the industria1 new water qua1ity index mentioned in GB 50721—2011 Design Mannual for Steel Industrial Water Supply and Wastewater，which cou1d save industria1 new water 340×104m3/a and reduce environmenta1 po11ution at the same time.

wastewater from stee1 mi11；effient sedimentation tank；V type fi1ter；u1trafi1tration；reverse osmosis；reuse

X703.1；X757

B

1009-2455（2016）03-0055-03

陈阳春（1981-），男，安徽安庆人，给水排水工程师，大学本科，主要从事钢铁厂给排水技术及运行管理，（电子信箱）chenyc02@126.com。

2016-04-22（修回稿）