某钢铁企业废水处理改造工程设计

2020-11-09刘军

化肥设计 2020年5期

刘军

(中国五环工程有限公司,湖北武汉 430223)

钢铁企业生产废水具有水质成分复杂、水质水量变化大的特点，处理难度较大。钢铁企业耗水量大，如何提高废水的回用率、减少新鲜水的消耗，是当前水系统改造的重点。本文介绍了某钢铁企业生产废水回用系统改造的处理工艺流程及主要构筑物的设计参数，以期为同类企业进行废水处理提供参考[1]。

1 工程概况

某钢铁企业主要从事炼焦烧结、钢铁冶炼、轧钢等产品研发和生产。现有含盐污水处理达标后大部分外排，小部分做到了中水回用，大部分达标排放污水未进行后续深度处理后回用，新鲜水的回用率不高，面对日益严格的环保政策和国家的节水要求，从企业自身持续发展的需要，对现有污水处理流程进行改造、增加废水回用势在必行。

现有污水经处理后，少量中水经多介质过滤器、保安过滤器和反渗透装置处理后回用，其余大部分外排。本工程主要是对污水预处理进行局部改造,采用双碱法强化硬度处理，膜处理采用浸没式超滤加反渗透工艺进行深度处理后回用。深度处理系统扩建1 700 m3/h反渗透水装置，使总回用水量可达到2 000 m3/h反渗透水。

通过该工程的实施，将原达标外排的污水制备成满足生产要求的工业新水和反渗透水，可大幅降低新水外部取水量和废水排放量，规避外因导致的用水风险，有效缓解水资源供需矛盾。增加回收1 360万t/a淡水。

该工程符合国家节水减排的政策导向，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。同时，本工程工艺技术先进，具有较强的工程示范性。

2 设计规模及水质

(1)设计规模。对原有300m3/h系统进行改造，并新增反渗透装置,反渗透产水量为1 700 m3/h，合计产水量达到2 000 m3/h。2017年外排污水水质指标见表1。

表1 2017年外排污水水质指标

(2)本工程产品水为中水和中水反渗透产水(一级除盐)，中水设计水质指标见表2。一级反渗透产水设计水质指标见表3。

表2 中水设计水质指标

表3 一级反渗透产水设计水质指标

3 废水处理工艺

现有污水经处理后，由预处理中水池进入深处理中水池，然后由泵提升进入多介质过滤器，经保安过滤器后，由高压泵加压进入反渗透装置，反渗透产生的淡水由泵外送回用。原系统工艺流程见图1。

图1 原系统工艺流程

新工艺流程如下：由预处理中水池进入深处理中水池，然后由超滤增压泵提升至自清洗过滤器，之后进入浸没式超滤系统，由超过滤产水泵将超滤产水输送至超滤产水池，再由反渗透增压泵加压进入新建的保安过滤器，再由高压泵加压进入反渗透系统。一部分反渗透产水进入高位水池,另一部分由外供泵组送往公司软水管网。进入高位水池的反渗透产水由高位水池自流进入东区净水池，降低项目能耗。新建系统的工艺流程见图2。

图2 新建系统的工艺流程

新建系统的工艺流程主要改造的技术关键点如下。

(1)本项目进水中的硬度较高，为降低膜系统结垢风险和清洗频次，采用了石灰软化的方法对进水进行除硬，同时为减少排泥量,减低污泥处理的负荷，考虑不完全除硬即可达到膜处理要求。

(2)本项目高密度澄清池排泥负荷较大，斜管区积泥严重，考虑到高密池排泥效果较差，本次改造采取两项措施：①增加抽沙泵从排泥口排泥，增加污泥的排放量;②土建施工对高密池内排泥死角边角进行抹面处理。

(3)本项目为改造项目，首先新建浸没式超滤，超滤调试完成后,拆除原有7台保安过滤器，切换水源不影响原有反渗透装置的运行[2]。

(4)新建5套反渗透装置，调试合格后拆除原有4台反渗透装置，在原有位置更新反渗透装置[3,4]。

(5)为降低能耗，在装置区内新建高位水池，反渗透产水由高位水池自流进入东区蓄水池，同时新建管道支路进入外供水泵吸水池，采用自动阀门切换。

(6)浸没式超滤CIP清洗药剂由超滤进水泵供水进入超滤膜池，EFM清洗药剂由超滤反洗水泵供水稀释进入超滤膜池。

4 主要构筑物及设计参数

4.1 超滤系统

(1)超滤增压泵。型式为卧式离心泵，数量为5台(3用2备);流量为1 100～1 500m3/h;扬程为30m，变频配置;密封为机械密封;电机绝缘等级为F;防护等级为IP54。

(2)自清洗过滤器。运行方式为全自动，电动吸式;设备出力为1 500m3/h，数量为3台;过滤精度为200μm;工作压力为0.25MPa;设计温度为40 ℃;电机功率为0.55kW。

(3)超滤装置。数量共9套(8用1备);设计总产水量为≥3 200m3/h;设计运行膜通量为37～50L/m2·h;产水水质为正常SDI≤3;浊度≤0.2NTU;回收率为不小于90%。

4.2 反渗透系统

(1)反渗透增压泵。型式为卧式离心泵，数量为5台(3用2备)，流量为1 100m3/h，扬程为32m。

(2)保安过滤器。型式为卧式圆筒，设备出力为360m3/h，数量为9台(每台高压泵配套1台)，直径为φ1 000 mm，设计压力为0.6 MPa，过滤精度为5 μm，滤芯数量为14支/台(大流量滤芯)。

(3)反渗透高压泵(变频控制)。型式为卧式离心泵，数量为9台，单台流量为360m3/h，扬程为130m，变频器为9台，功率为240kW。

(4)反渗透装置。数量为9套，单套净出力为250m3/h，水回收率不小于70%，设计温度为20 ℃，排列(级、段)方式为2段、40∶20，6芯装，一段膜元件型式为DOW CR-100，二段膜元件型式为DOW CR-100，材质为聚酰胺，膜通量(15 ℃)不大于19.0LMH，膜元件总数量为360支/套，共3 240支，使用寿命>3年。

(5)加药系统。①还原剂投加装置:计量箱数量为2台，容积为2 000L；计量泵数量为5台，出力为0～100L/h，出口压力为1.0MPa;②阻垢剂投加装置:阻垢剂加药装置9套(含一期更新3套)，一对一配置，其中包括计量箱9台、计量泵11台(其中2台备用)、配管和撬座、现场就地控制箱等;③非氧化性杀菌剂加药系统:设置1套非氧化性杀菌装置，间歇冲击加药。投加浓度为50～100mg/L。设置2台计量箱，2台计量泵(1用1备)，间断使用，每周1～2次，每次30min。