膜法处理技术在钢铁废水回用中的应用

2021-11-24

商品与质量 2021年11期

陕西龙门钢铁有限责任公司陕西渭南 715405

1 相关案例分析

某钢铁公司在正常的生产和经营过程中，产生大量的工业废水，经厂区现有的废水处理站处理达标后排放，为进一步节约用水，对现有的预处理设施进行升级改造，处理后的中水进一步应用膜法处理技术进行深度处理并回用[1]。原工业废水处理站处理原水为钢铁厂总排废水以及部分生活废水，设计能力1400m3/h，升级改造后的处理流程为预处理+超滤+反渗透的双膜系统，回用系统出水部分用作对水质要求高的生产工艺用水以及勾兑用水，浓水主要输送至高炉冲渣回用。在项目设计中结合钢铁企业废水特点对双膜水处理系统进行系统的改造和优化。具体内容如下。

2 膜法处理技术概述

反渗透是目前水处理系统设备中应用最广泛的一种脱盐技术，具有极高脱盐能力，且运行安全、灵活，操作简单。反渗透亦称逆渗透（RO）是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜（或称半透膜）分离出来。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。反渗透主要去除水中溶解盐类、有机物、二氧化硅胶体、大分子物质及预处理未去除的颗粒物等。通常情况下，膜法处理技术会被应用在有机物和无机物以及病毒和细菌的分离工作上。同时，膜法处理技术还可以被应用在特殊溶液系统的分离过程中。例如，应用膜法处理技术，工作人员可以将溶液大分子和无机盐进行有效的分离，这种水处理方法的分离装置也相对较为简单，工作人员应用起来较为方便，在装置的维护和维修上也较为容易，且占地面积较小，这也是其应用范围不断扩大的重要原因。

3 膜法处理技术在钢铁废水回用中的应用流程

膜法处理技术在钢铁废水回用中的应用流程较多，具体如下：第一，钢铁废水在经过了沉砂池处理以后进入絮凝反应池，同时通过管道混合器投加混凝剂PAC，絮凝剂PAM，以此来加速促进水中的悬浮物、胶体等颗粒物聚集，然后再自流进入斜管沉淀池进行沉淀分离。第二，沉淀池出水通过水泵加压后进入全自动精密过滤器，对废水中的一些悬浮杂质进行进一步过滤分离。过滤出水再进入活性碳滤池，通过活性碳的吸附作用对水中的有机物、油、余氯等物质进行高效的吸附，从而避免余氯等氧化性物质进入双膜系统，对膜组件造成破坏。第三，经过过滤器预过滤后的原水流均匀分配到每格超滤膜滤池。超滤膜滤池每格可独立操作运行，也可按各自系列平行操作运行。进入膜池的原水，穿过膜丝进入中空纤维膜腔室。产水经由挂架顶部汇集到产水总管。超滤装置配套的滤液泵产生的抽吸负压最高可达到85kPa 的跨膜压力（TMP）。流量控制是通过产水泵变频驱动和产水流量计组合控制实现。每个超滤膜池流量设定值由整个膜系统的流量设定值计算得到。每个CS 膜架的产水管路汇流进入产水总管，最后到中间水池。第四，在经过了超滤处理以后，水会进入中间水池，利用中间水池中的清水则可以对超滤系统进行有效的清洗。超滤产出水经RO 系统供水泵进一步加压后供至RO 系统的保安过滤器，再通过高压给水泵二次加压后进入RO 系统膜组进行膜分离处理，处理后产水经RO 产水池，浓水进RO 浓水池。当RO 产水率降低，前后达到一定的压差后进行反冲洗，如果反冲洗频率达到一定的数值时，进行化学清洗。全部运行由PLC 进行自动控制。

4 膜法处理技术在钢铁废水回用中的设计优化

4.1 超滤系统的设计优化

（1）超滤系统的作用。膜法处理技术的超滤系统在实际的应用过程中主要的作用是去除水中的微粒、胶粒、细菌、热源和有机物。一般情况下，超滤系统都被应用在反渗透的预处理工作上。超滤装置可以分为外压和内压两种方式。

（2）超滤系统的组成。超滤膜在具体的应用过程中，按照结构型式进行分类可以分成中空纤维式、板框式、管式和卷式等结构。结合钢铁企业废水特点，本案例选用MEMCOR 浸没式超滤膜，其采用中空纤维膜生产高质量的出水。进入膜池的原水，穿过膜丝进入中空纤维膜腔室。同时，它浓缩了截留下来的颗粒杂质，以作进一步处理或处置。该类型超滤装置能够高效运行的关键在于其专利的空气擦洗工艺进而在一定的周期性间隔去除堆积在膜纤维上的颗粒杂质。反洗空气进入膜纤维束中，擦洗膜表面，这是采用一般外部空气擦洗技术无法实现的。该类型超滤膜具有优异的出水水质、更小的占地面积、更低的能耗、膜扩建迅速、运行操作管理简单等特点，在工业废水反渗透预处理中已得到了广泛的应用[2]。

4.2 反渗透系统

反渗透系统在实际的运行过程中主要是通过额外施加超过正常渗透压的压力，来对水中的离子、有机物、胶体等杂质进行有效分离。反渗透系统包括保安过滤器、高压泵、反渗透装置和所有的辅助系统设备，以及系统内的所有阀门、管道、仪表及就地仪表盘等。结合钢铁废水特点，反渗透膜元件采用原装进口品牌抗污染膜（8 英寸标准膜元件），反渗透（RO）膜元件的设计通量不大于各膜元件制造厂商《导则》规定的最大通量值的75%。运行膜通量一级按小于18L/m2h 设计[3]。