天津轧三的钢铁废水综合处理与回用

谷洪雪（天津冶金集团轧三钢铁有限公司，天津300131）

天津轧三的钢铁废水综合处理与回用

谷洪雪（天津冶金集团轧三钢铁有限公司，天津300131）

[摘要]为了降低吨钢新水耗量，节能减排，保护环境，天津冶金集团轧三钢铁有限公司根据发展用水需要以及环保等要求，建设了钢铁废水处理及回用工程。该工程设计处理规模为4 500 m3/d，采用超滤、反渗透、钠离子交换器等处理工艺，处理出水作为循环水补水。介绍了该工程的工艺流程，主要构筑物的设计原理及参数。

[关键词]钢铁废水处理；超滤；反渗透

1　引言

钢铁废水的特点是量大、成分复杂、难处理、不易降解和净化，危害性较大，如不做处理会对环境以及人类的身体健康造成威胁。天津冶金集团轧三钢铁有限公司根据总体规划以及生产发展用水要求，将全厂生产废水进行收集处理，并将处理后的软水和浓盐水用于循环水系统，以达到节约用水，保护环境的目的。

2　设计规模与水质

天津轧三钢铁有限公司废水处理系统，处理规模为4 500 m3/d，废水处理站最终产水为150 m3/h的除盐软化水和50 m3/h的浓盐水。设计进出水水质如表1。

3　工艺流程及主要构筑物的设计参数

3.1工艺流程

针对该钢铁厂综合废水的特点，采用预处理系统，深度处理系统以及软化水制备系统对钢铁废水进行处理。废水处理工艺流程见图1。

表1　钢铁废水水质

由图1可知，本系统预处理设施包括全自动格栅、调节池、石灰反应槽、一体化净水器、自清洗过滤器、超滤装置。钢铁废水先进入沉砂池去除废水中粒径大的沙粒。沉砂池出水经过全自动格栅除去较大漂浮物或悬浮物后进入曝气调节池，调节池出水加入石灰、聚氯化铝铁和聚丙烯酰胺后进入一体化净水器。废水在一体化净水器里经过混凝、沉淀、过滤后进入净水池内，净水池里的水经过管道换热器加热至预定温度，再经过自清洗过滤器去除残余的颗粒物后进入超滤装置。超滤出水后进入中间水池，再通过高压泵打入反渗透系统，废水经过除盐再去除CO2后进入除盐水池，最后除盐水经过钠离子交换器去除钠、镁离子硬度后得到软水，再供往各个用水点。一体化净水器和石灰反应槽里的污泥经过管道进入污泥浓缩池，污泥浓缩池里的污泥加入聚丙烯酰胺等药品后用污泥泵打入带式压滤机，经过脱水、碾压成泥饼后外运。

图1　废水处理与回用工艺流程

3.2主要构筑物设计参数

3.2.1格栅及调节池

设置中格栅一台，栅条间隙B=20 mm,格栅宽度800 mm。调节池容积900 m3，调节池分为两格，一格作为预沉池，容积300 m3；另一格容积600 m3，调节池中设有曝气搅拌装置，使污水中污泥不沉降，并充分耗氧，把污水中二价铁氧化成三价铁，并去除污水中部分有机物，提升后续除铁效果。

3.2.2石灰反应槽

由于来水中的硬度较高，无法直接采用膜处理工艺，因此需要进行去除硬度预处理。本系统采用的去除硬度预处理为熟石灰软化，即通过向水中投加熟石灰，把水中的Ca2+、Mg2+转化为难溶化合物使其沉淀出来。

3.2.3聚氯化铝铁PAFC和聚丙烯酰胺PAM加药系统

为了避免水中较高浓度的二氧化硅对反渗透膜的不利影响，在通过熟石灰软化后，向水中投加聚合氯化铝铁，此时废水内铁盐可以形成无定形氢氧化铁，它能够吸附溶解硅。因此，可使水中残余溶解硅含量进一步降低，从而满足反渗透系统长周期稳定运行的要求。混凝剂聚丙烯酰胺的作用是将水中微小的胶体、悬浮物，甚至大分子有机物通过电中和、混凝、架桥、网捕使之形成较大颗粒的悬浮物，以便生成较大的矾花在一体化净水器中去除掉。

3.2.4一体化净水器

一体化净水器包括布水、反应、沉淀、过滤、集水、集泥、自动反洗7个主要单元。一体化净水器里的高浓度絮凝层，能使原水中的杂质颗粒在其间得到充分地碰撞接触，吸附的几率增大，杂质颗粒去除率高。净水系统自动化，既保证了净水系统的高效过滤，又能自动反冲洗，无需另设反冲洗水泵或空压机等电气设备，而且节省了大量基建投资及日常运行、维修、保养费用。本系统采用两套一体化净水器，每套处理水量150 m3/h。

3.2.5超滤装置

超滤可以去除病毒、大分子物质、胶体等。膜使用寿命在3年以上，在3年之内的任何时期，净出力达到保证值SDI≤4。本系统设置2套100 m3/h的超滤装置，全自动运行。系统的出水量可以满足各种工况的运行，每套都能单独运行，也可同时运行。

3.2.6反渗透装置

反渗透是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜分离出来。反渗透装置利用膜分离技术除去水中大部分离子、SiO2等，大幅降低TDS。反渗透膜元件选用DOW公司增强型低压污染高脱盐复合膜BW30-365FR，设计两套一级两段的反渗透装置，每套一段11根膜组件，二段6根膜组件，每套产水量75 m3/h，配套使用的膜外壳为玻璃钢压力容器。选用高压泵为92SV7／2AG450T，流量45~120m3/h，扬程为96.7~192.4 m，功率45 kW。

3.2.7钠离子交换器

全自动软化水设备由钠离子交换器、控制系统和溶盐系统3部分组成。本处理系统选用固定单层床，无顶压逆流再生钠离子交换的处理工艺。单台设备额定出水量为150 m3/h，两台设备并联运行，一用一备，可保证每小时产水量大于150 m3。当任一台设备失效时，该失效罐自动退出运行，启动再生程序。每台软化罐的工作状态依次为：运行→再生（反洗、吸盐、置换、正洗）→运行。

3.2.8泥浆处理系统

本工程配套泥浆处理系统由污泥浓缩池、泥浆泵及带式压滤机组成。污泥浓缩池：Φ5.0 m×4.0 m，池内设泥浆搅拌机一台。污泥浓缩机，中心传动,轴长4.0 m，n=15 r/min。泥浆泵共3台，2用1备。泥浆泵选用立式渣浆泵。选用带宽1 500 mm的带式压滤机2台，一用一备，自带滤布冲洗系统，可定期清洗滤布以恢复其透水能力。

4　运行效果

该工程于2012年10月开始调试，经历了所有设备的调试、构筑物单体进水，并依次检查构筑物渗漏点→设备单机试车→小范围设备联动试车→构筑物全线进水→全面联动试车。工程正式投入运行后加药方对设备出水进行了水质检测。结果表明，废水经过构筑物和设备后，主要指标达到了出水水质要求。实际进、出水水质如表2所示。

5　运行成本分析

废水处理药剂消耗：石灰乳约0.032元/t水，聚合氯化铝铁0.1元/t水，聚丙烯酰胺0.06元/t水，次氯酸钠0.02元/t水，阻垢剂0.165元/t水，污泥脱水用药剂0.01元/t水，工业盐用量为每吨水0.01元/吨水，药剂费用合计0.42元/t水；电耗为1.165元/吨水；工人工资0.125元/t水；折旧费为0.396元/t水，合计运行费用2.106元/t水。每天处理废水大约4 500 t，每年处理大约164.25万t，节约新水164.25 万t，（新水成本为7.85元/t水），则每年可节约成本943万元，实现了经济效益和环境效益的双赢。

表2　实际进、出水水质指标

6　结语

实践证明，采用一体化净水器加超滤、反渗透、钠离子交换器处理钢铁废水是可行的，其工艺合理，技术先进。处理后的出水水质达到了《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050—95）的要求，完全满足炼铁、炼钢、锅炉等工艺用水要求，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。

参考文献

[1]范伟，吕军，陆必云，等.大型钢铁公司生产废水的处理与回用[J].中国给排水，2010（6）：80- 84.

[2]欧阳丽，王晓明.钢铁厂综合废水处理回用工程设计[J].中国给水排水，2008（20）：73- 76.

[3]阳卫国.钢铁企业生产废水的深度处理及资源化综合利用[J].中国给水排水，2010（12）：115- 117.

Comprehensive Treatment and Recovery of Waste Water from Steel Production

GU Hong-xue (Tianjin Metallurgy Group Zhasan Steel Company Limited, Tianjin 300131, China)

AbstractTianjin Metallurgy Group Zhasan Steel Company Limited constructed the treatment and recovery system for waste water from steel production in order to fulfill the demand on water by development and environmental protection. Its designed treating capacity is 4 500 m3/d and the treatment processes of ultrafiltration, reverse osmosis and sodium ion exchanger are adopted. The treated water is used as make-up water for circulating water and its quality meets standard requirement. The water demand by processes of iron-making, steel-making and boiler is fulfilled and prominent environmental, economic and social benefits are obtained.

Key wordsiron and steel; waste water; treatment; ultrafiltration; reverse osmosis

作者简介：谷洪雪（1988—），女，本科，主要从事废水处理方面的研究工作。

收稿日期：2014- 08- 14修回日期：2014- 09- 02

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.02.018