双膜法在钢铁企业综合污水处理及回用工艺中的应用

白洁

摘 要：钢铁企业是用水大户，因其循环水系统中补水总硬度高、含盐量较高，导致水系统的外排水量较大。因此，针对水资源紧张的现状，综合治理企业污水，在传统常规水处理工艺基础上，对污水进行深度脱盐处理，是实施循环经济、建设资源节约型环境友好型企业的重要举措。

关键词：钢铁污水；反渗透膜处理；回用

资源的过度开采和能源不合理的使用，造成全球范围内生态环境日趋恶劣，钢铁行业作为能源与资源消耗大户，能否按照科学发展观的要求，发展循环经济、走新型工业化道路，己是关系到钢铁行业能否持续、健康、稳定、快速发展的一个重大问题。钢铁企业要想进一步降低吨钢耗水量，提高循环水的浓缩倍率，需要积极探索尝试新型的工艺技术装备，加强工业污水的综合处理回用力度，规范串级供水的用水制度。回用水作为系统补水水源，已经受到越来越多的钢铁企业的肯定和重视。

近几年来随着国家对节能减排工作的要求日益提高，新版《钢铁工业水污染物排放标准》也对现有企业和新建企业的工业污水排放提出了更为严格的要求（对于烧结、炼铁、炼钢单元要求总排口零排放）。[1]传统的常规污水处理工艺，只能去除水中的悬浮物、浮油、胶体等大颗粒杂质，但是，水中含盐量（包括电导率、硬度及其他离子浓度等）并没有降低，因此出水中的含盐量远高于工业净循环水和浊循环水的含盐量，无法满足生产新水的水质要求，限制了回用水的使用范围。因此，针对钢铁企业排污水的水质状况，采用有效的深度脱盐处理工艺，可以提高外排水回收利用比例，实现水资源的循环利用，既为企业开源节流、节约成本、杜绝外排水不达标排放，同时又提高了社会效益和环境效益。

将膜分离技术与传统污水处理工艺相结合能够很好地解决污水回用的深度处理问题，从而拓展了污水回用的深度和广度。双膜法脱盐技术作为综合污水处理及回用工艺的核心技术，现已在国内多家钢铁企业推广使用。因此将全部工业污水进行深度处理，通过膜技术对常规处理过的外排水进行脱盐处理以达到回用水标准，已成为工业废水回收利用的发展趋势。

1 双膜法水处理工艺

1.1 双膜法工作原理

双膜法主要是指超滤（UF）+反渗透（RO）的水处理工艺，该工艺核心技术是采用膜分离技术制取除盐水。

超滤指利用有机或无机超滤膜，在外界推动力（压力）的作用下，将水中0.002-0.1 微米之间的悬浮物、大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等杂质截留住，使小分子物质和溶解性固体（无机盐）得以通过的分离过程。超滤通常作为反渗透的预处理设施，确保超滤的出水水质满足反渗透进水水质要求，是预防反渗透污堵的重要保障渗透是指水分子从稀溶液侧透过膜进入浓溶液侧的流动过程。反渗透即在浓溶液侧施加压力以克服流体的自然渗透压，且当外界压力大于流体渗透压时，水分子自然渗透的流动方向发生逆转，部分进水（浓溶液）通过膜成为稀溶液侧的净化产水的过程。

1.2 影响超滤和反渗透膜性能的因素

pH值、温度、压力、进水含盐量等因素均可直接影响超滤及反渗透装置的产水率、除盐率等运行指标，选择合理的工艺参数和运行方式，选定有效地水处理化学药剂，推广应用先进环保的膜材料可以有效地控制膜污染，延长膜寿命提高系统回收率。

2 工程实例分析

2.1 工程概况

济钢总公司为开源节流、节约成本、杜绝外排水不达标排放、提高社会效益和环境效益，实施低成本战略、可持续发展战略，坚持节能降耗，投资建设综合污水处理及回用工程。该工程针对工业区内三个外排口即厂北口、轧钢口和新东区排水口进行综合治理，采用先进可靠的调节池+高密度沉淀装置+V型过滤装置和全膜法除盐工艺技术设备。污水经处理后，水质指标达到污水再生回用水水质标准的要求，回收利用。济钢生产综合污水处理及回用工程设计的日处理污水量均为4.34×104m3，日变化系数1.3。

2.2 污水处理及回用工艺

首先，提升泵站将污水送入污水处理站，并通过设置于调节水池前端进水渠道上的自动格栅除污机后进入调节池内，污水在调节池内进行水量及水质的均化处理。调节池内设有潜水型搅拌混合装置均匀水质，并防止污泥沉淀。在调节池的末端设潜水型污水提升泵，污水通过提升泵加压后打入集混凝、沉淀、污泥浓缩于一体的高密度沉淀池。固液高效分离后的上清液自流进入V型滤池进行过滤。V型滤池的出水，也被称作中水。其中，一部分中水进入除盐水系统（UF+RO）继续进行深度处理，另一部分直接进入回用水池与除盐水进行勾兑，混合水水质即为合格的回用水水质。

2.3 脱盐处理工艺

2.3.1 自清洗过滤器

本系统设置4台精度为100μm自清洗过滤器，每台处理量约400m3/h。自清洗过滤器位于超滤膜组件前，可以有效去除水中的细小颗粒，悬浮物等杂质。设定为压差自动反洗模式，利用其自身出水进行反洗。

2.3.2 超滤系统

超滤系统包含6套超滤装置，每套超滤配制52根超滤膜，每套净产水量为164m3/h；3台变频反洗泵及1套反洗加药系统。

滤系统出水品质：

胶体硅≥0.1μm

浊度≤0.2NTU

出水SDI15≤3

回收率≥90%

2.3.3 微孔过滤器

5μ保安过滤器的作用是截留原水带来的大于5μ的颗粒，以防止其进入反渗透系统。这种颗粒经高压泵加速后运行速度非常快，可能击穿反渗透膜组件，造成大量的盐泄露，同时有可能划伤高压泵的叶轮。

2.3.4 反渗透装置

本系统总出水量为738m3/h，原水经自清洗过滤器、超滤装置将水的污染指数降低至3以下，以保证反渗透安全运行。水在进入保安过滤器前后，分别由计量泵加入定量的阻垢剂、还原剂，使水经反渗透装置时保证反渗透膜在相当长时间内不会结垢。水经过上述处理，再通过5微米保安过滤器，以防止杂物及大颗粒物体进入反渗透膜，水由高压泵将压力提升，进入反渗透装置。反渗透装置共6台（6套RO系统），出力为6*123m3/h，配有6台高压泵。

2.4 实际应用存在的问题

在实际运行中，反渗透膜污堵频繁、清洗困难是膜分离技术使用过程中存在的普遍难题。济钢污水回用工艺中也存在这一问题，通过长时间运行观察分析发现，水处理工艺系统设计、反渗透添加剂及其他耗材选用、水处理运行条件、系统运行操作管理、进水水质情况等均可成为导致膜污染的成因。因此，在系统日常运营管理中，需要通过纵向对比和离线试验等方法研究确定系统最佳运行方式及运行参数， 选择与水质相匹配的药剂及耗材，针对不同污染物选择不同清洗方法，从而解决反渗透膜除盐率降低，出水率下降等问题。

该工程的实施，全面优化了工业区域内排污水的再处理及利用工艺，最大程度上降低了新水的消耗，重新构架了济钢工业循环水水平衡的新模式。对于水资源很紧张的济钢来讲，本项目的建设及投用具有十分重要的意义，也是实施循环经济、建设资源节约型环境友好型企业的重要举措。

3 结束语

降低生产新水的消耗，减少污水的排放量，是钢铁企业节能环保工作的重中之重。因此，工业污水回收利用，将是大势所趋。但是，由于工况不同，实际运行过程中会出现各种问题，需要不断地加以分析和研究。为了不断提高节水降耗水平，我们需要不断开发新技术和新工艺，提高水资源的循环利用率，不断降低吨钢新水耗量、环水耗电等生产指标，实现污水的“零排放”。

参考文献

[1]杨德敏，王兵.膜技术在工业废水处理中的应用现状及展望[A].第四届中国膜科学与技术报告会论文集[C].2010.