利用钢铁生产废水实现零排放

王 岩， 李朝晖

（河北辛集市澳森钢铁有限公司， 河北 辛集 052360）

利用钢铁生产废水实现零排放

王 岩， 李朝晖

（河北辛集市澳森钢铁有限公司， 河北 辛集 052360）

以澳森钢铁公司污水处理厂为例，介绍了回收利用钢铁生产废水的工艺设备。采取了适当的工艺技术将废水回收利用，实现零排放。

生产 废水处理 零排放

我国水资源短缺，而钢铁行业又是耗水大户，减少钢铁行业耗水量是可持续发展战略的必然选择，而一般的污水处理采用混凝沉淀、调整pH和过滤等的物理化学水处理方法，仅能满足排放要求，不能达到废水的回收再利用，因此在钢铁行业中，外排废水量约为企业新水用量的60%，如果采取适当的工艺技术将废水回收利用，而且外排废水量为企业新水用量的60%，因此在钢铁行业中，如果采取适当的工艺技术将废水回收循环利用，实现零排放，不仅是对环境的巨大贡献，同时也是钢铁行业节能降耗的好办法。

1 改造前的废水情况

河北辛集澳森钢铁公司（全文简称澳森钢铁公司）东厂区日产废水7 200 t，虽然之前采取了一些污水处理办法，外排水达到了国家规定的排放标准，但仍不能回收利用，每天外排约4 000 t，会造成环境问题，而且需要补充大量新水，造成资源浪费，成本上升。澳森钢铁公司东厂区废水水质见表1。

从表1可以看出，废水中含有大量悬浮物（SS）、铁氧化物、机油、氯离子等物质。综合废水中化学需氧量COD较低，其质量浓度在70 mg/L左右，废水中的难去除的物质主要是油类、铁的化合物、钙镁硬度、碱度等。

考虑到废水水质和排放情况，澳森公司决定新上污水处理项目。

2 废水处理工艺和设备

根据表1所示公司废水特点，一类是优质用水户排水（电厂、汽机、制氧、风机等动力系统），二类废水为恶劣水质用户排水（轧钢浊环、生活、锅炉浓盐水、煤气排水等）。

表1 澳森钢铁公司东厂区废水水质表

据此处理工艺分为预处理段、深度处理段和污泥综合处理段。预处理段是平常所说的污水处理过程，所处理废水可以达到国家排放标准；深度处理段主要是净化废水，使之可以达到回收利用的目的；污泥综合处理段是把预处理段产生的污泥，经重力浓缩后再脱水后，做成泥饼外运。

对于一类废水节省预处理工段，直接进入深度处理段；二类废水进入预处理工段处理。

考虑到深度处理的能力，预处理工段的出水需要化验，符合深度处理的进行深度处理，不符合的直接用于生产车间浊环系统的补水。

综上所述，确定废水处理工艺如下页图1所示。

2.1 预处理段

从图1可以看出，预处理段主要去除废水去除悬浮物、油类和部分COD，还要解决污水的COD、胶状物及固体悬浮物（SS）质量浓度负荷冲击和铁物质的负荷冲击。

对加药气浮、混凝沉淀以及除铁预处理，主要利用原有2座地沟污水排放池改造成综合污水调节池。其中1座的1/3改成曝气调节池，采用强制曝气的方式将废水中的亚铁离子转化成三价铁离子，同时均匀水质，剩余部分及另1座用来收集、沉渣、定期除渣。

图1 澳森公司废水处理工艺简图

因为废水中的油类、固体悬浮物、铁氧化物等都会影响后续回用处理装置的运行，所以可通过物化预处理的方法加以去除，同时有利于回用水处理工段长期稳定的运行。

2.1.1 气浮

涡凹气浮（CAF）系统用于去除工业污水中的油脂、SS。整个气浮系统共由5部分组成，如图2所示。

通过涡凹气浮（CAF）设备对油类、固体悬浮物（SS）的去除率超过80%，生化需氧量（BOD）及COD的去除率可达60%以上，能促进硫化物的氧化，减少污水中的含硫量，处理废水能力为200 m3/h。

2.1.2 混凝高密度沉淀

气浮出水自流入混凝吸附高密度沉淀池内，进行对废水中铁化合物的碱沉、絮凝沉淀、残油以及降低部分COD。泥水混合物流入沉淀池斜管底部，污泥在斜管下的沉淀区从水中分离出来，此时的沉淀为阻碍沉淀；剩余絮片被斜管截留，该分离作用是遵照斜管沉淀池机理进行的。

图2 涡凹气浮（CAF）系统图

在混合池内设置快速搅拌机，使得投加的药剂快速与池内原水充分混合均匀，用以形成小的絮体。混凝的主要作用是使悬浮颗粒脱稳。经过预混凝的原水流至反应池内圆形导流筒的底部，原水、回流污泥和助凝剂由导流筒内的搅拌桨由下至上混合均匀。由慢速搅拌反应池和推流式反应池组成串联反应单元，已获得较大絮体，达到沉淀区内快速沉淀。

混凝剂结合高效吸附剂来去除废水中的铁离子及大部分影响COD物质。

2.2 深度处理阶段

经过预处理阶段的废水已经去除了大部分悬浮物、油类等，可以进入深度处理阶段，同时进入深度处理阶段的还有一类废水，所以深度处理阶段主要去除大部分残留影响COD、SS、铁化合物等污染物。设备主要包括：软化系统、超滤系统和反渗透（RO）系统（反渗透系统）以及一类废水的加药装置。

2.2.1 深度除悬浮物处理

高密度沉淀池出水一半的悬浮物小于30 mg/L，需进行彻底清除悬浮物后再进行高效除铁反应。选择石英砂过滤器来去除废水中的悬浮物。利用过滤器内所填充的精制石英砂滤料，当进水自上而下流经滤层时，水中的悬浮物及黏胶质颗粒被去除，从而使水的浊度降低。

2.2.2 深度除铁

为了保障后续脱盐工艺的长期稳定、高效运行，需对经预处理后的废水进行铁离子的深度去除。利用高效除铁锰反应器，接触氧化铁，废水经过简单曝气絮凝、沉淀后进入滤罐，在滤料表面催化剂的作用下，去除亚铁离子。

2.2.3 加药装置

加药装置可以精确配置各类固体和液体的化学药品的溶液，再用计量泵准确投加以达到工艺要求，本加药装置设置絮凝剂加药装置、杀菌剂加药装置、超滤反洗加药装置、加酸装置、阻垢剂加药装置、还原剂加药装置。

加药箱满足至少72 h加药量，配备低液位报警，絮凝剂、杀菌剂、还原剂加药装置配备溶解箱及搅拌器，用于清除废水中的影响COD物质。

2.2.4 活性炭过滤器和超滤装置

活性炭过滤器和超滤装置主要用于去除废水中的悬浮物、胶体、有机物、硅等。

超滤膜有良好的去除颗粒、浊度、微生物、胶体的功能，同时还去除部分影响COD物质的功能。

超滤反冲洗时氧化剂加药和化学清洗，在超滤膜反洗时不定期向反洗水中投加NaCl进行杀菌。氧化加药装置由氧化剂溶液箱、计量泵、液位开关等构成。化学清洗装置包括1台清洗液箱、清洗保安过滤器、清洗泵以及配套管道、阀门和仪表等。

为了提高系统的水利用率，超滤的反洗水收集后，送入调节池进行再次处理。

2.2.5 软化系统

经过超滤装置之后的水，进入阳离子交换树脂软化床进行软化处理。由于水为循环排放水，高硬度高碱度，直接进入反渗透会对膜造成严重污堵，需先对其进行软化处理。软化采用树脂软化，使软化后水质硬度不高于300 mg/L。尽量延长再生周期。

软化器材质为玻璃钢，直径是1500mm，共7台，6用1备，2台一组，每组处理水能力最大为80m3/h。阳离子交换树脂采用强酸型阳离子树脂－001x7，树脂装填高度为1 000 mm。

与多路阀相连的进水和产水口用法兰连接，进水和产水管路和阀门材质为不锈钢，排放管路、吸盐管路及阀门材质均为UPVC。每套再生系统都配有一个盐再生罐，盐水箱采用PE材质，容积2 000 L。

整套软化系统的总入水管与多介质过滤出水管路相连，各支产水管汇总为一总产水管向软水箱供水。整个系统自动化操作，每组软化床的软化工作周期为24 h。

2.2.6 RO系统

RO系统即反渗透系统，其原理是原水在高压力的作用下通过反渗透膜，水中的溶剂由高浓度向低浓度扩散从而达到分离、提纯、浓缩的目的，反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。能有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97%～98%）。系统具有出水水质好、能耗低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。

综合废水中氯离子质量浓度在900 mg/L左右，出水要求小于50 mg/L，因此需选择RO膜进行脱除氯离子、脱盐。

2.3 污泥脱水处理系统

污泥脱水处理系统选用板框脱水机。

2.4 电气控制系统

2.4.1 电气系统

系统的动力配电采用总进线分盘方式。系统配置数台动力配电柜以满足水泵等用电设备的需要。为保证电动机的绝对安全，各泵均配置空气开关、交流接触器、电机综合保护器等；配电控制回路采用综合性保护，出现缺相、过流、过载等故障后，可有效断开单台设备供电电源，防止损坏电动机。

系统设有多台就地操作盘和就地仪表盘，在就地操作盘上配置设备运行指示灯、控制钮和报警指示灯、报警器，就地操作盘可以对各泵、自动阀等用电设备和系统控制点的运行、停止、故障等进行显示和报警。就地操作盘设有手动/自动转换钮，在手动状态下可随时启停各泵及自动阀等；就地仪表盘就地显示系统各运行参数。

2.4.2 控制系统

程控系统的结构方式为：PLC集中控制＋上位工控机系统。

整个程控系统由控制柜、操作台、PLC可编程序逻辑控制器、现场仪表及传感器等组成。操作台设在控制中心，程控系统的PLC采用SIEMENS产品。程控系统考虑了设备的相关连锁要求。PLC可编程控制器的数据总线可以联接与全厂DCS系统的接口相匹配。

计算机监测系统由上位机与PLC进行通讯，具备完成现场工艺参数的采集、处理、显示、控制、报警、打印等工作，根据工艺要求可实现多种画面显示功能。例如：控制画面、动态流程图画面、工艺操作画面、过程报警画面、工艺参数实时趋势、历史趋势画面、报表打印画面等。

3 废水处理效果

废水处理系统经过一段时间运行后，效果良好（见表2）。

表2 处理后废水各项指标

从表2可以看出，各项指标都达到可以循环使用效果，废水回收率达95%以上，且每天可以减少补充新水约4 000 t，在环境保护和降低成本上都取得了良好的效果。

（编辑：苗运平）

Zero Discharge of Wastewater from Iron and Steel Production

Wang Yan,Li Zhaohui
（Hebei Xinji Aosen Steel Co.,Ltd.,Xinji Hebei 052360）

Taking the sewage treatment plant of Aosen Steel Corp as an example,this paper introduces the process equipment recycling wastewater from iron and steel production.Appropriate process technology has been adopted to recycle waste water and realize zero discharge.

production,wastewater treatment,zero discharge

X703

A

1672-1152（2017）04-0087-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.33

2017-04-25

王岩（1981—），男，毕业于邢台职业技术学院电气技术专业，现于河北辛集市澳森钢铁有限公司风电部工作，工程师。