高效沉淀加双膜法处理技术在废水回收中的应用

王海波

1　概述

唐山钢铁集团有限责任公司年产钢655万t，原每年提升新水 670万t，其中提取矿井水120万t，地下水550万t。随着地表与地下水资源日益紧张，以及环境压力增大，如何减少新水提取与废水排放，成为唐钢生存与发展课题。根据唐钢生产实际，确定采用双膜法加混床处理工业废水与市政中水分别生产净化水、RO水以及除盐水，即建设水处理中心来综合处理厂区废水和城市中水。

2　工艺流程

水处理中心水源有各厂工业废水和市政中水两种。考虑到市政中水具有低硬度、低盐分特点，用以制作净化水。各厂工业废水具有高硬度、高盐分特点，用于制作RO水和除盐水（两种水质指标见表1所示）。

表1　市政中水水质表

2.1　净化水工艺流程

净化水工艺流程见图1。

2.1.1净化水处理工艺说明

（1）石灰强化混凝是比较经典的去除悬浮物、暂时硬度的工艺，高密度反应池具有处理强度高、抗负荷变化大的特点，其有两部分组成：反应区与沉泥区。

图1　净化水工艺流程图

（2）水中颗粒沉淀过程首先经过搅拌混合，进入推流反应，最后进入斜板澄清区。絮凝剂采用聚合硫酸铁，助凝剂采用聚丙烯酰胺。

（3）为处理市政低浊水，凝聚阶段采用了污泥回流工艺，增加颗粒碰撞，使絮体变大，污泥回流量一般为2%～5%。

2.2　深度处理工艺流程

深度处理工艺流程见图2。

图2　深度处理工艺流程图

2.2.1深度处理工艺说明

（1）为去除部分微小颗粒和有机物，在超滤前采用了微絮凝工艺，在多介质过滤器前投加PAC，依靠填料对絮体吸附搭载作用，使悬浮物去除率大大提高。

（2）在废水深度处理中采用超滤加反渗透双膜法，超滤膜去除大部分胶体、部分有机物，减少对反渗透膜的污染，延长反渗透膜使用寿命。反渗透膜进水条件要求：SDI＜2.5，Fe＜0.05 mg/L，CODcr＜10 mg/L，游离 Cl＜0.1 mg/L，油＜0.1 mg/L。

3　工艺参数的确定

3.1　预处理部分主要工艺参数

3.1.1中水和废水处理能力的确定

唐钢南区整个工业循环量约为13×104m3/h，考虑南区循环水量的特点，最终确定为中水和工业废水最大处理能力各为3000 m3/h。各主要构筑物参数如下：

高密澄清池：1050 m3/h（6座）；

V型滤池：787 m3/h（8座）；

板框压滤机：10.4 m3（4台）。

3.1.2加药量及污泥回流比的确定

经过烧杯试验与现场实验最终确定絮凝剂采用聚合硫酸铁，助凝剂采用阴离子型酰胺。药剂投加量及污泥回流比如下：

3.1.3中水与工业废水V滤出水水质

中水线和工业废水线V滤出水水质见表2。

表2　产线V滤出水水质

3.2　深度处理主要工艺参数

3.2.1依据一钢厂、二钢厂的连铸、转炉汽化等RO用水特点，冷轧厂和130 t发电锅炉用除盐水的特点，再结合盐分平衡最终确定RO最大生产能力为1540 m3/h，除盐水为600 m3/h。超滤采用11套日本旭化成超滤机组，单台处理能力为176 m3/h；反渗透采用7套美国陶氏反渗透机组，单台处理能力为220 m3/h；混床采用6套国产混床罐，单台处理能力为100 m3/h。

3.2.2各机组产水水质见表3。

表3　各机组产水水质

4　实际运行效果

自2010年3月16日投产以来，共停用全部七座深井水泵站、九座各子系统软水站和一座除盐水站。水源全部采用市政中水，每小时提取中水1580 m3/h，外供净化水 1600 m3/h、RO 水 430 m3/h、除盐水100 m3/h。

由于外供水质提高，各系统浓缩倍率由过去1.4提高到2.0，年节约新水水费1700万元，每年节约药剂费用400万元。

RO膜浓水用于烧结和渣山除尘，做到真正意义上的废水零排放，实现社会与经济效益双赢，为钢铁企业利用城市中水创出一条新路。

5　实际运行中应注意问题

（1）在预处理工艺中应保证石灰石的质量（Ca（OH）2≥90%），Ca（OH）2含量过低造成去暂时硬度效果差，渣量大，高密度池排泥困难，同时石灰中Mg、Si含量高将造成超滤膜和反渗透膜污堵。

（2）反渗透膜污堵主要是有机物污堵，应严格控制各厂外排废水油含量指标，新增加废水处理可考虑使用生化降低CODcr。

(3）为保证整个系统长期稳定运行，应建立各个处理单元进、出水水质标准，确保水质达到标准。

6　结语

唐钢水处理中心，主要包括处理城市中水和工业废水预处理系统、废水深度处理系统，项目投运后，实现了唐钢南区工业废水全部回收处理，深井水实现全部关停。各循环水系统补水水质提高，浓缩倍数逐步提高，结垢和腐蚀现象大大降低。实现了厂区内工业用水的综合处理和循环利用，既减少了外排废水、涵养了地下水源，创造了可观社会效益，又提高了设备运行的安全稳定性和经济性，为中水替代自然水源在工业领域进一步推广应用提供了重要理论和实践依据。