鋼鐵企業(yè)多源廢水處理與再生回用集成技術

1、目前,鋼鐵企業(yè)多采用生產廢水回用脫鹽制取工業(yè)新水1-3,產生約占生產廢水量40%的濃鹽水,這部分濃鹽水只能用于直流噴渣或澆灑地坪。因此,單一生產廢水制取的工業(yè)新水遠不能滿足生產的需求,仍要補充大量的工業(yè)新水,這不僅增加了企業(yè)的經濟負擔,也加重了城市生活用水的壓力。對鋼鐵廢水進行再生回用并積極開發(fā)城市污水、工業(yè)廢水、雨水、海水等非常規(guī)水源對我國鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和建立資源節(jié)約型社會具有積極深遠的戰(zhàn)略意義。天津榮程聯(lián)合鋼鐵集團有限公司(簡稱榮鋼是天津市最大的民營企業(yè),中國500強企業(yè)。為解決長期困擾企業(yè)的水資源緊缺和水質差的問題,企業(yè)于2007年10月建設廢水處理與再生回用項目,近期設計處理規(guī)模

2、為4.8×104m 3·d -1,遠期處理規(guī)模為7.2×104m 3·d -1。該項目采用鋼鐵廢水、生活污水、工業(yè)廢水、雨水等非常規(guī)水源為處理對象,處理出水分質回用于廠區(qū)生產工藝用水和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水,極大地減少了新水耗用量和廢水排放量,提高了水資源利用率,使企業(yè)實現(xiàn)了經濟效益和環(huán)境效益的雙贏。1設計進出水水質進水主要由鋼鐵廢水、生活污水、工業(yè)廢水、雨水等非常規(guī)水源組成。其中,鋼鐵廢水主要包括焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序排出的廢水;生活污水主要來自廠區(qū)和周邊城鎮(zhèn);工業(yè)廢水來自廠區(qū)南側的大沽排污河;雨水由600畝水塘收集后作為備用水源。綜合廢水經處理后

3、全部回用,根據企業(yè)生產用水的性質和功能,要求回用水水質分別達到企業(yè)內部規(guī)定的工業(yè)新水和軟化水水質標準,見表1。2工藝流程及主要構筑物2.1工藝流程榮鋼集團廢水處理與再生水回用工藝流程如圖1所示。整套工藝可以劃分為生化處理系統(tǒng)和深度處理系統(tǒng)兩部分,兩段系統(tǒng)可以串聯(lián)運行也可以獨立運行,這樣可以極大的提高整套系統(tǒng)運行的靈活性和產水的保障性。當生化系統(tǒng)檢修或其他因素導致系統(tǒng)出水水質不能滿足雙膜系統(tǒng)進水要求時,可單獨啟用600畝備用水源,采用絮凝沉淀+雙膜工藝運行,而生化處理系統(tǒng)出水可直接排放,以確保企業(yè)內鋼鐵企業(yè)多源廢水處理與再生回用集成技術石巖1,2,唐運平1,季民2,許丹宇1,孫凱1,侯霙1(1.

4、天津市環(huán)境保護科學研究院,天津300191; 2.天津大學環(huán)境科學與工程學院,天津300072;摘要:為解決長期困擾企業(yè)的水資源緊缺和水質差的問題,設計建設了多源廢水處理與再生回用工程。該工程以鋼鐵廢水、生活污水、工業(yè)廢水、雨水等非常規(guī)水源為處理對象,處理出水分質回用于廠區(qū)生產工藝用水和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水,使企業(yè)年節(jié)水量達1095萬t ,年COD 、BOD 、NH 3-N 以及TP 等污染物減排量分別達1300t 、170t 、500t 及16t 。關鍵詞:鋼鐵企業(yè);多源廢水;廢水處理;再生回用;雙膜法中圖分類號:X757文獻標識碼:B文章編號:1000-3770(201106-0126-0

5、03收稿日期:2010-09-25基金項目:國家水體污染控制與治理科技重大專項(2008ZX07314-001;天津市科技創(chuàng)新專項資金項目(08FDZDSH0120作者簡介:石巖(1980-,女,博士后,從事污水處理與再生回用技術的研究聯(lián)系電話:139*;E-mail :shiyan800712水質參數(shù)進水工業(yè)新水軟化水COD/mg ·L -1BOD 5/mg ·L -1(TN/mg ·L -1pH(TDS/mg ·L -1(SS/mg ·L -1(Cr/mg ·L -1(SO 42-/mg ·L -1(SiO 2/mg &

6、#183;L -1(Fe/mg·L -1電導率/S ·cm -1500110656945006010001200-7850010200200302.0450-78500檢不出60200301.0450表1設計進出水水質Tab.1Inflow and effluent water quality in design第37卷第6期2011年6月水處理技術TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT Vol.37No.6Jun.,2011126部供水的穩(wěn)定性,同時極大限度的保護了周圍和區(qū)域環(huán)境。另外,由于生化系統(tǒng)處理效果受進水水質的影響較大,為減輕生化系統(tǒng)出水水質波

7、動對后續(xù)雙膜系統(tǒng)的影響,在CMF循環(huán)水池中設COD等污染指標在線監(jiān)測系統(tǒng),當生化出水水質超過CMF進水水質要求時可啟動備用水源補充地表水,起到調節(jié)CMF進水水質的作用,從而確保系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運行。2.2主要構筑物2.2.1細格柵/沉砂池綜合廢水經細格柵過濾后進入沉砂池,去除漂浮物、沙石、煤渣等顆粒物質。細格柵與鐘式沉砂池合建。細格柵采用回轉式格柵除污機,單機寬度為1500 mm,柵條間距為10mm;沉砂池為圓形鋼筋混凝土結構,2座,設計流量為3000m3·h-1,單池尺寸為4.87m×5.35m。2.2.2水解酸化池沉砂池出水由水泵泵入水解酸化池,利用水解和產酸菌的反應,將

8、不溶性有機物水解成溶解性有機物、大分子物質分解成小分子物質,提高廢水的可生化性。水解酸化池設計流量為3000m3·h-1,停留時間4h,單池尺寸為50m×32m×6m,共2座,每池內分3格,其中第3格為中間沉淀池。2.2.3循環(huán)式活性污泥反應池(CAST水解酸化出水進入CAST系統(tǒng)進行生物去碳、脫氮和除磷,運行時按進水-曝氣、沉淀、撇水、進水-閑置完成一個周期。CAST池的總容積為50200m3,其中兼氧池/選擇器容積為8400m3,2座,每池內分4格,設計流量為48000m3·d-1,泥齡為22d,污泥BOD5負荷為0.12kg·kg-1&#

9、183;d-1,BOD5污泥產率系數(shù)為0.91kg·kg-1。2.2.4絮凝反應/沉淀池CAST池出水投加絮凝劑聚合氯化鋁(PAC后進入絮凝反應池。絮凝反應池采用折板式,加設擾流單元達到所需的水力條件。單池尺寸為15m×7m×3.9m (分4格,設計流量為3000m3·h-1,設計流速為0.110.3m·s-1,停留時間為18min;沉淀池采用平流式,單池尺寸為75m×15m×3.5m(分4格,設計流量為3000m3·h-1,水平流速為7mm·s-1,沉淀時間為3.75h。2.2.5微濾-反滲透(CMF-

10、RO雙膜系統(tǒng)絮凝出水依次經CMF循環(huán)進水泵、熱交換系統(tǒng)、自清洗保安過濾器進入CMF系統(tǒng),CMF膜組件為聚偏氟乙烯(PVDF材料生產的中空纖維膜,膜孔徑為0.2m,可去除水中大于0.2m的懸浮顆粒雜質,細菌總數(shù)和大腸菌群的去除率可大于99%。CMF出水經清水泵、保安過濾器、高壓泵打入RO系統(tǒng),RO膜組件采用BW30-365FR抗污染復合膜,因本系統(tǒng)水源含鹽量較高,故在每套反滲透兩段間設置增壓泵一臺。雙膜系統(tǒng)設計處理規(guī)模為7.2×104m3·d-1,CMF系統(tǒng)有22臺單機(20用2備,處理水量為4.8×104 m3·d-1,預留二期CMF單機11套,處理水量

11、為2.4×104m3·d-1。RO系統(tǒng)7臺單機(6用1備,產水量為3×104m3·d-1。預留二期RO單機4套,產水量為1.5×104m3·d-1。系統(tǒng)運行時,CMF裝置和RO裝置均采用并聯(lián)運行的方式,CMF裝置水的利用率設計不小于94%,污泥密度指數(shù)(SDI小于3,RO裝置產水回收率不小于75%,初期總脫鹽率不小于97%。綜合廢水經再生回用工藝處理后可產生4種不同水質的再生水,分別為:CMF產水、CMF+RO產水混合水、RO產水以及RO濃水。CMF產水可直接回用于廠區(qū)濁循環(huán)系統(tǒng);CMF+RO產水混合水可回用于凈循環(huán)系統(tǒng)補充水;RO產

12、水回用于高速線材、制氧廠、鍋爐系統(tǒng)等對水質要求高的系統(tǒng);RO濃水由于含鹽量高和難生物降解等原因,難以達標排放,可回用于燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產工序的沖灑地坪或直流噴渣。3工程運行效果榮鋼廢水處理工程建造前,供水水源分為地下水和地表水兩大部分。地下水主要來自320m深處的400米深井泵站;地表水為廠區(qū)東側的600畝的天然水塘。地下水主要供給廠區(qū)職工生活用水和廠區(qū)綠化、工程施工、路面澆灑,生產過程中鍋爐、軟水系統(tǒng)等;地表水主要作為生產過程設備冷卻、凈環(huán)和濁環(huán)系統(tǒng)的補充水源。全廠工業(yè)水水源和水質單一,工業(yè)用水低水質高用途和高水質低用途現(xiàn)象嚴重,低質高用造成生產系統(tǒng)的運行維護費用增加,高質低用造成

13、水源的嚴重浪費。同時全廠給水循環(huán)利用效率較低,大部分工業(yè)新水一次使用后未經處理回用直接排放, 圖1非常規(guī)水源處理工藝流程Fig.1Treatment process of non-conventional water resource石巖等,鋼鐵企業(yè)多源廢水處理與再生回用集成技術127INTEGRATED TECHNOLOGY OF TREATMENT AND REUSE OFMULTI-SOURCE WASTEWATER IN IRON AND STEEL ENTERPRISEShi Yan 1,2,Tang Yunping 1,Ji Min 2,Xu Danyu 1,Sun Kai 1,H

14、ou Ying 1(1.Tianjin Academy of Environmental Science,Tianjin 300191,China ;2.School of Environment Science and Technology,Tianjin University,Tianjin 300072,ChinaAbstract:Project of multi-source wastewater treatment and reuse was designed and built in order to solve the problems of water resource sho

15、rtage and poor water quality,which has disturbed the interprise for a long time.Non-conventional water resources,such as iron and steel wastewater,domestic sewage,in-dustrial wastewater and rain were treated in this project.The effluent was reused in production processes or recirculating cooling wat

16、er system supplement,which saved water for 10.95megatons per year and reduced discharge of COD 、BOD 、NH 3-N and TP for 1300tons,170tons,500tons and 16tons.Keywords:iron and steel interprise;multi-source wastewater;wastewater treatment;reuse;dual membrane process造成水資源的極大浪費,一次用水廢水排放量占總取水量的58.5%。此外,排放廢

17、水全部未經處理直接進入地表工業(yè)水水源,嚴重影響工業(yè)水水質。廢水處理與再生回用工程建成后,廠區(qū)生產廢水和生活污水全部再生回用,防止了對地表水源的污染。CMF 產水、CMF+RO 產水混合水、RO 產水以及RO 濃水月平均供水量分別為54.4萬t 、41.4萬t 、6.1萬t 和9.4萬t ,4種不同水質的再生水分質回用,克服了低水質高用途和高水質低用途現(xiàn)象,企業(yè)年節(jié)水量達1095萬t ,年COD 、BOD 、NH 3-N 以及TP 等污染物減排量分別達1300、170、500及16t 。4技術優(yōu)勢與鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有的廢水處理技術相比4-7,榮鋼廢水處理與再生回用集成技術的優(yōu)勢是:(1將鋼鐵廢水、城鎮(zhèn)

18、生活污水、過境雨水等非常規(guī)水源作為再生水源,克服了單一生產廢水為再生水源不能滿足工藝用水量的弊端,極大節(jié)約了新水耗用量,解決了生產發(fā)展與供水的矛盾。(2非常規(guī)多源廢水處理與再生回用集成技術采用CMF-RO 雙膜系統(tǒng)作為深度處理工藝,具有技術先進,適應范圍廣的特點,能適應原水水質水量的變化,抗沖擊負荷能力強。(3非常規(guī)多源廢水處理與再生回用集成技術以生化系統(tǒng)和雙膜系統(tǒng)為主體工藝,兩段系統(tǒng)可根據原水水質情況串聯(lián)運行或獨立運行,從而提高了整套工藝的靈活性和出水的保障性。(4針對廠區(qū)生產工藝的用水需求,用一套再生水處理技術生產出幾種不同水質的再生水,進行多途徑回用,分質供水,提高了水資源的利用效率,最大限度的降低了生產成本。5存在問題及對策(1由于榮鋼廢水處理與再生回用工藝采用的是多水源供水,因此,多水源混合比例的變化隨時會帶來處理水水質變化,針對多水源多工況運行條件下的雙膜水處理系統(tǒng)運行調控技術有待進一步研究,主要包括對污水處理出水水質成分分析及其對膜污染影響研究、膜工藝預處理技術和設備研究、膜污染清洗藥劑及清洗技術條件研究以及膜工藝運行技術條件研究等。(2CMF-RO 雙膜系統(tǒng)產生的濃水屬于高含鹽難降解有機廢水,可回用到廠區(qū)料場噴灑、沖灑地坪、高爐沖渣等生產工序,