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        鋼鐵行業工藝廢水深度處理

        寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司

            工業廢水深度處理工程的運行總結

        1.jpg 1、項目概況

        新疆八一鋼鐵有限公司是新疆最大的鋼鐵企業,年產800萬噸鋼的生產能力;每天產生生產污水和生活污水約60000m3/d;集中污水處理是收集全廠的生產、生活污水集中處理及部分深度回用,既減少了環境污染污染,又節約大量新鮮水;集中污水處理站主要包括生產廢水預處理系統、生產廢水深度處理系統、污泥處理系統。

        生產廢水預處理系統主要處理各生產工序凈循環水系統、濁循環系統的排污水等,廢水中主要污染物為:懸浮物、油類、COD、鹽類等。本項目預處理包括格柵、旋流沉砂池、隔油調節池、高效沉淀池(帶石灰、碳酸鈉軟化系統)、MBBR、濾池及污泥處理系統,其中預處理核心工藝采用威立雅公司提供的“高效沉淀池(帶石灰、碳酸鈉軟化系統)+MBBR+TGV濾池”工藝。

        深度回用處理采用超濾+反滲透+鈉離子交換器工藝,其中反滲透+鈉離子交換器產水供給軟水用戶。反滲透濃水采用濃水反滲透進一步處理,濃水反滲透產水進入回用水池和超濾水池,剩余濃水外供沖渣。

        本工程按全廠鋼產量達到1000萬噸/年時,排水量2500m3/h設計建設。深度處理進水規模按1600m3/h設計,預留500m3/h設備位置,軟化水產水能力1000m3/h。預處理及深度處理水的回用分冬夏兩種工況。

         

        夏季工況如下圖2.1-1所示。

        2.jpg

        圖2.1-1 夏季工況水量平衡圖

        夏季廢水進水量2500m3/h(另加172m3/h工藝過程中產生的循環廢水)經預處理后,1607m3/h進入深度處理產出1000m3/h軟水供各軟水用戶使用,產出175m3/h濃水送至高爐沖渣;其余1325m3/h中,500m3/h直接從pH調節池后進入綠化供水池用于綠化和噴灑,825m3/h送至熱電脫鹽水站和鼓風站脫鹽水站,作為其原水使用。

         

        冬季工況如下圖2.1-2所示。

         

        3.jpg

        圖2.1-2 冬季工況水量平衡圖

        冬季廢水進水量2500m3/h(另加172m3/h工藝過程中產生的循環廢水)經預處理后,1607m3/h進入深度處理產出1000m3/h軟水供各軟水用戶使用,產出175m3/h濃水送至高爐沖渣;其余1325m3/h送至熱電脫鹽水站和鼓風站脫鹽水站,作為其原水及循環水系統補水使用。熱電脫鹽水站原水用量550m3/h,鼓風站脫鹽水站原水量380m3/h,剩余395m3/h作為熱電和制氧循環水系統補水(鼓風站、熱電、制氧循環補水量約為500m3/h)。

        污泥處理系統用于處理生產廢水預處理系統處理系統產生的污泥,將污泥脫水后外運。

         

        2、全廠集中廢水處理及回用簡介

        2.1 全廠集中廢水處理及回用

        集中廢水處理及回用工藝流程: 

        4.jpg 

         工業廢水深度處理及綜合利用工程進水水質表1:

         5.jpg

        2.2 廢水處理回用面臨的困難

        廢水處理回用面臨的困難:有機物含量高、懸浮物含量高、鈣離子/氟離子含量高、含鹽量較高:

        ⑴、有機物含量、氨氮含量較高:焦化廢水可生化性能差,處理難度大,經過MBBR生化處理的廢水BOD5/CODcr已很低,可生化性很差,進一步去除有機物較大,預處理包括格柵、旋流沉砂池、隔油調節池、高效沉淀池(帶石灰、碳酸鈉軟化系統)、MBBR、濾池及污泥處理系統。
            ⑵、膠體含量高:預處理采取超濾可有效降低;大大降低反滲透的污堵。
            ⑶、含有結垢趨勢明顯的物質(氟F、鋇Ba,鍶Sr、鐵Fe、二氧化硅SiO2);結垢物質是膜工藝預處理關注的重點,特別是膜表面的CaF2結垢,無法通過清洗解決,結垢情況必須通過詳細的阻垢計算來確定其結垢程度,以便采取相應的應對措施。

         

        2.3 工藝流程

            深度處理系統采用“超濾+反滲透”的雙膜法工藝流程。系統控制水平:DCS+上位機自動控制。

        超濾裝置超濾水池RO增壓泵RO保安過濾器RO高壓泵

        一級RO裝置RO產水池RO產品水泵鈉離子交換器RO產水池→→外供泵

            一級反滲透濃水處理         

        一級RO裝置濃水 濃水收集池 濃水RO增壓泵濃水RO保安過濾器濃水RO高壓泵濃水RO裝置RO產水池  

                          

        2.4 規模

          深度廢水回用處理系統處理規模為1250m3/h。

         

        3主要設備的運行情況

        3.1 高效混凝澄清

             高效混凝澄清裝置是加藥混合、反應、澄清、濃縮為一體的高效水處理構筑物,它采用了污泥循環加斜板沉淀的技術,通過在混合區投加石灰、混凝劑、在反應區投加助凝劑、純堿去除污水中的懸浮物、COD、硬度等到污染物質。

         3.2 MBBR

             經過MBBR生化處理的廢水有機物、氨氮含量仍較高,有機物大部分在10~30mg/L之間,為了降低有機物、氨氮的含量采取了MBBR池,通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體,提高反應器中的生物量及生物種類,從而提高反應器的處理效率,對CODcr及氨氮均有較好的去除。MBBR池對氨氮、CODcr的去除效果見表。

         

        3.3 TGV濾單元

           為了進一步去除CODcr、BOD5、懸浮物、總鐵、濁度、硬度等,采取了過濾的設備;自投入運行,出水濁度在1 NTU以下,絮凝沉淀過濾單元CODcr、硬度處理效果見表2。

        2

        6.jpg3.4 超濾運行情況

           “超濾+反滲透”系統裝置運常穩定,管理方便,經濟效益和社會效益明顯。該系統超濾產水規模為1440m3/h,一級反滲透產水規模為1008m3/h,濃水反滲透產水規模為240m3/h。

        3.4.3.1  超濾系統概述

        在該項目中采用了強度強、可氣水擦洗、抗污染性能好、壽命長、過濾精度高的陶氏化學公司的DOWTMSFP-2880超濾作為反滲透的前處理,保證了反滲透的可靠運行。

        DOWTMSFP-2880膜組件,采用聚偏氟乙烯(PVDF)材料,可長期耐受高濃度的氧化劑,充分抑制微生物繁殖。在工業應用的PVDF超濾膜組件中,膜組件具有小的公稱孔徑,能夠去除幾乎所有的微粒、細菌、大多數病菌以及膠體;其極高的孔隙率使得SFP-2880膜組件能夠獲得和微濾相當相近的通量,因而在大多數情況下是比微濾更好的選擇。

        DOWTMSFP-2880膜組件,采用不易堵塞的外壓式結構,具有更高的截污量,更大的過濾面積,使清洗更簡便、徹底。DOW在制膜工藝上“膜絲采用雙皮層結構,增加膜絲強度;采用聚氨酯(PU)復合澆注層柔韌性好,有利于保護膜絲的根部,避免根部疲勞引起斷絲,使用壽命更長,產水水質更穩定;同時允許更高的氣擦洗強度,有利于污染物去除,系統快速恢復。運行方式采用的流態設計以全流過濾為主,但組件也可以很方便地轉換成錯流過濾的模式,與錯流相比,全流過濾能耗低、操作壓力低,因而運行成本更低;而錯流過濾則能處理懸浮物含量更高的流體。因此具體的操作形式宜根據水中的懸浮物含量來確定。

        DOWTMSFP-2880膜組件,通常以恒流方式運行,透膜壓差將隨運行時間逐漸增加,此時通過定期的反洗、氣擦洗以及化學分散清洗等手段,可以清除膜面的濾餅層;而使用殺菌劑則能夠有效地控制微生物繁殖,更徹底的除去膜面污染物。

        回用廢水除鹽裝置中使用的膜元件主要技術參數如下:

            超濾套數              8套

            處理量                8×180t/h套

            運行通量              45.8L/m2.h

        膜元件型號            DOWTMSFP2880

        單支膜面積            77m2/支

        型式                  中空纖維(外壓式)

        膜材質                 PVDF

        公稱孔徑               0.03μm

        3.4.3.2 超濾運行情況

        超濾裝置運行情況見表3。

        表3超濾裝置運行情況

        序號

        項目

        單位

        產水設計指標

        實際產水

        1

        濁度

        NTU

        ≤1.0

        ≤0.8

        2

        CODcr

        mg/L

        ≤50

        10~30

        3

        SDI


        ≤3.0

        2.0~2.8

            4

        油類

        mg/L

        ≤1

        ≤0.5

        5

        回收率

        %

        ≥90

        ≥92

        6

        化學清洗周期

        天/次

        ≥30

        ≥45

        超濾裝置無論實際產水水質、回收率,還是化學清洗周期均優于設計指標。

        11.jpg3.5 反滲透運行情況

        3.5.1 反滲裝置概述

        系統設計反滲透裝置6套,設計產水量168m3/h,濃水反滲透4套,設計產水量60m3/h,反滲透采用陶氏的BW30-400/34i-FR抗污染膜,一級二段排列,抗污染反滲透膜且具有親水性,對有機物的吸附性小,膜元件和系統運行壽命長,可延長膜的清洗周期,降低清洗費用。

         

        3.5.2工藝輔助系統

           (1)氧化劑加藥裝置,用于向超濾進水和反洗水中投加氧化劑,防止細菌等微生物在超濾膜繁殖并去除部分有機物。

          (2)還原劑裝置,用于向反滲透進水投加還原劑,還原水中的氧化性物質,保護反滲透膜。采用在線ORP表檢測水中的氧化還原電位并控制加藥量。

           (3)加酸、阻垢劑加藥裝置,用于向反滲透進水中投加酸、阻垢劑,以防止膜元件結垢。反滲透濃水端,特別是反滲透壓力容器中最后一根膜元件的濃水側出現諸如CaCO3、CaSO4濃度積大于其平衡溶解度指數而結晶析出,在膜表面結垢造成污堵,從而損壞膜元件的應用特性,因此在進入膜元件之前設置了阻垢劑投加裝置,投加對此類鹽具有良好分散作用的阻垢劑。

           (4)非氧化性殺菌劑加藥裝置,間歇時向反滲透進水中非氧化性殺菌劑劑,以防止膜元件細菌污染。廢水中有機物較高、水溫也極適應細菌繁殖環境,為防止細菌在反滲透繁殖影響反滲透的正常運行,必須間歇時向反滲透進水中非氧化性殺菌劑劑。

           (5)化學清洗裝置,用于清洗超濾、反滲透裝置膜元件的化學清洗。超濾、反滲透膜經過長期運行后,某些難以氣水沖洗的污垢,如有機物、無機鹽結垢等,會積累在膜的表面,造成超濾、反滲透膜通量下降、反滲透膜脫鹽率的降低,使用化學藥品進行清洗才能去除,以恢復超濾、反滲透膜的性能。

        2.5.3 反滲透運行情況

           反滲透系統于安裝完畢投入運行,反滲透裝置運行情況見表5。

                                    表4 一級反滲透裝置運行情況

        序號

        項目

        單位

        產水設計指標

        實際產水

        1

        脫鹽率

        %

        ≥97

        97.5~98.5

        2

        電導率

        μs/cm

        50

        18~30

        3

        產水量

        m3/h·

        168

        ≥168

        4

        水回收率

        %

        ≥70

        70~75

        5

        化學清洗周期

        天/次

        ≥30

        ≥45

        表5 濃水反滲透裝置運行情況

        序號

        項目

        單位

        產水設計指標

        實際產水

          1

        脫鹽率

        %

        ≥95

        95.5~97

         2

        電導率

        μs/cm

        50

        18~30

         3

        產水量

        m3/h·

        60

        ≥60

            4

        水回收率

        %

        ≥55

        55~60

        5

        化學清洗周期

        天/次

        ≥30

        ≥30

        反滲透裝置無論實際產水水質、回收率,還是化學清洗周期均優于設計指標。

           整個廢水回用系統運行穩定,超濾膜的化學清洗周期在1個月以上,水回收率保持在92%以上;反滲透膜的化學清洗周期大于1個月,水回收率保持在65%以上,脫鹽率大于97%。系統抗沖擊負荷能力強,受來水波動的影響較小,系統維修工作量少,自動化程度高,管理方便;為廢水回用積累了經驗。

        12.jpg4運行成本

        電費:1.2元/噸

           藥劑消耗(石灰、堿、酸、氧化劑、阻垢劑、絮凝劑等):1.6元/噸

           人工費:0.16元

           合計:2.96元/噸

        廢水經過雙膜法處理的回用水一部分產水作為鍋爐補給水的原水,既減少離子交換器大量酸堿,又節約大量水量,大大減少污染物排放量;另一部分產水作為熱電、鼓風除鹽水及制氧循環水系統的補充水;污水回用系統的工藝排水排至高爐水沖渣系統作為沖渣用水;經濟效益和環境效益明顯。

        5 深度處理廢水回用系統體會

        鋼鐵企業全廠深度處理廢水回用是一個復雜的系統工程,處理工藝、產品質量及工程公司技術能力都會對深度處理廢水回用運行造成較大的影響。

        寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司集中污水處理及深度回用從投產以來,運行一直穩定,超濾及反滲透的產水水量以及水質均優于設計指標;深度處理廢水回用運行效果好的主要原因是預處理去CODcr、硬度、油的去除效果較好、陶氏超濾膜及反滲透膜產品的性能優越。


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