钢铁企业多源废水处理与再生回用集成技术

1、目前,钢铁企业多采用生产废水回用脱盐制取工业新水1-3,产生约占生产废水量40%的浓盐水,这部分浓盐水只能用于直流喷渣或浇洒地坪。因此,单一生产废水制取的工业新水远不能满足生产的需求,仍要补充大量的工业新水,这不仅增加了企业的经济负担,也加重了城市生活用水的压力。对钢铁废水进行再生回用并积极开发城市污水、工业废水、雨水、海水等非常规水源对我国钢铁企业的可持续发展和建立资源节约型社会具有积极深远的战略意义。天津荣程联合钢铁集团有限公司(简称荣钢是天津市最大的民营企业,中国500强企业。为解决长期困扰企业的水资源紧缺和水质差的问题,企业于2007年10月建设废水处理与再生回用项目,近期设计处理规模

2、为4.8×104m 3·d -1,远期处理规模为7.2×104m 3·d -1。该项目采用钢铁废水、生活污水、工业废水、雨水等非常规水源为处理对象,处理出水分质回用于厂区生产工艺用水和循环冷却水系统补充水,极大地减少了新水耗用量和废水排放量,提高了水资源利用率,使企业实现了经济效益和环境效益的双赢。1设计进出水水质进水主要由钢铁废水、生活污水、工业废水、雨水等非常规水源组成。其中,钢铁废水主要包括焦化、炼铁、炼钢、轧钢等工序排出的废水;生活污水主要来自厂区和周边城镇;工业废水来自厂区南侧的大沽排污河;雨水由600亩水塘收集后作为备用水源。综合废水经处理后

3、全部回用,根据企业生产用水的性质和功能,要求回用水水质分别达到企业内部规定的工业新水和软化水水质标准,见表1。2工艺流程及主要构筑物2.1工艺流程荣钢集团废水处理与再生水回用工艺流程如图1所示。整套工艺可以划分为生化处理系统和深度处理系统两部分,两段系统可以串联运行也可以独立运行,这样可以极大的提高整套系统运行的灵活性和产水的保障性。当生化系统检修或其他因素导致系统出水水质不能满足双膜系统进水要求时,可单独启用600亩备用水源,采用絮凝沉淀+双膜工艺运行,而生化处理系统出水可直接排放,以确保企业内钢铁企业多源废水处理与再生回用集成技术石岩1,2,唐运平1,季民2,许丹宇1,孙凯1,侯霙1(1.

4、天津市环境保护科学研究院,天津300191; 2.天津大学环境科学与工程学院,天津300072;摘要:为解决长期困扰企业的水资源紧缺和水质差的问题,设计建设了多源废水处理与再生回用工程。该工程以钢铁废水、生活污水、工业废水、雨水等非常规水源为处理对象,处理出水分质回用于厂区生产工艺用水和循环冷却水系统补充水,使企业年节水量达1095万t ,年COD 、BOD 、NH 3-N 以及TP 等污染物减排量分别达1300t 、170t 、500t 及16t 。关键词:钢铁企业;多源废水;废水处理;再生回用;双膜法中图分类号:X757文献标识码:B文章编号:1000-3770(201106-0126-0

5、03收稿日期:2010-09-25基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07314-001;天津市科技创新专项资金项目(08FDZDSH0120作者简介:石岩(1980-,女,博士后,从事污水处理与再生回用技术的研究联系电话:139*;E-mail :shiyan800712水质参数进水工业新水软化水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电导率/S ·cm -1500110656945006010001200-7850010200200302.0450-78500检不出60200301.0450表1设计进出水水质Tab.1Inflow and effluent water quality in design第37卷第6期2011年6月水处理技术TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT Vol.37No.6Jun.,2011126部供水的稳定性,同时极大限度的保护了周围和区域环境。另外,由于生化系统处理效果受进水水质的影响较大,为减轻生化系统出水水质波

7、动对后续双膜系统的影响,在CMF循环水池中设COD等污染指标在线监测系统,当生化出水水质超过CMF进水水质要求时可启动备用水源补充地表水,起到调节CMF进水水质的作用,从而确保系统的稳定正常运行。2.2主要构筑物2.2.1细格栅/沉砂池综合废水经细格栅过滤后进入沉砂池,去除漂浮物、沙石、煤渣等颗粒物质。细格栅与钟式沉砂池合建。细格栅采用回转式格栅除污机,单机宽度为1500 mm,栅条间距为10mm;沉砂池为圆形钢筋混凝土结构,2座,设计流量为3000m3·h-1,单池尺寸为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,利用水解和产酸菌的反应,将

8、不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质,提高废水的可生化性。水解酸化池设计流量为3000m3·h-1,停留时间4h,单池尺寸为50m×32m×6m,共2座,每池内分3格,其中第3格为中间沉淀池。2.2.3循环式活性污泥反应池(CAST水解酸化出水进入CAST系统进行生物去碳、脱氮和除磷,运行时按进水-曝气、沉淀、撇水、进水-闲置完成一个周期。CAST池的总容积为50200m3,其中兼氧池/选择器容积为8400m3,2座,每池内分4格,设计流量为48000m3·d-1,泥龄为22d,污泥BOD5负荷为0.12kg·kg-1&#

9、183;d-1,BOD5污泥产率系数为0.91kg·kg-1。2.2.4絮凝反应/沉淀池CAST池出水投加絮凝剂聚合氯化铝(PAC后进入絮凝反应池。絮凝反应池采用折板式,加设扰流单元达到所需的水力条件。单池尺寸为15m×7m×3.9m (分4格,设计流量为3000m3·h-1,设计流速为0.110.3m·s-1,停留时间为18min;沉淀池采用平流式,单池尺寸为75m×15m×3.5m(分4格,设计流量为3000m3·h-1,水平流速为7mm·s-1,沉淀时间为3.75h。2.2.5微滤-反渗透(CMF-

10、RO双膜系统絮凝出水依次经CMF循环进水泵、热交换系统、自清洗保安过滤器进入CMF系统,CMF膜组件为聚偏氟乙烯(PVDF材料生产的中空纤维膜,膜孔径为0.2m,可去除水中大于0.2m的悬浮颗粒杂质,细菌总数和大肠菌群的去除率可大于99%。CMF出水经清水泵、保安过滤器、高压泵打入RO系统,RO膜组件采用BW30-365FR抗污染复合膜,因本系统水源含盐量较高,故在每套反渗透两段间设置增压泵一台。双膜系统设计处理规模为7.2×104m3·d-1,CMF系统有22台单机(20用2备,处理水量为4.8×104 m3·d-1,预留二期CMF单机11套,处理水量

11、为2.4×104m3·d-1。RO系统7台单机(6用1备,产水量为3×104m3·d-1。预留二期RO单机4套,产水量为1.5×104m3·d-1。系统运行时,CMF装置和RO装置均采用并联运行的方式,CMF装置水的利用率设计不小于94%,污泥密度指数(SDI小于3,RO装置产水回收率不小于75%,初期总脱盐率不小于97%。综合废水经再生回用工艺处理后可产生4种不同水质的再生水,分别为:CMF产水、CMF+RO产水混合水、RO产水以及RO浓水。CMF产水可直接回用于厂区浊循环系统;CMF+RO产水混合水可回用于净循环系统补充水;RO产

12、水回用于高速线材、制氧厂、锅炉系统等对水质要求高的系统;RO浓水由于含盐量高和难生物降解等原因,难以达标排放,可回用于烧结、炼铁、炼钢、轧钢等生产工序的冲洒地坪或直流喷渣。3工程运行效果荣钢废水处理工程建造前,供水水源分为地下水和地表水两大部分。地下水主要来自320m深处的400米深井泵站;地表水为厂区东侧的600亩的天然水塘。地下水主要供给厂区职工生活用水和厂区绿化、工程施工、路面浇洒,生产过程中锅炉、软水系统等;地表水主要作为生产过程设备冷却、净环和浊环系统的补充水源。全厂工业水水源和水质单一,工业用水低水质高用途和高水质低用途现象严重,低质高用造成生产系统的运行维护费用增加,高质低用造成

13、水源的严重浪费。同时全厂给水循环利用效率较低,大部分工业新水一次使用后未经处理回用直接排放, 图1非常规水源处理工艺流程Fig.1Treatment process of non-conventional water resource石岩等,钢铁企业多源废水处理与再生回用集成技术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造成水资源的极大浪费,一次用水废水排放量占总取水量的58.5%。此外,排放废

17、水全部未经处理直接进入地表工业水水源,严重影响工业水水质。废水处理与再生回用工程建成后,厂区生产废水和生活污水全部再生回用,防止了对地表水源的污染。CMF 产水、CMF+RO 产水混合水、RO 产水以及RO 浓水月平均供水量分别为54.4万t 、41.4万t 、6.1万t 和9.4万t ,4种不同水质的再生水分质回用,克服了低水质高用途和高水质低用途现象,企业年节水量达1095万t ,年COD 、BOD 、NH 3-N 以及TP 等污染物减排量分别达1300、170、500及16t 。4技术优势与钢铁企业现有的废水处理技术相比4-7,荣钢废水处理与再生回用集成技术的优势是:(1将钢铁废水、城镇

18、生活污水、过境雨水等非常规水源作为再生水源,克服了单一生产废水为再生水源不能满足工艺用水量的弊端,极大节约了新水耗用量,解决了生产发展与供水的矛盾。(2非常规多源废水处理与再生回用集成技术采用CMF-RO 双膜系统作为深度处理工艺,具有技术先进,适应范围广的特点,能适应原水水质水量的变化,抗冲击负荷能力强。(3非常规多源废水处理与再生回用集成技术以生化系统和双膜系统为主体工艺,两段系统可根据原水水质情况串联运行或独立运行,从而提高了整套工艺的灵活性和出水的保障性。(4针对厂区生产工艺的用水需求,用一套再生水处理技术生产出几种不同水质的再生水,进行多途径回用,分质供水,提高了水资源的利用效率,最大限度的降低了生产成本。5存在问题及对策(1由于荣钢废水处理与再生回用工艺采用的是多水源供水,因此,多水源混合比例的变化随时会带来处理水水质变化,针对多水源多工况运行条件下的双膜水处理系统运行调控技术有待进一步研究,主要包括对污水处理出水水质成分分析及其对膜污染影响研究、膜工艺预处理技术和设备研究、膜污染清洗药剂及清洗技术条件研究以及膜工艺运行技术条件研究等。(2CMF-RO 双膜系统产生的浓水属于高含盐难降解有机废水,可回用到厂区料场喷洒、冲洒地坪、高炉冲渣等生产工序,