濟(jì)鋼礦井水資源優(yōu)化利用

鄭曉萍

（山鋼股份濟(jì)南分公司裝備部，山東濟(jì)南 250101）

經(jīng)驗交流

濟(jì)鋼礦井水資源優(yōu)化利用

鄭曉萍

（山鋼股份濟(jì)南分公司裝備部，山東濟(jì)南 250101）

濟(jì)鋼通過對現(xiàn)有生產(chǎn)、生活水管網(wǎng)進(jìn)行剝離改造，新建1座生活飲用水處理站，采用先進(jìn)的膜處理技術(shù)，將礦井水制成合格的生活用水，實現(xiàn)了生產(chǎn)、生活地下水零提取，項目投用后年創(chuàng)效益2 000多萬元。

礦井水；外部管網(wǎng)；水處理站；超濾膜

1 前言

濟(jì)鋼總廠區(qū)生產(chǎn)用水平均為10×104m3/d，生活用水平均為3×104m3/d。絕大多數(shù)生產(chǎn)用水取自張馬屯礦井水，部分采用黃河水和少量的回用中水；生活用水采用地下深井水，形成了礦井廢水、黃河水、地下深井水、回用中水四種水源并存的格局。地下水水資源費為2.6元/m3，而礦井水水資源費為0.52元/m3，如果能將礦井水處理成生活飲用水，停采地下水，效益將非常可觀。為了優(yōu)化利用好礦井廢水資源，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，濟(jì)鋼投資3 000余萬元，將張馬屯礦井廢水處理后作為生活飲用水，生產(chǎn)用水陸續(xù)全部采用黃河水，逐步停用深水井。新建一座生活飲用水處理站，供公司生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)的生活用水；同時對廠區(qū)內(nèi)生活水和生產(chǎn)水管網(wǎng)進(jìn)行改造，將兩種水管徹底剝離，保證供水安全性。

2 項目可行性分析

鋼鐵企業(yè)是耗用水大戶，不僅生產(chǎn)用水量大，生活用水量也很大。由于生活水采用地下水，要支付昂貴的水資源費和排污費用，濟(jì)鋼每年上繳的水資源費達(dá)2 800萬元，是企業(yè)主要成本之一。而張馬屯鐵礦開采時涌出的大量礦井水僅僅用于農(nóng)田灌溉和生產(chǎn)補(bǔ)水用，沒有給予充分利用，造成水資源的浪費。張馬屯礦井排水的水質(zhì)指標(biāo)，除總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌、菌落總數(shù)及渾濁度超標(biāo)外，其余項目均符合GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。

膜技術(shù)為水處理工藝的集約化提供了有力支撐，尤其是超濾膜的開發(fā)應(yīng)用，已被證實是處理精度高、效率高的高科技技術(shù)。如果新建一座生活飲用水處理站，采用消毒+多介質(zhì)過濾器過濾+自清洗管道過濾器+超濾+消毒的水處理工藝，完全可以將礦井水處理成合格的生活飲用水，供應(yīng)公司生產(chǎn)區(qū)、濟(jì)鋼新村生活區(qū)使用，具有較強(qiáng)的可行性。同時，替代總公司地下水，實現(xiàn)總廠區(qū)生產(chǎn)、生活地下水零提取，優(yōu)化水系統(tǒng)，降低新水消耗，可為濟(jì)南市節(jié)水保泉、節(jié)能降耗工作做出貢獻(xiàn)。

3 項目改造內(nèi)容

3.1 源頭清濁分離

張馬屯鐵礦是磁鐵礦床，也是國內(nèi)少有的大水礦床，預(yù)計最終開采涌水量為33.8萬m3/d。由于開采鐵礦時礦坑水易受到污染，所以必須在源頭處進(jìn)行清濁分離。根據(jù)井下凈、污水分布狀況及井下水倉、巷道和水溝等情況，結(jié)合地上生產(chǎn)、生活供水管道分布及礦坑水水質(zhì)化驗情況，分別通過井下清、污水分離、集中上排和減少人為污染等3項措施實現(xiàn)源頭清濁分離。

3.2 廠區(qū)管網(wǎng)改造

張馬屯礦井水原供應(yīng)生產(chǎn)補(bǔ)水與生產(chǎn)水系統(tǒng)管網(wǎng)串聯(lián)，根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，生活飲用水輸水管網(wǎng)應(yīng)具有唯一性，不允許與生產(chǎn)水系統(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)。張馬屯礦井水若處理作為生活水，原有的管網(wǎng)無法適應(yīng)新供水模式，需對生活水管網(wǎng)及生產(chǎn)水管網(wǎng)進(jìn)行相應(yīng)改造，徹底剝離，確保系統(tǒng)安全性。因此，以優(yōu)化利用現(xiàn)有管網(wǎng)設(shè)施、降低投資成本、確保水源安全穩(wěn)定為原則，制定相應(yīng)外部管網(wǎng)改造方案。

1）張馬屯礦井水原水管網(wǎng)。為了降低施工難度，減少工作量，確保水源水安全，保留原有廠內(nèi)DN 600礦井水生產(chǎn)水管道，去除沿途原有生產(chǎn)水用戶，完全作為廠內(nèi)生活水原水輸送管道。

2）生活水管網(wǎng)。原有的以四泵站為主要供水泵站模式，改為以新建生活水六泵站為主要供水泵站的新供應(yīng)模式，敷設(shè)1條DN 600襯塑管道自新建生活水泵站至廠內(nèi)各生活水主供水管道，沿途與原有生活水管網(wǎng)進(jìn)行串聯(lián)。

3）生產(chǎn)水管網(wǎng)。張馬屯礦井水作為原水制備生活水后，生產(chǎn)水系統(tǒng)主要由東聯(lián)供水泵站供應(yīng)黃河水，原有的舊生活水管道部分利舊用作生產(chǎn)水管，去除老化嚴(yán)重的管道。

管網(wǎng)改造是整個工程的難點。新設(shè)計的3 600 m生活水管道要途經(jīng)焦化廠、燒結(jié)、原料廠廠區(qū)及原料運輸主干道，沿途各種在用管道、電纜繁多，施工難度較大。

3.3 水處理泵站

該工程項目的重點內(nèi)容是新建生活飲用水處理站，處理能力3萬m3/d。主要建設(shè)內(nèi)容為多介質(zhì)過濾器及反洗水泵、超濾組件、超濾化學(xué)清洗及反洗系統(tǒng)、變壓器室、電氣室、生活水供水泵站等。主要處理工藝是多介質(zhì)過濾器過濾+自清洗管道過濾器+超濾+消毒。礦井水先用二氧化氯進(jìn)行濾前消毒，投加絮凝劑PAC后，進(jìn)多介質(zhì)過濾器過濾，去除懸浮物和膠體物質(zhì)，出水污染指數(shù)SDI≤4；再利用余壓進(jìn)入有效過濾孔徑≤0.1 mm清洗過濾器，出水進(jìn)入4套超濾組件裝置，超濾膜選用聚醚砜中空纖維，有效過濾孔徑≤50 nm，出水濁度≤0.5 NTU。出水經(jīng)自動加氯機(jī)投加液氯消毒后，作為合格的生活飲用水產(chǎn)水自流進(jìn)入2座生活儲水池，由生活水供水泵組加壓泵（恒壓變量）供水，通過廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有生活水管網(wǎng)供至各用水戶成為合格的生活飲用水。多介質(zhì)過濾器和超濾反洗排水自流排入綜合污水處理廠集中處理回用。

工藝流程如圖1所示，水量平衡如圖2所示。

圖1 工藝流程

主要設(shè)備的性能：

圖2 水量平衡

1）六泵站改造。將六泵站原有的3臺泵更換為3臺水源水供水泵，流量780 m3/h，揚程32 m，配電機(jī)280 M-4/90 kW/380 V，恒壓變量控制。增加多介質(zhì)過濾器反洗供水泵2臺，1用1備，流量1 100 m3/h，揚程22 m，配電機(jī)Y250 M-4/90 kW/380 V。恒壓變量控制；保留3臺生產(chǎn)供水泵，2用1備。

2）多介質(zhì)過濾器。采用16臺無煙煤石英砂多介質(zhì)過濾器，殼體材質(zhì)為鋼襯膠。通過接觸絮凝過濾去除水中的懸浮物和膠體物質(zhì)，使水質(zhì)更加清澈，水的污染指數(shù)SDI≤4，為超濾制備凈化水做好預(yù)處理。

3）超濾系統(tǒng)。工程的核心技術(shù)是超濾膜技術(shù)，超濾膜采用荷蘭NORIT公司產(chǎn)品SXL-225FSFC PVC型膜組件，該超濾膜對細(xì)菌的去除率可以達(dá)到6 log，對于病毒的去除率達(dá)到4 log，能有效去除原水中的細(xì)菌和病毒。該超濾膜主要由親水性的聚醚砜+聚乙烯吡咯酮共聚物材質(zhì)組成，每一根超濾膜元件由上千根中空纖維組成纖維束。原水在中空纖維的內(nèi)部從一端流向另一端，而產(chǎn)水則是在原水流經(jīng)膜的過程中逐漸由內(nèi)壁向外壁透過（稱為內(nèi)壓式）收集后從產(chǎn)水端排出。但長期運行后,水中的固體懸浮物截留在膜的表面，對膜造成污堵，會使膜過濾壓力不斷增加，因此運行一段時間后，需要用化學(xué)藥劑對膜進(jìn)行反洗，保證超濾膜的過水率。產(chǎn)水采用液氯消毒方法，按合格飲用水管網(wǎng)末端余氯量≥0.3 mg/L進(jìn)行控制。

4 結(jié)語

將礦井水作為水源水，運用超濾膜水處理技術(shù)，通過源頭清濁分離、管網(wǎng)改造，經(jīng)工藝處理后制備出優(yōu)質(zhì)生活水，替代生活用地下水，并由此優(yōu)化了濟(jì)鋼給排水結(jié)構(gòu)，分質(zhì)供水，階梯用水，實現(xiàn)了生產(chǎn)、生活地下水零提取。項目投用后年創(chuàng)效益2 000多萬元。

P641.5+5

B

1004-4620（2015）01-0068-02

2014-12-05

鄭曉萍，女，1969年生，1990年畢業(yè)于山東建筑大學(xué)給排水專業(yè)。現(xiàn)為山鋼股份濟(jì)南分公司裝備部高級工程師，從事給排水技術(shù)管理工作。