雙膜法在鋼鐵企業綜合污水處理及回用工藝中的應用

白潔

摘 要：鋼鐵企業是用水大戶，因其循環水系統中補水總硬度高、含鹽量較高，導致水系統的外排水量較大。因此，針對水資源緊張的現狀，綜合治理企業污水，在傳統常規水處理工藝基礎上，對污水進行深度脫鹽處理，是實施循環經濟、建設資源節約型環境友好型企業的重要舉措。

關鍵詞：鋼鐵污水；反滲透膜處理；回用

資源的過度開采和能源不合理的使用，造成全球范圍內生態環境日趨惡劣，鋼鐵行業作為能源與資源消耗大戶，能否按照科學發展觀的要求，發展循環經濟、走新型工業化道路，己是關系到鋼鐵行業能否持續、健康、穩定、快速發展的一個重大問題。鋼鐵企業要想進一步降低噸鋼耗水量，提高循環水的濃縮倍率，需要積極探索嘗試新型的工藝技術裝備，加強工業污水的綜合處理回用力度，規范串級供水的用水制度。回用水作為系統補水水源，已經受到越來越多的鋼鐵企業的肯定和重視。

近幾年來隨著國家對節能減排工作的要求日益提高，新版《鋼鐵工業水污染物排放標準》也對現有企業和新建企業的工業污水排放提出了更為嚴格的要求（對于燒結、煉鐵、煉鋼單元要求總排口零排放）。[1]傳統的常規污水處理工藝，只能去除水中的懸浮物、浮油、膠體等大顆粒雜質，但是，水中含鹽量（包括電導率、硬度及其他離子濃度等）并沒有降低，因此出水中的含鹽量遠高于工業凈循環水和濁循環水的含鹽量，無法滿足生產新水的水質要求，限制了回用水的使用范圍。因此，針對鋼鐵企業排污水的水質狀況，采用有效的深度脫鹽處理工藝，可以提高外排水回收利用比例，實現水資源的循環利用，既為企業開源節流、節約成本、杜絕外排水不達標排放，同時又提高了社會效益和環境效益。

將膜分離技術與傳統污水處理工藝相結合能夠很好地解決污水回用的深度處理問題，從而拓展了污水回用的深度和廣度。雙膜法脫鹽技術作為綜合污水處理及回用工藝的核心技術，現已在國內多家鋼鐵企業推廣使用。因此將全部工業污水進行深度處理，通過膜技術對常規處理過的外排水進行脫鹽處理以達到回用水標準，已成為工業廢水回收利用的發展趨勢。

1 雙膜法水處理工藝

1.1 雙膜法工作原理

雙膜法主要是指超濾（UF）+反滲透（RO）的水處理工藝，該工藝核心技術是采用膜分離技術制取除鹽水。

超濾指利用有機或無機超濾膜，在外界推動力（壓力）的作用下，將水中0.002-0.1 微米之間的懸浮物、大分子膠體、黏泥、微生物、有機物等雜質截留住，使小分子物質和溶解性固體（無機鹽）得以通過的分離過程。超濾通常作為反滲透的預處理設施，確保超濾的出水水質滿足反滲透進水水質要求，是預防反滲透污堵的重要保障滲透是指水分子從稀溶液側透過膜進入濃溶液側的流動過程。反滲透即在濃溶液側施加壓力以克服流體的自然滲透壓，且當外界壓力大于流體滲透壓時，水分子自然滲透的流動方向發生逆轉，部分進水（濃溶液）通過膜成為稀溶液側的凈化產水的過程。

1.2 影響超濾和反滲透膜性能的因素

pH值、溫度、壓力、進水含鹽量等因素均可直接影響超濾及反滲透裝置的產水率、除鹽率等運行指標，選擇合理的工藝參數和運行方式，選定有效地水處理化學藥劑，推廣應用先進環保的膜材料可以有效地控制膜污染，延長膜壽命提高系統回收率。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

濟鋼總公司為開源節流、節約成本、杜絕外排水不達標排放、提高社會效益和環境效益，實施低成本戰略、可持續發展戰略，堅持節能降耗，投資建設綜合污水處理及回用工程。該工程針對工業區內三個外排口即廠北口、軋鋼口和新東區排水口進行綜合治理，采用先進可靠的調節池+高密度沉淀裝置+V型過濾裝置和全膜法除鹽工藝技術設備。污水經處理后，水質指標達到污水再生回用水水質標準的要求，回收利用。濟鋼生產綜合污水處理及回用工程設計的日處理污水量均為4.34×104m3，日變化系數1.3。

2.2 污水處理及回用工藝

首先，提升泵站將污水送入污水處理站，并通過設置于調節水池前端進水渠道上的自動格柵除污機后進入調節池內，污水在調節池內進行水量及水質的均化處理。調節池內設有潛水型攪拌混合裝置均勻水質，并防止污泥沉淀。在調節池的末端設潛水型污水提升泵，污水通過提升泵加壓后打入集混凝、沉淀、污泥濃縮于一體的高密度沉淀池。固液高效分離后的上清液自流進入V型濾池進行過濾。V型濾池的出水，也被稱作中水。其中，一部分中水進入除鹽水系統（UF+RO）繼續進行深度處理，另一部分直接進入回用水池與除鹽水進行勾兌，混合水水質即為合格的回用水水質。

2.3 脫鹽處理工藝

2.3.1 自清洗過濾器

本系統設置4臺精度為100μm自清洗過濾器，每臺處理量約400m3/h。自清洗過濾器位于超濾膜組件前，可以有效去除水中的細小顆粒，懸浮物等雜質。設定為壓差自動反洗模式，利用其自身出水進行反洗。

2.3.2 超濾系統

超濾系統包含6套超濾裝置，每套超濾配制52根超濾膜，每套凈產水量為164m3/h；3臺變頻反洗泵及1套反洗加藥系統。

濾系統出水品質：

膠體硅≥0.1μm

濁度≤0.2NTU

出水SDI15≤3

回收率≥90%

2.3.3 微孔過濾器

5μ保安過濾器的作用是截留原水帶來的大于5μ的顆粒，以防止其進入反滲透系統。這種顆粒經高壓泵加速后運行速度非常快，可能擊穿反滲透膜組件，造成大量的鹽泄露，同時有可能劃傷高壓泵的葉輪。

2.3.4 反滲透裝置

本系統總出水量為738m3/h，原水經自清洗過濾器、超濾裝置將水的污染指數降低至3以下，以保證反滲透安全運行。水在進入保安過濾器前后，分別由計量泵加入定量的阻垢劑、還原劑，使水經反滲透裝置時保證反滲透膜在相當長時間內不會結垢。水經過上述處理，再通過5微米保安過濾器，以防止雜物及大顆粒物體進入反滲透膜，水由高壓泵將壓力提升，進入反滲透裝置。反滲透裝置共6臺（6套RO系統），出力為6*123m3/h，配有6臺高壓泵。

2.4 實際應用存在的問題

在實際運行中，反滲透膜污堵頻繁、清洗困難是膜分離技術使用過程中存在的普遍難題。濟鋼污水回用工藝中也存在這一問題，通過長時間運行觀察分析發現，水處理工藝系統設計、反滲透添加劑及其他耗材選用、水處理運行條件、系統運行操作管理、進水水質情況等均可成為導致膜污染的成因。因此，在系統日常運營管理中，需要通過縱向對比和離線試驗等方法研究確定系統最佳運行方式及運行參數， 選擇與水質相匹配的藥劑及耗材，針對不同污染物選擇不同清洗方法，從而解決反滲透膜除鹽率降低，出水率下降等問題。

該工程的實施，全面優化了工業區域內排污水的再處理及利用工藝，最大程度上降低了新水的消耗，重新構架了濟鋼工業循環水水平衡的新模式。對于水資源很緊張的濟鋼來講，本項目的建設及投用具有十分重要的意義，也是實施循環經濟、建設資源節約型環境友好型企業的重要舉措。

3 結束語

降低生產新水的消耗，減少污水的排放量，是鋼鐵企業節能環保工作的重中之重。因此，工業污水回收利用，將是大勢所趨。但是，由于工況不同，實際運行過程中會出現各種問題，需要不斷地加以分析和研究。為了不斷提高節水降耗水平，我們需要不斷開發新技術和新工藝，提高水資源的循環利用率，不斷降低噸鋼新水耗量、環水耗電等生產指標，實現污水的“零排放”。

參考文獻

[1]楊德敏，王兵.膜技術在工業廢水處理中的應用現狀及展望[A].第四屆中國膜科學與技術報告會論文集[C].2010.