濃鹽水減量化裝置在鋼鐵工業中的應用

馬云龍

【摘 要】目前在鋼鐵工業制備除鹽水過程中產生的濃鹽廢水存在著無法簡便處理的難題，且節水、減排乃至“零排放”已經成為鋼鐵企業的重要環保目標之一。濃鹽水減量化裝置旨在縮減濃鹽水排放及減小濃鹽水處理的壓力，同時產出合格的生產用水，縮減后的濃鹽水可根據鋼鐵工業的特性在企業內自行消耗。

【關鍵詞】濃鹽水；減量化；節水；零排放

中圖分類號： X773；TM621 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）15-0018-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.008

Application of concentrated brine reduction device in iron and steel industry

MA Yun-long

（China Metallurgical East Engineering Technology Co.，Ltd.，Qingdao，Shandong 266555，China）

【Abstract】At present， the concentrated brine wastewater produced in the process of the iron and steel industry water desalting is difficult to deal with easily， and water saving， discharge of waste water reduction and even " zero discharge of waste water " have become one of the important environmental goals of iron and steel enterprises. The reduction of concentrated brine is designed to reduce the pressure of concentrated brine discharge and to reduce the pressure of concentrated brine treatment， while producing qualified production water. The reduced concentrated brine can be consumed in the enterprise according to the characteristics of the iron and steel industry

【Key words】Concentrated brine； Reduction； Water saving； Zero emissions

1 概述

1.1 現狀

近幾年，各鋼鐵企業一直以科學發展觀為指導，以建設資源節約型、環境友好型企業為目標，對生產中產生的“三廢”采取綜合治理措施，加快工業廢水處理和提高水循環利用及配套排水設施建設，以符合國家“三廢”排放標準的要求，已是當務之急。這不僅關系到企業未來的可持續發展，還直接關系著地區的環境和人民的身心健康。而隨著社會的發展，對工業企業廢水處理及排放有了越來越高的要求，甚至要求實現零排放。這樣就要求工業企業尋求更合理的水處理工藝，實現合理利用廢水、降低廢水排放的目標。

1.2 濃鹽水減量化裝置

濃鹽水減量化裝置是將工業制備除鹽水的過程中所排出的反滲透濃鹽水進一步濃縮、減排，并能產出合格除鹽水的水處理裝置。主要包括：原水儲水箱，用于收集中水回用水和/或濃鹽水；預處理裝置，與原水儲水箱相連通，用于接收并預處理濃鹽水原水，預處理裝置與原水儲水箱之間設置有用于提升濃鹽水原水的提升泵，提升泵分別與原水儲水箱和預處理裝置連通；加藥裝置，用于向濃鹽水原水中投放高效阻垢劑和非氧化性殺菌劑；膜處理裝置，用于對進水進行膜處理；在線清洗裝置。

預處理裝置為2組過濾精度高的保安過濾器，用于過濾濃鹽水原水中的微量懸浮物和雜質。膜處理裝置主要包括抗污型苦咸水反滲透膜組件，用于接收預處理裝置的出水，并對其進行反滲透處理產出除鹽水。膜處理裝置還配有渦輪流量計，用于檢測膜處理裝置的進水/出水狀態。

在線清洗裝置通過管道與膜處理裝置相連通，用于在膜處理裝置運行過程中對膜組件進行清洗。

全套裝置實現自動控制系統，可根據實際情況實現機旁控制柜就地/集中操作的運行方式。

2 應用實例分析

以西部某鋼鐵企業產水200m3/h規模的中水回用水制備除鹽水工程為例，該工程反滲透產出濃鹽水量為150m3/h。企業自耗濃鹽水水量為100m3/h，主要用于水沖渣、熱悶渣及料堆噴灑等。在未實施濃鹽水減量化裝置之前，該企業仍有50m3/h濃鹽水無法消耗而排入廠區排水管網，最終匯入全廠污、廢水處理站。由于目前環保要求，不予許該企業外排廢水，而高濃度的濃鹽水依靠普通的水處理方法是無法處理的，這就造成全廠廢水處理及中水回用水的水質逐漸惡劣。在引入處理規模100m3/h的濃鹽水減量化裝置以后，產出高濃鹽水50m3/h，除鹽水50m3/h。這樣該企業所產生的100m3/濃鹽水能夠全部自耗，同時產出的50m3/h除鹽水，水質較好，可用于全廠各循環水系統的補水。

該企業中水回用水水質如下表：

PH：8.18 總硬度（以CaCO3計）：365.68mg/l Ca硬CaCO3： 278.08mg/l

Mg硬度（CaCO3）： 87.60mg/l 總堿度（以CaCO3計）： 203.72mg/l 懸浮物：43mg/l

總溶固：900mg/l 石油類： 0.178mg/l 氯化物（以Cl-計）：271.72mg/l

化學需氧量（CODcr）： 48.73mg/l 總鐵（Fe）：0.39mg/l 電導率（υs/㎝）： 1725

硫酸鹽（ SO42-）：147.04mg/l SiO2： 9.97mg/l

濃鹽水減量化裝置主要包括原水儲水箱、預處理裝置、加藥裝置和膜處理裝置。原水儲水箱（即濃鹽水池）用于收集中水回用水和/或濃鹽水；預處理裝置與原水儲水箱相連通，用于接收并預處理濃鹽水原水，生產符合膜處理裝置的進水；預處理裝置與原水儲水箱之間設置有用于提升濃鹽水原水的提升泵，提升泵分別與原水儲水箱和預處理裝置通過管道相連通；加藥裝置設置在管道上，用于向濃鹽水原水中投放高效阻垢劑和非氧化性殺菌劑，通過藥劑的投放以控制濃鹽水的水質，用于分別防止濃鹽水中因硬度過高造成后續工序內的結垢問題和避免細菌對后續反滲透膜處理裝置的破壞，省去了常規濃鹽水預處理方法中石灰除硬的步驟，既節省了石灰軟化水池的大量占地，又節約了石灰軟化后濃鹽水中污泥的處理成本，還避免了石灰乳化溶于水后，能夠能有效減輕下一道工序（膜處理裝置）中分滲透膜的結垢、堵塞和污染的情況，若去除不凈會對后續苦咸水反滲透膜造成的破壞，保證后續的膜處理裝置；膜處理裝置，通過管道與預處理裝置相連通，用于對符合膜處理裝置的進水進行膜處理。

加藥裝置中的高效阻垢劑（加藥濃度為3～8mg/L）具有殺菌迅速有效、膜兼容性強、適用PH廣泛及不污染環境等特點，非氧化性殺菌劑（加藥濃度為3～6mg/L）具有抑制析出作用、分散作用、晶格扭曲作用和絡合作用，并能夠有效控制CaCO3、CaSO4、BaSO4、CaF2、SrSO4、SiO2、鐵鋁氧化物等各種結垢。不加酸的條件下，對CaCO3的控制達LSI=3.5，CaSO4的濃度允許達到10倍Ksp（溶度積），BaSO4的濃度允許達到2500倍Ksp（溶度積），SrSO4的濃度允許達到1200倍Ksp（溶度積），進水的pH值在2～10范圍內均有效，適用于不同水源，與無機及有機高分子絮凝劑的相容性好，在水中性質穩定，不易分解，符合綠色環保友好型水處理藥劑的發展方向，不會助長系統中微生物的繁殖。

預處理裝置包括兩組過濾精度高的保安過濾器，能夠攔截所有粒徑大于5μm的雜質，用于過濾濃鹽水原水中的微量懸浮物和鹽晶等雜質并避免水中細菌等污染。并且，預處理裝置中的保安過濾器中配套有壓力表和隔離閥。

膜處理裝置通過管道與預處理裝置相連通，膜處理裝置包括苦咸水反滲透膜組件，用于接收預處理裝置生產的進水（符合膜處理裝置的進水）并對進水進行反滲透處理產生軟水。通過苦咸水反滲透膜組件對濃鹽水進行濃縮并產出達標的軟水，抵抗高濃度鹽水的破壞作用，增強了整套設備的使用壽命，同時節省了更換膜組件的大量成本。其中，膜處理裝置還包括渦輪流量計，渦輪流量計分別設置在膜處理裝置的進水管和出水管上，能夠直觀、準確的檢測出膜處理裝置的進水/出水狀態。此外，管道上設置有用于增高壓力的高壓泵。膜處理裝置還包括膜殼和配套儀表。

該企業實施濃鹽水減量化裝置的重要意義：

1）濃鹽水減量化裝置針對以一級反滲透設備產出的濃鹽水為水源來制備軟水，實現濃鹽水減量排放及產出軟水的目的；

2）采用兩道保安過濾器預處理的方式，配以高效阻垢劑的加藥形式，可有效控制進水的水質，并避免結垢對苦咸水膜產生不良影響；

3）應用苦咸水膜，既能有效的濃縮濃鹽水、產出達標軟水，又能抵抗高濃度鹽水的破壞作用，增強了整套設備的使用壽命，同時節省了更換膜組件的大量成本；

4）減少了濃鹽水排放，有利于實現工業生產中“零排放”的目標。

5）改善了現有鋼鐵企業中濃鹽水的處理現狀，減少生活水/生產新水的用量，最終濃鹽水通過收集后再利用全部消耗，減少了環境污染，提高了社會效益和環境效益。

6）相較于經軟化預處理后兩、三道反滲透處理再加蒸發結晶處理濃鹽水的方式具有占地少、節約一次投資、節省運行成本、減少換膜和洗膜成本等優勢；

3 結束語

隨著我國工業化的高速發展，逐漸造成了水資源的危機，尤其是在缺水地區，水資源面臨更加嚴峻的形勢。水資源的短缺和水資源的污染情況影響著我國水資源可持續發展戰略的實施。所以，合理、正確的利用水源、節約用水、減少污染、實現廢水零排放是當前鋼鐵企業水系統中必須認真對待的問題。

【參考文獻】

[1]《鋼鐵企業節水設計規范》GB 50506-2009.

[2]《工業用水軟化除鹽設計規范》 GB/T 50109-2014.