首鋼長治鋼鐵公司廢水處理工程實例

任玉斌 李 芳 韓麗媛

（山西首鋼國際工程技術有限公司，山西 長治 046031）

節能減排，合理利用水資源、節約水資源、采取措施防治水污染，不僅是國家提高經濟運行質量的需要［1］，對企業而言，也是直接體現經濟效益的支撐點。目前首鋼長鋼生產排水以型鋼路為界分為南北兩區排水渠，最終匯合后排入長北污水處理廠處理。如果將全廠生產排水回收處理，不但可以減少外排水量，減輕環境壓力［2］，而且還能減少新水取水量，所以建設工業污水處理站是非常必要的。

1 工程概況

首鋼長鋼為鋼鐵聯合企業，主要工藝設施有焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼、石灰窯等。目前廠區無工業污水處理廠，針對這一現狀在廠區新建工業污水處理站，生產污水處理后進行回用，實現生產污水零排放，具有良好的環境、社會、經濟效益。

全廠工業污水處理采用物化處理方法，通過投加碳酸鈉、石灰軟化、加藥混凝、澄清過濾，對水中的懸浮物、硬度及堿度等加以去除并對pH值進行調整。處理后的水全部進入新建深度處理車間處理，產水接至軟水站替代軟水及各除鹽水制備系統替代一級除鹽水。新建工業污水處理站最終產生的濃水全部回用于燒結混料及高爐沖渣，不外排。

2 廢水設計水量及水質

工業污水處理站處理量16800m3/d。經處理后預處理出水水質和深度處理出水水質需分別滿足《鋼鐵企業綜合污水處理廠工藝設計規范》 （GB 50672-2011）和廠內除鹽水制備系統一級除鹽水的水質要求，工業污水處理站進出出水水質見表1。

3 污水處理工藝流程

3.1 預處理工藝流程

根據水質情況，結合類似工程水系統經驗，擬采用如圖1工藝流程。

廠區生產排水排至格柵間，經格柵渠道進入調節提升泵站。格柵對直徑較大的垃圾進行去除。

廢水經調節后由提升泵組送至高密度澄清池，在高密度澄清池中投加石灰、碳酸鈉、混凝劑及絮凝劑，去除污水中硬度、懸浮物及油。高密度澄清池沉淀污泥排入污泥脫水間的污泥貯池，經板框壓濾機脫水后外運。

高密度澄清池出水經配水堰板均勻的進入V型濾池，以去除殘留的懸浮物和膠體。濾池反沖洗采用氣水反沖洗，減少反沖洗水的使用。反沖洗的設置可根據時間或濾池濾層的阻塞情況實現全自動控制，也可以用手動方式進行強制反沖洗。沖洗的實際頻率取決于堵塞的頻率。從節約用水的需要出發，濾池反沖洗排水、污泥脫水間濾后水排入調節池進水口。

圖1 預處理單元工藝流程圖

3.2 深度處理工藝流程

圖2 深度處理工藝流程

V型濾池出水經過超濾增壓泵提升后供給蒸汽加熱器進行加熱，加熱后出水進入自清洗過濾器，自清洗過濾器出水進入超濾系統，超濾產水進入超濾產水池；超濾產水經過反滲透增壓泵提升進入保安過濾器，保安過濾器出水進入反滲透高壓泵，后進入反滲透裝置脫鹽，反滲透產水池的水通過增壓泵提升后進入廠區使用，一級反滲透濃水再次經過反滲透，二級反滲透產水進入回用水池，二級濃鹽水進入濃水池，通過濃水外送泵送至用戶點。

3.3 污泥處理系統

來自高密度沉淀池的污泥先進入污泥濃縮池，儲存至含水率達到90%～95%后由污泥泵輸送至板框壓濾機脫水，將泥餅存放于儲泥斗，定期外運，濾液則排至調節池進行處理。

4 主要構筑物及設備參數

4.1 污水預處理單元

格柵渠：處理水量為700m3/h，2臺格柵，渠寬1.0m，渠深2.5m。

均質調節池：設有效容積為3200m3的鋼筋混凝土結構池2座，處理水量為800m3/h，水力停留時間4h。

高密度沉淀池：單座處理水量為375m3/h；設2座92.5m3的石灰反應池，單池停留時間15min，配有快速攪拌器，用于石灰的快速混合反應，從而達到更好的去除硬度和降低加藥量的目的；設2座12.3m3混凝池，單池停留時間2min，配備有快速攪拌器，用于混凝劑等的快速混合；設2座61.7m3的絮凝池，單池停留時間10min，絮凝反應池是該裝置的獨特特點之一，含有一個高效能量分散室和一個非混合室，能量分散室通過變流量泵控制能量分散和污泥回流優化絮凝反應，非混合室產生能夠快速沉淀的較大的、均勻的礬花。高效能量分散室、非混合室及一些特殊設備（聚合物電解質投加環，圓形中心穩流板，圓形中心擋板進出口處的擋板裝置）的優化設計對高密度沉淀池的良好性能至關重要；設2座斜管面積為32m2的沉淀池，斜管區上升流速11.6 m/h，采用斜管模塊將礬花和水分離，逆向流將水與污泥分離。沉積在池底的污泥借助于配有尖樁柵欄的刮泥機系統以促進濃縮效果，濃縮污泥濃度約20～80g/L。高密度沉淀池內設置泥位探測儀，定期將剩余污泥抽出，送到污泥混合池，控制池內的污泥量。

V型濾池：設3座260m3/h單格濾池，每座濾池的過濾面積為52.5m2，反沖洗水強度為15m3/（m2·h），反沖洗氣強度為55m3/（m2·h）。V型濾池采用均粒濾料截留水中的懸浮物，進一步去除污水中的COD、SS等污染物，出水SS更低，保證后續雙膜的進水水質要求。

V型濾池產水池：設有效容積≥1400m3的V型濾池產水池1座。V型濾池產水池用于貯存產水，以便向后續單元提供穩定的流量和壓力。

4.2 污水深度處理單元

超濾裝置：設4套單套處理量170m3/h的超濾裝置，凈通量≤42LMH，回收率≥90%。超濾是將溶液進行凈化、分離和濃縮的膜法分離技術。

超濾產水池：設有效容積≥1250 m3的超濾產水池1座，水力停留時間1h。超濾產水池用于收集超濾產水，為系統的正常穩定運行做中間緩沖。

反滲透裝置：設有3套單套處理量為165m3/h的反滲透裝置，膜通量≤18 L/m2·h，回收率≥70%。綜合污水經過超濾裝置處理后進入反滲透裝置，將污水中大量的溶解性固體濃縮為濃水與清水分離，產生的清水進行回用；濃水送至城市污水處理廠進行進一步處理。

反滲透產水池：設有效容積為1000 m3的反滲透產水池1座。水力停留時間1h。反滲透產水池的主要功能為貯存反滲透裝置產水，以便向后續回用單元提供穩定的流量和壓力。

4.3 污泥處理單元

污泥儲存池：設有效容積為120 m3的污泥儲存池2座，尺寸為5.5m×6.05m×4.5m。污泥儲存池的主要功能是儲存并濃縮高密度沉淀池產生的污泥，減少污泥體積［3］。

板框壓濾機：設有單臺處理能力為25t/h（含水率92%）的板框壓濾機2臺，泥餅含水率≤50%。污泥的來源為高密度反應池產生并經濃縮池濃縮后的污泥。

5 運行效果及費用

5.1 運行效果

該污水處理站自投入運行以來預處理系統，深度處理系統、污泥處理系統運行穩定，站內設置24h連續監測V型濾池出水水質、回用水（除鹽水）水質。

2021年1月1日～2021年1月30日預處理系統V型濾池出水懸浮物、pH、總硬度的含量變化情況見圖3、圖4、圖5。

圖3 懸浮物含量變化情況

圖4 pH含量變化情況

圖5 總硬度含量變化情況

由圖3可知，V型濾池出水懸浮物在1～3mg/L，平均值1.4，符合標準要求；由圖4可知，V型濾池出水pH在7～9，平均值7.3，符合標準要求；由圖5可知V型濾池出水硬度在≤300mg/L，平均值267.67 mg/L，符合標準要求。

2021年1月1日～2021年1月30日深度處理出水pH、電導率、總硬度的含量變化情況見圖6、圖7、圖8。

圖6 pH變化情況

圖7 電導率變化情況

圖8 總硬度含量變化情況

由圖6可知，深度處理出水pH在2～11，平均值7.5，符合標準要求；由圖7可知，深度處理出水電導率＜100μs/cm，平均值43.7μs/cm，符合標準要求；由圖8可知深度處理出水硬度＜5mg/L，平均值2.53mg/L，符合標準要求。

5.2 運行費用

污水處理站的運行成本主要包括人工費、藥劑費、換膜費、能源介質消耗費和廢物運輸費。1）人工費。生產操作人員、維護人員合計費用為467元/d。2）藥劑費。熟石灰、碳酸鈉、PAC、PAM、次氯酸鈉、硫酸、阻垢劑、非氧化性殺菌劑、還原劑、鹽酸和氫氧化鈉等。化學藥劑的消耗量與水質密切相關，計算費用時僅僅考慮正常生產，若出現故障，部分藥劑將大幅增加，經計算藥劑費為43672元/d。3）換膜費。超濾膜、反滲透膜、納濾膜和濾芯，經計算換膜費為18603元/d。4）能源介質消耗費。飽和蒸汽、電力消耗費用（不含稅價）23033元/d。5）廢物運輸費。污泥泥餅運輸費用為500元/d。

綜上所述，該廢水處理運行成本合計為86275元/d，污水處理費用為5.14元/t。

6 結語

工業污水處理采用物化處理方法，通過投加碳酸鈉、石灰軟化、加藥混凝、澄清過濾，對水中的懸浮物、硬度及堿度等加以去除并對PH值進行調整。經預處理處理后的水全部進入新建深度處理車間處理，產水接至廠區軟水站軟水池及各除鹽水制備系統一級除鹽水水池，用于減少軟水制備及除鹽水制備過程的外排水量。新建工業污水處理站最終產生的濃水全部回用于燒結混料及高爐水沖渣，基本實現廠區生產污水不外排，為鋼鐵行業節能減排提供了較好的技術途徑，也為其他企業污廢水處理提供了借鑒經驗。