某鋼鐵廠冷軋含酸廢水深度處理技術(shù)研究及應(yīng)用

季淑蕊

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

近年來，隨著各種新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，各大中型鋼鐵企業(yè)的冷軋廢水基本實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放，但由于其水量大、成分復(fù)雜，廢水回用及零排放技術(shù)仍未大量推廣，即使少數(shù)項(xiàng)目對(duì)廢水進(jìn)行了回用，回用率也不理想[1]。因此，冷軋廢水資源化循環(huán)利用將是未來冷軋廢水處理發(fā)展的趨勢(shì)。

目前，在膜分離法、蒸發(fā)法、電滲析法等處理含鹽廢水的方法中膜分離法是應(yīng)用最為廣泛的一種，其中以超濾—反滲透為核心的“雙膜”工藝在含鹽廢水處理中的應(yīng)用最為普遍[2]。

1 含酸廢水處理技術(shù)

1.1 預(yù)處理工藝介紹

含酸廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在此進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，并用泵送至一、二級(jí)中和曝氣池投加堿液進(jìn)行中和、曝氣，使二價(jià)鐵充分氧化成易于沉淀的氫氧化鐵，二級(jí)中和罐出水流入高效反應(yīng)澄清池，投加助凝劑PAM，使絮體進(jìn)一步增大，提高沉淀效果。經(jīng)絮凝后的廢水流入砂過濾器，去除懸浮物后再經(jīng)pH 調(diào)節(jié)池流至排放水池待下步工序處理[3]。含酸廢水預(yù)處理工藝流程見圖1。

圖1 含酸廢水預(yù)處理工藝流程

此工藝可以有效去除懸浮物、有機(jī)物，達(dá)到澄清水質(zhì)、調(diào)整pH 的目的，處理后的水質(zhì)滿足《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13456—2012）要求。含酸廢水進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 含酸廢水處理站進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

1.2 含酸廢水深度處理技術(shù)的應(yīng)用

預(yù)處理后的冷軋含酸廢水先經(jīng)提升泵加入殺菌劑后再經(jīng)過超濾前端的自清洗過濾器濾除大于100μm的膠體、懸浮物，然后經(jīng)過超濾裝置進(jìn)一步脫除懸浮物、顆粒、細(xì)菌及部分膠體、大分子有機(jī)物等，使其產(chǎn)水SDI 達(dá)到反滲透進(jìn)水指標(biāo)，最后超濾產(chǎn)水進(jìn)入超濾產(chǎn)水箱。超濾產(chǎn)水投加阻垢劑、還原劑后經(jīng)高壓泵加壓進(jìn)入反滲透裝置脫鹽，脫鹽后的產(chǎn)水作為工業(yè)新水用于鋼鐵廠各工序，而反滲透濃水以及超濾反洗水用于煉鐵沖渣及煉鋼燜渣。含酸廢水深度處理工藝流程見圖2。

圖2 含酸廢水深度處理工藝流程

1.3 設(shè)備參數(shù)及運(yùn)行效果

冷軋含酸廢水經(jīng)過前端預(yù)處理后的水質(zhì)見表2。

表2 深度處理前水質(zhì)

系統(tǒng)要求經(jīng)過深度處理后的水質(zhì)達(dá)到工業(yè)新水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（見表3）。

表3 工業(yè)新水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 超濾裝置運(yùn)行情況

該系統(tǒng)采用的超濾膜是一種外壓式PVDF 中空纖維膜，膜孔徑0.1μm，具有良好的化學(xué)和物理耐受性。當(dāng)自清洗過濾器產(chǎn)水經(jīng)過超濾系統(tǒng)時(shí)，原水中的膠體、有機(jī)物、細(xì)小顆粒被超濾系統(tǒng)進(jìn)一步截留，使超濾產(chǎn)水達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足反滲透進(jìn)水條件。

該裝置采用死端過濾運(yùn)行模式，凈產(chǎn)水量≥150m3/h，單支膜面積80m2，膜通量≤45LMH，單套膜元件44 支，產(chǎn)水SDI ≤3。

該系統(tǒng)投入運(yùn)行后開始對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，超濾產(chǎn)水濁度為0.04NTU，低于設(shè)計(jì)值的0.2NTU（見圖3）。

圖3 超濾前后水質(zhì)濁度

1.3.2 反滲透裝置運(yùn)行情況

反滲透系統(tǒng)利用反向自然滲透原理，主要去除水中溶解鹽類，同時(shí)去除一些大分子和預(yù)處理未去除的小顆粒等，其功能是對(duì)經(jīng)過預(yù)處理的超濾產(chǎn)水進(jìn)行脫鹽。

用于含酸廢水深度處理的反滲透系統(tǒng)回收率設(shè)計(jì)為75%，該系統(tǒng)采用1 組產(chǎn)水量為112.5m3/h 的反滲透處理膜組，每套26 支壓力容器，排列比為22：11，所有壓力容器安裝在一個(gè)機(jī)架上。每個(gè)壓力容器內(nèi)裝有6 支卷式復(fù)合反滲透膜，共計(jì)198 支膜。

反滲透平均進(jìn)水電導(dǎo)率為10 861μS/cm，產(chǎn)水電導(dǎo)率為66μS/cm，系統(tǒng)脫鹽率達(dá)99.4%（見圖4）。

圖4 反滲透進(jìn)水電導(dǎo)率與產(chǎn)水電導(dǎo)率

反滲透進(jìn)水平均流量達(dá)到設(shè)計(jì)值150m3/h，回收率保持75%穩(wěn)定運(yùn)行（見圖5）。

圖5 反滲透進(jìn)水流量與產(chǎn)水流量

系統(tǒng)進(jìn)水總硬度在2123～5762mg/L 之間，但產(chǎn)水總硬度接近0（見圖6），可見該系對(duì)統(tǒng)鈣、鎂離子的去除效果明顯。

圖6 反滲透進(jìn)水總硬與產(chǎn)水總硬

從以上水質(zhì)分析可以看出，無論含酸廢水進(jìn)水如何波動(dòng)，深度處理后的水質(zhì)都相對(duì)穩(wěn)定，反滲透系統(tǒng)對(duì)鹽分有明顯的去除效果，出水各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（HG/T 3923—2007）。此外，該系統(tǒng)回收率穩(wěn)定，脫鹽率達(dá)98%以上。

2 結(jié)語

通過“雙膜”法處理含酸廢水技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鋼鐵廠含酸廢水的有效回收和利用，且出水水質(zhì)穩(wěn)定，可為其他鋼鐵廠冷軋廢水處理提供技術(shù)借鑒。探索濃水的減量化以及零排放技術(shù)以實(shí)現(xiàn)廢水的更高效利用是未來的研究方向。