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Xi 'an Jufang Environmental Technology co. ltd.

钢铁行业工艺废水深度处理

宝钢集团新疆八一钢铁有限公司

    工业废水深度处理工程的运行总结

1.jpg 1、项目概况

新疆八一钢铁有限公司是新疆最大的钢铁企业,年产800万吨钢的生产能力;每天产生生产污水和生活污水约60000m3/d;集中污水处理是收集全厂的生产、生活污水集中处理及部分深度回用,既减少了环境污染污染,又节约大量新鲜水;集中污水处理站主要包括生产废水预处理系统、生产废水深度处理系统、污泥处理系统。

生产废水预处理系统主要处理各生产工序净循环水系统、浊循环系统的排污水等,废水中主要污染物为:悬浮物、油类、COD、盐类等。本项目预处理包括格栅、旋流沉砂池、隔油调节池、高效沉淀池(带石灰、碳酸钠软化系统)、MBBR、滤池及污泥处理系统,其中预处理核心工艺采用威立雅公司提供的“高效沉淀池(带石灰、碳酸钠软化系统)+MBBR+TGV滤池”工艺。

深度回用处理采用超滤+反渗透+钠离子交换器工艺,其中反渗透+钠离子交换器产水供给软水用户。反渗透浓水采用浓水反渗透进一步处理,浓水反渗透产水进入回用水池和超滤水池,剩余浓水外供冲渣。

本工程按全厂钢产量达到1000万吨/年时,排水量2500m3/h设计建设。深度处理进水规模按1600m3/h设计,预留500m3/h设备位置,软化水产水能力1000m3/h。预处理及深度处理水的回用分冬夏两种工况。

 

夏季工况如下图2.1-1所示。

2.jpg

图2.1-1 夏季工况水量平衡图

夏季废水进水量2500m3/h(另加172m3/h工艺过程中产生的循环废水)经预处理后,1607m3/h进入深度处理产出1000m3/h软水供各软水用户使用,产出175m3/h浓水送至高炉冲渣;其余1325m3/h中,500m3/h直接从pH调节池后进入绿化供水池用于绿化和喷洒,825m3/h送至热电脱盐水站和鼓风站脱盐水站,作为其原水使用。

 

冬季工况如下图2.1-2所示。

 

3.jpg

图2.1-2 冬季工况水量平衡图

冬季废水进水量2500m3/h(另加172m3/h工艺过程中产生的循环废水)经预处理后,1607m3/h进入深度处理产出1000m3/h软水供各软水用户使用,产出175m3/h浓水送至高炉冲渣;其余1325m3/h送至热电脱盐水站和鼓风站脱盐水站,作为其原水及循环水系统补水使用。热电脱盐水站原水用量550m3/h,鼓风站脱盐水站原水量380m3/h,剩余395m3/h作为热电和制氧循环水系统补水(鼓风站、热电、制氧循环补水量约为500m3/h)。

污泥处理系统用于处理生产废水预处理系统处理系统产生的污泥,将污泥脱水后外运。

 

2全厂集中废水处理及回用简介

2.1 全厂集中废水处理及回用

集中废水处理及回用工艺流程: 

4.jpg 

 工业废水深度处理及综合利用工程进水水质表1:

 5.jpg

2.2 废水处理回用面临的困难

废水处理回用面临的困难:有机物含量高、悬浮物含量高、钙离子/氟离子含量高、含盐量较高:

⑴、有机物含量、氨氮含量较高:焦化废水可生化性能差,处理难度大,经过MBBR生化处理的废水BOD5/CODcr已很低,可生化性很差,进一步去除有机物较大,预处理包括格栅、旋流沉砂池、隔油调节池、高效沉淀池(带石灰、碳酸钠软化系统)、MBBR、滤池及污泥处理系统。
    ⑵、胶体含量高:预处理采取超滤可有效降低;大大降低反渗透的污堵。
    ⑶、含有结垢趋势明显的物质(氟F、钡Ba,锶Sr、铁Fe、二氧化硅SiO2);结垢物质是膜工艺预处理关注的重点,特别是膜表面的CaF2结垢,无法通过清洗解决,结垢情况必须通过详细的阻垢计算来确定其结垢程度,以便采取相应的应对措施。

 

2.3 工艺流程

    深度处理系统采用“超滤+反渗透”的双膜法工艺流程。系统控制水平:DCS+上位机自动控制。

超滤装置超滤水池RO增压泵RO保安过滤器RO高压泵

一级RO装置RO产水池RO产品水泵钠离子交换器RO产水池→→外供泵

    一级反渗透浓水处理         

一级RO装置浓水 浓水收集池 浓水RO增压泵浓水RO保安过滤器浓水RO高压泵浓水RO装置RO产水池  

                  

2.4 规模

  深度废水回用处理系统处理规模为1250m3/h。

 

3主要设备的运行情况

3.1 高效混凝澄清

     高效混凝澄清装置是加药混合、反应、澄清、浓缩为一体的高效水处理构筑物,它采用了污泥循环加斜板沉淀的技术,通过在混合区投加石灰、混凝剂、在反应区投加助凝剂、纯碱去除污水中的悬浮物、COD、硬度等到污染物质。

 3.2 MBBR

     经过MBBR生化处理的废水有机物、氨氮含量仍较高,有机物大部分在10~30mg/L之间,为了降低有机物、氨氮的含量采取了MBBR池,通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体,提高反应器中的生物量及生物种类,从而提高反应器的处理效率,对CODcr及氨氮均有较好的去除。MBBR池对氨氮、CODcr的去除效果见表。

 

3.3 TGV滤单元

   为了进一步去除CODcrBOD5、悬浮物、总铁、浊度、硬度等,采取了过滤的设备;自投入运行,出水浊度在1 NTU以下,絮凝沉淀过滤单元CODcr硬度处理效果见表2

2

6.jpg3.4 超滤运行情况

   “超滤+反渗透”系统装置运常稳定,管理方便,经济效益和社会效益明显。该系统超滤产水规模为1440m3/h,一级反渗透产水规模为1008m3/h,浓水反渗透产水规模为240m3/h。

3.4.3.1  超滤系统概述

在该项目中采用了强度强、可气水擦洗、抗污染性能好、寿命长、过滤精度高的陶氏化学公司的DOWTMSFP-2880超滤作为反渗透的前处理,保证了反渗透的可靠运行。

DOWTMSFP-2880膜组件,采用聚偏氟乙烯(PVDF)材料,可长期耐受高浓度的氧化剂,充分抑制微生物繁殖。在工业应用的PVDF超滤膜组件中,膜组件具有小的公称孔径,能够去除几乎所有的微粒、细菌、大多数病菌以及胶体;其极高的孔隙率使得SFP-2880膜组件能够获得和微滤相当相近的通量,因而在大多数情况下是比微滤更好的选择。

DOWTMSFP-2880膜组件,采用不易堵塞的外压式结构,具有更高的截污量,更大的过滤面积,使清洗更简便、彻底。DOW在制膜工艺上“膜丝采用双皮层结构,增加膜丝强度;采用聚氨酯(PU)复合浇注层柔韧性好,有利于保护膜丝的根部,避免根部疲劳引起断丝,使用寿命更长,产水水质更稳定;同时允许更高的气擦洗强度,有利于污染物去除,系统快速恢复。运行方式采用的流态设计以全流过滤为主,但组件也可以很方便地转换成错流过滤的模式,与错流相比,全流过滤能耗低、操作压力低,因而运行成本更低;而错流过滤则能处理悬浮物含量更高的流体。因此具体的操作形式宜根据水中的悬浮物含量来确定。

DOWTMSFP-2880膜组件,通常以恒流方式运行,透膜压差将随运行时间逐渐增加,此时通过定期的反洗、气擦洗以及化学分散清洗等手段,可以清除膜面的滤饼层;而使用杀菌剂则能够有效地控制微生物繁殖,更彻底的除去膜面污染物。

回用废水除盐装置中使用的膜元件主要技术参数如下:

    超滤套数              8套

    处理量                8×180t/h套

    运行通量              45.8L/m2.h

膜元件型号            DOWTMSFP2880

单支膜面积            77m2/支

型式                  中空纤维(外压式)

膜材质                 PVDF

公称孔径               0.03μm

3.4.3.2 超滤运行情况

超滤装置运行情况见表3

表3超滤装置运行情况

序号

项目

单位

产水设计指标

实际产水

1

浊度

NTU

≤1.0

≤0.8

2

CODcr

mg/L

≤50

10~30

3

SDI


≤3.0

2.0~2.8

    4

油类

mg/L

≤1

≤0.5

5

回收率

%

≥90

≥92

6

化学清洗周期

天/次

≥30

≥45

超滤装置无论实际产水水质、回收率,还是化学清洗周期均优于设计指标。

11.jpg3.5 反渗透运行情况

3.5.1 反渗装置概述

系统设计反渗透装置6套,设计产水量168m3/h,浓水反渗透4套,设计产水量60m3/h,反渗透采用陶氏的BW30-400/34i-FR抗污染膜,一级二段排列,抗污染反渗透膜且具有亲水性,对有机物的吸附性小,膜元件和系统运行寿命长,可延长膜的清洗周期,降低清洗费用。

 

3.5.2工艺辅助系统

   (1)氧化剂加药装置,用于向超滤进水和反洗水中投加氧化剂,防止细菌等微生物在超滤膜繁殖并去除部分有机物。

  (2)还原剂装置,用于向反渗透进水投加还原剂,还原水中的氧化性物质,保护反渗透膜。采用在线ORP表检测水中的氧化还原电位并控制加药量。

   (3)加酸、阻垢剂加药装置,用于向反渗透进水中投加酸、阻垢剂,以防止膜元件结垢。反渗透浓水端,特别是反渗透压力容器中最后一根膜元件的浓水侧出现诸如CaCO3、CaSO4浓度积大于其平衡溶解度指数而结晶析出,在膜表面结垢造成污堵,从而损坏膜元件的应用特性,因此在进入膜元件之前设置了阻垢剂投加装置,投加对此类盐具有良好分散作用的阻垢剂。

   (4)非氧化性杀菌剂加药装置,间歇时向反渗透进水中非氧化性杀菌剂剂,以防止膜元件细菌污染。废水中有机物较高、水温也极适应细菌繁殖环境,为防止细菌在反渗透繁殖影响反渗透的正常运行,必须间歇时向反渗透进水中非氧化性杀菌剂剂。

   (5)化学清洗装置,用于清洗超滤、反渗透装置膜元件的化学清洗。超滤、反渗透膜经过长期运行后,某些难以气水冲洗的污垢,如有机物、无机盐结垢等,会积累在膜的表面,造成超滤、反渗透膜通量下降、反渗透膜脱盐率的降低,使用化学药品进行清洗才能去除,以恢复超滤、反渗透膜的性能。

2.5.3 反渗透运行情况

   反渗透系统于安装完毕投入运行,反渗透装置运行情况见表5

                            表4 一级反渗透装置运行情况

序号

项目

单位

产水设计指标

实际产水

1

脱盐率

%

≥97

97.5~98.5

2

电导率

μs/cm

50

18~30

3

产水量

m3/h·

168

≥168

4

水回收率

%

≥70

70~75

5

化学清洗周期

天/次

≥30

≥45

表5 浓水反渗透装置运行情况

序号

项目

单位

产水设计指标

实际产水

  1

脱盐率

%

≥95

95.5~97

 2

电导率

μs/cm

50

18~30

 3

产水量

m3/h·

60

≥60

    4

水回收率

%

≥55

55~60

5

化学清洗周期

天/次

≥30

≥30

反渗透装置无论实际产水水质、回收率,还是化学清洗周期均优于设计指标。

   整个废水回用系统运行稳定,超滤膜的化学清洗周期在1个月以上,水回收率保持在92%以上;反渗透膜的化学清洗周期大于1个月,水回收率保持在65%以上,脱盐率大于97%。系统抗冲击负荷能力强,受来水波动的影响较小,系统维修工作量少,自动化程度高,管理方便;为废水回用积累了经验。

12.jpg4运行成本

电费:1.2元/吨

   药剂消耗(石灰、碱、酸、氧化剂、阻垢剂、絮凝剂等):1.6元/吨

   人工费:0.16元

   合计:2.96元/吨

废水经过双膜法处理的回用水一部分产水作为锅炉补给水的原水,既减少离子交换器大量酸碱,又节约大量水量,大大减少污染物排放量;另一部分产水作为热电、鼓风除盐水及制氧循环水系统的补充水;污水回用系统的工艺排水排至高炉水冲渣系统作为冲渣用水;经济效益和环境效益明显。

5 深度处理废水回用系统体会

钢铁企业全厂深度处理废水回用是一个复杂的系统工程,处理工艺、产品质量及工程公司技术能力都会对深度处理废水回用运行造成较大的影响。

宝钢集团新疆八一钢铁有限公司集中污水处理及深度回用从投产以来,运行一直稳定,超滤及反渗透的产水水量以及水质均优于设计指标;深度处理废水回用运行效果好的主要原因是预处理去CODcr、硬度、油的去除效果较好、陶氏超滤膜及反渗透膜产品的性能优越。


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