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关于钢铁产业中福州工业污水处理技术的介绍

2018-05-10 17:17??????点击:
钢铁工业作为高水耗、高污染的资源型产业,外排废水量约占全国总排废水量的8%, 是用水和废水排放的大户。目前我国钢铁企业的吨钢取水量、水重复利用率与国外相比, 整体水平还存在着相当大的差距。因此, 钢铁企业除了要做到合理用水和节约用水外, 还应对外排废水进行合理回用,既能减少钢铁工业对水体环境污染, 又能降低吨钢耗新水量和生产成本, 是减少企业新鲜水用量以及缓解我国用水资源紧张、水环境污染和实现行业健康可持续发展的有效途径。
近年来, 膜技术作为水处理中一个重要的单元, 在水污染控制及水回用领域得到较快的发展,并成功应用在城市废水、食品废水、冶金废水、石化废水、医药废水和纺织印染废水等处理中。本文主要介绍膜技术在钢铁企业中的福州工业污水处理及回用领域中的应用。
 
1 废水处理及回用技术现状分析
钢铁企业工序复杂, 各工序产生的废水种类也不相同, 有采矿废水、焦化废水、烧结废水、炼铁废水、炼钢废水和轧钢废水等。目前, 钢铁企业采用的福州工业污水处理回用技术有串级用水、循环用水、一水多用和分级使用等废水重复利用技术。根据废水处理回用技术机理, 分为物理法、化学法、物理化学法和生物化学法等。由于钢铁废水成分复杂、水量大, 选择适当的技术集成和工艺组合时, 必须考虑废水来源和回用用途。目前钢铁企业废水回用处理工艺有用于工业循环冷却水的混凝沉降-砂滤-离子交换工艺和混凝沉淀-过滤-膜处理工艺等, 这些水源为来自钢铁企业处理后的外排水、二级处理后的城市污水和淡化后的海水等。与其它的回用处理工艺相比, 使用膜组合工艺具有富集和分离效率高、运行费用低、不存在二次污染的优点, 能显著改善废水处理的工作环境, 增加系统出水水质的稳定性。
2 膜分离技术在钢铁废水处理中的应用
膜分离技术具有高效、节能、无污染、操作方便、占地面积小等优点, 并且其出水水质好, 物理分离能耗低。近年来在中水回用及工业用水循环利用方面的研究和应用取得了一些进展。膜分离的原理是利用选择性透过膜为分离介质, 在外界推动力(如浓度差、压力差、电位差等)作用下, 原料中组分通过选择性透过膜, 以达到分离、提纯的目的。目前, 膜技术在工业废水回用中应用最多的主要是微滤、超滤和反渗透及组合工艺, 三者均是以外界压力差作为推动力, 对溶液中溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集, 表1 列出了各种膜的适用范围。
2.1 微滤、超滤在钢铁废水中的应用:微滤、超滤能够有效地去除废水中的悬浮物、胶体和微生物, 具有较好的除浊效果。常用微滤或超滤取代二沉池, 截留钢铁废水中含有的悬浮物、胶体和油类。冷轧废水是冷轧钢材在轧制前对热轧板进行化学处理、酸洗去除钢材表面的氧化铁皮、漂洗钝化、冷却轧辊用的乳化液、碱性溶液脱脂、湿式平整等产生的酸、碱、油类及含铬重金属废水。冷轧废水种类多, 污染物成分复杂, 尤其冷轧废水中的乳化液废水, 油脂浓度高、化学稳定性好, 是含油废水体系中处理难度较大的一种废水,用膜法能有效地去除轧钢废水中油类、悬浮物, 降低下级废水处理单元的负荷。张国胜等采用0.2μm 氧化锆无机膜处理钢铁厂冷轧乳化液废水, 通过对操作参数和处理过程的优化, 膜通量为100L / (m2·h) , 油的质量浓度从5 000 mg / L 降至10mg / L 以下, 截留率大于99%, 出水中油质量分数小于0.001%, 成功用于工业化。本公司供水厂采用超滤技术处理该厂冷轧含油废水, 原水含油质量分数为0.5% ~ 5%, 原水水量为12 m3 / h, 经超滤处理后, 浓缩液中油水质量比为1 ∶ 1, 超滤出水含油的质量浓度小于8 mg / L; 浓缩油经处理后,全年回收废油600 ~ 800 t。高嵩等用抽吸式PVDF 中空纤维超滤膜处理邯郸钢铁污水站污水,应用超滤作为反渗透预处理措施, 处理钢铁厂的二级出水, 出水水质指标能够满足反渗透技术要求,浊度去除率达到95% 以上, 出水的SDI 值保持在3 以下。
2.2 反渗透在钢铁废水中的应用:反渗透主要用来去除废水中溶解的无机盐, 用于废水的深度处理和回用。目前, 太原钢铁公司建成我国最大的反渗透膜法工业废水回用工程改造净环水软水站, 其一级反渗透装置除盐水用于不锈钢冷轧系统, 设计最大产水量1 410 m3 / h, 反渗透系统回收率在75% 以上, 除盐率在97% 以上; 二级反渗透和混床处理后供发电厂中压锅炉使用, 设计最大产水量300 m3 / h, 回收率在85% 以上, 除盐率在97% 以上。该装置年节水1 400 万t, 成为中国冶金行业节水的示范工程。
2.3 膜组合工艺在钢铁废水中的应用:膜组合工艺是指膜与物理、化学、生物等处理方法组合的工艺, 用于废水处理的膜组合工艺很多, 典型的有超滤-反渗透的双膜法处理工艺和膜-生物组合的膜生物反应器(MBR)处理工艺。包钢给水厂五车间用超滤-反渗透双膜法工艺代替原热轧供水系统采用的砂滤-反渗透的工艺生产脱盐水和除盐水, 避免了系统原水水质随季节变化幅度大, 造成反渗透预处理出水水质不稳定, 影响反渗透系统的稳定运行。该超滤系统运行后, 出水浊度稳定在0.3 NTU 以下, SDI 值保持小于2, 满足反渗透的进水水质要求, 在相同水源的情况下, 超滤出水SDI 值、浊度均低于传统的砂滤。MBR 是将膜技术与微生物技术相结合的一种先进的废水处理方法, 该法利用膜的高效截留作用, 克服了传统活性污泥法中污泥膨胀对处理效果的影响, 还可以将污水中可生化性差的乳化液、悬浮物、胶体进行截留, 灵活控制反应器水力停留时间和污泥停留时间, 增加了曝气池活性污泥的浓度, 提高生物的降解速率, 降低了比负荷率, 基本上实现无剩余污泥排放, 出水悬浮物和浊度接近于零, 可以直接回用, 实现污水资源化。我国目前有254 套MBR 装置, 其中117 套用于处理工业废水, 137 套用于处理市政污水。轧钢含油废水含有大量的乳化态的油、脂类化合物,可生化性差, 用MBR 可以克服这些缺点。肖丙雁等采用A / O2-MBR 组合工艺处理冷轧含油废水,并应用固定化微生物技术克服了常规膜处理中“油封”对膜表面造成的污染, 获得了一个长效、稳定的膜通量和高效的处理效果, 运行成本低, 出水COD 的质量浓度小于70 mg / L, 出水水质可达《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准。鉴于MBR 具有的显著优势, MBR 将在钢铁废水的处理和回用具有非常广阔的应用前景。
3 结语
随着膜材料、膜组件设计的不断改进和人们对膜污染机理研究的不断深入, 膜分离技术目前所面对的膜抗污染差、投资高等不足之处将被逐步解决, 使其在福州工业污水处理和回用领域有更大的发展潜力。因此, 我们可以利用膜技术的优势, 进一步扩大应用膜过程与物理、化学、生物过程相结合的回用处理工艺。这样不但能缓解钢铁企业对新鲜水源的要求, 又能使污水成为重要的水源, 既减轻对水体的污染, 改善水环境, 又能实现环境效益、社会效益和经济效益的和谐统一。

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