双膜法在济钢污水处理回用中的应用 杜娟
济南钢铁集团能源动力厂
摘要:近年来,随着超滤+反渗透双膜法工艺的不断发展,国内越来越多钢铁企业采用双膜法脱盐工艺将冶金污水进行深度处理并回用于生产系统,本文介绍了济南钢铁集团的综合污水处理及回用工程双膜法脱盐处理及回用的工艺流程,设备技术性能参数,系统运行存在的主要问题和工艺优化采取的措施。
关键词:冶金污水;超滤;反渗透
Application Study on Industrial Effluent recycling Treatment of JiNan Iron and Steel Group by Double Membrane Method
Du Juan
(Energy Power Plant, Jinan Iron and Steel Group
Abstract: With the development of ultra filtration and reverse osmosis process, more and more steel enterprises begin to collect industrial effluent to make recycle - water after treatment in recent years. This article describes the Jinan Iron and Steel Group's comprehensive wastewater treatment and reuse engineering double membrane desalination and reuse of process, equipment technical performance parameters, the system runs the main problems and the process optimization measures.
Key words: iron and steel enterprises effluent; ultra filtration; reverse osmosis 钢铁企业是耗水大户,随着国家循环经济理念的提出和深化,将冶金生产中产生的废水资源化,减少污水排放量就成了推动钢铁企业循环经济发展的重要组成部分。尤其在缺水地区,大力倡导节能减排,提高水资源的综合利用率、降低生产成
本、节约大量珍贵的地表水和地下水资源已成为企业在发展过程中作为保护环境和防治污染不可推卸的责任与义务。
济钢综合污水处理及回用工程是在优化冶金污水处理工艺的基础上,采用先进的污水预处理和双膜法脱盐处理,处理后的回用水水质达到《工业循环冷却水处理设计规范》要求,回用到生产水系统,提高了废水的重复利用率,减少了环境污染。
本文详细介绍了处理工艺以及系统运行过程中出现的问题与工艺优化采取的措施。
1工艺流程
图1 污水处理工艺流程图 1.1预处理系统
济钢循环用水量占总用水量的比例在95%以上,其工业污水也主要来源于浊循环水系统的排污水,水质复杂,主要为硬度高、电导率高、含油、有机物等,预处理系统主要采用高效混凝沉淀方法,通过混凝絮凝物化反应去除污水中悬浮物、硬度、重金属、腐殖酸及部分不溶性COD等物质,使预处理后水质达到双膜法处理要求。主要工艺如下:
1.1.1 提升泵站2座,1#提升泵站将厂北污水提升至综合污水处理场,2#提升泵站提升污水进入处理单元,两座提升泵站分别湿式安装3台带自洁式冲洗阀的污水提升泵。
1.1.2 调节池2座,单池有效容积2510m3,作用在于减小污水流量波动,同时使待处理的污水均质,将下游处理的流量和水质变化减到最低限度。
1.1.3 高密度沉淀池2座,单位能力835 m3/h,停留时间10.8min。
1.1.4 V型滤池6 座,单元面积56.14 m2,额定流量下滤速6.44m/h。利用过滤截留机理去除一定粒径的悬浮物或者小矾体。同时通入二氧化氯消毒杀菌。
1.2双膜法深度处理系统
预处理后的中水含盐量浓度高,电导率一般>2000μS/cm,增加了水的导电性,使腐蚀过程加快、结垢倾向显著。深度处理工艺为控制回用水含盐量和危害离子浓度,选用了先进的超滤、反渗透全膜法处理工艺,降低含盐量。
1.2.1超滤
超滤装置作为反渗透系统的预处理工艺设备,主要用于去除胶体物质,高分子有机物、悬浮物、细菌、原生物等。超滤装置的出水水质满足反渗透装置进水水质的要求。除盐水站共有6 套超滤设备,单套超滤最大净产水量:164m3/h, 膜元件为“七芯”内压式中空纤维膜。超滤系统设置三套加药系统,进行投加次氯酸钠、氢氧化钠、盐酸,配合清洗,有效恢复超滤系统的正常工作能力,防止膜污堵。中水经过超滤过滤后SDI可以降至4以下。
1.2.2 5μ保安过滤器
5μ保安过滤器是反渗透的最后一道屏障,作用是截留水体中大于5μ的颗粒,以防止其经高压泵加速后击穿反渗透膜组件。
1.2.3 反渗透
反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置,反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。本系统6套并联运行,单套最大处理水量为123m3/h,反渗透膜组件均采用耐污染能力较强的BW30-365FR型复合膜,每根膜组件有效膜面积为34m2,脱盐率在98%以上。
2工艺特点与处理效果
该工程于2008年初正式投产运行,逐步反映出来源污水水质波动、预处理水质无法达到超滤运行要求、超滤污堵等问题。通过两个阶段试验对工艺进行分析优化,第一阶段为预处理优化,主要是根据污水水源水质波动规律,通过混凝试验和现场工艺测试相结合,确定药剂最佳投量,确保预处理水质达到膜处理系统进水水质要求;第二阶段完成双膜处理系统优化,确定各设备的最佳运行参数,系统基本能够达到稳定处理的要求。
2.1预处理问题及工艺优化
预处理前期选用混凝剂为聚合硫酸铁,投加量40-60ppm;絮凝剂为分子量大于1000万的阳离子聚丙烯酰胺,投加量1-2ppm,发现混凝效果不好,高密反应池矾花细碎,出水浊度≥5NTU,色度高,运行一段时间后续超滤设备SDI很快上升到5-6,膜片呈均匀的黄褐色。经分析认为是超滤进水中含有大量的混凝剂残余,以及以离子或小分子形式存在的钙、铁盐絮凝剂残留物,穿过管道过滤器进入到了超滤组件。同时,过量的阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂也同阴离子型超滤膜紧密吸附,化学清洗困难。在对超滤组件进行化学清洗并观察产水恢复效果的同时,快速更换混凝剂为聚合氯化铝、絮凝剂选用非离子型聚丙烯酰胺,降低药剂的投
量,适当增加石灰投加量,控制V型滤池pH值≤8。经过调整,预处理水质提高,浊度≤2NTU,超滤膜经酸洗后产水效果明显改善,其产水SDI降至4以下,且运行稳定。
2.2 超滤装置问题及工艺优化
当超滤运行了一段时间后,产水量会逐渐下降, 并且通过在线的水洗和加药反洗无法恢复水通量, 严重时产水量可以降低50%,此时就必须对超滤进行离线化学清
洗。运行初期超滤清洗周期为2周左右。对污堵物的取样分析,有机物含量20.33%,证明胶体、细菌、微生物污堵;钙含量27.2%,证明无机盐类结垢;红色铁类物质较多,证明超滤膜对高价态、活性强的金属具有较高吸附能力。针对污堵物,采取了酸洗、碱洗、氧化剂清洗的方案,酸洗去除无机物污堵尤其是铁胶体的污堵效果比较明显,碱洗和氧化剂清洗去除截留在超滤膜膜孔内的有机物和并且杀死细菌。同时对预处理系统进行的调整也显出了成效,减轻了超滤系统负荷,超滤已由每月化学清洗一次延长至每三个月。
2.3 反渗透装置问题及工艺优化
由于超滤出水水质控制较好( SDI值≤4,浊度≤0.2NTU ,反渗透装置运行比较正常,进水压力为1.0~1.2MPa,一段压差为0.5~0.6 MPa, 二段压差为1.0-1.2 MPa,产水电导率≤50μS/ cm,脱盐率可达到97%以上。因水中氟离子含量较高,为避免氟化物结垢而使反渗透膜产生不可逆的破坏,我们谨慎的将产水率控制在60%~65%。反渗透清洗周期为四到六个月。
2.4运行状况
该系统自投产以来,运行稳定,回用水质达到了《工业循环冷却水处理设计规范》( GB50050—2007要求,回用于生产中各循环系统,大大提高了废水的循环利用率。各工序处理水质如表1
序
号指标名称单位 水质指标
进水V滤出水回用水 1 PH 7-9 7-9 6-8 2 SS mg/L 80-180 2-8 <5