王利平

(太原鋼鐵(集團)有限公司，山西太原 030003)

鋼鐵企業(yè)濃鹽水處理探索與實踐

王利平

(太原鋼鐵(集團)有限公司，山西太原 030003)

為解決鋼鐵企業(yè)廢水外排濃度較高的問題，對濃鹽水中試進水水質(zhì)進行了探討，并提出了濃鹽水再濃縮深度處理的四種方案，對比分析了各種方案的運行性能及經(jīng)濟性，以供參考。

濃鹽水，進水水質(zhì)，運行性能，經(jīng)濟性

21世紀初，為緩解地下水源緊張、影響生產(chǎn)正常用水和購水成本高的被動局面，太鋼公司在同行業(yè)率先將工業(yè)廢水經(jīng)過雙膜(UF+RO)處理(簡稱一膜)，處理后的中水替代新水回用于生產(chǎn)。之后，太鋼又相繼新建了尖草坪及周邊生活污水處理、處理后的中水再經(jīng)過雙膜處理(簡稱二膜)，處理后的除鹽水替代新水高效回用于生產(chǎn)。為此，在高效回用污水的同時，也產(chǎn)生了相當量的濃鹽廢水。

為解決當前廢水外排濃度高的問題，并為研究如何實現(xiàn)廢水零排放提供依據(jù)，太鋼公司組織了上述濃鹽廢水再濃縮深度處理的可行性研究和中試試驗，以便為下一步鋼鐵企業(yè)處理濃鹽水提供借鑒與參考。

1 濃鹽水中試進水水質(zhì)分析

1.1 再濃縮進水水質(zhì)

由于一膜、二膜產(chǎn)生的濃鹽水成分不同，且考慮到濃鹽水水質(zhì)變化大，濃度高等特殊情況，中試前采取了分別取樣和混合取樣的方式，并取最不利混合水樣分析，最終選定濃鹽水中試試驗的進水水質(zhì)見表1。

表1 一膜、二膜及混合后的濃鹽水實測水質(zhì)(有影響的部分因子)

1.2 進水水質(zhì)特點

從表1顯示的部分水質(zhì)參數(shù)來看，濃鹽水成分復(fù)雜，含鹽量、COD、硬度及硅含量都比較高。試驗結(jié)果說明，為使這些濃鹽水得到再濃縮，就必須克服其中部分有害離子對雙膜(UF+ RO)結(jié)垢和污堵的影響，在實施再濃縮之前必須慎重選擇預(yù)處理工藝。

2 試驗工藝方案分析

中試最初的目標是達到濃鹽水的零排放。但在檢測濃鹽水的水質(zhì)之后，鑒于其成分的復(fù)雜和含鹽量、COD、硬度等指標較高且波動大的特殊情況，中試實施方案側(cè)重了濃鹽水的再濃縮處理流程。部分中試包括了零排放的處理試驗。

2.1 試驗工藝主線

試驗按擬定的四個方案進行，包括再濃縮和蒸發(fā)結(jié)晶兩部分。

方案一:超濾→改性膜(WRO)一次濃縮→加藥澄清→管式微濾(TMF)→特種膜(SRO)二次濃縮。

方案二:化學沉淀預(yù)處理→超濾→反滲透→MVC機械蒸發(fā)→固態(tài)鹽(或液態(tài))。

方案三:高效化學沉淀池→砂濾→特種反滲透膜;追加蒸發(fā)結(jié)晶。

方案四:石灰純堿預(yù)處理+砂濾+超濾+納濾+反滲透。

2.2方案對比

1)再濃縮相關(guān)指標(見表2)。

表2 再濃縮試驗相關(guān)指標

2)通過以上試驗工藝主線的對比，方案一的技術(shù)特點是預(yù)處理系統(tǒng)簡單，通過調(diào)節(jié)來水的pH值達到進入一次反滲透系統(tǒng)的要求，然后再對一次反滲透系統(tǒng)的濃縮液進行二次預(yù)處理，再進入二次反滲透系統(tǒng)進行二次處理。該方案對一次反滲透系統(tǒng)的設(shè)備性能要求極高，但減少了蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng);方案二、三、四均選用了預(yù)處理流程，雖然所選的預(yù)處理工藝不同，但回收率和脫鹽率相近;產(chǎn)水電導(dǎo)率也相近。其產(chǎn)水符合工業(yè)新水的水質(zhì)標準。方案一產(chǎn)水電導(dǎo)率略高，與預(yù)處理簡單有關(guān)，具體實施時需加以改進。

3 中試運行性能及經(jīng)濟性分析

3.1 運行性能概述

1)側(cè)重分析方案一和方案三。從兩個中試過程和試驗數(shù)據(jù)分析，方案一的系統(tǒng)回收率為90%，其中一次濃縮WRO裝置回收率72.5%，二次濃縮SRO裝置回收率為66.7%;綜合脫鹽率為93.0%。其中一次濃縮進水TDS［1］平均值為5 800 mg/L，產(chǎn)水TDS平均值為320 mg/L，脫鹽率95.0%，經(jīng)過管式微濾單元化學沉降及微濾處理，使一次濃縮液TDS從均值21 000 mg/L降低到均值18 000 mg/L，改善了水質(zhì)條件，二次濃縮進水TDS平均值為18 000 mg/L，產(chǎn)水TDS平均值800 mg/L，脫鹽率95.6%。方案三的反滲透系統(tǒng)在第一階段運行期間，系統(tǒng)進水TDS變化范圍為3 696 mg/L～5 950 mg/L，系統(tǒng)的回收率為78.9%～90.7%，系統(tǒng)脫鹽率92%～93.5%，系統(tǒng)濃水TDS變化范圍為20 566 mg/L～49 694 mg/L。在第二階段運行期間，系統(tǒng)進水 TDS變化范圍4 465.2 mg/L～6 823.2 mg/L，而系統(tǒng)濃水的 TDS變化范圍為24 088.8 mg/L～45 472.5 mg/L。系統(tǒng)的回收率為 79.2% ～87.7%，系統(tǒng)脫鹽率為91%～92.3%。

2)兩個方案試驗數(shù)據(jù)對比后得出結(jié)論:系統(tǒng)回收率和脫鹽率均在相同的范圍之內(nèi)，均能滿足中試的要求;方案一一次反滲透累計運行1 200 h(50 d)，二次反滲透累計運行600 h(25 d)，均未發(fā)生污堵現(xiàn)象，說明運行工藝和設(shè)備均能滿足生產(chǎn)要求。方案三反滲透系統(tǒng)新膜組件累計運行38 d，期間做了多次適應(yīng)不同來水水質(zhì)的試驗，未發(fā)生污堵現(xiàn)象。

3.2 經(jīng)濟性分析

1)投資分析。

a.在中試試驗的基礎(chǔ)上，假設(shè)實際濃鹽廢水量按1 333 m3/h，參考部分水處理公司按上述中試流程給出的報價，四個方案的投資估算如表3所示。

表3 模擬濃鹽水再濃縮規(guī)模投資估算明細

b.從表3數(shù)據(jù)看出，按同樣的處理規(guī)模，四個方案給出的再濃縮投資估算出入較大。從投資數(shù)額來看，再濃縮的投資代價均比較大。這其中存在很多不確定因素:首先，該課題在國內(nèi)處于試驗研究階段，同行沒有完整的案例，投資測算沒有對比依據(jù);其次，正因為該項目沒有大量實施，這種難度較高的處理工藝和相關(guān)設(shè)備還沒有經(jīng)過實踐檢驗和相關(guān)的技術(shù)改進，工藝設(shè)計和設(shè)備制造都存在保守偏大的因素。因此，投資過高將是暫時的，相信隨著這方面技術(shù)的進步，濃鹽水再濃縮的投資將大大降低。

2)運行成本分析。

a.運行成本，表4列出了四個方案的運行成本。

表4 模擬濃鹽水再濃縮規(guī)模運行成本測算明細 元/t廢水

b.表4列出的成本，均以再濃縮中試投入的費用擴展到模擬處理規(guī)模測算得出，準確性較高，可以代表模擬方案的實際情況。可以看出，濃鹽水再濃縮的投資成本和運行成本均比較高。結(jié)合國內(nèi)鋼鐵行業(yè)沒有濃鹽水深度處理案例的情況，說明濃鹽水再濃縮深度處理的技術(shù)還沒有被廣泛認可。

3.3 中試方案的可行性探討

我們通過此次濃鹽水再濃縮中試，可以得出:

1)在選擇合理的預(yù)處理流程基礎(chǔ)上，充分考慮克服反滲透膜元件的污堵和結(jié)垢問題，濃鹽水的再濃縮深度處理技術(shù)是完全可行的;2)隨著濃鹽水再濃縮深度處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其投資與運行成本將大幅降低;3)為保證濃鹽水再濃縮處理的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性，再濃縮系統(tǒng)的脫鹽率和回收率應(yīng)分別控制在90%和65%左右。

4 結(jié)語

隨著我國工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的持續(xù)推進，國家環(huán)保標準的日趨收緊，污染治理力度的不斷加強，鋼鐵企業(yè)只有通過采用綜合污水處理集成技術(shù)，對濃鹽水進行深度處理、綜合治理，這樣才能實現(xiàn)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展，同時對我國水資源短缺問題的解決，都有重要的作用。

［1］ 周正立.反滲透水處理應(yīng)用技術(shù)及膜水處理劑［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2005.

Exploration and practice on the treatment of concentrated brine in iron and steel enterprises

Wang Liping
(TISCO，Taiyuan 030003，China)

In order to solve the problems in the high-density discharged waste water in steel enterprises，the paper explores the water quality in trial water in the strong brine，points out the four schemes for the deep treatment of the recondensed strong brine，and compares and analyzes the operation and economical properties of the schemes，so as to provide some reference.

strong brine，inlet water quality，operation performance，economical performance

TU991.2

A

1009-6825(2016)35-0131-02

2016-10-09

王利平(1961-)，男，工程師