陳永茂

（中節(jié)能六合天融環(huán)?？萍加邢薰?，北京 100085）

1 工藝概況

水的循環(huán)利用是鋼鐵企業(yè)用水的基本特征，而濃縮倍數(shù)是衡量節(jié)水的一個重要技術經濟指標，同時，提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)，也是節(jié)水減排的重要手段。某鋼鐵廠工程一期淡水由水庫供給，為減少新水用量和外排水量，結合處理成本及廠區(qū)用水需求，確定全廠循環(huán)水的濃縮倍數(shù)為4，循環(huán)率為97.7%?？紤]部分遠期預留水量，該工程的設計處理能力為6600m3/h。

根據以往的工程經驗并結合水庫水質特點以及廠區(qū)工業(yè)用水的需求，對來自水庫的地表水進行混凝、澄清、過濾等工藝進行處理，工藝流程如圖1 所示。為滿足高濃縮倍數(shù)的要求，其中主工藝采用高密度澄清池與高效纖維濾池相結合的處理方法，出水暫硬≤1mmol/L，懸浮物＜2mg/L。

圖1 地表水處理工藝流程圖

鋼鐵行業(yè)的水處理工藝中，澄清技術的后續(xù)過濾工藝以V 型濾池、高速濾池為主，而將高密度澄清池與高效纖維濾池這兩種較先進的澄清和過濾技術進行結合應用于鋼鐵行業(yè)，尚不多見。

2 工藝特點

2.1 高密度澄清池

高密度澄清池是將混凝、斜板沉淀、污泥回流和排泥濃縮等多種技術相結合的一種新型的混凝沉淀模式，是較為先進、應用較為廣泛的新一代沉淀技術。沉淀技術的發(fā)展經過了三個階段。第一階段：基于水中懸浮物和水的比重差異，利用自然沉降來去除水體中的懸浮物。第二階段：基于成層沉淀的理論，利用顆粒物之間的碰撞、吸附，變成大顆粒污染物，加快下沉速度，從而去除水中的懸浮物。第三階段：通過向水體中投加回流污泥，利用污泥碰撞、吸附細微懸浮物，使之快速下沉至池底，最終將其去除。高密度澄清池是第三階段沉淀技術的重要代表，它綜合了澄清池、斜板沉淀池的優(yōu)點，能去除普通沉淀中難以處理的污染物。

某鋼鐵公司按照自主集成、技術創(chuàng)新的指導思想，對近幾年來引進的污水處理廠高密度澄清池工藝技術進行了改進和完善，將其攻關成果應用于地表水處理工藝中。

高密度澄清池包括三個功能區(qū)：絮凝反應區(qū)、回流污泥接觸區(qū)和斜板分離區(qū)，工藝流程如圖2 所示。其具有去除率高、占地小、抗沖擊負荷能力強、綜合投資省等優(yōu)點，可以廣泛地應用于各項領域，目前，其在歐洲已經應用多年，在國內鋼鐵行業(yè)也有較廣泛的應用。

圖2 高密度澄清池工藝

在某鋼鐵集團歷年采用的種類繁多的澄清、沉淀池運行實踐中，發(fā)現(xiàn)斜管沉淀容易堵塞、清理不便等缺點，采用斜板沉淀系統(tǒng)才能得到可靠的應用，也能保證預期的去除效果，這也正是該鋼鐵集團污水處理廠運行成功的關鍵技術之一。某鋼鐵廠原水處理工程高密度澄清池是通過在該鋼鐵集團運行五年來積累的經驗，進行消化、改造、完善，進而自主集成的成套設備。

某鋼鐵廠高密度澄清池工藝中，投入藥劑的原水由混合及配水池進入澄清池的反應區(qū)，并加入高分子聚合物，同時，將高密度澄清池池底沉泥提升至反應區(qū)?；亓魑勰喾植荚谒w中，和水體中的細微污染物碰撞，吸附黏接膠體、懸浮物，形成大顆粒污染物，下沉至池底，污染物得以去除?；亓魑勰嗟拇嬖?，增大了碰撞概率，降低對絮凝體的粒徑要求，從而節(jié)省了絮凝劑的用量。池內污泥濃度長期處于高位運行，也增強了高密度澄清池的抗沖擊能力。

沉淀區(qū)上升速度可達20 ～40m/h，高密度礬花在此得到很好的沉淀，澄清水由集水槽收集后，進入后混凝池，進一步反應并調整pH 值后，輸送至濾池進行過濾處理。沉水式布水渠和均布在水面上的三角收水槽，使池內布水均勻，避免了水流短路情況的發(fā)生，確保了出水水質穩(wěn)定可靠。

2.2 高效纖維濾池

20 世紀80 年代初，在高分子材料技術迅速發(fā)展的基礎上，軟狀纖維濾料過濾技術誕生了，這種技術彌補了顆粒濾料反洗水力分級的缺陷，也突破了顆粒濾料過濾效率受濾料粒徑限制的局限。

日本最先開始研究纖維過濾，英國、瑞典、前蘇聯(lián)也相繼進行了纖維過濾的研究，目前國內的研究也達到國際先進水平。纖維過濾技術自誕生以來，在短短20年里，得到了廣泛發(fā)展及應用，在電力、石化、冶金、化工、市政等行業(yè)已普遍使用，特別是在工業(yè)給水處理、自來水制備、高純水制備、循環(huán)冷卻水旁濾、污水深度處理回用等領域去除水中的大分子有機物和油類，在地下水處理中除鐵、除錳，尤其在去除膠硅等方面發(fā)揮了高新技術產品的特有作用。

以軟纖維作為濾料的濾池稱為纖維濾池，該種濾池截污容量比普遍砂濾池高出4 倍，是V 型濾池的改進型。纖維濾池具備傳統(tǒng)快濾池的主要優(yōu)點，可實現(xiàn)高濾速、高精度的過濾，以此減少占地面積，提高出水質量，比V 型濾池更具有先進性，具體對比情況如表1 所示。

某鋼鐵廠原水處理工程的高效纖維濾池采用了纖維束作為濾料，解決了傳統(tǒng)粒狀濾料的過濾精度受濾料粒徑限制等問題。纖維束濾料之間的縫隙，隨著壓緊裝置可調，可充分適應各種懸浮物的去除要求。微小的濾料直徑，極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中雜質顆粒與濾料的接觸機會及濾料的吸附能力，從而提高了過濾速度和過濾精度。

高效纖維濾池采用上進下出的進水方式。借助濾池上端的壓緊裝置，將纖維束壓緊至設定高度，纖維束之間的縫隙變小，開始過濾。水流在通過濾層時，懸浮物被截留，水質得到凈化。隨著過濾的進行，懸浮物逐漸堵塞纖維束之間的縫隙，濾層阻力變大。當濾層阻力達到設定值后，進水停止，開始反沖洗。此時，壓緊裝置被提升，纖維束被放松，縫隙增大。清洗水從下至上通過濾層，將濾層截留的懸浮物沖出濾層，使濾層得到清洗。

表1 纖維濾池和V 型濾池的比較

3 結束語

（1）高密度澄清池是集混凝與斜板沉淀、污泥回流、排泥濃縮于一體的新一代沉淀工藝，可以實現(xiàn)提高懸浮物的沉降速度和去除效率，同時還可以降低絮凝劑投加量。池內的污泥高濃度工況，可以增強抗沖擊負荷能力，減少后續(xù)污泥處理設施的壓力。某鋼鐵廠高密度澄清池出水暫硬度≤1mmol/L，懸浮物≤5mg/L。

（2）高效纖維濾池采用纖維束濾料，通過過濾濾層阻力的反饋，調整壓緊裝置狀態(tài)，實現(xiàn)自動過濾、自動反沖洗的目的。纖維束具有直徑細微、柔軟的特點，可增大過濾容量，有效去除水中細微懸浮物。某鋼鐵廠高效纖維濾池出水懸浮物＜2mg/L。

（3）將高密度澄清池和高效纖維濾池應用于鋼廠水處理系統(tǒng)，該處理模式具有較好的處理效果和較低的運行費用，出水水質完全可以滿足某鋼鐵廠濃縮倍數(shù)為4 的使用要求，具有良好的應用前景。