張喜冬 張海洋

【摘? 要】近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)的水處理科學(xué)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。各種先進(jìn)的水處理技術(shù)也逐漸廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)的廢水處理項(xiàng)目中。膜法處理技術(shù)是目前應(yīng)用廣泛的一種較為先進(jìn)的水處理技術(shù)，其在鋼鐵廢水回用中的應(yīng)用水平也在不斷地提升?；诖耍撐慕Y(jié)合實(shí)際案例，介紹了鋼鐵廠廢水的水質(zhì)情況及膜法處理技術(shù)的概況，對(duì)膜法處理技術(shù)在鋼鐵廠廢水回用中的應(yīng)用流程以及設(shè)計(jì)優(yōu)化和系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)優(yōu)化方面進(jìn)行了分析。

【Abstract】In recent years， with the development and progress of China's economy， China's water treatment science and technology has also made great progress. Various advanced water treatment technologies are also gradually widely used in wastewater treatment projects in various industries. Membrane treatment technology is a kind of advanced water treatment technology which is widely used at present， and its application level in iron and steel wastewater reuse is improving continuously. Based on this， the paper introduces the water quality of wastewater from iron and steel plant and the general situation of membrane treatment technology combined with the actual cases， and analyzes the application process of membrane treatment technology in the waste water reuse of steel works as well as design optimization and overall design optimization of the system.

【關(guān)鍵詞】膜法處理技術(shù);鋼鐵廢水回用;應(yīng)用

【Keywords】membrane treatment technology; reuse of steel wastewater; application

【中圖分類號(hào)】X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）11-0166-02

1 引言

我國(guó)水資源總量在世界上的排名領(lǐng)先，但是人口基數(shù)巨大，人均水資源占有率卻不足全球人均水資源占有率的20%。水資源的匱乏在很大程度上也制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的進(jìn)步。鋼鐵行業(yè)作為工業(yè)耗水大戶，在實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，每天產(chǎn)生的廢水量也較多，出于節(jié)水及環(huán)保方面的考慮，如何提高廢水回用率實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用是當(dāng)前各大鋼鐵企業(yè)面臨并需要迫切解決的問(wèn)題。

2 相關(guān)案例分析

某鋼鐵公司在正常的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，經(jīng)廠區(qū)現(xiàn)有的廢水處理站處理達(dá)標(biāo)后排放，為進(jìn)一步節(jié)約用水，對(duì)現(xiàn)有的預(yù)處理設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造，處理后的中水進(jìn)一步應(yīng)用膜法處理技術(shù)進(jìn)行深度處理并回用。原工業(yè)廢水處理站處理原水為鋼鐵廠總排廢水以及部分生活廢水，設(shè)計(jì)能力1400m3/h，升級(jí)改造后的處理流程為預(yù)處理+超濾+反滲透的雙膜系統(tǒng)，回用系統(tǒng)出水部分用作對(duì)水質(zhì)要求高的生產(chǎn)工藝用水以及勾兌用水，濃水主要輸送至高爐沖渣回用。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中結(jié)合鋼鐵企業(yè)廢水特點(diǎn)對(duì)雙膜水處理系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的改造和優(yōu)化。具體內(nèi)容如下。

3 鋼鐵廢水的水質(zhì)情況

針對(duì)目前工業(yè)廢水處理站實(shí)際出水情況對(duì)鋼鐵廢水的水質(zhì)進(jìn)行了分析，具體如表1所示。

4 膜法處理技術(shù)概述

反滲透是目前水處理系統(tǒng)設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的一種脫鹽技術(shù)，具有極高脫鹽能力，且運(yùn)行安全、靈活，操作簡(jiǎn)單。反滲透亦稱逆滲透（RO）是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過(guò)反滲透膜（或稱半透膜）分離出來(lái)。因?yàn)樗妥匀粷B透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。反滲透主要去除水中溶解鹽類、有機(jī)物、二氧化硅膠體、大分子物質(zhì)及預(yù)處理未去除的顆粒物等。

通常情況下，膜法處理技術(shù)會(huì)被應(yīng)用在有機(jī)物和無(wú)機(jī)物以及病毒和細(xì)菌的分離工作上。同時(shí)，膜法處理技術(shù)還可以被應(yīng)用在特殊溶液系統(tǒng)的分離過(guò)程中。例如，應(yīng)用膜法處理技術(shù)，工作人員可以將溶液大分子和無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行有效的分離，這種水處理方法的分離裝置也相對(duì)較為簡(jiǎn)單，工作人員應(yīng)用起來(lái)較為方便，在裝置的維護(hù)和維修上也較為容易，且占地面積較小，這也是其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大的重要原因[1]。

5 膜法處理技術(shù)在鋼鐵廢水回用中的應(yīng)用流程

膜法處理技術(shù)在鋼鐵廢水回用中的應(yīng)用流程較多，具體如下：第一，鋼鐵廢水在經(jīng)過(guò)了沉砂池處理以后進(jìn)入絮凝反應(yīng)池，同時(shí)通過(guò)管道混合器投加混凝劑PAC，絮凝劑PAM，以此來(lái)加速促進(jìn)水中的懸浮物、膠體等顆粒物聚集，然后再自流進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)行沉淀分離。第二，沉淀池出水通過(guò)水泵加壓后進(jìn)入全自動(dòng)精密過(guò)濾器，對(duì)廢水中的一些懸浮雜質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步過(guò)濾分離。過(guò)濾出水再進(jìn)入活性碳濾池，通過(guò)活性碳的吸附作用對(duì)水中的有機(jī)物、油、余氯等物質(zhì)進(jìn)行高效的吸附，從而避免余氯等氧化性物質(zhì)進(jìn)入雙膜系統(tǒng)，對(duì)膜組件造成破壞。第三，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器預(yù)過(guò)濾后的原水流均勻分配到每格超濾膜濾池。超濾膜濾池每格可獨(dú)立操作運(yùn)行，也可按各自系列平行操作運(yùn)行。進(jìn)入膜池的原水，穿過(guò)膜絲進(jìn)入中空纖維膜腔室。產(chǎn)水經(jīng)由掛架頂部匯集到產(chǎn)水總管。超濾裝置配套的濾液泵產(chǎn)生的抽吸負(fù)壓最高可達(dá)到85kPa的跨膜壓力（TMP）。流量控制是通過(guò)產(chǎn)水泵變頻驅(qū)動(dòng)和產(chǎn)水流量計(jì)組合控制實(shí)現(xiàn)。每個(gè)超濾膜池流量設(shè)定值由整個(gè)膜系統(tǒng)的流量設(shè)定值計(jì)算得到。每個(gè)CS膜架的產(chǎn)水管路匯流進(jìn)入產(chǎn)水總管，最后到中間水池。第四，在經(jīng)過(guò)了超濾處理以后，水會(huì)進(jìn)入中間水池，利用中間水池中的清水則可以對(duì)超濾系統(tǒng)進(jìn)行有效的清洗。超濾產(chǎn)出水經(jīng)RO系統(tǒng)供水泵進(jìn)一步加壓后供至RO系統(tǒng)的保安過(guò)濾器，再通過(guò)高壓給水泵二次加壓后進(jìn)入RO系統(tǒng)膜組進(jìn)行膜分離處理，處理后產(chǎn)水經(jīng)RO產(chǎn)水池，濃水進(jìn)RO濃水池。當(dāng)RO產(chǎn)水率降低，前后達(dá)到一定的壓差后進(jìn)行反沖洗，如果反沖洗頻率達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，進(jìn)行化學(xué)清洗。全部運(yùn)行由PLC進(jìn)行自動(dòng)控制。

6 膜法處理技術(shù)在鋼鐵廢水回用中的設(shè)計(jì)優(yōu)化

6.1 超濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

6.1.1 超濾系統(tǒng)的作用

膜法處理技術(shù)的超濾系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中主要的作用是去除水中的微粒、膠粒、細(xì)菌、熱源和有機(jī)物。一般情況下，超濾系統(tǒng)都被應(yīng)用在反滲透的預(yù)處理工作上。超濾裝置可以分為外壓和內(nèi)壓兩種方式。

6.1.2 超濾系統(tǒng)的組成

超濾膜在具體的應(yīng)用過(guò)程中，按照結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行分類可以分成中空纖維式、板框式、管式和卷式等結(jié)構(gòu)。結(jié)合鋼鐵企業(yè)廢水特點(diǎn)，本案例選用MEMCOR浸沒(méi)式超濾膜，其采用中空纖維膜生產(chǎn)高質(zhì)量的出水。進(jìn)入膜池的原水，穿過(guò)膜絲進(jìn)入中空纖維膜腔室。同時(shí)，它濃縮了截留下來(lái)的顆粒雜質(zhì)，以作進(jìn)一步處理或處置。該類型超濾裝置能夠高效運(yùn)行的關(guān)鍵在于其專利的空氣擦洗工藝進(jìn)而在一定的周期性間隔去除堆積在膜纖維上的顆粒雜質(zhì)。反洗空氣進(jìn)入膜纖維束中，擦洗膜表面，這是采用一般外部空氣擦洗技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。該類型超濾膜具有優(yōu)異的出水水質(zhì)、更小的占地面積、更低的能耗、膜擴(kuò)建迅速、運(yùn)行操作管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在工業(yè)廢水反滲透預(yù)處理中已得到了廣泛的應(yīng)用。

6.2 反滲透系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中主要是通過(guò)額外施加超過(guò)正常滲透壓的壓力，來(lái)對(duì)水中的離子、有機(jī)物、膠體等雜質(zhì)進(jìn)行有效分離。反滲透系統(tǒng)包括保安過(guò)濾器、高壓泵、反滲透裝置和所有的輔助系統(tǒng)設(shè)備，以及系統(tǒng)內(nèi)的所有閥門、管道、儀表及就地儀表盤等。結(jié)合鋼鐵廢水特點(diǎn)，反滲透膜元件采用原裝進(jìn)口品牌抗污染膜（8英寸標(biāo)準(zhǔn)膜元件），反滲透（RO）膜元件的設(shè)計(jì)通量不大于各膜元件制造廠商《導(dǎo)則》規(guī)定的最大通量值的75%。運(yùn)行膜通量一級(jí)按小于18L/m2h設(shè)計(jì)。

7 膜法處理技術(shù)的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)優(yōu)化

在全膜系統(tǒng)中，工作人員需要對(duì)水中的pH值進(jìn)行有效的控制，以此來(lái)提高超濾系統(tǒng)的除鹽率。鋼鐵公司在實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用和優(yōu)化過(guò)程中，在一級(jí)反滲透進(jìn)口的位置上增加了酸點(diǎn)，對(duì)反滲透膜表面的結(jié)垢傾向進(jìn)行有效的減輕。另外，反滲透系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候?qū)λ械亩趸嫉娜コ氏鄬?duì)較低，也需要工作人員加入酸，減少進(jìn)水的pH值，在一級(jí)反滲透出口配合相關(guān)的除二氧化碳器，對(duì)水中的二氧化碳進(jìn)行有效的去除[2]。

8 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼鐵企業(yè)在實(shí)際的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用膜法處理技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行處理，可以實(shí)現(xiàn)鋼鐵廢水的有效回收和利用，因此，研究膜法處理技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化具有較高的價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

【1】曹晨茜.膜法水處理技術(shù)在工業(yè)污水回用中的應(yīng)用[J].化工管理，2019（22）30.

【2】宋亞寧.雙膜法在某鋼鐵企業(yè)廢水回用中的應(yīng)用研究[J].科學(xué)與財(cái)富，2018（18）：137.