鋼鐵廠廢水處理與回用工程設計技術(shù)

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摘要：我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是大勢所趨，對廢水的處理及回用技術(shù)需不斷提高，才可實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)廢水資源化和可持續(xù)發(fā)展。通過介紹某鋼鐵廠廢水處理循環(huán)回用工程設計，探討出鋼鐵廢水回用設計的技術(shù)要點。

關鍵詞：鋼鐵廢水；廢水回用；渦凹氣浮池

0前言

鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎，是發(fā)展國民經(jīng)濟與國防建設的物質(zhì)基礎。目前，中國處于工業(yè)化的中級階段，對鋼鐵的需求量是有增無減，國家在鋼鐵工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟污染控制要求中提出了鋼鐵工業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟必須達到的水、氣、固體廢物綜合利用指標和相應的污染物排放標準。鋼鐵工業(yè)是我國五大耗水行業(yè)之一，其用水量占工業(yè)用水總量的20％。鋼鐵工業(yè)也是廢水排放大戶，其廢水排放量約占工業(yè)廢水排放總量的11.3％[1]。提高鋼鐵生產(chǎn)中廢水的利用率才能實現(xiàn)廢水資源化，降低水資源成本，而鋼鐵企業(yè)廢水收集后凈化—回用的循環(huán)利用模式是提高廢水利用率的一種特定模式[2]。

1工程概況

某新建鋼廠需建設中央水處理廠，根據(jù)鋼鐵生產(chǎn)用水量，生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)設計規(guī)模1.25萬m3/d（含雨水處理），設2條水處理線。其主要設計進、出水水質(zhì)指標.

2工藝流程

在廢水處理時，根據(jù)鋼鐵廢水水質(zhì)特點及進水水量，采用渦凹氣浮工藝，能有效去除廢水中的油脂、膠狀物及固體懸浮物等，石油類、固體懸浮物（SS）的去除率超過80%，BOD及COD的去除率可達60%以上。在廢水回用處理中，則采用傳統(tǒng)的絮凝—沉淀工藝，傳統(tǒng)工藝在成本和運行安全上具有較大優(yōu)勢。將雨水與生產(chǎn)廢水混合進行處理后回用大大減少中央水處理廠的自用水量，實現(xiàn)了鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排目標。生產(chǎn)廢水處理循環(huán)回用系統(tǒng)采用如下工藝流程：生產(chǎn)廢水首先進入提升泵房，提升泵坑進水口設有濾網(wǎng)攔截粗大顆粒，由泵提升至細格柵間除去漂浮雜物和大顆粒雜質(zhì)后進入廢水調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量，廢水調(diào)節(jié)池出水用泵提升至渦凹氣浮池去除大部分油類及較輕的懸浮物，而后進入絮凝反應池加混凝劑進行絮凝反應，反應池出水后再進入斜管沉淀池去除較重絮體，沉淀池出水自流入回用水池，由回用水供水泵供至全廠回用水用戶。雨水沉砂池輸送而來的回用雨水直接進入廢水調(diào)節(jié)池與待處理的生產(chǎn)廢水混合后一并處理。沉淀池排放的污泥和氣浮池排出的浮渣排入泥渣池，經(jīng)泵加壓后送污泥濃縮池。

3主要建、構(gòu)筑物及設備設計參數(shù)

（1）提升泵房。地下式鋼筋混凝土生產(chǎn)廢水提升泵房1座，尺寸：12m×6m×9m。用于提升廢水，以保證廢水能在后續(xù)處理構(gòu)筑物內(nèi)暢通的流動。設置廢水一級提升泵組P301：3臺（2用1備），Q=275m3/h，H=12m，N=22kW。

（2）格柵間。設計共建有地下式格柵間1座。尺寸：8.5m×4m×2.5m，分為兩格。有效柵寬900mm，齒耙間距8mm，溝渠寬1000mm。同時，配有2臺回轉(zhuǎn)式固液分離機，其自動化程度高、分離效率高、動力消耗小、無噪音、耐腐蝕性能好，在無看管的情況下可保證連續(xù)穩(wěn)定工作，自身具有很強的自凈能力，不會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，以減少日常維修工作量。

（3）生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池。地下式鋼筋混凝土廢水調(diào)節(jié)池一座，尺寸：25m×12m×5.7m，分為兩格。水力停留時間2h。調(diào)節(jié)池水量波動大，選擇水泵時可采用定頻和變頻水泵結(jié)合的方式。配置廢水調(diào)節(jié)池收油機：2臺，其收油能力10kg/h，浮油回收率98％，收油含水率小于3%；廢水二級提升泵組P302：3臺，2用1備（其中1臺變頻調(diào)速），泵性能參數(shù)：Q=550m3/h，H=15m，N=37kW。收油機的設置可有效去除不溶于廢水的油類，為后續(xù)渦凹氣浮工藝減輕廢水處理負荷，以確保廢水中油類去除率。

（4）渦凹氣浮池。設地上式渦凹氣浮池2座。單座渦凹氣浮池的主要技術(shù)參數(shù)：尺寸：16.09m×3.05m×1.9m；處理水量：250m3/h；池體結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土；單池主要配套設備：3臺曝氣機、1臺刮渣機、1臺螺旋輸泥機。CAF渦凹氣浮裝置主要由曝氣區(qū)、氣浮區(qū)、回流系統(tǒng)、刮渣系統(tǒng)及排水系統(tǒng)等部分組成[3]。其工作原理為：經(jīng)預處理的廢水進入裝有渦凹曝氣機的曝氣區(qū)，曝氣機通過底部中空葉輪的快速旋轉(zhuǎn)，將水面上的空氣通過抽風管道轉(zhuǎn)移到水下并把空氣粉碎成微氣泡，微氣泡與廢水中的固體污染物結(jié)合在一起，由于氣水混合物和液體之間密度的不平衡，產(chǎn)生了一個垂直向上的浮力，附著懸浮物（ss）的微氣泡上升到液面，通過刮渣機間斷地被鏈條刮泥機刮入污泥收集槽并排出系統(tǒng)，凈化后的水由溢流槽溢流進入后續(xù)處理設施。渦凹氣浮工藝由于設備占地面積小，且裝置沒有壓力容器、空壓機、循環(huán)泵等設備，因而節(jié)省投資，還具有運行費用低廉、處理效果顯著、操作簡單等優(yōu)點。

（5）絮凝反應池。地上式鋼筋混凝土絮凝反應池2座。單座絮凝反應池尺寸：6m×6m×3.5m，分為4格串連，第1格為混合池，后3格為絮凝池。單池主要配套設備：1臺快速攪拌機（混合池用），轉(zhuǎn)速20r/m； 3臺慢速攪拌機（絮凝池用），轉(zhuǎn)速10r/m；1套液體混凝劑投加設備；1套聚炳烯酰胺（PAM）投加設備。采用PAM作為絮凝劑是PAM用作污水處理時，對水中有機物去除效率高，且用量少，沉降速度快，制水成本低。

（6）斜管沉淀池。2座。每座斜管沉淀尺寸：8m×6m×4.5m；型式：半地下式；池體結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土。設雙鋼絲繩牽引刮泥機：1臺；刮泥車運行速度1m/min，池寬6m。斜管沉淀池縮短了顆粒沉降距離、增加了沉淀面積從而提高了處理效率，也避免了平流式沉淀池占地面積大、 豎流式沉淀池深度大引起的施工困難等缺點。

（7）回用水池及回用水供水泵場。設計共建有回用水池及回用水供水泵場1座。回用水池為半地下式，尺寸：25m×18m×3.9m。泵場尺寸：17m×4.5m，高出地面0.3m。泵場設備參數(shù)：回用水供水泵組P303：3臺，2用1備（其中1臺變頻調(diào)速），Q=500m3/h，H=62m，N=132kW。

4結(jié)論

廢水回用工程設計的合理性是解決鋼鐵工業(yè)水資源緊缺的有效途徑。設計師在鋼鐵工業(yè)廢水處理與回用工程設計時，應注意以下幾點：（1）處理工藝的選擇極為重要，這是確保廢水回用水質(zhì)能否達標的關鍵。為了使投資不浪費且確保供水的安全，生產(chǎn)廢水的水質(zhì)水量數(shù)據(jù)需進行科學合理的確定。不同的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)工藝，采用不同的工業(yè)污水的回用方式。外排廢水中主要污染物為懸浮物、油等，硬度較高，表觀體現(xiàn)為色度高、濁度較大；一般BOD5/COD值較低，可生化性較差，可不考慮生化處理工藝[1]。（2）盡可能減少自用水量，利用雨水資源，不僅達到節(jié)能減排，在運行費用上也大大減少了成本。應提高各種反洗廢水的重復利用率，做到節(jié)能環(huán)保。（3）工程設計做到工藝流程順暢、總圖及工藝布置合理，確保生產(chǎn)順行，操作可靠，維護方便。（4）自動化控制水平遵循先進、成熟、可靠、實用、有利于水質(zhì)控制的原則，以便提高勞動生產(chǎn)率和保證供水水質(zhì)。這是系統(tǒng)運行穩(wěn)定的關鍵處。

參考文獻：

[1]李劍波,張煥禎,周琪,趙星潔.鋼鐵廢水再生回用作循環(huán)冷卻補水的試驗研究[J].中國給排水,2006,22(21):78-81.

[2]鄒元龍,趙銳銳,石宇,賈博中.鋼鐵工業(yè)綜合廢水處理與回用技術(shù)[J].環(huán)境工程,2007,25(06):102-103.

[3]陳青.CAF渦凹氣浮裝置在煉油污水處理中的應用[J].中外能源,2011(16):112-114.

作者：丁曦 單位：中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司