鋼鐵廠廢水處理與回用工程設計技術

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摘要：我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展循環(huán)經濟是大勢所趨，對廢水的處理及回用技術需不斷提高，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)展國民經濟與國防建設的物質基礎。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)經濟污染控制要求中提出了鋼鐵工業(yè)發(fā)展循環(huán)經濟必須達到的水、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)鋼鐵生產用水量，生產廢水處理系統(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、出水水質指標.

2工藝流程

在廢水處理時，根據(jù)鋼鐵廢水水質特點及進水水量，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。生產廢水處理循環(huán)回用系統(tǒng)采用如下工藝流程：生產廢水首先進入提升泵房，提升泵坑進水口設有濾網攔截粗大顆粒，由泵提升至細格柵間除去漂浮雜物和大顆粒雜質后進入廢水調節(jié)池均質均量，廢水調節(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節(jié)池與待處理的生產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，經泵加壓后送污泥濃縮池。

3主要建、構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)處理構筑物內暢通的流動。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）生產廢水調節(jié)池。地下式鋼筋混凝土廢水調節(jié)池一座，尺寸：25m×12m×5.7m，分為兩格。水力停留時間2h。調節(jié)池水量波動大，選擇水泵時可采用定頻和變頻水泵結合的方式。配置廢水調節(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參數(shù)：尺寸：16.09m×3.05m×1.9m；處理水量：250m3/h；池體結構：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，將水面上的空氣通過抽風管道轉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合在一起，由于氣水混合物和液體之間密度的不平衡，產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），轉速20r/m； 3臺慢速攪拌機（絮凝池用），轉速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；池體結構：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?；赜盟貫榘氲叵率?，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臺變頻調速），Q=500m3/h，H=62m，N=132kW。

4結論

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，生產廢水的水質水量數(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、有利于水質控制的原則，以便提高勞動生產率和保證供水水質。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[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：中冶賽迪工程技術股份有限公司