CN102887611A

CN102887611A - 一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺

Info

Publication number: CN102887611A
Application number: CN2012104088173A
Authority: CN
Inventors: 谢雄; 鲍建国
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2013-01-23

Abstract

本发明属于环保技术中的废水处理领域。一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺，其特征在于它包括如下步骤：1）钢厂的生活污水采用膜生物反应器进行前处理；2）将经膜生物反应器处理后的生活污水与钢厂的生产废水合流，对合流后的混合水经高密度沉淀池后进入气浮滤池进行预处理；3）步骤2）预处理出水经超滤后进入反渗透进行深度处理；4）将步骤3）深度处理中的一级反渗透浓水先经化学加药处理，然后进入管式膜过滤，再进行浓水反渗透处理；5）对浓水回收处理后的最终余下的浓水返回至浓水用户。本发明具有适应范围广、出水水质好、回收率高等特点，可以实现大型钢厂综合废水的零排放或低排放。

Description

一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺

技术领域

本发明属于环保技术中的废水处理领域，具体涉及到一种对钢厂综合废水实现零排放或低排放的水处理集成工艺。

背景技术

钢铁厂一般对于全厂的生活污水与生产废水采用传统生化法及物化法处理，来实现达标排放的要求。而钢铁厂为工业用水大户，由于水资源匮乏，将钢铁厂综合污水进行深度处理后制成再生新水加以生产回用是一种必然趋势，并且随着国家对钢铁行业执行更加严格的节能减排政策，将钢厂综合废水处理后实现零排放或低排放也是钢铁厂目前的迫切需求。而目前的钢铁厂虽大多针对生产实际采取了一定的废水处理及回用措施，但由于废水种类多水质复杂，处理的技术路线不够确定等原因，导致大多数钢铁厂废水回收利用的效果并不好，本发明就是针对这种实际状况，提出了一种以膜技术为主体的集成工艺来处理大型钢厂的综合废水，以作为一种系统性的解决方案来实现零排放或低排放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺，该工艺具有出水水质好、回收率高的特点。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺，其特征在于它包括如下步骤：

1）、生活污水前处理：钢厂（全厂）的生活污水采用膜生物反应器（MBR）进行前处理（以提高对有机污染物的去除效果）；

2）、混合水的预处理：将经膜生物反应器（MBR）处理后的生活污水与钢厂的生产废水合流，对合流后的混合水经高密度沉淀池后进入气浮滤池进行预处理（混合水采用高密度沉淀池和气浮滤池的工艺组合进行预处理，以提高对综合废水中SS、COD、油、重金属离子的去除效果）；

3）、混合水的深度处理：步骤2）预处理出水经超滤后进入反渗透进行深度处理（采用超滤加上反渗透的双膜法进行深度处理），将深度处理后的出水，即一级反渗透产水作为再生新水返回钢厂各用点进行生产回用；

4）、浓水回收处理：将步骤3）深度处理中的一级反渗透浓水先经化学加药处理（熟石灰（以Ca(OH)₂计）加药量约300~500mg/L，纯碱加药量约180~300mg/L），然后进入管式膜过滤，再进行浓水反渗透处理，将浓水反渗透的产水作较高品质回用水（再生水）进行生产回用，来进一步提高对废水的回收率；

5）、对浓水回收处理后的最终余下少量浓水，可根据钢厂生产用水特点，将其全部或部分返回至浓水用户。

进一步，步骤1）所述钢厂生活污水先采用A²O工艺进行处理，然后进入膜生物反应器（MBR）。即根据钢厂生活污水的水质水量特点，采用A²O+MBR的工艺组合对其进行前处理，A²O（是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写）工艺除磷脱氮效果好，并且后序采用MBR工艺，出水水质好。MBR工艺不同于活性污泥法，不需使用沉淀池进行固液分离，而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间（HRT）和污泥龄（STR）完全分离，因此具有高效固液分离性能，由于微滤膜本身的特性，使活性污泥不随出水流失，在膜池中形成8000~12000 mg/L超高浓度的活性污泥，这使有机污染物分解得更为彻底。用该工艺组合处理钢厂生活污水具有出水稳定、水质良好，悬浮物含量低的特点。

将经前处理的生活污水与生产废水合流进行预处理过程，所述的全厂生产废水合流前需经过达标排放处理，排放标准执行《钢铁工业水污染物排放标准》一级标准。预处理过程采用高密度沉淀池+气浮滤池的工艺组合。高密度沉淀池有反应、沉淀、浓缩三个功能区，可有效地去除COD、BOD、悬浮物、油、胶体、重金属等污染物。气浮滤池是集溶气浮选池与多介质滤池于一体的新型滤池，具有出水更稳定水质更好的特点。本工艺过程中需特别强调的是，其中的溶气气浮过程进一步强化了对油的去除效果，这将更加明显地有利于后序膜系统的运行。

进一步，步骤3）所述预处理出水先采用自清洗过滤器，然后进入超滤。即对预处理出水采用自清洗过滤器+超滤+反渗透的双膜法工艺组合进行脱盐深度处理，将得到的一级反渗透产水作为高品质再生水返回钢厂进行生产回用，并将自清洗过滤器与超滤的反洗水返至该工艺段的原水池以保证水的回收率，超滤过程的水回收率大于90%，反渗透过程的水回收率大于75%。超滤过程可选用PVDF材质高品质国产超滤膜，反渗透过程可选用宽流道抗污染型知名可靠品牌反渗透膜。

进一步，步骤4）所述的一级反渗透浓水先经化学加药处理，然后进入管式膜过滤，再进行浓水反渗透处理；所述加入的常用化学药剂为石灰与纯碱，来降低水中的硬度，一般经加药后将水中的剩余硬度控制在0.5mmol/L以下。所即针对双膜法脱盐深度处理过程中产生的一级反渗透浓水，采用化学加药、管式膜过滤、浓水反渗透的膜法集成回收工艺，将一级反渗透浓水制成较高品质的再生水返回生产系统回用。（1）化学加药过程：通过化学药剂的添加（常用石灰与纯碱），与原水中的重金属、硬度、硅与其它对反渗透膜有污染的物质发生快速化学反应，将一级反渗透浓水中的污染物沉降分解出来；（2）管式膜过滤过程：因管式膜的独特构造，可以使含用固体颗粒的废水直接进入管式膜系统进行固液分离，这可以省去一些中间环节来实现很高的过程回收率，在该管式膜过滤过程中，水的回收率可达90%，管式膜选用0.05~0.5μm膜孔径，0.5~1英寸内径的大流道膜管，为热溶多向支撑高分子烧结骨架孔结构的高品质管式膜，该管式膜具有优良的耐化学性、耐温性、耐磨性，具有使用寿命长、适应范围广的特点。（3）浓水反渗透过程：通过以上2个处理过程，就可以实现普通反渗透膜在高盐含量浓水中的应用，对反渗透浓水和高含盐量复杂废水进行再脱盐、再浓缩，浓水反渗透过程的水回收率可达75%，将浓水反渗透的产水亦可作为较高品质的再生水进行生产回用。

进一步，将经上述处理后的最终少量浓水返回钢厂生产系统，用于烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工艺单元的直流喷渣或是浇洒地坪等。

本发明的有益之处在于：提出了一种针对大型钢厂综合废水处理及回用的系统性解决方案，本发明采用了以膜技术为主体的集成工艺路线，具有适应范围广、出水水质好、回收（回用）率高等特点，可以实现大型钢厂综合废水的零排放或低排放，并能根据大型钢厂的大生产实际用水情况进行全厂范围内水量平衡与盐量平衡的调节来满足生产需要，从而起到节能降耗、提高废水回用率、减少吨钢耗水量的目的。本发明在工艺先进、技术领先、适用面广、且可靠性强，在钢铁冶金行业具有突出的推广应用价值，能产生十分显著的社会、经济及环境效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明描述。

实施例1

一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺，它包括如下步骤：

1）、生活污水前处理：钢厂（全厂）的生活污水采用膜生物反应器（MBR）进行前处理，以去除了污水中的悬浮物及固体杂质，并在一定程度上提高对有机污染物的去除效果；

2）、混合水的预处理：将经膜生物反应器（MBR）处理后的生活污水与钢厂的生产废水合流，对合流后的混合水经高密度沉淀池后进入气浮滤池进行预处理（混合水采用高密度沉淀池和气浮滤池的工艺组合进行预处理），以提高对综合废水中SS、COD、油、重金属离子的去除效果；

3）、混合水的深度处理：步骤2）预处理出水经超滤后进入反渗透进行深度处理（采用超滤加上反渗透的双膜法进行深度处理），将深度处理后的出水[将进水TDS约750~900mg/L，COD约 40~60mg/L降至出水TDS约25~35mg/L，COD约8~12mg/L]，即一级反渗透产水作为再生新水返回钢厂各用点进行生产回用[回收率约72%]；

4）、浓水回收处理：将步骤3）深度处理中的一级反渗透浓水先经化学加药处理，所述加入的化学药剂为石灰与纯碱，熟石灰加入量约300~350mg/L，纯碱加入量约180~220mg/L；然后进入管式膜过滤，再进行浓水反渗透处理，将浓水反渗透的产水作较高品质回用水进行生产回用[将进水TDS约3000~3300mg/L，COD约60~80mg/L降至出水TDS约90~110mg/L，COD约15~20mg/L]，来进一步提高对废水的回收率[该浓水回收工艺过程中水的回收率约70%]；

本实施例的工艺具有出水水质好、回收率高的特点。

实施例2

与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤1）所述钢厂生活污水先采用A²O工艺进行处理以提高除磷脱氮的效果，然后进入膜生物反应器（MBR）。

步骤3）混合水的深度处理后，将混合水TDS约800~1000mg/L，COD约50~60mg/L降至出水TDS约30~40mg/L，COD约5~10mg/L，回收率约75%。

步骤4）浓水回收处理后，将进水TDS约3200~3500mg/L，COD约 50~80mg/L降至出水TDS约80~90mg/L，COD约9~15mg/L，该浓水回收工艺过程中水的回收率约78%。

实施例3

与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤3）所述预处理出水先采用自清洗过滤器，然后进入超滤。

步骤3）混合水的深度处理后，将进水TDS约1000~1200mg/L，COD约 60~90mg/L降至出水TDS约30~40mg/L，COD约10~20mg/L，回收率约75%。

步骤4）浓水回收处理后，将进水TDS约3300~3800mg/L，COD约70~100mg/L降至出水TDS约70~100mg/L，COD约5~10mg/L，该浓水回收工艺过程中水的回收率约80%。

实施例4

如图1所示，一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺，包括如下步骤：

1）、生活污水前处理：将钢厂（全厂）的生活污水采用A²O+MBR工艺进行前处理[先采用A²O工艺进行处理，然后进入膜生物反应器（MBR）]；

2）、混合水的预处理：将经膜生物反应器（MBR）处理后的生活污水与钢厂的生产废水合流，对混合后的混合水（综合污水）采用高密度沉淀池+气浮滤池的工艺组合进行预处理（对合流后的混合水经高密度沉淀池后进入气浮滤池进行预处理）；

3）、混合水的深度处理：将预处理出水采用自清洗过滤器+超滤+反渗透的工艺组合进行深度脱盐处理（所述预处理出水先采用自清洗过滤器，然后进入超滤，再进入反渗透）；将深度处理后（深度脱盐）的出水，即一级反渗透产水作为再生新水返回钢厂各用点进行生产回用（即一级反渗透产水作为高品质再生新水返回钢厂生产系统回用）；

4）、浓水回收处理：将深度处理（深度脱盐）中的一级反渗透浓水，采用化学加药+管式膜+浓水反渗透的工艺组合进行浓水回收；先经化学加药处理，然后进入管式膜过滤，再进行浓水反渗透处理；所述加入的化学药剂为石灰与纯碱，来降低水中的硬度，熟石灰（以Ca(OH)₂计）加药量约300~500mg/L，纯碱加药量约180~300mg/L，经加药后将水中的剩余硬度控制在0.5mmol/L以下。将浓水反渗透的产水，作为较高品质的回用水（再生水）返回生产系统回用；

5）、将浓水回收后余下的最终少量浓水，全部或部分返至钢厂生产系统中的浓盐水用户（浓水回用点）。

本优选实施例中，所述的全厂生活污水合流前经过A²O+MBR工艺进行前处理，先通过厌氧-缺氧-好氧的生化组合单元来除磷脱氮以降解有机污染物，再通过浸没式膜生物反应器来提高活性污泥浓度及提升出水水质，本工艺中采用的膜生物反应器为浸没式微滤膜，分离孔径在20nm~300nm，为PVDF材质中空纤维高分子膜，该膜有加强衬里内层，这较好地解决了中空纤维膜丝易断裂的问题，使得该膜在工程应用中更为结实可靠。另外，所述的全厂生产废水在合流前需先经过达标排放处理，排放标准执行《钢铁工业水污染物排放标准》一级标准。在本实施例中，生活污水COD由处理前的200~400mg/L降至处理后出水小于60mg/L。

本优选实施例中，对经前处理的生活污水与生产废水合流后采用高密度沉淀池+气浮滤池的工艺组合进行预处理。高密度沉淀池是一种采用斜管沉淀及污泥循环方式的收集、高速的澄清池，能在流速波动范围大的情况下工作，它由三个主要部分组成：一个“反应池”、一个“预沉池-浓缩池”和一个“斜管分离池”。气浮滤池是集溶气浮选与介质过滤功能与一体的滤池，其上部为矩形的溶气浮选池，下部为多介质滤池，该气浮滤池有溶气释放系统、浮选过滤系统、气水反冲洗系统、污泥系统四个组成部分，具有占地少、投资省、运行能耗低的特点。由于该气浮滤池中的气泡细小及致密，约10μm，这使得其处理精度高，能更好地去除悬浮的微小颗粒，对废水中的油有更好的去除效果。在本实施例中，将进水TDS约1100mg/L，COD约 40~60mg/L降至出水TDS约700mg/L，COD约30mg/L。

本优选实施例中，对经过预处理的水（预处理出水）采用自清洗过滤器+超滤+反渗透的膜法脱盐工艺进行深度处理。在本实施例深度脱盐过程中，将进水的TDS约700mg/L，COD约 30mg/L降至一级反渗透出水TDS约30mg/L，COD约10mg/L（即出水水质好）。于本实施例中，该膜法深度脱盐工艺过程中水的回收率约70%。

本优选实施例中，对一级反渗透浓水采用化学加药+管式膜微滤+浓水反渗透工艺进行浓水回收。在本实施例浓水回收过程中，将一级反渗透浓水TDS约3000mg/L，COD约50mg/L降至回收产水TDS约90mg/L，COD约7mg/L（即出水水质好）。于本实施例中，该浓水回收工艺过程中水的回收率约75%。

本优选实施例中，将深度脱盐的一级反渗透产水作高品质再生水进行生产回用，将浓水回收的产水也可作较高品质的再生水进行生产回用，余下的只有含水污泥与浓水回收段的终端浓水。对含水污泥进行污泥站脱水处理，将脱水污泥根据污泥来源不同进行分类集中处理。对终端浓水，将全部或部分返至钢厂生产系统中的浓盐水用户，如用作烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工艺单元的直流喷渣或是浇洒地坪等；

本优选实施例的一个突出特点是通过本发明的工艺组合过程，可以比较彻底地实现零排放或低排放，除污泥中带有少部分水分外，废水基本不向外界排放。

Claims

1.一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺，其特征在于它包括如下步骤：

1）、生活污水前处理：钢厂的生活污水采用膜生物反应器进行前处理；

2）、混合水的预处理：将经膜生物反应器处理后的生活污水与钢厂的生产废水合流，对合流后的混合水经高密度沉淀池后进入气浮滤池进行预处理；

3）、混合水的深度处理：步骤2）预处理出水经超滤后进入反渗透进行深度处理，将深度处理后的出水，即一级反渗透产水作为再生新水返回钢厂各用点进行生产回用；

4）、浓水回收处理：将步骤3）深度处理中的一级反渗透浓水先经化学加药处理，然后进入管式膜过滤，再进行浓水反渗透处理，将浓水反渗透的产水作较高品质回用水进行生产回用；

5）、对浓水回收处理后的最终余下的浓水，将其全部或部分返回至浓水用户。

2.根据权利要求1所述的一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺，其特征在于：步骤1）所述钢厂生活污水先采用A²O工艺进行处理，然后进入膜生物反应器。

3.根据权利要求1所述的一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺，其特征在于：步骤3）所述预处理出水先采用自清洗过滤器，然后进入超滤。

4.根据权利要求1所述的一种实现大型钢厂综合废水零排放或低排放的膜法集成工艺，其特征在于：所述经化学加药处理，加入化学药剂为石灰与纯碱以去除水中的硬度，硬度控制在0.5mmol/L以下。