工业废水之钢铁废水的资源化回用

该设施是3个单元的综合体:反应、预沉-浓缩和斜板分离。反应池分2个部分,每部分的絮凝能量有所差别,中部絮凝速度快,周边地区的阻塞水流状况导致絮凝速度缓慢。在搅拌区域内悬浮固体的浓度维持在最佳水平,所设计的外部区域,因耗能量低,保证了矾花的增大和密实。在斜管沉淀区去除剩余矾花,精心设计的斜管区的配水十分均匀。正是因为在整个斜管面积上均匀的配水,所以水流不会短路,从而使得沉淀在最佳状态下完成。

2.2.2V形滤池:V形滤池的主要特点是重力操作,采用单一介质颗粒均匀的砂滤床进行深层过滤,每格滤池进口都获得均匀的进水,带表面清洗的气、水同步冲洗。该设施有如下优点:(1)砂粒具有较大的有效粒径,能使矾花更深地渗入过滤介质中,从而增大滞留能力,并加长过滤周期。(2)较厚的砂层,保证滤速达到6～15m/h。(3)砂以上较大的水深,可以保持一个恒定的压力,避免释放溶解气体。(4)避免滤池顶部到底部滤砂形成水利分级。(5)防止滤料膨胀、防止滤料损失,减少反洗耗水量。(6)滤池进口和出口间的水头落差小。

2.3超滤

经以上工艺处理的污水完全满足工业回用水标准,但在某些工序中需要特殊回用水即要求污水需经过深度处理。集成膜工艺是将微滤/超滤(LJF)与反渗透相结合形成的污水深度处理工艺,几乎可以完全去除污水中的细菌和悬浮物,具有系统稳定、占地小、药品用量少、工艺简单、运行费用低等优点。

2.3.1工艺流程:原水为邯钢污水厂出水,超滤出水用作反渗透的原水和超滤膜的反冲洗水,采用气、水反冲洗控制超滤膜污染。超滤膜采用抽吸式聚偏氟乙烯中空纤维膜,孔径为0.04μm,有效膜面积为112m2,过滤方式为死端过滤,设计处理能力为2m3/h,回收率为90%。图2为该工艺的装置示意图。

超滤膜的具体技术参数见表4。

一个膜组件包括固定在垂直机构上的中空纤维膜、设在机构底部和顶部的透过液集水管。每个集水管包含有一层穿过膜丝的密封树脂,使得膜的内腔与管道相连以收集透过液。中空纤维膜要比顶部和底部的集水管之间的距离略长。

两个硬直角管将两个集水管相连,同时将他们的位置固定,其中一个直角管将来自底部水管中的透过液运送至顶部水管;另一个将来自曝气器的空气全部运送至底部水管。这样设计的主要目的是:可以连续的排出浓缩液而不需要停产;回收率高,一次回收率可以达到90%。顺着水流方向原水逐渐得到浓缩,只有下游的盒式结构处理浓度最高的水。同时,平缓的曝气摇动中空纤维膜并且在水槽中产生一种气升式循环模式。周期式反脉冲可以减小膜面的浓差极化,有效地降低了膜的污染。

2.3.2处理效果：原水采用邯钢污水处理厂的二级出水,原水水质如表5所示。

(1)浊度的去除。悬浮颗粒和胶体是堵塞RO膜的主要因素。试验期间,超滤出水浊度为0～0.57(平均为0.08),对其去除率几乎为100%。这是由于超滤膜的孔径较小,可以在不投加任何药剂的情况下,截留水中几乎全部的胶体和悬浮颗粒物。超滤的采用有效克服了传统预处理中化学药品用量大、无法彻底去除水中生物絮体和胶体物质的弊端,为反渗透提供了良好的预处理。

(2)SDI的变化。SDI值(淤泥密度指数)是表征RO系统进水水质的重要指标。试验中,对超滤出水的SDI值每隔三天检测一次。在超滤系统运行期间,SDI比较稳定,基本在1-2之间浮动,符合反渗透进水SDI值小于3的要求。其他的出水水质指标为:COD为28～32mg/L,去除率在40%～44%,出水的电导和TDS与进水没有显著差异。

综上所述,超滤可有效去除原水中的浊度,但对有机物的去除效率不高。应用超滤作为反渗透的预处理措施,来处理钢铁污水厂的二级出水,产水水质能控制在比较稳定的区域,主要技术指标能够符合反渗透的技术要求,浊度的去除率达到95%以上,出水的SDI值保持在3以下;应用PVDF中空纤维超滤膜,能够有效防止浓差极化,抑止污染,并能经受较高浓度的化学药剂清洗,可维持较长时间的运行周期;在处理钢铁污水厂二级出水的时候,超滤的污染物质主要是金属离子结构和微生物、细菌等,因此,使用柠檬酸、次氯酸钠、可取得较好的清洗效果.

3展望

工业污水再生利用是缓解中国用水资源紧张和水环境污染的有效途径,研究适于中国经济现状和发展安全可靠、高效、低能耗、低投资的工业污水再生处理技术和配套设备,开发中水回用新技术具有极其重大的社会、环境和经济的意义。

工业发达国家经过几十年的努力,一些先进钢铁企业水的复用率已达95%以上。在提高复用水率的同时,把钢铁废水中的主要污染物作为资源回收利用,也取得了显著成绩。中国根据可持续发展的方针要求,不但要追赶世界钢铁企业的先进水平,而且应该向领先地位奋斗。当今黑色冶金企业废水治理的发展趋势是:

(1)发展和采用无污染工艺与技术,开展清沽生产。如改湿法熄焦为干法,转炉改湿法除尘为干法,防止产生废水,加强防止污染,加大节约用水的有效措施。

(2)开发适合钢铁工业特点的节能型水处理技术,并以此为条件来评价废水的处理方法优劣。目前力求发展生物处理技术,尽量把高新材料与高新技术用于废水治理,这些是废水治理的主要方向。

(3)发展和采用成套循环用水技术,把废水主要污染物作为资源回收,实现水的循环利用。

(4)开展新方法与新设备的研究,发展和采用循环用水技术所必须的计量、监控、自控设备,全面实行计算机专家系统的管理。

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