综合废水回用应用研究

2022-09-10

采用中水回用技术, 建设深度处理站已经成为钢铁企业降低吨钢耗水量, 增加水循环率, 兼顾经济发展与环境效益的重要举措[1]。

1 基本情况

南京某钢厂于2006年已建一座回用水厂, 将厂区内达标排放的综合废水收集后进一步处理回用, 用户主要为浊循环水、绿化等, 亦有部分用于净循环。由于无法及时进行新水补充, 随着运行年限增加, 污染物富集导致水质逐年恶化, 尤其电导率逐年攀升。故针对性进行回用水深度处理进行水质改善, 扩大回用领域。现有原水水质指标见表1。出水水质要求分两类:一类为工业新水, 电导率<500us/cm;一类为一级脱盐水, 电导率<100us/cm。

2 工艺比较及选择

(1) 脱盐工艺

目标水质分为工业新水电导率500us/cm和一级脱盐水100us/cm两个级别, 因此项目核心工艺为脱盐。目前常用的脱盐工艺有化学法、离子交换、膜法等。化学法需大量投加石灰, 且仅对暂时硬度去除效果明显, 操作环境恶劣;离子交换除盐再生时酸碱消耗大且易造成二次污染并造成产水水质波动。膜工艺目前应用已经成熟且自动化程度高, 故选择膜法作为脱盐核心工艺。对于工业新水电导率≤500us/cm的目标, 不需要较高的脱盐率, 因此优先选择脱盐率较低的NF膜, 工作压力低减少运行能耗和成本。对于一级脱盐水电导≤100us/cm, 则需要进一步脱盐, 考虑采用RO工艺, 由于NF已经去除了大部分离子, 尤其是硬度, 减轻RO的压力, 可以相应降低操作压力。

(2) 预处理工艺

(1) 浊度/悬浮物。原水浊度<2NTU说明绝大部分的悬浮物基本去除了。通常用来去除悬浮物的手段为过滤, 常见采用多介质过滤器, 比较有效的去除对象是水中较大粒径的悬浮物。由于回用水厂末端已经设置了砂滤, 相当于是项目工艺预处理的一个工艺组成一部分, 因此不再重复设置。 (2) 铁。原水总铁最高值达到0.89mg/L, 加之增加了富含Fe等金属离子的冷轧废水站酸性废水排水, 故预处理设置锰砂除铁工艺。 (3) 硬度及碱度。原水总硬度最大值为6.672mmol/L (1/2Ca2+) , 而暂时硬度值较低, 分析以Ca Cl2为主。由于进水水质中碱度指标偏高, 易形成钙盐结垢[2]。可采用加酸调节p H值至中性或偏酸性, 再加阻垢剂来予以控制。采用RO工艺, 结合阻垢剂药剂计算确认p H调节对硬度结垢性控制的效用有效, 尤其水厂进水将接纳高硬度来水, 故工艺选择设置软化单元作为预处理。 (4) 油。由于原水取自渠道, 而渠道接纳厂区内所有排水, 借鉴前期类似工程经验, 在膜系统中设置精密除油保安过滤器, 作为预防措施。

(3) 超滤

超滤膜材质主要有PS (聚砜) 、PES (聚醚砜) 、PP (聚丙烯) 、PVDF (聚偏二氟乙烯) 等, 运行方式分为内压和外压式。外压、PVDF材质适宜废水回用领域, 再辅以汽水混合反洗能够有效减少清洗频率、降低运行费用。由于原水水质较差, 为确保长期运行稳定, 选择对预处理要求宽泛的外压式膜组件。