某钢铁厂生产排放的废水(冷轧废水、浓含盐废水除外)、生活污水等经过厂区排水系统收集后输送至废水处理厂处理。目前厂区有一简单的废水处理系统:加药混凝-澄清-排放,其规模为300m³/h,不仅浪费了大量的水资源,而且不符合钢铁工业废水治理及回用技术规范的要求。因考虑到企业的发展,远期厂区合流制排水量可达到800 m³/h,目前的废水处理厂已完全不能满足处理要求。为解决近期、远期的废水处理问题,必须扩建、改造废水处理厂对废水进行处理,处理后的水回用于厂区循环冷却系统补水,补水水质需满足《污水再生利用工程设计规范》(GB 50335-2002)中循环冷却系统补充水水质要求。改扩建后的废水处理工程充分利用现有构筑物及设施,在现有工艺基础上进行改造,并增加相应的处理工艺和设备。

　　 该钢厂属于钢铁联合企业,处理废水主要来自炼铁、炼钢、轧钢等循环水系统排污,主要污染物为悬浮物、硬度、COD及少量浮油等,根据对钢铁厂生产过程中排放废水水质一段时间的监测,确定该废水处理站的进水水质如表1所示。

　　 根据当地环保局要求处理后水质指标达到再生水用作冷却用水的水质控制指标,具体指标如表2所示。

　　 该项目废水主要污染物为悬浮物、COD、油以及可溶性无机盐类等。主要处理任务是去除水中绝大部分的悬浮物、油、部分COD,出水满足工业循环补充水要求。根据废水处理厂的进水、出水水质要求及钢铁厂废水的现状,充分考虑利旧设备和场地因素,本工程采用综合调节池-斜板沉淀池-V型滤池作为该废水处理厂的处理工艺。废水的具体处理工艺流程为:钢厂排水- 格栅井- 综合调节池-混凝反应池-斜板沉淀池-V型滤池-中间水池-外供至循环水补水处。斜板沉淀池的污泥通过污泥输送泵送至污泥池(兼浓缩池)浓缩,后通过污泥螺杆泵输送至板框压滤机进行污泥脱水,脱水后污泥外运,由厂区统一处理,滤液回流至综合调节池。对于来水中含有的少量浮油,在综合调节池设置移动抽油泵,如果浮油比较多时通过抽油泵进行抽吸,避免太多的浮油进入到后续的处理工艺段。抽油泵配置防爆电机,气蚀余量为5m。

　　 根据业主提供的资料得出废水处理厂的规模为Q=800m³/h,但由于工艺处理工程中有V型滤池的反洗水及污泥脱水排出的滤液,所以设计处理能力为850m³/h。

　　 由于废水处理站现场占地紧张,故只能把原提升池分割成2种池型:格栅井与综合调节池,格栅井内设置机械格栅,格除废水中较大的悬浮物等杂质,保证后续提升泵的正常运行,格栅前后设带启闭机的闸门及提升泵,其中提升泵利用原有设备。

　　 综合调节池(由提升池改造)的作用在于使来水均质均量,从而保证进入到斜板沉淀池处理单元的水质的稳定性。本工程设置1座调节池,设为2格。考虑水量的波动和占地情况,水力停留时间约为0.5h,单格有效容积为200m³。

　　 防止废水中悬浮物在调节池内沉淀,每格调节池内设置穿孔管预曝气搅拌,并设液位开关用于保护提升泵。

　　 经过混凝反应的废水进入到斜板沉淀池,斜板沉淀池的优点是沉淀效率高,池体体积小,占地面积少,停留时间短,出水水质稳定,是一种比较高效的沉淀池。该池型既可以用于废水处理厂的挖潜改造,也适用于用地面积较紧张的废水处理厂,在国内外废水处理厂中已得到广泛的应用。所以本工程采用斜板沉淀池代替其他沉淀池。由于斜板沉淀池是在原初沉池基础上改造而成,需要对原沉淀池进行清掏,加斜板支撑梁、设置污泥斗以及预留工艺所需孔洞和预埋铁等。

　　 经斜板沉淀池处理的出水进入到V型滤池。

　　 主要设计参数及设备:斜板:340 m²含填料支架、固定等附件;出水溢流堰:18 套,单套尺寸为900mm×10 000mm×4mm;材质:不锈钢;PAC、PAM加药泵各2套。

　　 斜板沉淀池的澄清水经配水渠由顶部进入V型滤池,由滤板滤头确保将流量均匀分配到滤板下,同时滤板滤头也起均匀配反洗水和反洗气的作用。滤后水被收集到清水收集槽内,再进入中间水池也作反冲洗水池用。V型滤池的表面扫洗功能是通过滤池两侧的V型槽底部扫洗孔喷出的射流来实现的,表面扫洗对滤池的反冲洗效果起到巨大作用,不但能把滤层反冲上来的污物推向排水槽,不致产生滞流,同时还加快了反冲洗水的漂洗速度,减少冲洗水量。

　　 每座滤池内设置超声波液位计,通过滤池出水的调节阀控制滤池的液位,以实现滤池恒水位过滤,提高滤池的过滤效果。另外还可以通过滤池过滤过程中液位的急剧升高高度及设定的运行周期对滤池进行反洗。滤池反冲洗采用气、水反冲洗方式,可以完成极其有效的反冲洗,优化反冲洗水的使用。反冲洗的设置可根据时间或滤池滤层的阻塞情况实现全自动控制,也可以用手动方式进行强制反冲洗。冲洗的实际频率取决于堵塞的频率,通常每天对滤池冲洗一次,每座滤池冲洗周期持续10 min左右。冲洗按照滤池控制台上预定的顺序启动进行即“气冲—气水同时反冲—水冲”3步,反冲洗废水排入综合调节池。

　　 主要设计参数及设备如表3所示。

　　 配套反洗水泵、风机、调节阀、气动阀门及超声波液位计等。

　　 V型滤池的出水,由吸水泵(3 台,利用原有设备)供至循环水系统,中间水池由原系统中的吸水池改造而成,有效池容约为250 m³,中间水池内设置浮球液位计,中间水池同时作为V型滤池反冲洗水池之用。

　　 污泥池主要是储存斜板沉淀池的污泥,并起到简单的浓缩作用,通过输送泵将污泥输送至污泥脱水系统。

　　 综合用房为二层建筑,一层为污泥加压泵房、污泥转运间,二层为污泥脱水间及储药间。来自斜板沉淀池浓缩池段的剩余污泥在污泥储存池内储存并混合,然后由进泥泵输送到板框压滤机进行脱水。脱水污泥由厂区污泥车运出处理。滤液通过管道排至综合调节池。

　　 主要设计参数及设备为板框压滤机:1台,带宽1.5m,配套电气、电控等。

　　 各主要建(构)筑物的尺寸及容积见表4。

　　 由于本工程主要是非生化处理工艺,所以工程调试周期比较短,生产过程中排放的水质比较好,表5为工程运行一段时间的进出水水质。

　　 由表5可知出水水质指标达到循环冷却水补充水的要求,但是工程运行过程中V型滤池反洗非常频繁,每隔6~8h就反洗1次,最终的原因可以概括为:(1)因为由于废水处理厂的占地紧张,导致改造时无法扩充综合调节池的容积(按照规范至少应该设置2h的水力停留时间),从而使水质水量不能得到均衡地调节,波动比较大,加上仪表的灵敏度不是十分精确,使斜板沉淀池前反应池的混凝剂及絮凝剂投加量不能得到有效的控制与调节,斜板沉淀池的前端有些拥泥,出水偶尔夹带点泥花;(2)斜板沉淀池排泥不及时,导致污泥上翻,致使出水偶尔混浊;(3)反洗水的强度不足,设计时按照反冲洗的上限配置水泵及风机,致使反冲洗不彻底。以上3个原因导致滤池反冲洗频繁。

　　 基于上述的3种情况,因综合调节池占地无法整改,所以只能进行后两项的整改。即为减少滤池的反冲洗频次,把反冲洗水泵更换成反洗强度大的水泵,风机也更换成反洗强度大的风机;斜板沉淀池污泥及时排放至污泥池;经过上述2个方面的整改,滤池反洗时滤料层得到很好的清淤,也更好地保证了出水水质。

　　 (1)针对钢厂排放的废水改造工程,使用斜板沉淀池处理负荷高,不仅可以减少占地,而且斜板沉淀池的处理效果好,改造过程也不算太复杂。

　　 (2)V型滤池在钢厂废水改造过程中的使用也是非常广泛,工艺运行过程比较简单,自动化程度比较高,出水水质有保证。但是设计过程中要注意扫洗口的标高位置的设置,否则不能达到更好的扫洗效果,建议扫洗出水孔的底标高与V型反洗出水槽的顶标高应一致。扫洗孔的大小一般为30,孔内流速一般为2m/s。