福建某钢铁公司企业主要生产冷轧薄板,建设规模为100万t/年,其主要产品为家电板,兼顾汽车用冷轧板和镀锌板。生产过程中每天排放大量的生产废水,可分为含酸废水、强碱(含油)^[1]废水、稀碱废水、含油乳化液废水^[2]等。为达到环境保护和节能降耗的目的,在原有废水处理工艺基础上设计该高盐废水回用项目,使处理后的生产废水满足锅炉除盐水的使用要求。本项目废水回用处理设计规模为720m³/d,即30m³/h。

　　 (见表1)

　　 本项目废水回用处理工程具体工艺流程详见图1。

　　 (1)集水调节池废水经泵提升至混凝气浮池。混凝气浮是利用废水与投加的混凝剂及助凝剂反应后产生较大的絮凝物,利用絮凝物的吸附和网捕作用吸附废水中的部分有机物、大部分悬浮物以及油类污染物质,通过气浮系统的浮选分离作用除去,混凝气浮不仅可提高出水质量、提高处理效率,还可节省投资、减小占地面积。同时在前端系统出现问题时混凝气浮还可对后续系统运行提供稳定保障。混凝气浮出水进入后续砂滤单元,浮渣外排现有系统污泥浓缩池。

　　 (2)砂滤。砂滤为深度处理,废水进一步去除污泥和悬浮物,为后续精处理打好了基础。该工艺段设备操作方便,正洗、反洗操作可控,压力高,过滤能力强,净化程度高。

　　 本系统选用2台Ø1 800的砂滤器,单台过滤水量为15 m³/h,内装不同级配的无机介质滤料。

　　 (3)超滤(UF)。超滤系统包括预超滤装置、反洗泵等设备。

　　 主要技术参数:设计产水量:30 m³/h,共1套,操作温度:≤40℃,设计压力:≤0.2 MPa,超滤本体回收率:≥92%,出水浊度:≤0.2NTU。

　　 (4)反渗透(RO)。本方案中废水回用的关键是反渗透技术^[3],根据多年工程经验,该系统采用的反渗透膜元件,具有脱盐率高、透过速度快、机械强度好、抗污染性能好等特点。

　　 本项目RO去除无机盐分和小分子有机物,既能保证系统的长期稳定运行,又能保证回用水质符合工艺要求。

　　 反渗透膜系统包括加还原剂、阻垢剂的加药装置、保安过滤器、高压泵、反渗透膜浓缩装置等。其中反渗透膜浓缩系统主要用于去除水中溶解盐类^[4],同时去除一些有机大分子及前阶段未去除的小颗粒等。包括5μm保安过滤器、高压泵、反渗透膜浓缩装置膜系统清洗设备等。反渗透本体回收率在65%左右。

　　 超滤产水进入反渗透膜,在压力作用下,大部分水分子和微量的其他离子透过膜,经收集后成为产品水,通过产水管道进入后续设备;水中的大部分盐分、胶体和有机物等不能透过膜,残留在少量浓水中,由浓水管排出。

　　 在反渗透膜浓缩装置停运时,自动冲洗3~5min,以去除沉积在膜表面的污垢,使装置和反渗透膜得到有效保养。

　　 在正常运行一段时间后,膜元件会受到给水中可能存在的悬浮物或难溶物的污染。在标准条件下系统性能下降10%,或显然发生结垢或污堵时,应及时进行清洗。

　　 系统在短期停止运行期间,清洗液中应每隔5天冲洗系统,冲洗后关闭阀门防止结垢堵塞。

　　 系统长期停运(30天以上),添加1%亚硫酸氢钠溶液,以防止细菌繁殖。

　　 主要技术参数:设计产水量:两级RO产水量19m³/h,共1套,设计温度:≤40℃,系统脱盐率:≥97%(一年内),设计压力:≤2.5 MPa。

　　 反渗透浓水回至现有废水处理系统,反渗透出水排至后续混合离子交换系统。

　　 (5)混合离子交换器。混合离子交换器在本工艺中主要用于深度脱盐,进一步去除前端两级防渗透系统出水中的盐分^[5],作为出水水质的把关。混合离子交换器设计运行流速为30~40m/h,交换器内装001×7苯乙烯系列强酸阳树脂和201×7苯乙烯系列强碱阴树脂。

　　 选用2台Ø800的混合离子交换器,单台产水量10 m³/h。混合离子交换器底部设排水帽出水,设备内衬3 mm天然双层胶,中排管为321L不锈钢材质子母管形式。混合离子交换器设计反洗膨胀率为80%,再生清洗后压缩空气混合分层。

　　 混合离子交换器长时间运行后需对阴阳离子交换树脂进行再生处理,以恢复阴阳离子树脂的除盐作用,离子交换树脂^[6]再生药剂为酸和碱,再生废液经酸碱混合处理后排至现有废水处理系统。

　　 混合离子交换器出水至回用水池供给回用。

　　 主要设备见表2,主要系统技术参数见表3,主要土建构筑物如表4所示。

　　 废水处理站运行成本见表5。

　　 该项目于2014年12月开工建设,项目总投资350万元(含土建),并于2015年3月已顺利通过验收,截至目前该项目已正常运行近一年,各项指标均满足设计要求。该项目废水回用处理运行成本为16.11元/m³产水(不含废水回用的经济效益)。

　　 同样该项目在实际调试过程中,注意保持进水的预处理效果,从而保证深度处理膜段能够发挥最大处理功效。在实际运行过程中,发现运行成本实际进水浓度影响较大。另外,在膜处理所使用的清洗剂受市场价格与不同水质的投加量也会有区别,在实际运行管理过程中也同样受膜折旧、操作人员的操作水平等因素制约。综合以上可见,该项目目前运行稳定,成本控制合理。