首钢长治钢铁公司废水处理工程实例

任玉斌 李 芳 韩丽媛

（山西首钢国际工程技术有限公司，山西 长治 046031）

节能减排，合理利用水资源、节约水资源、采取措施防治水污染，不仅是国家提高经济运行质量的需要［1］，对企业而言，也是直接体现经济效益的支撑点。目前首钢长钢生产排水以型钢路为界分为南北两区排水渠，最终汇合后排入长北污水处理厂处理。如果将全厂生产排水回收处理，不但可以减少外排水量，减轻环境压力［2］，而且还能减少新水取水量，所以建设工业污水处理站是非常必要的。

1 工程概况

首钢长钢为钢铁联合企业，主要工艺设施有焦化、炼铁、炼钢、轧钢、石灰窑等。目前厂区无工业污水处理厂，针对这一现状在厂区新建工业污水处理站，生产污水处理后进行回用，实现生产污水零排放，具有良好的环境、社会、经济效益。

全厂工业污水处理采用物化处理方法，通过投加碳酸钠、石灰软化、加药混凝、澄清过滤，对水中的悬浮物、硬度及碱度等加以去除并对pH值进行调整。处理后的水全部进入新建深度处理车间处理，产水接至软水站替代软水及各除盐水制备系统替代一级除盐水。新建工业污水处理站最终产生的浓水全部回用于烧结混料及高炉冲渣，不外排。

2 废水设计水量及水质

工业污水处理站处理量16800m3/d。经处理后预处理出水水质和深度处理出水水质需分别满足《钢铁企业综合污水处理厂工艺设计规范》 （GB 50672-2011）和厂内除盐水制备系统一级除盐水的水质要求，工业污水处理站进出出水水质见表1。

3 污水处理工艺流程

3.1 预处理工艺流程

根据水质情况，结合类似工程水系统经验，拟采用如图1工艺流程。

厂区生产排水排至格栅间，经格栅渠道进入调节提升泵站。格栅对直径较大的垃圾进行去除。

废水经调节后由提升泵组送至高密度澄清池，在高密度澄清池中投加石灰、碳酸钠、混凝剂及絮凝剂，去除污水中硬度、悬浮物及油。高密度澄清池沉淀污泥排入污泥脱水间的污泥贮池，经板框压滤机脱水后外运。

高密度澄清池出水经配水堰板均匀的进入V型滤池，以去除残留的悬浮物和胶体。滤池反冲洗采用气水反冲洗，减少反冲洗水的使用。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。从节约用水的需要出发，滤池反冲洗排水、污泥脱水间滤后水排入调节池进水口。

图1 预处理单元工艺流程图

3.2 深度处理工艺流程

图2 深度处理工艺流程

V型滤池出水经过超滤增压泵提升后供给蒸汽加热器进行加热，加热后出水进入自清洗过滤器，自清洗过滤器出水进入超滤系统，超滤产水进入超滤产水池；超滤产水经过反渗透增压泵提升进入保安过滤器，保安过滤器出水进入反渗透高压泵，后进入反渗透装置脱盐，反渗透产水池的水通过增压泵提升后进入厂区使用，一级反渗透浓水再次经过反渗透，二级反渗透产水进入回用水池，二级浓盐水进入浓水池，通过浓水外送泵送至用户点。

3.3 污泥处理系统

来自高密度沉淀池的污泥先进入污泥浓缩池，储存至含水率达到90%～95%后由污泥泵输送至板框压滤机脱水，将泥饼存放于储泥斗，定期外运，滤液则排至调节池进行处理。

4 主要构筑物及设备参数

4.1 污水预处理单元

格栅渠：处理水量为700m3/h，2台格栅，渠宽1.0m，渠深2.5m。

均质调节池：设有效容积为3200m3的钢筋混凝土结构池2座，处理水量为800m3/h，水力停留时间4h。

高密度沉淀池：单座处理水量为375m3/h；设2座92.5m3的石灰反应池，单池停留时间15min，配有快速搅拌器，用于石灰的快速混合反应，从而达到更好的去除硬度和降低加药量的目的；设2座12.3m3混凝池，单池停留时间2min，配备有快速搅拌器，用于混凝剂等的快速混合；设2座61.7m3的絮凝池，单池停留时间10min，絮凝反应池是该装置的独特特点之一，含有一个高效能量分散室和一个非混合室，能量分散室通过变流量泵控制能量分散和污泥回流优化絮凝反应，非混合室产生能够快速沉淀的较大的、均匀的矾花。高效能量分散室、非混合室及一些特殊设备（聚合物电解质投加环，圆形中心稳流板，圆形中心挡板进出口处的挡板装置）的优化设计对高密度沉淀池的良好性能至关重要；设2座斜管面积为32m2的沉淀池，斜管区上升流速11.6 m/h，采用斜管模块将矾花和水分离，逆向流将水与污泥分离。沉积在池底的污泥借助于配有尖桩栅栏的刮泥机系统以促进浓缩效果，浓缩污泥浓度约20～80g/L。高密度沉淀池内设置泥位探测仪，定期将剩余污泥抽出，送到污泥混合池，控制池内的污泥量。

V型滤池：设3座260m3/h单格滤池，每座滤池的过滤面积为52.5m2，反冲洗水强度为15m3/（m2·h），反冲洗气强度为55m3/（m2·h）。V型滤池采用均粒滤料截留水中的悬浮物，进一步去除污水中的COD、SS等污染物，出水SS更低，保证后续双膜的进水水质要求。

V型滤池产水池：设有效容积≥1400m3的V型滤池产水池1座。V型滤池产水池用于贮存产水，以便向后续单元提供稳定的流量和压力。

4.2 污水深度处理单元

超滤装置：设4套单套处理量170m3/h的超滤装置，净通量≤42LMH，回收率≥90%。超滤是将溶液进行净化、分离和浓缩的膜法分离技术。

超滤产水池：设有效容积≥1250 m3的超滤产水池1座，水力停留时间1h。超滤产水池用于收集超滤产水，为系统的正常稳定运行做中间缓冲。

反渗透装置：设有3套单套处理量为165m3/h的反渗透装置，膜通量≤18 L/m2·h，回收率≥70%。综合污水经过超滤装置处理后进入反渗透装置，将污水中大量的溶解性固体浓缩为浓水与清水分离，产生的清水进行回用；浓水送至城市污水处理厂进行进一步处理。

反渗透产水池：设有效容积为1000 m3的反渗透产水池1座。水力停留时间1h。反渗透产水池的主要功能为贮存反渗透装置产水，以便向后续回用单元提供稳定的流量和压力。

4.3 污泥处理单元

污泥储存池：设有效容积为120 m3的污泥储存池2座，尺寸为5.5m×6.05m×4.5m。污泥储存池的主要功能是储存并浓缩高密度沉淀池产生的污泥，减少污泥体积［3］。

板框压滤机：设有单台处理能力为25t/h（含水率92%）的板框压滤机2台，泥饼含水率≤50%。污泥的来源为高密度反应池产生并经浓缩池浓缩后的污泥。

5 运行效果及费用

5.1 运行效果

该污水处理站自投入运行以来预处理系统，深度处理系统、污泥处理系统运行稳定，站内设置24h连续监测V型滤池出水水质、回用水（除盐水）水质。

2021年1月1日～2021年1月30日预处理系统V型滤池出水悬浮物、pH、总硬度的含量变化情况见图3、图4、图5。

图3 悬浮物含量变化情况

图4 pH含量变化情况

图5 总硬度含量变化情况

由图3可知，V型滤池出水悬浮物在1～3mg/L，平均值1.4，符合标准要求；由图4可知，V型滤池出水pH在7～9，平均值7.3，符合标准要求；由图5可知V型滤池出水硬度在≤300mg/L，平均值267.67 mg/L，符合标准要求。

2021年1月1日～2021年1月30日深度处理出水pH、电导率、总硬度的含量变化情况见图6、图7、图8。

图6 pH变化情况

图7 电导率变化情况

图8 总硬度含量变化情况

由图6可知，深度处理出水pH在2～11，平均值7.5，符合标准要求；由图7可知，深度处理出水电导率＜100μs/cm，平均值43.7μs/cm，符合标准要求；由图8可知深度处理出水硬度＜5mg/L，平均值2.53mg/L，符合标准要求。

5.2 运行费用

污水处理站的运行成本主要包括人工费、药剂费、换膜费、能源介质消耗费和废物运输费。1）人工费。生产操作人员、维护人员合计费用为467元/d。2）药剂费。熟石灰、碳酸钠、PAC、PAM、次氯酸钠、硫酸、阻垢剂、非氧化性杀菌剂、还原剂、盐酸和氢氧化钠等。化学药剂的消耗量与水质密切相关，计算费用时仅仅考虑正常生产，若出现故障，部分药剂将大幅增加，经计算药剂费为43672元/d。3）换膜费。超滤膜、反渗透膜、纳滤膜和滤芯，经计算换膜费为18603元/d。4）能源介质消耗费。饱和蒸汽、电力消耗费用（不含税价）23033元/d。5）废物运输费。污泥泥饼运输费用为500元/d。

综上所述，该废水处理运行成本合计为86275元/d，污水处理费用为5.14元/t。

6 结语

工业污水处理采用物化处理方法，通过投加碳酸钠、石灰软化、加药混凝、澄清过滤，对水中的悬浮物、硬度及碱度等加以去除并对PH值进行调整。经预处理处理后的水全部进入新建深度处理车间处理，产水接至厂区软水站软水池及各除盐水制备系统一级除盐水水池，用于减少软水制备及除盐水制备过程的外排水量。新建工业污水处理站最终产生的浓水全部回用于烧结混料及高炉水冲渣，基本实现厂区生产污水不外排，为钢铁行业节能减排提供了较好的技术途径，也为其他企业污废水处理提供了借鉴经验。