浙江不銹鋼管廠家廢水減排回用及提標(biāo)工藝技術(shù)研究

  國務(wù)院環(huán)保部近年來出臺了多項環(huán)保政策和排放標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)最新的鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，浙江不銹鋼管廠家首先對廢酸水處理站排水進(jìn)行生物脫氮預(yù)處理，然后與循環(huán)水站排污水混合后，采用混凝沉淀－砂濾－超濾－反滲透組合工藝進(jìn)行減排回用處理，出水達(dá)到工業(yè)水標(biāo)準(zhǔn)后回用，對反滲透濃水采用生物脫氮－混凝沉淀－電催化氧化－砂濾工藝進(jìn)行處理，處理后出水達(dá)到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13456－2012）直接排放標(biāo)準(zhǔn)后外排。

  為了緩解中國資源環(huán)境日益嚴(yán)峻的形勢，國務(wù)院及國家環(huán)保部近年來陸續(xù)出臺了多項環(huán)保政策和排放標(biāo)準(zhǔn)，其中《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13456－2012）對鋼鐵廢水的噸鋼排水量和水質(zhì)指標(biāo)提出更高的要求。而大部分鋼鐵企業(yè)處理后直接外排的廢水水量和水質(zhì)均不能滿足新的標(biāo)準(zhǔn)，同時鋼鐵企業(yè)對能源成本要求也越來越嚴(yán)格，都急需減少廢水的排放量，提高廢水的回用量，從而達(dá)到降低運(yùn)行成本，提高效益的目的，因此，鋼鐵廢水減排回用和提標(biāo)改造的時代已經(jīng)到來。某不銹鋼廠的全廠廢水是經(jīng)過處理達(dá)到原有的《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13456－92）后直接外排，在新的國家標(biāo)準(zhǔn)頒布后，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求其降低排放水量、提高排放水質(zhì)，使其滿足《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13456－2012）的要求。

  浙江不銹鋼管廠家廢水主要包括兩股廢水：一股為廢酸水處理站的排水，該股廢水是對不銹鋼酸洗廢水經(jīng)過石灰中和沉淀處理后排放的廢水，水量為100m3/h，水質(zhì)見表；另一股為煉鋼、熱軋、冷軋等單元循環(huán)水站的排污水，水量為400m3/h，水質(zhì)見表。

目前這兩股廢水均是直接外排，而忽視其回用利用的價值，不僅浪費(fèi)水資源，還需要交納一定的排污費(fèi)用。與之相對應(yīng)的是該廠每天還需從當(dāng)?shù)厮创罅咳∷?，用于制取工業(yè)水，供工藝單元使用。這些都不符合國家節(jié)能減排、綠色經(jīng)營的政策要求，對企業(yè)本身也是巨大的浪費(fèi)。

1. 減排回用及提標(biāo)改造的目標(biāo)

  當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門根據(jù)國家新標(biāo)準(zhǔn)要求該廠排放的廢水水質(zhì)達(dá)到最新的標(biāo)準(zhǔn)，且排水量不得超過150m3/h，而該廠實際廢水量為500m3/h，遠(yuǎn)超環(huán)保要求，必須進(jìn)行大幅度減排。根據(jù)浙江不銹鋼管廠家的實際情況，這兩股廢水因水質(zhì)指標(biāo)較差特別是含鹽量指標(biāo)（表現(xiàn)為電導(dǎo)率指標(biāo)）較高沒有合適的用戶，故減排的廢水必須經(jīng)過脫鹽處理達(dá)到工業(yè)水指標(biāo)后才能大規(guī)?；赜谩Ｒ虼?，本次改造新建一座廢水回用及深度處理站，主要功能及目標(biāo)包括兩部分，一是回用處理部分，選用合適的預(yù)處理及脫鹽工藝，對廢水進(jìn)行脫鹽，使出水達(dá)到工業(yè)水指標(biāo)后回用，工業(yè)水水質(zhì)指標(biāo)見表，而脫鹽產(chǎn)生的濃水量不得大于150m3/h；二是深度處理部分，選用先進(jìn)的組合廢水處理技術(shù)，對脫鹽后的濃水進(jìn)行深度處理，使各項指標(biāo)達(dá)到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13456－2012）的直接排放標(biāo)準(zhǔn)后排放，具體指標(biāo)見表。

 2. 脫鹽工藝的確定

  廢水的深度回用，必須經(jīng)脫鹽工藝處理，以使得回用水中的含鹽量和特定離子的濃度達(dá)到工藝的要求。目前國內(nèi)外廢水脫鹽回用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用并取得良好處理效果的技術(shù)是膜分離技術(shù)中的反滲透技術(shù)，反滲透是利用反滲透膜選擇性的只能透過溶劑而截留離子物質(zhì)的性質(zhì)，以膜兩側(cè)靜壓差為推動力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過反滲透膜而實現(xiàn)對液體進(jìn)行分離的膜過程。根據(jù)國內(nèi)外廢水深度處理回用的經(jīng)驗，反滲透技術(shù)已經(jīng)在寶鋼、太鋼、鞍鋼、唐鋼等大型鋼鐵企業(yè)的廢水回用工程中得到了應(yīng)用，反滲透裝置作為廢水深度處理脫鹽技術(shù)已成為發(fā)展趨勢。因此，本減排回用工程采用反滲透技術(shù)作為核心處理工藝。

 3. 廢酸水處理站排水預(yù)處理工藝的確定

  浙江不銹鋼管廠家的廢酸水處理站排水中硝酸根濃度高達(dá)2800mg/L，折算成總氮為632.2mg/L，遠(yuǎn)超排放標(biāo)準(zhǔn)，同時由于反滲透對硝酸根的去除能力較弱，如將其直接和循環(huán)水站排污水混合后進(jìn)行反滲透脫鹽，反滲透出水的硝酸根濃度將超過工業(yè)水的水質(zhì)指標(biāo)，因此該股廢水在進(jìn)入反滲透前，必須對硝酸根進(jìn)行預(yù)處理。目前在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均可行的去除硝酸根的工藝唯有生物反硝化脫氮工藝，該工藝是在缺氧條件下，反硝化菌以碳源作為電子供體，以硝酸根作為電子受體，將硝酸根還原為氮?dú)饣虻钠渌鼩鈶B(tài)氧化物的生物學(xué)反應(yīng)過程?？梢允侨魏文芴峁╇娮樱夷軐⑦€原為氮?dú)獾奈镔|(zhì)，包括有機(jī)物、硫化物、H+等，本工程擬投加甲醇和乙酸鈉作為碳源。由于本工程硝酸根濃度很高，因此采用活性污泥反硝化+生物固定床反硝化的兩級處理工藝，在第一級活性污泥反硝化工藝中，通過攪拌機(jī)的作用使得高濃度硝酸根廢水、懸浮生長的高濃度反硝化菌及外加碳源充分混合均勻，使反硝化過程順利充分進(jìn)行，同時攪拌也有利于產(chǎn)生的大量氮?dú)忭樌懦?，在第二級生物固定床反硝化工藝中，反硝化菌附著生長在填料上，含有外加碳源的低濃度硝酸根廢水流經(jīng)填料，保證廢水中的硝酸根得到充分的降解。在反硝化工藝后設(shè)置好氧處理工藝去除過量投加的碳源。此外，由于該股廢水是經(jīng)過石灰中和沉淀處理的排水，鈣硬度、總硬度均很高，為防止反硝化填料的結(jié)垢，也為了減緩后續(xù)反滲透膜的污堵速度，在反硝化工藝前設(shè)置脫硬度軟化措施，降低廢水中的硬度。

 4. 反滲透預(yù)處理工藝的確定

  本工程采用反滲透作為廢水脫鹽的主體工藝，而反滲透裝置對進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)要求非常嚴(yán)格，只有進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求才能保證反滲透長期穩(wěn)定運(yùn)行，因此廢水在進(jìn)入反滲透裝置前必須采用嚴(yán)格的預(yù)處理措施。由于廢水中硅酸鹽、鐵鹽、氟離子、有機(jī)物、微生物、膠體含量及硬度等指標(biāo)均較高，且含有一定的油類，易造成反滲透系統(tǒng)的結(jié)垢、污堵，故本工程預(yù)處理擬采用“混凝沉淀+砂濾+超濾”的預(yù)處理工藝。“混凝沉淀+砂濾+超濾”預(yù)處理工藝能很好的滿足反滲透的進(jìn)水的要求，可以保證廢水脫鹽回用系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

 5. 濃水處理工藝的確定

  由于脫鹽采用反滲透處理工藝，原廢水中的各類物質(zhì)絕大部分被濃縮在濃水中，濃水中總氮等指標(biāo)超標(biāo)，本工程采用“反硝化+混凝沉淀+電催化氧化+砂濾”的處理工藝對其進(jìn)行處理，使出水各項指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。反硝化是通過反硝化菌在外加碳源的環(huán)境下降解廢水中的硝酸根，確?？偟_(dá)標(biāo)，混凝沉淀是去除廢水中重金屬和懸浮物，一方面使各項指標(biāo)進(jìn)一步降低，另一方面降低懸浮物指標(biāo)，從而提高后續(xù)電催化氧化工藝的處理效果，砂濾作為保障措施，去除電催化氧化過程中可能產(chǎn)生的懸浮物。電催化氧化工藝主要用于降解廢水中的有機(jī)物，特別是難生物降解的有機(jī)物，使出水中達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。原理是電化學(xué)陽極發(fā)生氧化的過程，包括兩種：一是直接氧化即污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化，二是間接氧化即通過陽極反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化作用的中間產(chǎn)物或發(fā)生陽極反應(yīng)之外的中間反應(yīng)，氧化需處理的污染物，最終達(dá)到氧化降解污染物的目的。本工程采用惰性貴金屬添加合金電極，耐腐蝕能力強(qiáng)，同時設(shè)計考慮自動倒極運(yùn)行，保證電極的長期穩(wěn)定運(yùn)行，避免結(jié)垢導(dǎo)致電壓升高，處理效果下降。

6. 廢水處理工藝流程說明

  本工程首先對廢酸水處理站排水進(jìn)行“脫硬混凝沉淀+兩級反硝化池+好氧池+生化沉淀”的預(yù)處理，大幅降低廢水中的硝酸根和硬度，出水與各循環(huán)水站的排污水混合后，一起進(jìn)行回用脫鹽系統(tǒng)處理，脫鹽系統(tǒng)采用“混凝沉淀+砂濾+超濾+反滲透”的處理工藝，反滲透前設(shè)置多重保障措施降低廢水中的懸浮物、膠體、SDI等指標(biāo)，確保反滲透長期穩(wěn)定運(yùn)行，反滲透對廢水進(jìn)行脫鹽，產(chǎn)水作為工業(yè)水回用，反滲透濃水經(jīng)“反硝化池+好氧池+生化沉淀+電催化氧化+砂濾”工藝處理后，廢水中的總氮、懸浮物等各項指標(biāo)得到有效處理，確保出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

7. 結(jié)論

（1）根據(jù)《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13456－2012），鋼鐵企業(yè)必須提高廢水的回用率和深度處理水平，才能使全廠廢水的噸鋼排水量和各項水質(zhì)指標(biāo)符合新標(biāo)準(zhǔn)。

（2）對于浙江不銹鋼管廠家廢水中的冷軋廢水，如機(jī)組采用硝酸酸洗工藝，廢水中硝酸根濃度遠(yuǎn)高于排放標(biāo)準(zhǔn)，為保證處理效果，必須采用兩級脫氮工藝才能使總氮指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

（3）本項目減排回用以反滲透作為脫鹽工藝，并輔以多種組合預(yù)處理工藝，可保證長期穩(wěn)定運(yùn)行，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到工業(yè)用水水質(zhì)指標(biāo)，而排放的濃水采用生物脫氮和電催化氧化的組合工藝，可保證各項水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

（4）本項目實施后，一方面可以將大部分原本外排的廢水處理作為工業(yè)水回用，大大降低水資源取水量，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，減少排污量，另一方面，外排廢水的水質(zhì)得到了極大的提高，符合最新的環(huán)保要求，因此本項目是一項既有明顯經(jīng)濟(jì)效益，又有突出社會效益的資源化項目、環(huán)保項目。

（5）本項目解決了該浙江不銹鋼管廠家廢水排放量大、水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的問題，減輕了對周圍水體的污染，項目的實施可使企業(yè)與社會和諧共存，為企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)造了條件。