膜分离技术应用在钢铁废水回用处理的应用

近年来，钢铁工业发展迅猛，对经济带来了巨大的推动作用。但钢铁工业用水量约占到全国用水量14%之多。据统计，钢铁工业每年耗水量大概为32亿m3。因此，提高钢铁废水处理效率，对废水处理达标再利用是维持经济又好又快发展和人与自然和谐统一的必然要求。由于钢铁废水中的成分复杂，传统的生物处理后出水水质虽然达到标准，但水中的铁、锰含量仍然较高，用水管路中以铁锰作为能源物质的细菌繁殖迅速，导致管道堵塞并且清理难度大。另外，由于钢铁废水出水温度较高，蒸发掉了过多的水分，因此水质含盐量较高，一般的处理工艺对盐分基本没有去除作用。膜法技术是一种有效地钢铁废水处理与回用技术，能够脱除盐份、悬浮物、重金属、COD、硬度与碱度等一系列的污染物。双膜法水处理【外压浸入式超滤（UF）+反渗透（RO）】是一种钢铁工业废水回用的新型方法，本文就双膜法水处理在钢铁工业废水回用中的应用进行探讨。 

双膜法处理工艺特别适用于含盐量较高的钢铁工业废水，具有除盐率高、技术成熟、工艺先进等优势。本文以某项目为例，深入探讨了双膜法水处理在钢铁工业废水回用中的应用，具有一定的参考价值。 

废水脱盐处理工艺

钢铁企业回用水的水质标准多采用《钢铁工业企业给水排水设计手册》和GB/T19923-2005《再生水工业用水水质》所指定的参数，如表1。为了能够达到相应的指标，务必要采取有效的废水处理工艺。从目前来看，废水处理工艺技术较多，膜分离方法、离子交换法、蒸馏法、电渗析法等都已经实现了钢铁工业企业废水回用投用。4种脱盐工艺的比较见表2。通过对比4种脱盐工艺，双膜处理工艺的优势最为明显，尤其适用于含盐量较高的钢铁工业废水，具有除盐率高、技术成熟、工艺先进等优势。 

钢铁废水回用处理项目应用

1 项目概况

某大型钢铁企业在2011年建成了一套废水回用除盐系统（应用双膜法处理工艺），其处理的水源为冶炼废水、轧钢废水和部分生活污水，处理之后的水主要用于不锈钢冷轧工序。废水回用除盐系统的进水水质如表3所示。 
从表3可知，原水的设计指标存在几个特点： 
（1）总硬度<1200 mg/l，属于高硬度；电导率<3300μs/cm，属于高含盐量。高硬度会对一段RO工艺的回收率造成较大的限制，而高含盐量有可能会造成RO出现较为明显的结垢倾向，为了防止出现这种情况，应该将阻垢剂添加在RO之前。 
（2）原水中的COD指标（3-40 mg/l）、油（5-10 mg/l）、铁（3～6 mg/l）的含量都较高，特别是铁含量过高，很容易会造成RO膜或者超滤膜出现铁污染。针对这种情况，可以采用“沉淀+氧化”的工艺来降低Fe含量。基于双膜系统能够实现连续运行的角度来进行综合考虑，RO膜系统和UF膜系统都应该尽量避免由油侵扰。

3.2 工艺路线

3.2.1前处理工艺：前处理系统的作用在于将原水中的大部分有机物、悬浮颗粒物、铁锰去除，以便提高膜系统的进水水质，降低膜系统的运行负荷。前处理系统主要包曝气氧化调节池、斜板沉淀池、助凝剂加药系统、次氯酸钠加药系统等，前处理后段设备详见表4。 

3.2.2超滤膜（UF）系统：中段采用了超滤（UF）系统来对胶体、微生物、悬浮物等污染物进行处理，让水质得到更大程度的提高，SDI15<3，浊度稳定在0.1NTU以下，从而让反渗透系统能够实现长期稳定的运行。本项目采用超滤膜元件为DOWTM SFP2860超滤膜元件，外压过滤形式，过滤精度为0.03um，材质为PVDF（聚偏氟乙烯），具体系统配置见表5：该系统运行期间，每30min在线清洗一次，反冲洗水中加入15mg/L杀菌剂，压力0.1.5Mpa，反洗透水率控制在150L/m2*h，持续时间3min；正冲洗结合气冲洗，进气表压0.2Mpa，单支组件进气量8～10Nm3/h，持续时间30Sec效果良好，由此正常运行压差始终在0.1MPa以内。跨膜压力超过0.15Mpa，进行化学清洗，0.4%HCL进行无极污染物清洗，0.1%NaOH+0.2%NaCLO进行有机污染物清洗。 

3.2.3 反渗透（RO）系统：反渗透技术是近来年应用非常成熟的水处理技术。其机理为一个对透过的物质具有选择性的膜叫做半透膜，在半透膜的两边若放相同体积的稀溶液和浓溶液，稀溶液就会因为两边的浓度差不同而渗透到浓溶液一边，此过程称为渗透，反之，则为反渗透。本反渗透（RO）系统采用BW30FR-365-8040膜元件两段2-1排列，与前处理超滤膜（UF）系统成套配置，单套回收率70%。RO膜清洗视污染物种类选择，有机污染物0.1%NaOH，Ph值为12，最高清洗温度30℃，垢类污染物0.2%HCL ，Ph值为2，最高清洗温度35℃，铁污染1.0%Na2s2O4， Ph值为5，最高清洗温度30℃，。通过1年多时间的连续运行，二段RO压差的波动范围仅仅为0.7～1bar，较为稳定。

3.3 经济效益分析

本系统建成之后，基于0.45元/吨污水排污收费、4.3元/吨软化水、3.10元/吨循环水的价格来计算，该钢铁企业每日可以回收数以千计吨的软化水和工业循环用水，其每月产生的经济效益收益达百万元。

总之，采用双膜法水处理技术外压浸入式超滤（UF）+反渗透（RO）来处理钢铁工业废水能够取得较佳的处理效果，能够大幅度降低废水的排放量，也能够减少企业的运营成本，符合节能减排的要求。膜分离技术具有高效、操作方便、占地面积小等优点，尤其对于高盐废水有着卓越的处理效果。近年来，膜分离技术发展迅速，技术改进让膜成本有所降低，该技术在水处理的应用中越来越广泛。目前，在工业废水处理中，应用最广泛的是微滤、超滤及反渗透技术。三者均借助浓度差作为推动力，通过筛分和扩散原理阻截物质来达到净水目的。不同之处在于，微滤膜孔径较大，阻截悬浮物、颗粒及微生物;超滤膜孔径可以阻截大分子物质及胶体;反渗透膜孔径最小，可以阻截无机盐离子。太原钢铁公司已建成我国最大的基于反渗透技术的工业废水回用系统，除盐率在97%以上，工业废水回用率在87%以上，成为我国工业废水回用与工业节水工程的典型示范。废水需要回用？威特雅环境免费为您提供工业废水回用技术解决方案，助力客户实现环保价值，热线电话：13620058438