1 概述

鋼鐵行業(yè)酸洗廢水主要來自沖洗鋼材表面余酸所產(chǎn)生的清洗廢水，以及在酸洗液配制、酸再生及酸洗線地坪沖洗產(chǎn)生的酸性廢水等，其主要有害成分為總Fe、SO 4 2- 、Cl - 、F - 、NO 3 - 以及Cr 6＋ 、總Cr、Ni 2＋等。酸洗廢水通常采用石灰中和、混凝沉淀和過濾工藝進行處理，經(jīng)處理后的廢水往往硬度很高，因此導致難以直接回用。酸洗廢水如經(jīng)深度處理除硬，就可作為循環(huán)水處理的補充水使用，從而提高廢水回用率、降低噸鋼新水需求量。

本文結(jié)合某鋼鐵公司線材、板材等分廠廢水的深度處理對于酸洗廢水深度除硬技術(shù)進行了探討。

2 廢水來源分析

某鋼鐵公司線材、板材等分廠廢水處理站排放的酸洗廢水量為150 m 3 /h，硬度很高，平均值達2500mg/L左右。水質(zhì)主要指標見表1。

3 深度處理除硬工藝

為高效降低現(xiàn)有酸洗廢水中和/混凝處理后的尾水硬度，從保持工藝xianjin性、縮短工藝流程和降低處理成本等角度出發(fā)，擬采用“螯合沉淀—超濾”除硬工藝，對尾水中的鈣鎂離子進行深度處理。與傳統(tǒng)處理工藝相比，無需繁復的加藥沉淀、pH調(diào)節(jié)、加藥絮凝、出水精濾等過程，借助高性能除硬劑的一步絡合/螯合/吸附/沉淀并結(jié)合超濾設備的高效截留作用獲得高品質(zhì)凈化效果，整個工藝運行穩(wěn)定、操作簡單，設備集成化程度高，節(jié)約投資和減少占地面積，可以極大降低處理成本和污泥產(chǎn)量。

3.1 工藝流程選擇

3.1.1 螯合沉淀

傳統(tǒng)除硬工藝是通過加入碳酸鈉、氫氧化鈉、生石灰等堿性物質(zhì)使水中的鈣、鎂離子產(chǎn)生沉淀，然后再進行沉淀分離，是行之有效的傳統(tǒng)化學除硬方法。其不足之處在于：

1)藥劑消耗量大，處理成本高；

2)污泥產(chǎn)生多，處理困難；

3)混合液沉淀、pH反調(diào)、加藥絮凝、過濾操作等過程繁復。

螯合沉淀法由于沉淀效率高、污泥產(chǎn)生量少、沉淀分離容易等特點，在工業(yè)循環(huán)水除硬方面得到廣泛應用，如聚磷酸鹽、EDTA、NTA、DTPA、HEDTA等，都對鈣、鎂離子具有強的螯合作用，都能與鈣、鎂離子發(fā)生螯合，使之沉淀。鑒于本項目廢水的總硬度很高，為降低除硬處理的藥劑成本，本方案選用一種價格相對低廉的復合型鈣、鎂離子螯合沉淀劑。該螯合劑主要成分是一種復雜的有機高分子改性物，它結(jié)構(gòu)豐富的羧基或酚羥基可以與水中的鈣、鎂離子進行螯合反應，生成穩(wěn)定、易過濾的螯合物鹽類沉淀，特別適用于高硬度水的除硬處理，不必調(diào)整pH值或另外添加絮凝劑，一步即可實現(xiàn)沉淀去除。

3.1.2 膜分離

膜分離技術(shù)兼具分離、濃縮和純化的功能，具有使用簡單、易于控制以及高效節(jié)能、出水清澈等鮮明特點，選擇適當?shù)哪し蛛x設備，可替代過濾、沉淀、萃取、吸附等多種傳統(tǒng)的分離與過濾方法，代表了廢水深度處理的發(fā)展方向。大量的工業(yè)化應用經(jīng)驗表明，將超濾技術(shù)與絮凝/沉淀工藝相結(jié)合，能夠獲得優(yōu)異的出水效果，由于超濾膜的孔徑遠小于直徑為 0.1~10 μm 沉淀微粒，因此僅需微絮凝即可達到良好的沉淀去除能力。采用螯合沉淀后出水內(nèi)的沉淀及微絮凝體，經(jīng)過平均孔徑為 40 納米的超濾膜過濾，能夠獲得優(yōu)異的出水水質(zhì)，并可保持快速、穩(wěn)定的膜通量。

3.1.3 “螯合沉淀—超濾”組合工藝

“螯合沉淀—超濾”組合工藝流程如圖1。

3.2 結(jié)合某鋼鐵公司線材、板材等分廠廢水深度處理除硬工藝流程說明

來自線材、板材等三個分廠的酸洗廢水經(jīng)中和/絮凝后的尾水，通過專門鋪設的污水管道匯流至廢水站，直接進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。

通過廢水提升泵將調(diào)節(jié)池中的廢水連續(xù)打入到螯合反應池，采用自動加藥裝置按一定比例將螯合沉淀劑加入到廢水中，加藥后的廢水經(jīng)過管道混合器進入螯合反應池；螯合反應產(chǎn)生的沉淀微絮凝懸浮液進入到后續(xù)沉淀池，澄清液溢流進入旋轉(zhuǎn)式超濾一體化設備，通過超濾膜實現(xiàn)高效固液分離，過濾出水進入后續(xù)的脫氮處理裝置或直接回用。

沉淀池中被濃縮的污泥通過排泥裝置，打入到污泥濃縮池，采用帶式壓濾機對濃縮污泥進行脫水處理，壓濾液回流到超濾一體化設備，脫水處理后的泥餅外運到固體廢物處理中心處置。

主要設施與設備如下。

1)調(diào)節(jié)池

有效容積：1600 m 3 ，22.0×15.0×5.5m；

停留時間：HRT =10.0 h；

數(shù)量：1 座；

材質(zhì)：鋼筋砼；

安裝附件：污水提升泵，60 m 3 /h，3 臺；浮球液位計，1 個。

2)螯合反應池

有效容積：15.0 m 3 ，2.5×2.5×2.5m；

停留時間：HRT =20 min；

數(shù)量：3 座；

材質(zhì)：A3 碳鋼；

安裝附件：攪拌機，3 臺；電磁流量計，3 個；管道混合器，3 個。

3)溶藥加藥系統(tǒng)

沉淀劑溶藥罐：1 m 3 ，1 個；

立式攪：拌機1臺；

沉淀劑溶液槽：15 m 3 ，1個；

加藥泵：3臺。

4)沉淀池

有效容積：37.5 m 3 ，6.0×2.5×2.5m；

停留時間：HRT =45 min；

數(shù)量：3 座；

材質(zhì)：A3 碳鋼；

安裝附件：刮泥機，3 臺；排泥泵，10 m 3 /h，3 臺。

5)旋轉(zhuǎn)式超濾一體化設備

膜片孔徑：0.04 μm；

載膜面積：1000 m 2 ；

處理水量：50 m 3 /h；

數(shù)量：3 套；

材質(zhì)：不銹鋼轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，A3 碳鋼槽體。

安裝附件：含抽水泵、驅(qū)動電機、PLC 程序控制、自控箱等。

6)污泥濃縮池

有效容積：1600 m 3 ，22.0×15.0×5.5m；

停留時間：HRT =10.0 h；

數(shù)量：1 座；

材質(zhì)：鋼筋砼；

安裝附件：浮球液位計，1 個；污泥泵，5 m 3 /h，2臺；

攪拌機，2 臺；帶式壓濾機，0.5 m，1 臺。

4 經(jīng)濟指標

4.1 直接運行成本

1)藥劑費

螯合沉淀劑加量：廢水總硬約2500 mg/L 計，折合成的鈣離子含量為1000 mg/L，沉淀劑對鈣離子的螯合容量為1300 mg/g，當鈣離子的去除率達到90%的設計值時，每噸廢水的螯合沉淀劑加量為 0.69kg。藥劑費用：處理噸水的藥劑費用為2.9元。

2)電費

整套設備的總裝機容量為92 kW，核心設備采用變頻控制，每小時的耗電量65.0kWh，折合噸水處理的耗電量為0.43 kWh，費用約0.28元。

3) 污泥處理費

采用螯合沉淀劑對循環(huán)水除硬處理，處理每噸廢水所產(chǎn)生的沉淀物量（干重）約為1.59 kg。每噸廢水的濕污泥產(chǎn)量為5.3 kg，日產(chǎn)污泥19.1 t。每噸污泥的處理費用為700元情況下，噸水的污泥處理費用為3.71元。

4) 膜組件清洗費

超濾膜設備膜組件3個月化學清洗一次計，采用 2%檸檬酸水溶液進行清洗的藥劑消耗量為 1.8t，化學清洗所需的工業(yè)級檸檬酸費用為8000元，折合噸水處理費用為0.02元。

5)人工費

現(xiàn)有廢水處理站已有專門人員操作管理，本設施投運后廢水處理設備和污泥脫水設備額外增加操作維護人員 2 人計，折合成噸水處理費用約為0.11元。

6)直接運行成本總計

直接運行成本：YF = 藥劑費+電費+污泥處理費+膜組件清洗費+人工費。除硬處理的直接運行成本為7元/m 3 ，年運行費用約870萬元。

4.2 社會經(jīng)濟效益

1)污水減排

采用高效螯合沉淀—超濾組合工藝對各分廠酸洗處理尾水進行除硬深度處理，實現(xiàn)污水減排126萬m 3 /年，環(huán)境效益十分突出。

2) 節(jié)約新水

酸洗廢水回用后節(jié)約新水113萬m 3 /a。

3) 污泥綜合利用

采用的復合型螯合沉淀劑與鈣離子生成的污泥中富含有機鈣，如果污泥中Cr、Ni等重金屬含量能夠達到農(nóng)用污泥zui高濃度限值，未來可以探討將污泥直接作為有機肥的可行性，從而省去污泥處理費468萬元/年，實現(xiàn)廢物的綜合利用。

5 結(jié)語

“螯合沉淀—超濾”組合工藝技術(shù)xianjin、出水穩(wěn)定可靠、節(jié)能環(huán)保，出水清澈，SS≈0，完全去除懸浮和乳化物質(zhì)。采用該工藝化學藥劑使用量大幅度減少，污泥產(chǎn)生量和處理量也大為減少。 “螯合沉淀—超濾”工藝具有廣泛的應用前景。

 

 

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