钢铁集团废水深度处理及综合利用工程可行性研究报告(编辑修改稿)

钢铁集团废水深度处理及综合利用工程可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

工艺特点 多采用物理处理、化学处理相结合的 方式 ，包括絮凝、沉淀、过滤 、吸附、氧化、电解等多种 方式 多采用中空纤维微滤膜，自动化控制程度较高，辅助设施较多 多采用中空纤维超滤膜，截流 分子量 1 万～ 10 万，水、气反冲洗膜的性能对系统运行有帮助，自动化控制程度较高 2 投资规模 较小 较大 较大 3 耗材折旧 较小 较大 较大 4 运行费用 较大 较小 较小 5 运行管理 简单操控 自动化 自动化 6 工艺先进程度 较先进 先进 先进 7 COD 去除效果 50%～ 90% 50%～ 80% 50%～ 80% 8 出水浊度 (悬浮物 ) 悬浮物 3mg/l 9 对 油污染的去除效 果 活性炭对油的吸附效果、可靠，出水含油小于 1mg/l 对 乳 化 油 去 除 效果明显（分子量足够大），需投加乳化剂 对乳化油去除效果明显（分子量足够大），需投加乳化剂 10 应用讨论 根据不同进、出水 水质及工程要求， 选 择 适 宜 的 工 艺组合 进 口 膜 性 能 在 实际 应 用 中 逐 步 得到认可 目前有国产膜和进口膜，价格和性能差距很大，膜的有机污染与清洗影响使用效果 通过上表可以看出，虽然超滤工艺在设备建成前期投资费用较大，但是超滤运行费用低，经过长期市场运作，其 优势主要体现在以下几个方面： 1)超滤透过液水质更好， SDI 和浊度更低，明显的降低了对反渗透 17 – 的胶体和有机物、微生物污染负荷。 2)由于胶体污染物的减少，反渗透系统的清洗频率明显降低。 3)与传统过滤工艺相比，超滤系统操作更容易，耗时更少。 4)超滤所用化学药品少，所以浓缩废液更容易处理。 5)占地面积更小，在一些大系统中，甚至只相当于传统工艺的 1/5。 6)有利于系统的扩大增容。 7)运行费用比传统工艺要小。 通过以上比较分析，注重实用性和先进性的原则，并根据厂方的现状及膜性能分析等情况，本次可研报告推 荐采用外压式中空纤维超滤膜。 工艺流程的确定及可行性论证 根据污水水质的特点进行分析，在广泛调研、认真核算、经济技术方案对比的基础上，考虑处理工艺的先进性和可靠性，参照类似工程经验，同时结合本工程的投资、运行成本的经济性以及今后的运行管理，确定如图所示的处理工艺流程作为本次设计的推荐方案。 原水经调节池由原水泵提升进入高密度澄清池，出水经气水反冲洗滤池进一步去除悬浮物和其他杂质，之后进入深度处理系统即超滤及反渗透，出水经除盐水池进入用水点。 澄清池排泥进入污泥储池，经脱水后外运填埋处置，避免形成二次污 染。 本污水处理流程可分为预处理、深度处理、污泥处理三个单元。 流程确定如下图： 18 – 盐酸 阻 垢剂 还原 剂出水反渗滤超滤清洗排水中间水池排水池反洗进气反洗进气气水反冲洗滤机带式压滤机污泥储池石灰乳碱液 絮 凝剂 助凝 剂高密度澄清池进水调节池图 41 污水深度处理及综合利用工程工艺流程图 高密度澄清池 高密度澄清池是同时完成混合、反应和絮体沉降过程的构筑物。 废水在池中的净化是由凝聚剂对废水中微粒的凝聚、料浆中的悬浮泥渣对微絮料的接触絮凝以及泥渣的沉降分离等过程来完成的。 当水中微粒与混凝剂作用生成的微絮粒一旦在运动中与相对巨大的泥渣颗粒接触碰撞，就被吸附于泥渣颗粒上而被迅速除去。 因此，保持悬浮状态 的、浓度均匀稳定的泥渣区，就成为决定澄清池处理效果的关键，也是所有澄清池的共同特点。 高密度澄清池为泥渣提升循环式，进水沿切线方向进入第一反应室 ,在这里由于搅拌器叶片及涡轮的搅动提升，使进水、药剂和大量回流泥渣等迅速、均匀地混合，发生絮凝。 水和初步形成的絮状物流入第二反应室后，强力旋转的水流在此被整流 ,形成轻度的湍流，流速突减 ,从而有利于微小絮凝胶粒的长大并和悬浮的回流泥颗粒粘附。 后经由第二反应室底部进入分离室，在分离室里完成泥渣与水的 19 – 最后分离 ,出水溢流入集水槽中。 高密度澄清池处理效率高，单位面积产水量较 大，且适应性强，处理效果较稳定，出水水质较好。 气水反冲洗滤池 气水反冲洗滤池，适用于大、中型水厂，滤层可采用单层均质滤料，也可采用多层滤料或纤维滤料，采用尽量均匀的布水方式将待处理水布到滤层的表面，在恒定水位的作用下，过滤水通过滤层进入下部集水区，完成整个过滤过程。 其主要特点是：可采用较粗较厚滤层以增加过滤周期；整个滤层在深度方向的粒径分布基本均匀，不发生水力分级现象，即所谓 “ 均质滤料 ” ，使滤层含污能力提高。 气水反冲洗滤池具有清洗效果好，清洗效率高等优点，反冲洗过程可包括气冲洗过程、气水同时 冲洗过程和水洗过程。 空气擦洗的目的是将过滤过程中截留的、很难洗脱下来的杂质，通过空气的引入，可以将滤料层破开。 这种搅动可以使滤料颗粒相互摩擦，使得污染物从滤料上松动下来。 ，从而提高清洗效果和清洗效率，另外，气水反冲洗过程大大降低了水洗强度，从而降低了设备的容量和冲洗水量。 超滤装置 1)超滤的工作原理 超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一，以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在 20~1000A 之间。 在超滤过程中，水溶液在压力推动下，流经膜表面，小于膜孔的溶剂水及小分子溶质透过膜，成为滤液，比膜孔 大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为浓缩液。 20 – 超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。 目前超滤膜的种类有醋酸纤维滤膜，聚砜膜以及聚酰胺膜等。 超滤装置有板框式、管式（内压列管式和外压管束式）、卷式和中空纤维式等。 其中中空纤维膜是膜过滤的最主要形式之一，呈毛细管状。 其内表面或外表面为致密层，或称活性层，内部为多孔支承体。 致密层上密布微孔，溶液就是以其组分能否通过这些微孔来达到分离的目的。 根据致密层位置不同，中空纤维滤膜又可分为内压膜、外压膜及内、外压膜三种。 中空纤维膜组件由壳体、管板、端盖、导流 网、中心管及中空纤维组成，有原液进口、过滤液出口及浓缩液出口与系统连接，组装时是把大量的中空纤维膜弯成 U 形而装入圆筒型耐压容器内，纤维束的开口端用环氧树脂浇铸成管板。 纤维束的中心轴部安装一根原料液分布管，使原液径向均匀流过纤维束。 纤维束的外部包以网布使纤维束固定并促进原液的湍流状态。 淡水透过纤维的管壁后，沿纤维的中空内腔，经管板放出，被浓缩了的原水则在容器的另一端排掉。 中空纤维式装置的主要优点是：单位体积内的有效膜表面积比率高，可采用透水率较低而物理化学稳定性好的尼龙中空纤维，该膜不需要支撑材料，寿命 可达 5 年。 图 42 超滤膜组件结构示意图 21 – 浓水 过滤水 进水 2)该工艺的主要特点 超滤技术虽无脱盐性能，但对于去除水中的细菌、病毒、胶体、大分子等微粒相当有效，而且操作压力低，设备简单，广泛的运用于电子工业、医药工业、食品工业等工业废水处理等各个领域。 超滤过程具有如下的特点： ① 过程无相变，可以在常温及低压下进行因而能耗低； ② 物质在浓 缩分离过程中不发生质的变化； ③ 能将不同分子量的物质分级分离； ④ 在使用过程中超滤膜无杂质脱落，保证超滤液的纯净。 反渗透装置 1)反渗透的工作原理 反渗透亦称逆渗透（ RO），是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜（或称半透膜）分离出来。 因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。 根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。 反渗透是本水处理系统中最主要的脱盐装置，利用反渗透膜的选择透过特性除去水中绝大部分可溶性盐分、有机物及微生物等。 目前，较高选择性 的反渗透膜元件除盐率可以高达 %。 22 – 图 43反渗透原理示意图 反渗透膜对进水水质要求较高，为了保护反渗透膜，在进入反渗透系统之前，需经保安过滤器进行预处理。 保安过滤器又称为精密过滤器，可以去除浊度 1 度以上的细小微粒。 经保安过滤器预处理后的出水进入反渗透膜组件，在高压泵提供的满足反渗透运行的压力作用下，大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入后续设备；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。 在反渗透装 置停运时，由程序控制自动冲洗 3~5 分钟，以免浓水侧污染物、盐分等沉积在膜表面，使反渗透膜在停机时能够得到有效的保养。 2)该工艺的主要特点 反渗透技术目前已被广泛的运用于废水脱盐处理中，其应用领域涉及到食品、饮料、石油、化工、电子、制药等。 不仅可以用于饮用水、超纯水的制备，更可用于海水淡化、苦咸水淡化、工业废水处理等。 反渗透具有以下主要特点： ① 在常温下不发生相变的条件下，可对溶质和水进行分离，适 23 – 用于对热敏感物质的分离、浓缩，并且与有相变化的分离方法相比，能耗较低。 ② 反渗透膜分离技术杂质去除范围 广。 ③ 较高的脱盐率和水回用率，可截留粒径几个纳米以上的溶质。 ④ 分离装置简单，操作、维护和自控简便，现场安全卫生。 污泥处理单元 本工程的污泥主要来自高效澄清池，污泥的含水率很高，通常在 99%以上。 湿污泥的体积往往为干污泥体积的十几倍到几十倍，如不加处置或处置不当，就会造成环境，特别是地下水环境的二次污染，甚至传播疾病。 因此需要进行污泥的浓缩、脱水、稳定处理和最终处置以达到减量化、稳定化、无害化以及资源化的目的。 本工程污泥处理采用污泥脱水方法，该方法的主要优点为占地小，工程投资及运行 费用低，二次污染较小等。 类似污水处理厂目前的运行资料表明，一体化带式污泥浓缩脱水机，辅以必要的附属设备（污泥进料泵、絮凝剂投配装置、污泥输送系统等），可以达到很好的污泥浓缩脱水效果，运行费用也较低。 鉴于本工程所产生污泥量较小，故污泥最终处置方式仍采用卫生填埋方式，污泥输送采用车运方式。 小结 根据上述进水水质的特点分析、工艺流程分析以及相关类似的工程经验，采用如图 41 所示的工艺流程在技术上是必要的和可行的。 24 – 主要体现在以下几个方面： 1)高密度澄清池。 根据以往工程经验，集絮凝、沉淀于一体的澄清池占地小、运行灵活，具有可行性、必要性和经济性。 2)气水反冲洗滤池。 气水反冲洗滤池可以进一步去除悬浮物和杂质。 而且气、水冲洗效果好，大大节省反冲洗用水量。 3)深度处理系统。 深度处理系统包括超滤和反渗透。 由于反渗透对进水的要求严格，考虑对反渗透组件的保护和出水水质的要求，超滤出水在进反渗透组件之前，通过保安过滤器进行过滤，以保证进水水质。 采用该流程可以确保反渗透系统的正常稳定运行。 第 5 章 项目工程设计 总平面布置设计 工程总图布置主要应符合以下原则： 1)按 照功能不同以及主导风向因素，分区布置，用绿化带和道路 25 – 分隔，主要分为生产区和配套设施区，生产区包括污水预处理、深度处理和污泥处理。 2)处理构筑物布置紧凑以节约占地，同时考虑之间的间距以方便各种管渠施工及维修。 3)水处理构筑物尽量按流程顺序布置，避免管线迂回。 4)考虑人流、物流运输方便，主次道路分工明确。 5)设置溢流管、超越管和事故排放管，以便操作管理灵活方便，各处理构筑物尽可能重力排空。 结合规划用地情况，本污水处理站平面布置可分为三个区域：预处理区域、深度处理区域、污泥处理区域（包括二期工程预留区）。 整个污水处理工程的平面布置如附图所示。 预处理区域 预处理区域包括原水调节池（改建），高效澄清池，气水反冲洗滤池、中间水池、排水池等。 空余地带辅以大量的绿化，以充分改善环境。 深度处理区域 深度处理区域位于污水处理站北部，包括超滤、反渗透设备车间、超滤水池、反渗透水池、二级反渗透水池（预留）等。 在充分考虑工程分阶段实施以及日后扩建方便的基础上，水处理构筑物尽量按流程顺序布置，避免了管线迂回现象。 污泥处理区域 污泥处理区域位于污水处理站的南部，包括污泥储池和污泥脱水机房。 26 – 经济技术指标 本工程总体规模（包括一期、二期工程） 占地面积： 6790m2（约 10 亩） 绿化面积： 道路面积： （含次要道路、地坪、堆场等面积） 建。