鋼鐵集團廢水深度處理及綜合利用工程可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 工藝特點 多采用物理處理、化學處理相結合的 方式 ，包括絮凝、沉淀、過濾 、吸附、氧化、電解等多種 方式 多采用中空纖維微濾膜，自動化控制程度較高，輔助設施較多 多采用中空纖維超濾膜，截流 分子量 1 萬～ 10 萬，水、氣反沖洗膜的性能對系統運行有幫助，自動化控制程度較高 2 投資規模 較小 較大 較大 3 耗材折舊 較小 較大 較大 4 運行費用 較大 較小 較小 5 運行管理 簡單操控 自動化 自動化 6 工藝先進程度 較先進 先進 先進 7 COD 去除效果 50%～ 90% 50%～ 80% 50%～ 80% 8 出水濁度 (懸浮物 ) 懸浮物 3mg/l 9 對 油污染的去除效 果 活性炭對油的吸附效果、可靠，出水含油小于 1mg/l 對 乳 化 油 去 除 效果明顯（分子量足夠大），需投加乳化劑 對乳化油去除效果明顯（分子量足夠大），需投加乳化劑 10 應用討論 根據不同進、出水 水質及工程要求， 選 擇 適 宜 的 工 藝組合 進 口 膜 性 能 在 實際 應 用 中 逐 步 得到認可 目前有國產膜和進口膜，價格和性能差距很大，膜的有機污染與清洗影響使用效果 通過上表可以看出，雖然超濾工藝在設備建成前期投資費用較大，但是超濾運行費用低，經過長期市場運作，其 優勢主要體現在以下幾個方面： 1)超濾透過液水質更好， SDI 和濁度更低，明顯的降低了對反滲透 17 – 的膠體和有機物、微生物污染負荷。 2)由于膠體污染物的減少，反滲透系統的清洗頻率明顯降低。 3)與傳統過濾工藝相比，超濾系統操作更容易，耗時更少。 4)超濾所用化學藥品少，所以濃縮廢液更容易處理。 5)占地面積更小，在一些大系統中，甚至只相當于傳統工藝的 1/5。 6)有利于系統的擴大增容。 7)運行費用比傳統工藝要小。 通過以上比較分析，注重實用性和先進性的原則，并根據廠方的現狀及膜性能分析等情況，本次可研報告推 薦采用外壓式中空纖維超濾膜。 工藝流程的確定及可行性論證 根據污水水質的特點進行分析，在廣泛調研、認真核算、經濟技術方案對比的基礎上，考慮處理工藝的先進性和可靠性，參照類似工程經驗，同時結合本工程的投資、運行成本的經濟性以及今后的運行管理，確定如圖所示的處理工藝流程作為本次設計的推薦方案。 原水經調節池由原水泵提升進入高密度澄清池，出水經氣水反沖洗濾池進一步去除懸浮物和其他雜質，之后進入深度處理系統即超濾及反滲透，出水經除鹽水池進入用水點。 澄清池排泥進入污泥儲池，經脫水后外運填埋處置，避免形成二次污 染。 本污水處理流程可分為預處理、深度處理、污泥處理三個單元。流程確定如下圖： 18 – 鹽酸 阻 垢劑 還原 劑出水反滲濾超濾清洗排水中間水池排水池反洗進氣反洗進氣氣水反沖洗濾機帶式壓濾機污泥儲池石灰乳堿液 絮 凝劑 助凝 劑高密度澄清池進水調節池圖 41 污水深度處理及綜合利用工程工藝流程圖 高密度澄清池 高密度澄清池是同時完成混合、反應和絮體沉降過程的構筑物。廢水在池中的凈化是由凝聚劑對廢水中微粒的凝聚、料漿中的懸浮泥渣對微絮料的接觸絮凝以及泥渣的沉降分離等過程來完成的。當水中微粒與混凝劑作用生成的微絮粒一旦在運動中與相對巨大的泥渣顆粒接觸碰撞，就被吸附于泥渣顆粒上而被迅速除去。因此，保持懸浮狀態 的、濃度均勻穩定的泥渣區，就成為決定澄清池處理效果的關鍵，也是所有澄清池的共同特點。 高密度澄清池為泥渣提升循環式，進水沿切線方向進入第一反應室 ,在這里由于攪拌器葉片及渦輪的攪動提升，使進水、藥劑和大量回流泥渣等迅速、均勻地混合，發生絮凝。水和初步形成的絮狀物流入第二反應室后，強力旋轉的水流在此被整流 ,形成輕度的湍流，流速突減 ,從而有利于微小絮凝膠粒的長大并和懸浮的回流泥顆粒粘附。后經由第二反應室底部進入分離室，在分離室里完成泥渣與水的 19 – 最后分離 ,出水溢流入集水槽中。 高密度澄清池處理效率高，單位面積產水量較 大，且適應性強，處理效果較穩定，出水水質較好。 氣水反沖洗濾池 氣水反沖洗濾池，適用于大、中型水廠，濾層可采用單層均質濾料，也可采用多層濾料或纖維濾料，采用盡量均勻的布水方式將待處理水布到濾層的表面，在恒定水位的作用下，過濾水通過濾層進入下部集水區，完成整個過濾過程。其主要特點是：可采用較粗較厚濾層以增加過濾周期；整個濾層在深度方向的粒徑分布基本均勻，不發生水力分級現象，即所謂 “ 均質濾料 ” ，使濾層含污能力提高。 氣水反沖洗濾池具有清洗效果好，清洗效率高等優點，反沖洗過程可包括氣沖洗過程、氣水同時 沖洗過程和水洗過程。空氣擦洗的目的是將過濾過程中截留的、很難洗脫下來的雜質，通過空氣的引入，可以將濾料層破開。這種攪動可以使濾料顆粒相互摩擦，使得污染物從濾料上松動下來。，從而提高清洗效果和清洗效率，另外，氣水反沖洗過程大大降低了水洗強度，從而降低了設備的容量和沖洗水量。 超濾裝置 1)超濾的工作原理 超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一，以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在 20~1000A 之間。在超濾過程中，水溶液在壓力推動下，流經膜表面，小于膜孔的溶劑水及小分子溶質透過膜，成為濾液，比膜孔 大的溶質及溶質集團被截留，隨水流排出，成為濃縮液。 20 – 超濾過程為動態過濾，分離是在流動狀態下完成的。 目前超濾膜的種類有醋酸纖維濾膜，聚砜膜以及聚酰胺膜等。超濾裝置有板框式、管式（內壓列管式和外壓管束式）、卷式和中空纖維式等。其中中空纖維膜是膜過濾的最主要形式之一，呈毛細管狀。其內表面或外表面為致密層，或稱活性層，內部為多孔支承體。致密層上密布微孔，溶液就是以其組分能否通過這些微孔來達到分離的目的。 根據致密層位置不同，中空纖維濾膜又可分為內壓膜、外壓膜及內、外壓膜三種。 中空纖維膜組件由殼體、管板、端蓋、導流 網、中心管及中空纖維組成，有原液進口、過濾液出口及濃縮液出口與系統連接，組裝時是把大量的中空纖維膜彎成 U 形而裝入圓筒型耐壓容器內，纖維束的開口端用環氧樹脂澆鑄成管板。纖維束的中心軸部安裝一根原料液分布管，使原液徑向均勻流過纖維束。纖維束的外部包以網布使纖維束固定并促進原液的湍流狀態。淡水透過纖維的管壁后，沿纖維的中空內腔，經管板放出，被濃縮了的原水則在容器的另一端排掉。 中空纖維式裝置的主要優點是：單位體積內的有效膜表面積比率高，可采用透水率較低而物理化學穩定性好的尼龍中空纖維，該膜不需要支撐材料，壽命 可達 5 年。 圖 42 超濾膜組件結構示意圖 21 – 濃水 過濾水 進水 2)該工藝的主要特點 超濾技術雖無脫鹽性能，但對于去除水中的細菌、病毒、膠體、大分子等微粒相當有效，而且操作壓力低，設備簡單，廣泛的運用于電子工業、醫藥工業、食品工業等工業廢水處理等各個領域。 超濾過程具有如下的特點： ① 過程無相變，可以在常溫及低壓下進行因而能耗低； ② 物質在濃 縮分離過程中不發生質的變化； ③ 能將不同分子量的物質分級分離； ④ 在使用過程中超濾膜無雜質脫落，保證超濾液的純凈。 反滲透裝置 1)反滲透的工作原理 反滲透亦稱逆滲透（ RO），是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜（或稱半透膜）分離出來。因為它和自然滲透的方向相反，故稱反滲透。根據各種物料的不同滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達到分離、提取、純化和濃縮的目的。反滲透是本水處理系統中最主要的脫鹽裝置，利用反滲透膜的選擇透過特性除去水中絕大部分可溶性鹽分、有機物及微生物等。目前，較高選擇性 的反滲透膜元件除鹽率可以高達 %。 22 – 圖 43反滲透原理示意圖 反滲透膜對進水水質要求較高，為了保護反滲透膜，在進入反滲透系統之前，需經保安過濾器進行預處理。保安過濾器又稱為精密過濾器，可以去除濁度 1 度以上的細小微粒。經保安過濾器預處理后的出水進入反滲透膜組件，在高壓泵提供的滿足反滲透運行的壓力作用下，大部分水分子和微量其它離子透過反滲透膜，經收集后成為產品水，通過產水管道進入后續設備；水中的大部分鹽分和膠體、有機物等不能透過反滲透膜，殘留在少量濃水中，由濃水管排出。在反滲透裝 置停運時，由程序控制自動沖洗 3~5 分鐘，以免濃水側污染物、鹽分等沉積在膜表面，使反滲透膜在停機時能夠得到有效的保養。 2)該工藝的主要特點 反滲透技術目前已被廣泛的運用于廢水脫鹽處理中，其應用領域涉及到食品、飲料、石油、化工、電子、制藥等。不僅可以用于飲用水、超純水的制備，更可用于海水淡化、苦咸水淡化、工業廢水處理等。 反滲透具有以下主要特點： ① 在常溫下不發生相變的條件下，可對溶質和水進行分離，適 23 – 用于對熱敏感物質的分離、濃縮，并且與有相變化的分離方法相比，能耗較低。 ② 反滲透膜分離技術雜質去除范圍 廣。 ③ 較高的脫鹽率和水回用率，可截留粒徑幾個納米以上的溶質。 ④ 分離裝置簡單，操作、維護和自控簡便，現場安全衛生。 污泥處理單元 本工程的污泥主要來自高效澄清池，污泥的含水率很高，通常在 99%以上。 濕污泥的體積往往為干污泥體積的十幾倍到幾十倍，如不加處置或處置不當，就會造成環境，特別是地下水環境的二次污染，甚至傳播疾病。因此需要進行污泥的濃縮、脫水、穩定處理和最終處置以達到減量化、穩定化、無害化以及資源化的目的。 本工程污泥處理采用污泥脫水方法，該方法的主要優點為占地小，工程投資及運行 費用低，二次污染較小等。 類似污水處理廠目前的運行資料表明，一體化帶式污泥濃縮脫水機，輔以必要的附屬設備（污泥進料泵、絮凝劑投配裝置、污泥輸送系統等），可以達到很好的污泥濃縮脫水效果，運行費用也較低。 鑒于本工程所產生污泥量較小，故污泥最終處置方式仍采用衛生填埋方式，污泥輸送采用車運方式。 小結 根據上述進水水質的特點分析、工藝流程分析以及相關類似的工程經驗，采用如圖 41 所示的工藝流程在技術上是必要的和可行的。 24 – 主要體現在以下幾個方面： 1)高密度澄清池。根據以往工程經驗，集絮凝、沉淀于一體的澄清池占地小、運行靈活，具有可行性、必要性和經濟性。 2)氣水反沖洗濾池。氣水反沖洗濾池可以進一步去除懸浮物和雜質。而且氣、水沖洗效果好，大大節省反沖洗用水量。 3)深度處理系統。深度處理系統包括超濾和反滲透。由于反滲透對進水的要求嚴格，考慮對反滲透組件的保護和出水水質的要求，超濾出水在進反滲透組件之前，通過保安過濾器進行過濾，以保證進水水質。采用該流程可以確保反滲透系統的正常穩定運行。 第 5 章 項目工程設計 總平面布置設計 工程總圖布置主要應符合以下原則： 1)按 照功能不同以及主導風向因素，分區布置，用綠化帶和道路 25 – 分隔，主要分為生產區和配套設施區，生產區包括污水預處理、深度處理和污泥處理。 2)處理構筑物布置緊湊以節約占地，同時考慮之間的間距以方便各種管渠施工及維修。 3)水處理構筑物盡量按流程順序布置，避免管線迂回。 4)考慮人流、物流運輸方便，主次道路分工明確。 5)設置溢流管、超越管和事故排放管，以便操作管理靈活方便，各處理構筑物盡可能重力排空。 結合規劃用地情況，本污水處理站平面布置可分為三個區域：預處理區域、深度處理區域、污泥處理區域（包括二期工程預留區） 。 整個污水處理工程的平面布置如附圖所示。 預處理區域 預處理區域包括原水調節池（改建），高效澄清池，氣水反沖洗濾池、中間水池、排水池等。空余地帶輔以大量的綠化，以充分改善環境。 深度處理區域 深度處理區域位于污水處理站北部，包括超濾、反滲透設備車間、超濾水池、反滲透水池、二級反滲透水池（預留）等。 在充分考慮工程分階段實施以及日后擴建方便的基礎上，水處理構筑物盡量按流程順序布置，避免了管線迂回現象。 污泥處理區域 污泥處理區域位于污水處理站的南部，包括污泥儲池和污泥脫水機房 。 26 – 經濟技術指標 本工程總體規模（包括一期、二期工程） 占地面積： 6790m2（約 10 畝） 綠化面積： 道路面積： （含次要道路、地坪、堆場等面積） 建