冷軋廠(chǎng)廢水回用處理方案設計

　　我國資源總量豐富，但人均占有量稀缺。資源與環(huán)境容量的有限性決定了必須牢固樹(shù)立可持續的科學(xué)發(fā)展觀(guān)，而清潔生產(chǎn)提供了一條有效的資源環(huán)境管理之路。通過(guò)使用清潔的能源和原材料、采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和裝備、改善管理、實(shí)行綜合利用等，不僅可以從源頭上大大削減污染的產(chǎn)生和排放，也可以有效提高資源的利用效率。

　　天津某冷軋廠(chǎng)主要產(chǎn)品為冷軋薄板，廠(chǎng)區原有污水處理站處理規模為40 m3/h，根據需要擴大生產(chǎn)后，廢水總量提升至45 m3/h，由于原廢水處理站處于滿(mǎn)負荷運行，增加水量后，導致出水水質(zhì)不穩定。根據該廠(chǎng)生產(chǎn)情況，將脫脂車(chē)間所產(chǎn)生的部分清洗水(約5 m3/h)單獨通過(guò)物化處理工藝后回用于廠(chǎng)內循環(huán)水系統作為補充用水，這樣既可以節約水資源，實(shí)現企業(yè)的清潔生產(chǎn)，又能減輕原廢水處理站的運行負荷，實(shí)現處理出水的穩定達標。根據《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范》，其設計進(jìn)出水水質(zhì)如 表 1 所示。

　　1 工藝流程

　　需處理的廢水主要來(lái)源于脫脂工序的水刷洗及水漂洗段。冷軋鋼卷先后經(jīng)過(guò)堿浸洗、堿刷洗、電解槽、水刷洗、水漂洗。最后階段的水刷洗及水漂洗所用水為脫鹽水，根據生產(chǎn)工藝可知，在進(jìn)行水刷洗及水漂洗以前，冷軋鋼卷表面上存有油物、鐵粉以及堿類(lèi)物質(zhì)。因此經(jīng)過(guò)多次水刷洗及水漂洗后的廢水中主要含有石油類(lèi)、鐵粉(1 μm)。另外，因脫鹽水被蒸汽加熱到70~80 ℃后方進(jìn)入到水刷洗和水漂洗工序，因此產(chǎn)生的廢水溫度達到70 ℃。

　　廢水中的1 μm 鐵粉可考慮用微濾法去除。中空纖維膜微濾系統具有以下特點(diǎn)：(1)具有高抗污染的聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料，耐氧化，易清洗，使用壽命長(cháng);(2)對原水水質(zhì)要求低，產(chǎn)水水質(zhì)高;(3)系統控制自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，可有效減輕勞動(dòng)強度;(4)結構緊湊，占地面積小，適用于各種規模的水處理;(5)設備投資和運行費用低廉。

　　此廢水中的油質(zhì)量濃度為30 mg/L，而中空纖維膜微濾系統要求進(jìn)水油質(zhì)量濃度在5 mg/L 以下，因此在中空纖維膜微濾系統前應設置除油預處理裝置。常規的除油裝置有氣浮除油、過(guò)濾器除油。氣浮除油無(wú)法將油質(zhì)量濃度降至5 mg/L 以下。而核桃殼過(guò)濾器作為一種新型的含油污水處理裝置，具有吸附能力強、化學(xué)性質(zhì)穩定、強度高、耐磨性好的特點(diǎn)，采用兩級核桃殼過(guò)濾器進(jìn)行預處理，能保證處理出水油質(zhì)量濃度≤5 mg/L，且其采用濾后水反沖洗，無(wú)需氣源，運行成本低。核桃殼過(guò)濾器濾料耐油性好，無(wú)需更換，每年只需補充10%即可。

　　另外，由于此廢水溫度達到70 ℃，而中空纖維膜微濾系統的進(jìn)水溫度要求低于40 ℃，因此，需要增加一降溫處理設備。根據進(jìn)出水水溫要求，選擇高溫冷卻塔設備〔1〕。

　　由此，確定采用高溫冷卻塔+兩級核桃殼過(guò)濾器預處理+中空纖維膜微濾系統的處理工藝，廢水處理工藝流程如圖 1 所示。

　　圖 1 廢水處理工藝流程

　　2 處理設施及設備

　　廠(chǎng)區內可使用的空間有限，因此本設計充分利用原有的設施及設備，以節省占地面積，減少投資。

　　2.1 調節池

　　調節池利用原有構筑物，為混凝土結構。調節池具有均衡水質(zhì)、調節水量的作用。待處理廢水自流進(jìn)入調節池，調節池有效容積約為12.2 m3，工藝尺寸為3.3 m×1.0 m×4.0 m，停留時(shí)間為2.5 h。

　　2.2 高溫冷卻塔

　　高溫冷卻塔為玻璃鋼結構，工藝尺寸為D 1.1 m× 3.0 m。廢水經(jīng)調節池由提升泵(Q=6.3 m3/h，H=20 m)提升至高溫冷卻塔，廢水溫度可由70 °C 降至30~ 35 °C，保證后續處理的正常進(jìn)行〔2, 3〕。

　　2.3 中間水池

　　中間水池為碳鋼結構，有效水深為1.8 m，工藝尺寸為1.0 m×1.0 m×2.0 m。廢水由高溫冷卻塔降至 35 °C 以下后，進(jìn)入中間水池。

　　2.4 兩級核桃殼過(guò)濾器

　　核桃殼過(guò)濾器為碳鋼結構，工藝尺寸為D 0.6 m× 2.6 m。提升泵將中間水池廢水提升至核桃殼過(guò)濾器。該過(guò)濾器可去除廢水中大部分的油類(lèi)物質(zhì)，使油質(zhì)量濃度降至5 mg/L 以下。采用2 個(gè)核桃殼過(guò)濾器串聯(lián)運行，附屬設備為1 臺反沖洗泵(Q=8 m3/h，H= 15 m)，2 臺提升泵(Q=6.3 m3/h，H=32 m)〔4〕。

　　2.5 微濾系統

　　經(jīng)預處理除油后的廢水進(jìn)入微濾系統的循環(huán)槽中，循環(huán)進(jìn)入中空纖維膜微濾系統。中空纖維膜膜孔徑為0.2 μm。該系統可將廢水中的1 μm 鐵粉截留下來(lái)，使廢水SS 大大降低。

　　2.5.1 微濾設備

　　單根中空纖維膜膜通量為2 m3/h，采用3 根膜，處理能力為6 m3/h。

　　2.5.2 附屬設備

　　加藥系統：包括2 臺計量泵，2 個(gè)加藥箱。循環(huán)罐和藥洗罐： 有效容積均為1.0 m3，PE 結構。反洗罐：有效容積為0.5 m3，PE 結構。其他附屬設備：包括1 臺反沖洗泵(Q=8 m3/h，H=15 m)，1 臺空壓機(Q=15 L/h，P=0.6 MPa)，1 個(gè)空氣儲罐(V=500 L)， 1 臺循環(huán)泵(Q=15 m3/h，H=15 m)。

　　2.6 清水池

　　廢水經(jīng)中空纖維膜微濾系統處理后，達到回用標準，進(jìn)入清水池。清水池利用原有構筑物，有效容積為2.2 m3。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3 運行效果

　　根據廠(chǎng)區用水特點(diǎn)，系統處理水量夏季為4.5~ 5.0 m3/h，冬季為4.0~4.5 m3/h。本系統運行效果如表 2 所示。

　　4 經(jīng)濟分析

　　根據廠(chǎng)區內可利用的有限空間，工程占地面積僅為15 m2，總投資約為60 萬(wàn)元。電費為0.77 元/m3，廢水處理藥劑費主要是中空纖維膜反沖洗用藥等，為0.10 元/m3，人工費為0.83 元/m3，維修折舊費為 0.76 元/m3，總運行費用為2.46 元/m3。目前，天津市工業(yè)用水水費為7.50 元/m3，運行時(shí)間按300 d/a 計，則投資回收期為3.31 a。

　　5 結論

　　針對該廠(chǎng)廢水排放情況及水質(zhì)特點(diǎn)，對部分廢水采用了高溫冷卻塔+兩級核桃殼過(guò)濾器預處理+ 中空纖維膜微濾系統的處理工藝。運行結果表明，該工藝技術(shù)可靠，運行穩定，既可以節約水資源，實(shí)現企業(yè)的清潔生產(chǎn)，又能減輕原廢水處理站的運行負荷，實(shí)現處理出水的穩定達標。