初明

上海梅山鋼鐵股份有限公司

0 前言

中國(guó)水資源人均占有量不足2 100 m3，僅為世界平均水平的1/4，是聯(lián)合國(guó)公認(rèn)的世界13個(gè)最貧水國(guó)家之一。據(jù)權(quán)威調(diào)查資料顯示，中國(guó)水資源供需矛盾進(jìn)一步加劇，在全國(guó)669座城市中，有400多座城市供水不足，其中嚴(yán)重缺水的就有110座。因此，對(duì)水資源的合理利用與開發(fā)及節(jié)約用水就成為當(dāng)今保護(hù)水資源、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

1 現(xiàn)況介紹

梅鋼公司冷軋廠始建于2012年，建有一座除鹽水站，設(shè)計(jì)除鹽水制水量300 m3/h。制水水源為廠區(qū)內(nèi)自供的工業(yè)水（水源取自長(zhǎng)江），主要處理工藝為多介質(zhì)過(guò)濾器+UF+一級(jí)RO+二級(jí)RO（見圖1）。

圖1 脫鹽水站工藝圖

脫鹽水站產(chǎn)水用于冷軋廠酸軋機(jī)組配置乳化液，降低軋制過(guò)程的表面張力，提供帶鋼表面的沖洗用水，清除帶鋼表面的殘留溶液，供應(yīng)加熱爐的冷卻用水，鍍錫機(jī)組水萃用水。

該脫鹽水站的問題是排水量較大，制水率僅為61%~62%，大量濃鹽水被排放，不僅增加了運(yùn)行費(fèi)用，還給后期廢水處理加大了壓力。因此，梅鋼公司決定對(duì)該除鹽水站進(jìn)行深度處理改造，把排放的超濾、反滲透濃水制成脫鹽水，把制水率提高到90%以上，達(dá)到年節(jié)約用水40萬(wàn)t的目標(biāo)。

2 濃水處理工藝路線對(duì)比

2.1 傳統(tǒng)脫鹽回用工藝預(yù)處理工藝

傳統(tǒng)膜前處理常常利用活性炭作為主要去除水中有機(jī)物的手段，使得活性炭負(fù)荷過(guò)大，吸附飽和周期很短，往往1~2個(gè)月失去吸附能力，需要更換，但是更換下來(lái)的活性炭成為危險(xiǎn)固體廢棄物，需要交由專業(yè)回收部門處理，處理費(fèi)用驚人，造成運(yùn)行成本大幅增加。而且，活性炭吸附有機(jī)物是有選擇性的，不是什么有機(jī)物都能吸附的，往往造成反滲透通量降低的有機(jī)污染物并不能吸附。在活性炭飽和的過(guò)程中，部分有機(jī)物會(huì)穿過(guò)活性炭層，污染反滲透系統(tǒng)。

活性炭吸附了大量有機(jī)物和微生物，微生物有了足夠食物會(huì)快速繁殖、脫落，污染后續(xù)的反滲透系統(tǒng)，此時(shí)的活性炭成了生物污染源，脫落的微生物流到反滲透膜表面附著其上，成為生物污染，造成反滲透膜通量降低，使得反滲透清洗周期縮短，增加反滲透的運(yùn)行成本。

2.2 雙膜法脫鹽處理工藝流程

雙膜法技術(shù)是膜法廢水回用工藝中的主流工藝，主要包括SMF膜設(shè)備（見圖2）+反滲透膜設(shè)備的工藝流程。

圖2 SMF膜設(shè)備

在“雙膜法”工藝中，SMF膜預(yù)處理可以截留原水中的各種懸浮物、膠體以及有機(jī)污染物，同時(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù)下游反滲透膜、延長(zhǎng)反滲透膜壽命的作用。

SMF膜能有效降低反滲透膜污染的速度，減少反滲透膜的化學(xué)清洗頻度，提高膜的使用壽命。該技術(shù)與常規(guī)處理工藝相比，具有更高的可靠性，且運(yùn)行費(fèi)用較低，同時(shí)由于進(jìn)水質(zhì)量較好，反滲透系統(tǒng)可在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，從而降低了總的制水成本。SMF微/超濾還對(duì)水中的懸浮物、金屬氧化物、膠體、有機(jī)物、細(xì)菌等均有較好的去除效果，可滿足反滲透系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)的要求。懸浮物去除率可達(dá)100 %，膠體鐵的去除率為99%，微生物的去除率為99.99 9%，出水濁度小于0.1 NTU。

采用SMF微/超濾工藝作為反滲透的預(yù)處理有出水水質(zhì)穩(wěn)定、基本不受原水水質(zhì)波動(dòng)的影響、出 水水 質(zhì) 在0.1 NTU以 下、SDI小 于3的 特點(diǎn)。由于SMF膜日常運(yùn)行時(shí)無(wú)需反沖洗，僅需要3~6個(gè)月進(jìn)行一次保養(yǎng)性的在線化學(xué)清洗。在線化學(xué)清洗的停用時(shí)間短，且裝置不需要體外化學(xué)清洗，因此可保持穩(wěn)定的產(chǎn)水，可延長(zhǎng)反滲透膜的使用壽命，降低清洗的頻率，增大反滲透膜的通透率。

2.3 雙膜法工業(yè)復(fù)用水技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)

1）雙膜法工業(yè)復(fù)用水工藝可實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)回用和減量排放。

2）作為一種清潔生產(chǎn)工藝，膜分離技術(shù)在運(yùn)行過(guò)程中將不同的物質(zhì)進(jìn)行分離或截留，膜分離過(guò)程為純物理過(guò)程，無(wú)相變、無(wú)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，在無(wú)二次污染物產(chǎn)生的情況下便可實(shí)現(xiàn)水資源的回收和清潔生產(chǎn)。

3）膜設(shè)備裝置占地極小，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行維護(hù)方便。

4）膜的高效分離(截留率99%以上)，保證了水資源的高效回收。

5）膜法循環(huán)回用設(shè)備符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作模式，企業(yè)在節(jié)能降耗的同時(shí)更能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益三者的和諧統(tǒng)一，給企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力保障。

一級(jí)除鹽水的COD脫除、脫鹽可以一步完成，其出水品質(zhì)高，能直接回用于二級(jí)反滲透制水環(huán)節(jié)，同時(shí)濃水可回流至后續(xù)工序繼續(xù)處理，實(shí)現(xiàn)減量排放和清潔生產(chǎn)。

3 廢水改造工藝流程

3.1 改造內(nèi)容

原系統(tǒng)的排放水部分包括多介質(zhì)過(guò)濾器的反洗水，壓力式超濾設(shè)備的正沖洗水，壓力式超濾設(shè)備的濃排水，反滲透系統(tǒng)的開機(jī)沖洗水，將上述的幾股水通過(guò)收集，加藥絮凝沉淀，經(jīng)過(guò)SMF浸沒式超濾處理出水進(jìn)入后段與原系統(tǒng)一級(jí)反滲透濃排水混合，經(jīng)過(guò)后段濃水RO脫鹽處理，二級(jí)RO脫鹽處理，經(jīng)處理后水質(zhì)可達(dá)到生產(chǎn)用水水質(zhì)要求，作為生產(chǎn)用水。

多介質(zhì)過(guò)濾器的排放水，反滲透開機(jī)正沖洗水，這兩股水是相對(duì)瞬時(shí)水量非常大，但間隔時(shí)間很長(zhǎng)，如和其它水共用同一儲(chǔ)存水箱，會(huì)造成瞬時(shí)幾十噸水充滿水箱溢流排放，無(wú)法合理利用，只能用另外的大容量?jī)?chǔ)存水池防止對(duì)儲(chǔ)水系統(tǒng)正常運(yùn)行的沖擊，通過(guò)潛污泵將水抽至攪拌水箱，再通過(guò)2道加藥攪拌沉淀，反復(fù)靜置達(dá)到最好效果后清液接著由泵送入袋式過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入SMF浸沒式超濾水箱處理。

超濾系統(tǒng)的正沖洗水，濃水超濾系統(tǒng)濃水幾股水儲(chǔ)存于緩沖水池中，通過(guò)潛污泵將水抽至攪拌水箱，通過(guò)2道加藥攪拌沉淀，反復(fù)靜置達(dá)到最好效果后清液接著由泵送入袋式過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入SMF浸沒式超濾水箱處理，處理好的SMF產(chǎn)品水混合原有一級(jí)反滲透系統(tǒng)的濃排水進(jìn)入后段超濃縮濃水RO裝置進(jìn)行后期脫鹽處理，出水再經(jīng)過(guò)后段二級(jí)反滲透處理，經(jīng)加壓將成品水送至產(chǎn)品水箱。

3.2 改造后設(shè)備運(yùn)行情況

多介質(zhì)過(guò)濾器排放水（收集），濃水超濾系統(tǒng)正反洗水（收集），反滲透系統(tǒng)開機(jī)沖洗水（收集），濃縮超濾系統(tǒng)濃水（收集），超濾系統(tǒng)正洗水（收集），并入總管輪流進(jìn)入原排放水池，用潛污泵抽取流入SMF水槽。

SMF水柜每小時(shí)產(chǎn)水能力40 t左右，產(chǎn)水并入后段原反滲透濃水收集水池，配3 600 m2SMF浸沒式超濾膜，每12 h將全部濃水作廢水外排，分三個(gè)膜堆分別運(yùn)行清洗，有相應(yīng)余量，每個(gè)膜堆最大產(chǎn)水均可滿足要求，不會(huì)造成停水。

增加濃水一級(jí)反滲透處理系統(tǒng)，處理一級(jí)反滲透濃水和SMF出水的混合水每小時(shí)從0~90 t。

4 實(shí)施效果

經(jīng)過(guò)以上工藝改造，使得除鹽水系統(tǒng)的制水率由60 %左右提高到90 %以上，冷軋除鹽水系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目實(shí)施后，2020年共利用濃水制成合格除鹽水46萬(wàn)t，出水水質(zhì)均達(dá)到改造目標(biāo)。

1 2 3 4指標(biāo)名稱出水電導(dǎo)率（≤10 μs/cm）出水總硬度（≤1 mg/l）原水利用率PH值（5～8）實(shí)測(cè)3.2 0.98 92.1%5.8

5 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)家正在大力倡導(dǎo)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建立節(jié)約型社會(huì)，這在冶金行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展上同樣具有特別的指導(dǎo)意義。建立環(huán)境友好企業(yè)，追求資源和能源利用的最大化，回收有較高價(jià)值的廢棄資源、能源，減少有害物排放，不但在中國(guó)即使在全世界范圍也正在成為必然，因此企業(yè)扎實(shí)推進(jìn)節(jié)能降耗和污染減排的工作，做到能源利用的最大化，節(jié)約大量水資源的使用，減少大量污水的排放，不但有良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也有很好的社會(huì)效益。

綜上所述，上海梅山鋼鐵股份有限公司二煉鋼除鹽水系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目的實(shí)施是節(jié)約水資源，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要舉措，符合國(guó)家有關(guān)政策，既能為國(guó)家及地方節(jié)能減排作出貢獻(xiàn)，又能滿足企業(yè)自身發(fā)展和盈利需求，實(shí)現(xiàn)各方多贏，其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益非常顯著，無(wú)需建設(shè)投入，不影響原有設(shè)備運(yùn)行，提升產(chǎn)品水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，有著良好的經(jīng)濟(jì)效益。