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[摘要]針對鋼鐵業高含鹽水的水質特點，采用“纖維球過濾器+反滲透”工藝對高含鹽水進行二次脫鹽處理，處理后產生的二次高含鹽水用于高爐沖渣、煉鋼燜渣。該工藝為積極開發高含鹽水處理與資源化工藝，對于有效解決高含鹽水排放問題，實現節能減排具有重要的現實意義。

[關鍵詞]高含鹽水利用；纖維球過濾器；反滲透；鋼鐵廢水

1前言

鋼鐵行業是我國的一項基礎工業產業，同時也是耗水與排污大戶。隨著鋼鐵產能的逐年擴增，生產用水劇增與水資源短缺、環保要求不斷升級之間的矛盾日益突出。近年來，各大鋼鐵企業積極開展廢水回收再利用工作，在污水循環利用、緩解企業用水與保護環境方面取得了明顯成效。但是，距離污水“零排放”的先進水平還存在較大差距。在污水處理、中水回用深度處理末端，仍有30%左右的高含鹽水由于缺乏技術手段無法利用而外排。隨著國家對環境保護的要求日益提高，高含鹽水處理及回收再利用已經成為業內關注的一個焦點問題。根據國家節能減排政策的要求，遷鋼公司以企業實際生產狀況，提出對高含鹽水減量化，以中水深度處理產生的高含鹽水為水源，建設一套高含鹽水二次脫鹽的水處理裝置，產生的除鹽水用于工業生產，減量后的二次高含鹽水用于高爐沖渣和煉鋼燜渣，實現了遷鋼公司高含鹽水全部回收再利用。

2高含鹽水處理工藝流程

該工藝以中水深度處理產生的一級高含鹽水作為原水水源，其主要污染物為油、化學需氧量（COD）、硬度、堿度、鹽類、菌類等。針對此高含鹽水的特點，采用“纖維球過濾器+反滲透”工藝進行處理，一級高含鹽水首先通過纖維球過濾器供水泵進入纖維球過濾器，在進入纖維球過濾器前投加氧化性殺菌劑，對原水中菌類進行殺菌處理，高含鹽水通過纖維球過濾器進入反滲透供水池，經纖維球過濾器處理后的廢水通過供水泵、保安過濾器、高壓泵進入反滲透系統進行二次脫鹽，產生的除鹽水進入公司除鹽水管網供生產使用，減量后的二級高含鹽水送入公司高爐沖渣、煉鋼燜渣系統再利用。

3工藝主要設施

遷鋼公司高含鹽水二次脫鹽工程工藝主要設施包括預處理系統、加藥系統和二級反滲透系統三部分。為節省投資，纖維球過濾器與原中水深度處理站內的多介質過濾器共用反洗水泵，二級反滲透沖洗水泵與一級反滲透沖洗水泵共用，壓縮空氣系統接自本公司壓縮空氣管網系統。

3.1預處理系統

根據目前膜處理工藝的運行情況來看，進一步降低水中油和COD的含量，對于反滲透系統的正常運行至關重要。因此，好的預處理系統是反滲透系統穩定運行的有力保障。超濾系統從理論上可以攔截油和COD，但從實際運行情況來看，大部分的COD物質和油都能穿透有機高分子超濾膜，超濾不能有效去除COD和油。遷鋼公司根據中試結果，最終確定選用纖維球過濾器作為二級反滲透系統的預處理系統。

3.1.1一級高含鹽水池

一級高含鹽水池1座，采用混凝土結構，內壁做防腐處理，有效容積為400m3。水池用于貯存進入本系統的原水，其作用是為了調節進水水量、水質的變化，能夠有效減緩水量不均、濃度不均所帶來的沖擊，保證后續處理連續、穩定地運行。

3.1.2纖維球過濾器

本系統共設置4臺φ5000mm纖維球過濾器，單臺處理水量135m3/h，濾速為6.88m/h。纖維球過濾器可以有效去除水中的懸浮固體（SS）、COD及油，有效降低反滲透膜的污染負荷，從而降低反滲透膜的化學清洗頻率，減少運行費用。

3.2二級反滲透系統

3.2.1二級反滲透供水池

二級反滲透供水池1座，采用混凝土結構，內壁做防腐處理，有效容積為400m3。用于貯存纖維球過濾器的出水，調節進水流量的變化，防止進水波動影響到系統運行，保證反滲透系統的進水量及進水水質的穩定。

3.2.2反滲透保安過濾器

反滲透保安過濾器3臺，采用耐腐蝕的SS316L不銹鋼材質外殼。其作用是截留纖維球過濾器出水帶來的大于5μm的顆粒，防止預處理系統中未能完全去除或新產生的懸浮顆粒進入反滲透系統，保護高壓泵和反滲透膜組件。預處理系統中未能完全去除或新產生的懸浮顆粒經高壓泵加速后可能擊穿反滲透膜組件，造成大量漏鹽，同時劃傷高壓泵的葉輪。3.2.3二級反滲透裝置本系統共設置3套反滲透裝置。二級反滲透裝置是高含鹽水處理的核心裝置，反滲透系統利用反滲透膜的特性來除去水中絕大部分可溶性鹽分、膠體、有機物及微生物[1]。反滲透系統運行的好壞，一方面取決于預處理系統的好壞，另一方面是反滲透膜的選擇。本系統根據中試，在同等條件下，對幾種反滲透膜運行數據進行了對比，最終選擇了日本日東電工海德能生產的電中性低壓低污染反滲透膜LFC3-LD型膜。該膜膜表面的電荷呈現中性，并且導入親水性官能團，幾乎不受表面活性劑等電荷物質吸附的影響。LFC3-LD反滲透膜采用了31mil專利給水隔網，進一步提高了膜元件的抗污染能力，可以更好地應用于廢水再利用系統[2]。

3.3加藥系統

3.3.1次氯酸鈉加藥裝置

由于一級反滲透高含鹽水中含有一定量的有機物、微生物，而有機物、微生物的污染會造成反滲透膜的嚴重污堵，因此，該系統在纖維球過濾器的進水設置殺菌加藥系統，投加2×10-9～3×10-9的次氯酸鈉，其有效氯濃度為8%～12%。

3.3.2加酸裝置

因一級反滲透高含鹽水pH值較高，在反滲透系統提高回收率情況下即使添加阻垢劑，反滲透濃水側還會有結垢產生，故設置一套調整pH加酸設備，降低反滲透進水pH值。設置方式為計量泵與反滲透系統一一對應，投加點設在反滲透系統保安過濾器前面。

3.3.3阻垢劑加藥裝置

阻垢劑加藥裝置的作用是在經過預處理后的原水進入反滲透系統之前，加入高效率的專用阻垢劑，可以提高水中難溶物質的飽和度，以防止反滲透濃水側產生結垢。設置方式為計量泵與反滲透系統一一對應。

3.3.4還原劑加藥裝置

NaHSO3的作用是還原前面處理工藝中存在的余氯，以防止氧化劑導致反滲透膜脫鹽率下降。設置方式為計量泵與反滲透系統一一對應。

3.3.5非氧化殺菌劑加藥裝置

非氧化殺菌劑對微生物細胞具有極強的穿透能力，并對微生物的細胞組織產生分解破壞作用。對細菌、真菌、藻類等微生物有極強的殺滅和抑制作用。本系統設置1臺加藥箱，2臺計量泵。

3.3.6加堿裝置

因反滲透產水為酸性，公司各用戶要求除鹽水為堿性，因此，需在反滲透產水總管投加氫氧化鈉對產水pH值進行調節。

4反滲透膜運行狀況

該項目于2014年1月初正式投入運行，處理效果明顯，運行穩定，達到了設計要求。反滲透系統運行中，進水壓力為6.5～12Bar，一段、二段壓差在2.5Bar以下，產水流量、濃水流量均穩定保持不變，回收率平穩保持在50%，產水電導率保持在50μs/cm以下，脫鹽率不低于97%。反滲透系統清洗周期保持在1～1.5個月。

5工程投資及運行費用

5.1工程投資

工程總投資合計1994.21萬元，其中建筑費用、設備費用與安裝費用合計為1846.23萬元，設計費用與調試費用及其他費用共147.98萬元。

5.2運行成本分析

人工費：4人，每人每月5600元，合計746.67元/d。藥劑消耗費：每天加次氯酸鈉86.4kg，合114元/d；每天加鹽酸125.5kg，合37.7元/d；每天加阻垢劑43.5kg，合2447.3元/d；每天加還原劑41.9kg，合1144.3元/d；每天加NaOH125.5kg，合354元/d。合計4097.3元/d。每天設備耗電量13032kW•h，電費價格0.49元/kW•h，耗電費用為13032×0.49=6385.68元/d。直接運行費用：只考慮人工費、藥劑和能耗。不計折舊，運行費用為：人工費+藥劑消耗費+能耗費=11230元/d，按每年360天算，合計404.28萬元/年。

6結論

首鋼遷鋼公司采用“纖維球過濾器+反滲透”工藝對高含鹽水進行二次脫鹽，實現了濃鹽水的減量化，根據公司生產工藝，減量后的二級高含鹽水全部用于高爐沖渣和煉鋼燜渣，實現了廢水資源循環再利用。這對鋼鐵行業實現污水“零排放”或“趨零排放”具有重大的示范意義，為解決水資源短缺問題提供了一種新的解決方案。

參考文獻:

[1]周正立.反滲透水處理應用技術及膜水處理劑[M].北京：化學工業出版社，2005.

[2]日本電工美國海德能公司.反滲透和納濾膜產品技術手冊[Z].2011.

作者:段小冰  單位:北京首鋼股份有限公司能源環保部