首鋼京唐鋼鐵廠綜合污水處理核心工藝設(shè)計簡介

1、首鋼京唐鋼鐵廠綜合污水處理核心工藝設(shè)計簡介摘要：進入二十一世紀，能源及環(huán)保已成為當今世界可持續(xù)發(fā)展的兩大主題。鑒于我國水資源日趨緊張及水污染的嚴重形勢，污水處理及回用迫在眉睫。鋼鐵工業(yè)作為國民經(jīng)濟各行業(yè)中的用水大戶，其污水的處理及回用意義尤為重要。新建的首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司采用國際先進工藝裝備，建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)鋼坯970萬t。鋼材品種全部為板材產(chǎn)品。生產(chǎn)流程為原料、焦化、燒結(jié)、球團、煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋、冷軋的長流程生產(chǎn)工藝。公輔生產(chǎn)工藝遵循循環(huán)經(jīng)濟的理念，延長生產(chǎn)過程中水的使用周期，實施生產(chǎn)污水資源化。結(jié)合首鋼污水治理工程的實踐經(jīng)驗以及對新建首鋼京唐鋼鐵廠污水水質(zhì)的設(shè)計，對京唐鋼鐵廠

2、生產(chǎn)污水采用新型、改進的沉淀、過濾的物理一化學處理工藝，對水中的油、懸浮物、硬度、堿度等有害物質(zhì)進行有效去除，節(jié)約全廠工業(yè)新水耗量，提高全廠經(jīng)濟和環(huán)境效益。污水處理站進水經(jīng)處理后最終全部回用。1 概述鋼鐵工業(yè)作為國家的重點行業(yè)，近年來得到了飛速發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量已占世界總產(chǎn)量的三分之一。日益增長的產(chǎn)量，一方面較高的用水量加劇了水資源的消耗，另一方面所排放的污水對環(huán)境又造成可嚴重污染?！肮?jié)能、減排”是我國當前的工作重點，國家發(fā)改委會同有關(guān)部門制定的節(jié)能減排綜合性工作方案中明確規(guī)定，“2010年，單位工業(yè)增加值用水量降低30%，十一五期間實現(xiàn)重點行業(yè)節(jié)水31億m”。為適應新時期對社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要

3、求，新建的首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，事項清潔生產(chǎn)和末端處理技術(shù)措施。清潔生產(chǎn)是指通過調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、控制廢物產(chǎn)生源和加強生產(chǎn)管理，減少污染物的排放量和降低能源消耗量；末端處理是指通過對污染物技術(shù)處理，實現(xiàn)污染物的達標并回用。為此，京唐鋼鐵廠新建2座綜合污水處理站，每座站生產(chǎn)污水平均處理能力：24000m；日最大處理能力：30000m。處理后的生產(chǎn)污水全部回用各工序。2 鋼鐵廠生產(chǎn)污水的分類及特點2.1 鋼鐵廠生產(chǎn)污水的分類鋼鐵廠各工序外排水按污染物性質(zhì)可分為：生產(chǎn)排水指循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、除鹽水制備系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮污水（排污）受鹽類和緩蝕劑的污染嚴重，需進行處理。生產(chǎn)廢水指鋼鐵廠各工序在生產(chǎn)運行過

4、程中產(chǎn)生的廢水，受工藝產(chǎn)品和化工藥劑的污染嚴重，必須進行處理。2.2 鋼鐵廠生產(chǎn)污水的特點結(jié)合北京首鋼公司對廠區(qū)外排水質(zhì)多年的監(jiān)測和統(tǒng)計工作以及首鋼公司各污水處理廠的設(shè)計及運行的實踐，鋼鐵企業(yè)外排污水有如下特點；2.2.1 排放的水量、水質(zhì)變化幅度大。因受工藝產(chǎn)品變更、生產(chǎn)設(shè)備檢修、生產(chǎn)季節(jié)變化等多種因素影響，通常各工序外排水的水量、水質(zhì)每日、每時都在變化。2.2.2 排放水的污染物濃度高。受工藝生產(chǎn)線影響，排放水的pH值變化大，水中的SS、硬度、含鹽量高，COD濃度高，如不加以處理直接排放，對環(huán)境造成嚴重污染。2.2.3 排放水的成分復雜，難以用單一的處理技術(shù)凈化，這也是鋼鐵廠外排水處理難度

5、大，處理廢用高的主要原因之一。3鋼鐵廠生產(chǎn)污水處理工藝3.1污水處理工藝的確定分析京唐鋼鐵廠生產(chǎn)工藝外排水的水質(zhì)成分，污水水質(zhì)的污染因子較多。其中冷軋、焦化工序的外排水，因水中含有酚、氧化物、氨氮、油、COD、C1等污染物及高含鹽量對處理工藝、生產(chǎn)系統(tǒng)的影響不可忽視，故該部分廢水不進入綜合污水處理站，分別進行有針對性的處置，處理后的廢水回用料場、燒結(jié)等用戶。其他工序：燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、熱軋等外排水，其主要污染物為SS、油、COD（主要為非溶解性）。因BOD5/COD值比較低，不適于生物法處理流程，但可通過混凝、沉淀、澄清、過濾的物化法處理工藝對以上污染物進行有效的去除。物化法處理工藝的核心單元

6、式混凝沉淀、過濾系統(tǒng)。目前國內(nèi)污水處理采用的混凝反應池、沉淀池、澄清池、濾池等工藝型式多種多樣，各有其他點，而選擇適合于鋼鐵行業(yè)污水特性的、合理的混凝沉淀方式尤為重要。故我們從工藝的處理效果、占地、投資等方面進行綜合比較，選擇集反應、澄清、濃縮于一體的高效沉淀池和便于操作管理的氣水反沖洗高速濾池為主要處理工藝單元。3.2 污水處理工藝流程京唐鋼鐵廠污水處理站接受來自燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、熱軋等工序排放的生產(chǎn)污水，設(shè)置廠區(qū)綜合污水處理站2座，每座站生產(chǎn)污水日平均處理能力：24000m；日最大處理能力：30000m。生產(chǎn)污水通過暗管自流至污水處理站，經(jīng)進水總閘板，進入預處理構(gòu)筑物。污水通過粗、細格柵處

7、理后，經(jīng)調(diào)節(jié)池進入吸水井，由潛污泵提升至沉淀池，池內(nèi)投加混凝劑、絮凝劑、石灰藥劑，并采用機械攪拌進行混凝絮凝反應后，進入澄清沉淀區(qū)域，經(jīng)沉淀分離后進入pH調(diào)節(jié)池，pH調(diào)整后進入濾池進行過濾，再通過加氯消毒后進入回用水提升水池，經(jīng)泵提升上塔進行冷卻后，進入原水提升水池，經(jīng)提升泵加壓進超濾、反滲透裝置除鹽后，至成品水池再由供水泵送至廠區(qū)生產(chǎn)-消防給水管網(wǎng)。沉淀池的底流污泥通過泥漿泵送至壓濾機進行脫水處理，脫水后的泥餅含水率小于50%，用汽車送至環(huán)保部門制定地點填埋。除鹽系統(tǒng)的外排濃水經(jīng)泵加壓供高爐水沖渣及轉(zhuǎn)爐燜渣等用戶。4 鋼鐵廠生產(chǎn)污水處理核心工藝4.1 污水處理核心工藝設(shè)計參數(shù)4.1.1 高效

8、沉淀池設(shè)計進水水質(zhì)由于京唐鋼鐵廠尚未建成，故污水處理依據(jù)水源水樣的分析指標并結(jié)合鋼鐵廠各工序水系統(tǒng)的設(shè)計（循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)N=4），同時考慮到格柵、除油裝置等前部處理設(shè)施的預處理作用，確定沉淀池進水水質(zhì)。處理單元設(shè)計進水水質(zhì)詳見表1.4.1.2 高速濾池設(shè)計出水水質(zhì)考慮工業(yè)污水處理的能源與環(huán)保要求，首先要滿足達到常規(guī)的生產(chǎn)回用水的水質(zhì)要求，另外，從工業(yè)污水的來水特性、處理工藝原則和使用工藝條件、設(shè)施的常規(guī)去除能力及回用水的使用性質(zhì)出發(fā)，同時兼顧到后續(xù)深度處理的需要，確定高速濾池出水水質(zhì)。處理單元設(shè)計出水水質(zhì)詳見表2.4.2 污水處理核心工藝描述4.2.1 高效沉淀池工藝高效沉淀池有混凝池、絮

9、凝反應池、沉淀濃縮池等部分組成，主要采用濃縮污泥回流和斜管沉淀技術(shù)。表1 高效沉淀池設(shè)計進水水質(zhì)指標表以CaCO3計以CaCO3計以CaCO3計以CaCO3計以CaCO3計6.09.080200150601050020033017020020000.430030040Mg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LPH色度SSCODCBOD5石油類總硬度暫時硬度鈣硬度鎂硬度總堿度含鹽量總鐵C1SD42溫度12345678910111213141516序號 污水指標項目 單位 指標 備注 表2 濾池設(shè)計出水水質(zhì)指標表以CaCO3計以CaCO

10、3計6.09.02135050200.12015Mg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LPHSS石油類總硬度暫時硬度CODC總鐵BOD5色度123456789序號 污水指標項目 單位 指標 備注 4.2.1.1 混凝化學混凝反應是整個處理系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。污水與投加的混凝劑在前部的混凝池中進行反應，污水中的污染物反應后形成凝聚體。在這個過程中，懸浮物、BOD或COD被大部分去除。另外在混凝池中投入石灰進行軟化，以去除暫時硬度?；炷磻獙崿F(xiàn)動態(tài)混凝，進水和出水的水流都控制在反應池表層。最大限度的保證回流的污泥和進水充分混合。4.2.1.2 絮凝發(fā)生在絮凝池的絮凝是一種物理機械過程。

11、在這一過程中，物理攪拌和分子間力使絮凝體增大以利于泥水分離。在絮凝池投加離子高分子聚合物作為助凝劑可起到吸附架橋作用以強化絮凝效果。絮凝反應區(qū)由快讀攪拌區(qū)域和無攪拌區(qū)域組成，快速攪拌區(qū)域由變速葉輪控制加藥后混合水的攪拌速度，無攪拌區(qū)域可以促進礬花增大和密實均勻。4.2.1.3 沉淀和污泥濃縮絮凝反應后的污水進入預沉濃縮區(qū)，大部分固體懸浮物在該區(qū)域沉淀并濃縮。沉淀部分采用斜管沉淀池，其上升速度可達12m/h左右，在這個速度下沉淀池仍可以得到良好的沉淀效果。斜管的長度為1.15m，斜管內(nèi)徑為50mm，他的安裝傾度和水平方向呈60度。這個傾度可以保證沉淀在斜管上的污泥可以順利地滑向底部而不至于掛積在

12、斜管上。斜管的剖面是六邊型而不是通常的梯形。因為對于斜管沉淀來說投大的有效沉淀面積，提高沉淀效率。污泥濃縮區(qū)底部設(shè)有帶有濃縮功能的刮泥機，把剩余污泥刮入泥斗，一部分活性泥渣連續(xù)回流至混凝池，另一部分污泥定期由泵抽出送至污泥脫水設(shè)施進行處理。4.2.1.4 pH調(diào)節(jié)池上清液由集水槽系統(tǒng)收集，進入pH調(diào)節(jié)池，沉淀出水偏堿性，在此投加硫酸調(diào)整pH值到6.59之間。4.2.2 高效沉淀池主要涉及參數(shù)見表3。表3 高效沉淀池主要設(shè)計參數(shù)各反應池數(shù)量及處理水量混凝池：1組，單組處理水量：1000m/h絮凝池：2組，單組處理水量：500m/h沉淀池：1組，單組處理水量：500m/h反應及控制條件根據(jù)來水自動

13、控制各反應池攪拌器參數(shù)快速攪拌器（混凝池）排液量：6459m/h慢速攪拌器（絮凝池）排液量：10125m/h各反應池停留時間混凝池：2.4min絮凝池：21.7min上升流速10.9m/h排泥量每座沉淀池瞬時排放流量15m/h，每小時排放約14分鐘。排放污泥量約為168m/d。排泥濃度含水率約為89.5%污泥成分SS產(chǎn)生的污泥大約為28%，其他化學污泥約為72%4.2.3 高速律詩工藝沉淀池出水進入濾池以去除殘留的SS和油，滿足出水指標。濾池采用高速+深層過濾技術(shù)。4.2.3.1 傳統(tǒng)砂濾池（1m砂子，濾速6-10m/h），實驗觀察截污深度只在濾料表面；若增加濾料厚度對較小的濾速是沒有意義的，

14、大部分SS只停留在濾料上部，只有在濾速超過13m/h時，增加濾料厚度的優(yōu)越性才能體現(xiàn)出來。故本設(shè)計采用濾料厚度為2m，正常濾速13.2m/h，強制濾速17.6m/h，使礬花更深地深入到過濾介質(zhì)中，從而增大滯留能力，并延長過濾周期。4.2.3.2 沉淀池的出水重力流入濾池。進水靠濾池前閘門控制由渠道進入每格濾池，以保證在濾層上的水均勻分配，濾池出水調(diào)節(jié)閥將根據(jù)濾池的水位進行調(diào)節(jié)以保持一個恒定的過濾水位，濾料為石英砂，由預制的混凝土濾板支撐。每個濾板上安裝有許多PP（聚丙烯）濾頭。濾頭均勻地分布在濾板上，其目的是使過濾出水均勻流出，并在反沖洗周期中使氣/水分布均勻，避免短流和盲區(qū)。濾后水流入反洗清

15、水池。為保證高速啟閉和閥位精確，濾池的自動閥門和閘門（進水、濾后水、翻沖洗水、反沖洗氣等）都采用氣動。濾后水通過水閥門，流入濾廊下部集水井。過濾過程中，濾層的水頭損失將隨著截污程度不斷上升，濾前水位的恒定要依靠出水閥門的實時調(diào)節(jié)來完成。濾池設(shè)有獨立功能的PLC控制室，按預設(shè)程序工作。4.2.4 高速濾池主要設(shè)計參數(shù)見表4。表4 高速濾池主要設(shè)計參數(shù)濾池數(shù)量4濾池運行控制條件自動控制濾料及厚度砂濾料，厚度2m正常濾速13.2m/h強制濾速17.6m/h反洗水強度30m/，h混合沖（氣/水）60m/，h水沖反洗空氣強度50Nm/，h反洗時間氣沖：1min混合沖（氣/水）：4min水沖：6min反洗

16、設(shè)備配備沖洗水泵710m/h，二用一備沖洗風機：1040Nm/h，一用一備5 鋼鐵廠生產(chǎn)污水處理工藝改進5.1 污水處理站進水條件由于新建的京唐鋼鐵廠區(qū)采用生產(chǎn)污水、工業(yè)廢水、生活污水、廠區(qū)雨排水分流制作，各種排水分質(zhì)處理，這樣即可為污水處理站各工藝處理單元運行專一穩(wěn)定、降低維修費用，又可為保證出水水質(zhì)達標提供了前期保障。5.2改進污水處理工藝設(shè)施5.2.1 對沉淀池進行如下改進：5.2.1.1 增加油及浮渣撇除設(shè)施，提高出水水質(zhì)；5.2.1.2 原污泥循環(huán)及排放泵采用公用設(shè)置，鑒于污泥循環(huán)泵及排放泵的性能工況不同，兩種泵分別單獨設(shè)置。5.2.1.3 增加一些有利于水力條件的配件。如進水處的導

17、流板、攪拌器下方的十字版等，確保更好的水力條件。在此基礎(chǔ)上取消了原來的后混凝及回流污泥投加的絮凝劑，這樣不僅減少了藥劑用量，并且更有利于后續(xù)膜法的深度處理。5.2.2 對濾池進行如下改進：5.2.2.1 最初設(shè)計的濾池、濾料厚度一般為1m。在實際運行中，我們發(fā)現(xiàn)其濾料厚度不能滿足截污的要求，而且濾池運行周期較短，反洗比較頻繁。因此，在京唐鋼鐵廠生產(chǎn)污水處理設(shè)計中，我們加大濾池的濾層厚度（2m），選擇合適的濾料，使礬花更深地滲入過濾介質(zhì)中，從而增大截污能力（截污深度可達濾料厚度的70%以上），并延長過濾周期。使濾池的長長濾速可達到15-20m/h。5.2.2.2 采用更好的反沖洗強度（混合沖強度30m/h；水沖強度60m/h；氣沖強度50Nm/h），確保濾料的徹底清洗。在反洗時不需表面掃洗。5.2.2.3 濾池設(shè)于室內(nèi)，減少了由于陽光照射滋生藻類的影響。5.2.2.4 較高的濾速使濾池的占地面積較小，節(jié)約了投資。5.2.2.5 較高的濾速可達到深層過濾，增減了過濾周期。同時高速過濾不會產(chǎn)生短流和濾層負壓，出水水質(zhì)更加穩(wěn)定。6 結(jié)語綜上所述，鋼鐵廠的生產(chǎn)污水采用物化法處理工藝是可行的，經(jīng)過改進后