專利名稱：鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理工藝，具體的說是一種鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝。
背景技術(shù)：
由于鋼鐵企業(yè)有連鑄、熱軋、冷軋等程序單元，經(jīng)由上述單元排出混合的廢水具有水質(zhì)波動(dòng)大，含微量油且溶解固體含量高等特點(diǎn)，鋼鐵企業(yè)綜合廢水經(jīng)排放處理(經(jīng)物化法處理)回用廢水油含量仍在0. 8-%ig/L，COD在15-40mg/L。對(duì)于這類廢水的脫鹽處理， 國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)有采用“超濾+反滲透”雙膜聯(lián)用的工程實(shí)例，但從實(shí)際工程案例的運(yùn)行效果看，由于企業(yè)對(duì)含油廢水處理經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)廢水無預(yù)處理過程，因此普遍存在反滲透膜容易出現(xiàn)有機(jī)物污染、易堵塞及清洗困難等問題，主要原因是廢水含有微量油和COD。超濾雖有較好的降濁效果，但因膜孔徑較大，對(duì)微量油和COD截留效果差，不能滿足RO膜對(duì)進(jìn)水含油量、COD等指標(biāo)的要求。另外，企業(yè)通常為降低工程投資，所選RO膜通量較高，從而進(jìn)一步加重了膜污染的嚴(yán)重程度，加速膜通量衰減，使膜清洗周期逐漸變短，清洗頻繁(15-30天左右)，進(jìn)而造成反滲透脫鹽率下降，膜組件使用壽命縮短，生產(chǎn)和運(yùn)行成本大幅增加，影響下工序正常運(yùn)行。因此必須在“超濾+反滲透”之前進(jìn)行預(yù)處理以降低其油含量，同時(shí)合理選取膜工藝控制參數(shù)。目前流行的反滲透預(yù)處理工藝，主要以降濁為主，未考慮油含量和COD 指標(biāo)對(duì)反滲透膜的不利影響，存在問題很多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)穩(wěn)定、 膜清洗周期長(zhǎng)、投資和運(yùn)行成本低的鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝。本發(fā)明鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝為將回用廢水先進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行后續(xù)的超濾及反滲透處理后出水，所述預(yù)處理工藝為將廢水經(jīng)管道送入多介質(zhì)過濾器進(jìn)行過濾以降低水中油含量和濁度，其中，所述回用廢水在多介質(zhì)過濾器中的濾速為8-10m/ h，所述多介質(zhì)過濾器包括底部的配水區(qū)、中部承托區(qū)和上部的濾料區(qū)，所述承托區(qū)填料為 Φ3-5πιπι礫石，填充厚度為200-300mm;所述濾料區(qū)由上層的粗濾層和下層的細(xì)濾層構(gòu)成， 所述粗濾層填料為無煙煤、陶濾及活性碳中的至少一種，粒徑范圍為1. 6-3. 0mm，填充厚度 400-600mm，所述細(xì)濾層填料為石英砂，其粒徑范圍為0. 5-1. 2m，填充厚度為600-800mm。向進(jìn)入多介質(zhì)過濾器前的回用廢水中投加4_5mg/L絮凝劑進(jìn)行微絮凝。當(dāng)所述回用廢水中油含量小于1. Omg/L時(shí)不加絮凝劑；當(dāng)所述回用廢水油含量達(dá)到或超過1. Omg/L時(shí)，向進(jìn)入多介質(zhì)過濾器前的回用廢水中投加4-5mg/L絮凝劑。所述細(xì)濾層由兩層不同粒徑的石英砂層構(gòu)成，每層300-400mm厚，上層粒徑為 0. 5-0. 8mm,下層粒徑為 0. 8-1. 2mm。對(duì)所述多介質(zhì)過濾器進(jìn)行定期反洗，所述反洗過程依次為氣洗、水氣混合洗、水洗，其中，水洗強(qiáng)度為8-10m7m2. h，氣洗壓力0. 07MPa。
所述反洗過程中氣洗時(shí)間為3-5min，水氣混合洗時(shí)間為8-lOmin，水洗時(shí)間為 8-10mino所述超濾步驟中膜設(shè)計(jì)通量為40-43L/m2. h，反滲透步驟包括一級(jí)滲透及二級(jí)滲透，所述一級(jí)滲透膜設(shè)計(jì)通量為17-20L/m2.h，二級(jí)滲透膜設(shè)計(jì)通量為30-35L/m2.h。本發(fā)明所述回用廢水(即鋼鐵企業(yè)綜合廢水經(jīng)排放處理后的廢水)水質(zhì)與通常的生活污水完全不同(含油且COD高)，且由于設(shè)計(jì)的預(yù)處理工藝步驟又比較簡(jiǎn)單，因此申請(qǐng)人對(duì)多介質(zhì)過濾器中的濾料區(qū)進(jìn)行深入研究，在石英砂層的上方增設(shè)粗濾層，所述粗濾層填料可以使用無煙煤、陶濾及活性碳中的一種，且粒徑應(yīng)大于石英砂的細(xì)濾層，這些粗濾層的填料為多孔介質(zhì)，比表面積大，吸附能高，對(duì)油和COD吸附效果好，過濾阻力小。進(jìn)一步的，發(fā)明人將石英砂的粒度范圍控制在0. 5-1. 2mm，小粒徑的石英砂吸附能低，但沙粒之間孔隙小，篩濾作用好，有利于降低濁度和乳化狀油，能與粗濾層很好的進(jìn)行配合。進(jìn)一步研究實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)濾層由兩層不同粒徑的石英砂層構(gòu)成為好，上層粒徑為0. 5-0. 8mm，下層粒徑為0. 8-1. 2mm，通過不同級(jí)配的石英砂層，可以很好的截留廢水中的油及其它物質(zhì)，除油降濁效果最為滿意，同時(shí)控制各層的厚度在保證過濾效果的同時(shí)還降低了罐體的高度，減少了設(shè)備的投資。另外，由于油在水中為懸濁狀態(tài)，回用廢水通過多介質(zhì)過濾器的濾速會(huì)對(duì)其除油效果帶來很大影響，濾速過快，則石英砂除油效果急劇下降；濾速過慢，則粗濾料除油效果差，且石英砂濾料板結(jié)快，反洗效果差；因此須控制濾速在8-10m/h，特別優(yōu)選為 10m/h,在該濾速下工作，配合添加的粗濾層可有效提高過濾其除油、COD和濁度效果，緩解過濾器板結(jié)問題。所述絮凝劑可以使用例如PAC(聚合氯化鋁)和/或PFS(聚合硫酸鐵)等，當(dāng)廢水中微量油低于1.0mg/L時(shí)可以不加絮凝劑，少量的油分子可吸附在多孔濾料上，膠體物質(zhì)和懸浮雜質(zhì)被石英砂阻截，砂濾出水的油含量、COD和濁度即可控制在要求范圍內(nèi)；當(dāng)廢水中油含量在達(dá)到或超過1.0mg/L時(shí)，可投加少量絮凝劑，經(jīng)在進(jìn)入多介質(zhì)過濾器前的管道內(nèi)混合即能達(dá)到較好的膠體脫穩(wěn)效果，再經(jīng)過多介質(zhì)過濾器過濾時(shí)，可有效穩(wěn)定過濾器除油的效果，防止濾料板結(jié)。同時(shí)，申請(qǐng)人還對(duì)過濾器定期反洗過程進(jìn)行了改進(jìn)，過去反洗均為單一形式，如僅為水洗，或僅為氣洗，或僅為水氣混合洗，現(xiàn)改為先進(jìn)行氣洗，再進(jìn)行水氣混合洗，最后進(jìn)行水洗，并根據(jù)填粒層數(shù)和粒度設(shè)計(jì)了相應(yīng)的水洗強(qiáng)度和氣洗壓力，并進(jìn)一步對(duì)水洗時(shí)間進(jìn)行了控制，大大改善了反洗效果，避免跑料。經(jīng)預(yù)處理后，廢水中濁度和油含量均可下降50%以上，過濾器反洗效果好，長(zhǎng)期運(yùn)行無濾料板結(jié)和反洗跑料現(xiàn)象。配合預(yù)處理工藝降低廢水中油含量外，發(fā)明人對(duì)后續(xù)超濾及反滲透工藝的膜通量參數(shù)也進(jìn)行了調(diào)整，大幅降低超濾膜和一級(jí)反應(yīng)透滲透膜通量，適當(dāng)提高二級(jí)反滲透的膜通量。有機(jī)物和油類物質(zhì)對(duì)有機(jī)膜性能有嚴(yán)重影響，輕者造成膜污堵，重則使其失效；廢水經(jīng)過預(yù)處理后，可使油含量下降，但仍不能徹底去除，依然會(huì)對(duì)超濾膜和一級(jí)反滲透膜造成污堵，使其通量受到一定限制。但二級(jí)反滲透膜進(jìn)水經(jīng)一級(jí)反滲透膜處理后，含油量和含鹽量均大幅度下降，因而膜通量可充分得到發(fā)揮。上述控制措施能夠保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行， 在處理水量和投資、運(yùn)行成本之間找到一個(gè)最佳平衡點(diǎn)，避免過份追求膜通量而造成系統(tǒng)穩(wěn)定性差、頻繁化學(xué)清洗或膜管壽命縮短等問題，防止頻繁花費(fèi)巨資更換組件等問題的發(fā)生。有益效果
本發(fā)明工藝極為簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行成本低，二級(jí)除鹽水綜合成本為2.09元/ 噸，通過預(yù)處理工藝能夠有效降低水中各項(xiàng)指標(biāo)，油含量小于0. 8mg/l,C0D含量小于20mg/ 1完全滿足超濾工藝步驟的進(jìn)水要求，可以有效改善超濾膜的產(chǎn)水通量，避免油污染造成的超濾膜通量快速衰減；同時(shí)超濾出水后，油含量進(jìn)一步降低，油含量小于0. 5mg/l，可顯著延長(zhǎng)反滲透膜的化學(xué)清洗周期(一年以上)，提高膜組件的使用壽命，可直接降低廢水深度處理的回用成本，出水各項(xiàng)指標(biāo)合格，滿足回用水標(biāo)準(zhǔn)。說明書附1為本發(fā)明多介質(zhì)過濾器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2濾速對(duì)單濾料過濾器除油效果影響(投加PAC)；圖3濾速對(duì)單濾料過濾器除油效果影響(投加PFS)；圖4濾速對(duì)多介質(zhì)過濾器除油效果影響(投加PAC)；圖5微絮凝對(duì)超濾膜跨膜壓差的影響。其中，1-罐體1、2_配水區(qū)、3-承托區(qū)、4-細(xì)濾層、4. 1_上層細(xì)濾層、4. 2_下層細(xì)濾層、5-粗濾層、6-過濾進(jìn)水口、7-過濾出水口、8-反洗進(jìn)水口、9-反洗出水口、10-反洗進(jìn)氣口、11-排空口、12-人口、13-排氣口。
具體實(shí)施例方式以武漢鋼鐵(集團(tuán))公司的鋼鐵企業(yè)綜合廢水為例對(duì)本發(fā)明工藝進(jìn)行進(jìn)一步說明。多介質(zhì)過濾器的結(jié)構(gòu)參照

圖1，多介質(zhì)過濾器主要包括位于罐體1內(nèi)下部的配水區(qū)2、中部的承托區(qū)3和上部的濾料區(qū)，承托區(qū)3采用礫石填充，濾料區(qū)由粗濾層5和細(xì)濾層4構(gòu)成，粗濾層為無煙煤、陶粒或活性碳中的任一種，細(xì)濾層4為石英砂(本實(shí)施例采用天然海砂，較人工破碎的石英砂更適于作為濾層使用)，粒徑采用分層級(jí)配布置(圖中示出為二層，由上自下依次為4. 1,4. 2，具體粒徑見表1)。所述罐體1上的過濾進(jìn)水口 6及反洗出水口 9經(jīng)管道與罐體1頂部的濾粒區(qū)4上方連通，所述罐體1上的過濾出水口 7、反洗進(jìn)水口 8、以及反洗進(jìn)氣口 10與罐體1底部的配水區(qū)2下方連通。罐體1頂部還設(shè)有排氣口 13、底部設(shè)有排空口 11，罐體1上還根據(jù)需要設(shè)有人口 12。工藝方法的實(shí)施例1-3 將回用廢水通過壓力管道(根據(jù)管道中回用廢水的油含量指標(biāo)判斷不投加或投加絮凝劑進(jìn)行微絮凝)由過濾進(jìn)水口 6經(jīng)管道送入罐體1的濾料區(qū)上方，再經(jīng)由粗濾層5、 上層細(xì)濾層4. 1、下層細(xì)濾層4. 2、承托區(qū)3層層過濾除油去濁后經(jīng)由配水區(qū)2的下方的過濾出水口 7流出；回用廢水經(jīng)多介質(zhì)過濾器過濾預(yù)處理后，再進(jìn)行超濾和反滲透處理。另外，常規(guī)情況下多介質(zhì)過濾器需要每運(yùn)行24h進(jìn)行一次氣、水反沖洗，反沖洗過程為先進(jìn)行氣洗3-5min，然后進(jìn)行水氣混合洗8-lOmin，最后水洗8-lOmin，水洗強(qiáng)度為8-10m3/m2. h， 氣洗壓力0. 07MPa,反沖洗水量與過濾水量相等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)出水要求和水質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果合理調(diào)整具體反沖洗周期，(各參數(shù)詳見表1及表2)。采用實(shí)施例1-3的方法，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行一年以上，過濾器無板結(jié)和跑料現(xiàn)象，RO膜組件沒有進(jìn)行化學(xué)清洗，水量、水質(zhì)均達(dá)設(shè)計(jì)目標(biāo)，也未進(jìn)行更換。比較例
比較例不向回用廢水中投絮凝劑，且采用單層石英砂濾料過濾器對(duì)回用廢水進(jìn)行預(yù)處理后，再進(jìn)超濾和反滲透處理，且參照地表水確定超濾和反滲透膜通量。具體參數(shù)詳見表1及表2。采用比較例的方法，過濾器板結(jié)問題突出，產(chǎn)水量不足，反滲透膜污染程度嚴(yán)重，膜通量迅速衰減，跨膜壓差快速升高，最終因反滲透膜頻繁化學(xué)清洗(15天一次)導(dǎo)致無法正常運(yùn)行。表1 實(shí)施例1-3工藝參數(shù)列表
權(quán)利要求
1.一種鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝，其特征在于，將回用廢水先進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行后續(xù)的超濾及反滲透處理后出水，所述預(yù)處理工藝為將廢水經(jīng)管道送入多介質(zhì)過濾器進(jìn)行過濾以降低水中油含量和濁度，其中，所述回用廢水在多介質(zhì)過濾器中的濾速為 8-10m/h，所述多介質(zhì)過濾器包括底部的配水區(qū)、中部承托區(qū)和上部的濾料區(qū)，所述承托區(qū)填料為Φ3-5πιπι礫石，填充厚度為200-300mm;所述濾料區(qū)由上層的粗濾層和下層的細(xì)濾層構(gòu)成，所述粗濾層填料為無煙煤、陶濾及活性碳中的至少一種，粒徑范圍為1.6-3. Omm, 填充厚度400-600mm，所述細(xì)濾層填料為石英砂，其粒徑范圍為0. 5-1.加，填充厚度為 600-800mm。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝，其特征在于，向進(jìn)入多介質(zhì)過濾器前的回用廢水中投加4-5mg/L絮凝劑進(jìn)行微絮凝。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝，其特征在于，當(dāng)所述回用廢水中油含量小于1. Omg/L時(shí)不加絮凝劑；當(dāng)所述回用廢水油含量達(dá)到或超過1. Omg/L時(shí)，向進(jìn)入多介質(zhì)過濾器前的回用廢水中投加4-5mg/L絮凝劑。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝，其特征在于，所述細(xì)濾層由兩層不同粒徑的石英砂層構(gòu)成，每層300-400mm厚，上層粒徑為0. 5-0. 8mm，下層粒徑為 0. 8-1. 2mm。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝，其特征在于，對(duì)所述多介質(zhì)過濾器進(jìn)行定期反洗，所述反洗過程依次為氣洗、水氣混合洗、水洗，其中，水洗強(qiáng)度為 8-IOmVm2. h，氣洗壓力 0. 07MPa。
6.如權(quán)利要求4所述的鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝，其特征在于，所述反洗過程中氣洗時(shí)間為3-5min，水氣混合洗時(shí)間為8_10min，水洗時(shí)間為8_10min。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝，其特征在于，所述超濾步驟中膜設(shè)計(jì)通量為40-43L/m2. h，反滲透步驟包括一級(jí)滲透及二級(jí)滲透，所述一級(jí)滲透膜設(shè)計(jì)通量為17-20L/m2. h，二級(jí)滲透膜設(shè)計(jì)通量為30-35L/m2. h。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理工藝，解決了現(xiàn)有“超濾+反滲透”雙膜聯(lián)用工藝中普遍存在的反滲透膜容易出現(xiàn)有機(jī)物污染、易堵塞及清洗困難等問題，將回用廢水先進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行后續(xù)的超濾及反滲透處理后出水，所述預(yù)處理工藝為將廢水經(jīng)管道送入多介質(zhì)過濾器進(jìn)行過濾以降低水中濁度和油含量。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)穩(wěn)定、膜清洗周期長(zhǎng)、投資和運(yùn)行成本低。
文檔編號(hào)C02F103/16GK102491574SQ20111044623
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者吳曉暉, 李建梅, 章北平, 羅聰, 肖蘭芳, 舒純 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司