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[摘 要]我国钢铁工业在近年来得到了较快的发展，取得了一定的成就，但其是用水大户，排出了大量的工业废水。双膜法处理工艺特别适用于含盐量较高的钢铁工业废水，具有除盐率高、技术成熟、工艺先进等优势。本文以某项目为例，深入探讨了双膜法水处理在钢铁工业废水回用中的应用，具有一定的参考价值。
[关键词]双膜法水处理；钢铁工业；废水回用
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0398-02
1.前言
中国是一个水资源相对贫乏的国家，人均水资源占有量仅达到25%的全球人均水资源占有量。我国钢铁工业在近年来得到了较快的发展，取得了一定的成就，但其是用水大户，排出了大量的工业废水，钢铁企业的废水组份复杂，若不对这些废水进行有效地综合处理与回用，必将严重污染当地的水资源，对当地群众的用水安全造成致命威胁。膜法技术是一种有效地钢铁废水处理与回用技术，能够脱除盐份、悬浮物、重金属、COD、硬度与碱度等一系列的污染物。双膜法水处理【外压浸入式超滤（UF）+反渗透（RO）】是一种钢铁工业废水回用的新型方法，本文就双膜法水处理在钢铁工业废水回用中的应用进行探讨。
2.废水脱盐处理工艺
钢铁企业回用水的水质标准多采用《钢铁工业企业给水排水设计手册》和GB/T19923-2005《再生水工业用水水质》所指定的参数，如表1。为了能够达到相应的指标，务必要采取有效的废水处理工艺。从目前来看，废水处理工艺技术较多，膜分离方法、离子交换法、蒸馏法、电渗析法等都已经实现了钢铁工业企业废水回用投用。4种脱盐工艺的比较见表2。通过对比4種脱盐工艺，双膜处理工艺的优势最为明显，尤其适用于含盐量较高的钢铁工业废水，具有除盐率高、技术成熟、工艺先进等优势。
3.项目应用
3.1 项目概况
某大型钢铁企业在2011年建成了一套废水回用除盐系统（应用双膜法处理工艺），其处理的水源为冶炼废水、轧钢废水和部分生活污水，处理之后的水主要用于不锈钢冷轧工序。废水回用除盐系统的进水水质如表3所示。
从表3可知，原水的设计指标存在几个特点：
（1）总硬度<1200 mg/l，属于高硬度；电导率<3300μs/cm，属于高含盐量。高硬度会对一段RO工艺的回收率造成较大的限制，而高含盐量有可能会造成RO出现较为明显的结垢倾向，为了防止出现这种情况，应该将阻垢剂添加在RO之前。
（2）原水中的COD指标（3-40 mg/l）、油（5-10 mg/l）、铁（3～6 mg/l）的含量都较高，特别是铁含量过高，很容易会造成RO膜或者超滤膜出现铁污染。针对这种情况，可以采用“沉淀+氧化”的工艺来降低Fe含量。基于双膜系统能够实现连续运行的角度来进行综合考虑，RO膜系统和UF膜系统都应该尽量避免由油侵扰。
3.2 工艺路线
3.2.1前处理工艺
前处理系统的作用在于将原水中的大部分有机物、悬浮颗粒物、铁锰去除，以便提高膜系统的进水水质，降低膜系统的运行负荷。前处理系统主要包曝气氧化调节池、斜板沉淀池、助凝剂加药系统、次氯酸钠加药系统等，前处理后段设备详见表4。
3.2.2超滤膜（UF）系统
中段采用了超滤（UF）系统来对胶体、微生物、悬浮物等污染物进行处理，让水质得到更大程度的提高，SDI15<3，浊度稳定在0.1NTU以下，从而让反渗透系统能够实现长期稳定的运行。本项目采用超滤膜元件为DOWTM SFP2860超滤膜元件，外压过滤形式，过滤精度为0.03um，材质为PVDF（聚偏氟乙烯），具体系统配置见表5：
该系统运行期间，每30min在线清洗一次，反冲洗水中加入15mg/L杀菌剂，压力0.1.5Mpa，反洗透水率控制在150L/m2*h，持续时间3min；正冲洗结合气冲洗，进气表压0.2Mpa，单支组件进气量8～10Nm3/h，持续时间30Sec效果良好，由此正常运行压差始终在0.1MPa以内。跨膜压力超过0.15Mpa，进行化学清洗，0.4%HCL进行无极污染物清洗，0.1%NaOH+0.2%NaCLO进行有机污染物清洗。
3.2.3 反渗透（RO）系统
反渗透技术是近来年应用非常成熟的水处理技术。其机理为一个对透过的物质具有选择性的膜叫做半透膜，在半透膜的两边若放相同体积的稀溶液和浓溶液，稀溶液就会因为两边的浓度差不同而渗透到浓溶液一边，此过程称为渗透，反之，则为反渗透。本反渗透（RO）系统采用BW30FR-365-8040膜元件两段2-1排列，与前处理超滤膜（UF）系统成套配置，单套回收率70%。RO膜清洗视污染物种类选择，有机污染物0.1%NaOH，Ph值为12，最高清洗温度30℃，垢类污染物0.2%HCL ，Ph值为2，最高清洗温度35℃，铁污染1.0%Na2s2O4， Ph值为5，最高清洗温度30℃，。通过1年多时间的连续运行，二段RO压差的波动范围仅仅为0.7～1bar，较为稳定。
3.3 经济效益分析
本系统建成之后，基于0.45元/吨污水排污收费、4.3元/吨软化水、3.10元/吨循环水的价格来计算，该钢铁企业每日可以回收数以千计吨的软化水和工业循环用水，其每月产生的经济效益收益达百万元。
4.结语
总之，采用双膜法水处理技术【外压浸入式超滤（UF）+反渗透（RO）】来处理钢铁工业废水能够取得较佳的处理效果，能够大幅度降低废水的排放量，也能够减少企业的运营成本，符合节能减排的要求。
参考文献
[1] 刘刀，胡伟.浅谈超滤法处理钢铁企业冷扎厂乳化液废水[J]. 工业水处理，2OO6.26（7）：74-76
[2] 方忠海.膜法水处理技术在钢铁废水回用中的应用《中国钢铁业》 2007，07，X703，（69-72）。
[3] 石岩，唐运平，季民，许丹宇，孙凯，侯霙.钢铁企业多源废水处理与再生回用集成技术[J].水处理技术. 2011，28（06）：133-135.
[4] 钢铁工业废水治理及回用工程技术规范Technical specifications for waste water treatment and reuse of iron and steel industry （HJ 2019-2012）.
[关键词]双膜法水处理；钢铁工业；废水回用
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0398-02
1.前言
中国是一个水资源相对贫乏的国家，人均水资源占有量仅达到25%的全球人均水资源占有量。我国钢铁工业在近年来得到了较快的发展，取得了一定的成就，但其是用水大户，排出了大量的工业废水，钢铁企业的废水组份复杂，若不对这些废水进行有效地综合处理与回用，必将严重污染当地的水资源，对当地群众的用水安全造成致命威胁。膜法技术是一种有效地钢铁废水处理与回用技术，能够脱除盐份、悬浮物、重金属、COD、硬度与碱度等一系列的污染物。双膜法水处理【外压浸入式超滤（UF）+反渗透（RO）】是一种钢铁工业废水回用的新型方法，本文就双膜法水处理在钢铁工业废水回用中的应用进行探讨。
2.废水脱盐处理工艺
钢铁企业回用水的水质标准多采用《钢铁工业企业给水排水设计手册》和GB/T19923-2005《再生水工业用水水质》所指定的参数，如表1。为了能够达到相应的指标，务必要采取有效的废水处理工艺。从目前来看，废水处理工艺技术较多，膜分离方法、离子交换法、蒸馏法、电渗析法等都已经实现了钢铁工业企业废水回用投用。4种脱盐工艺的比较见表2。通过对比4種脱盐工艺，双膜处理工艺的优势最为明显，尤其适用于含盐量较高的钢铁工业废水，具有除盐率高、技术成熟、工艺先进等优势。
3.项目应用
3.1 项目概况
某大型钢铁企业在2011年建成了一套废水回用除盐系统（应用双膜法处理工艺），其处理的水源为冶炼废水、轧钢废水和部分生活污水，处理之后的水主要用于不锈钢冷轧工序。废水回用除盐系统的进水水质如表3所示。
从表3可知，原水的设计指标存在几个特点：
（1）总硬度<1200 mg/l，属于高硬度；电导率<3300μs/cm，属于高含盐量。高硬度会对一段RO工艺的回收率造成较大的限制，而高含盐量有可能会造成RO出现较为明显的结垢倾向，为了防止出现这种情况，应该将阻垢剂添加在RO之前。
（2）原水中的COD指标（3-40 mg/l）、油（5-10 mg/l）、铁（3～6 mg/l）的含量都较高，特别是铁含量过高，很容易会造成RO膜或者超滤膜出现铁污染。针对这种情况，可以采用“沉淀+氧化”的工艺来降低Fe含量。基于双膜系统能够实现连续运行的角度来进行综合考虑，RO膜系统和UF膜系统都应该尽量避免由油侵扰。
3.2 工艺路线
3.2.1前处理工艺
前处理系统的作用在于将原水中的大部分有机物、悬浮颗粒物、铁锰去除，以便提高膜系统的进水水质，降低膜系统的运行负荷。前处理系统主要包曝气氧化调节池、斜板沉淀池、助凝剂加药系统、次氯酸钠加药系统等，前处理后段设备详见表4。
3.2.2超滤膜（UF）系统
中段采用了超滤（UF）系统来对胶体、微生物、悬浮物等污染物进行处理，让水质得到更大程度的提高，SDI15<3，浊度稳定在0.1NTU以下，从而让反渗透系统能够实现长期稳定的运行。本项目采用超滤膜元件为DOWTM SFP2860超滤膜元件，外压过滤形式，过滤精度为0.03um，材质为PVDF（聚偏氟乙烯），具体系统配置见表5：
该系统运行期间，每30min在线清洗一次，反冲洗水中加入15mg/L杀菌剂，压力0.1.5Mpa，反洗透水率控制在150L/m2*h，持续时间3min；正冲洗结合气冲洗，进气表压0.2Mpa，单支组件进气量8～10Nm3/h，持续时间30Sec效果良好，由此正常运行压差始终在0.1MPa以内。跨膜压力超过0.15Mpa，进行化学清洗，0.4%HCL进行无极污染物清洗，0.1%NaOH+0.2%NaCLO进行有机污染物清洗。
3.2.3 反渗透（RO）系统
反渗透技术是近来年应用非常成熟的水处理技术。其机理为一个对透过的物质具有选择性的膜叫做半透膜，在半透膜的两边若放相同体积的稀溶液和浓溶液，稀溶液就会因为两边的浓度差不同而渗透到浓溶液一边，此过程称为渗透，反之，则为反渗透。本反渗透（RO）系统采用BW30FR-365-8040膜元件两段2-1排列，与前处理超滤膜（UF）系统成套配置，单套回收率70%。RO膜清洗视污染物种类选择，有机污染物0.1%NaOH，Ph值为12，最高清洗温度30℃，垢类污染物0.2%HCL ，Ph值为2，最高清洗温度35℃，铁污染1.0%Na2s2O4， Ph值为5，最高清洗温度30℃，。通过1年多时间的连续运行，二段RO压差的波动范围仅仅为0.7～1bar，较为稳定。
3.3 经济效益分析
本系统建成之后，基于0.45元/吨污水排污收费、4.3元/吨软化水、3.10元/吨循环水的价格来计算，该钢铁企业每日可以回收数以千计吨的软化水和工业循环用水，其每月产生的经济效益收益达百万元。
4.结语
总之，采用双膜法水处理技术【外压浸入式超滤（UF）+反渗透（RO）】来处理钢铁工业废水能够取得较佳的处理效果，能够大幅度降低废水的排放量，也能够减少企业的运营成本，符合节能减排的要求。
参考文献
[1] 刘刀，胡伟.浅谈超滤法处理钢铁企业冷扎厂乳化液废水[J]. 工业水处理，2OO6.26（7）：74-76
[2] 方忠海.膜法水处理技术在钢铁废水回用中的应用《中国钢铁业》 2007，07，X703，（69-72）。
[3] 石岩，唐运平，季民，许丹宇，孙凯，侯霙.钢铁企业多源废水处理与再生回用集成技术[J].水处理技术. 2011，28（06）：133-135.
[4] 钢铁工业废水治理及回用工程技术规范Technical specifications for waste water treatment and reuse of iron and steel industry （HJ 2019-2012）.