本發(fā)明屬于水處理領域，涉及一種鋼鐵工業(yè)廢水的深度處理回用組合工藝。
背景技術：
鋼鐵工業(yè)是用水大戶和廢水排放大戶。在淡水資源緊缺、全國大力推進節(jié)能減排的背景下，鋼鐵工業(yè)廢水的深度處理越來越受到重視。當前，大部分鋼鐵企業(yè)均已建立起循環(huán)處理系統(tǒng)，對鋼鐵工業(yè)廢水進行處理并循環(huán)利用，但是，隨著鹽分和氯離子等指標的高濃縮倍數(shù)所帶來的對循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢和微生物的滋生等問題，使鋼鐵企業(yè)仍不得不將大量的廢水排放到環(huán)境中。
近年來，隨著全膜法水處理系統(tǒng)的投資和運行成本的日益降低，部分鋼鐵企業(yè)已經(jīng)嘗試把超濾和反滲透的雙膜法工藝應用于企業(yè)的脫鹽水制取，但是由于在脫鹽水制取過程中，會產(chǎn)生高污染物濃度、高濃縮倍數(shù)的濃鹽水，目前國內(nèi)對高濃縮倍數(shù)的濃鹽水缺乏成本經(jīng)濟的處理方式。如采用蒸發(fā)結(jié)晶零排放工藝則往往面臨投資巨大、運行成本高、產(chǎn)生的結(jié)晶鹽泥因具有危險廢物特征處置困難等問題，鋼鐵企業(yè)通常做法是把濃鹽水直接排放或者在企業(yè)內(nèi)噴灑物料消耗，使得鋼鐵企業(yè)在使用雙膜法工藝時往往規(guī)模不大或者產(chǎn)水率不高，難以真正實現(xiàn)高水準的節(jié)水回用。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種鋼鐵工業(yè)廢水的深度處理回用組合工藝，使鋼鐵企業(yè)能夠提高產(chǎn)水回收率，低成本地處理濃鹽水，并達標排放，從而推進全膜法在鋼鐵企業(yè)中的大規(guī)模應用。
本發(fā)明采用的技術方案是：提供一種鋼鐵工業(yè)廢水的深度處理回用組合工藝，包括以下步驟：
(1)冷卻單元：冷卻單元包括冷卻塔、調(diào)節(jié)水池和板式格柵，對待處理的鋼鐵工業(yè)廢水進行降溫冷卻、調(diào)節(jié)水量和過濾細微顆粒；
(2)浸沒式超濾單元：浸沒式超濾單元包括浸沒式超濾膜、超濾產(chǎn)水池、中和池、集水池、高密沉淀池和多介質(zhì)過濾器。冷卻單元的出水進入到浸沒式超濾膜進行過濾，截留廢水中的懸浮物和膠體。浸沒式超濾膜清洗放空水經(jīng)過中和處理、高密沉淀池沉淀、多介質(zhì)過濾器過濾，處理后的廢水再進入到冷卻單元中的調(diào)節(jié)水池；
(3)反滲透單元：反滲透單元包括兩段反滲透膜，浸沒式超濾單元出水進入反滲透單元進行一次脫鹽，得到反滲透產(chǎn)水和濃水；
(4)反滲透濃水處理單元：包括軟化澄清池、臭氧氧化池、硝化反硝化濾池和多介質(zhì)過濾器。軟化澄清池中投加氫氧化鈉、碳酸鈉等藥劑，對反滲透濃水進行軟化處理，同時去除濃水中的重金屬和部分氟化物；軟化澄清池出水調(diào)節(jié)ph后進入臭氧池氧化降解有機物，提高濃水的可生化性，再進入硝化反硝化生物濾池去除氨氮和總氮；濾池的出水進入清水池，再經(jīng)過多介質(zhì)過濾器過濾。
(5)外壓式超濾單元：反滲透濃水處理單元出水進入外壓式超濾膜進行過濾，截留膠體、懸浮物和微生物，反洗水和濃水回到反滲透濃水處理單元的軟化澄清池；
(6)納濾單元：納濾單元包括兩段納濾膜，外壓式超濾單元過濾后的出水進入納濾膜單元進行二次脫鹽，得到納濾產(chǎn)水和濃水；
(7)納濾濃水處理單元：包括芬頓氧化、臭氧氧化、活性炭生物濾池和折點加氯池。納濾單元產(chǎn)生的納濾濃水首先經(jīng)過芬頓氧化去除濃水中的codcr、懸浮物和色度；并在芬頓沉淀池內(nèi)投加聚合氯化鋁藥劑去除氟化物；芬頓沉淀池出水進入臭氧接觸氧化池，再次去除難降解codcr，提高納濾濃水的可生化性，再進入活性炭生物濾池進一步去除codcr，最后通過折點加氯池投加次氯酸鈉進一步去除濃水中氨氮后排放。
所述的采用本發(fā)明的方法處理的鋼鐵工業(yè)廢水經(jīng)過預處理后進入本系統(tǒng)，其水質(zhì)特征為：水溫為15℃～45℃，ph為6.0～9.0，電導率≤3000μs/cm，總硬度（以caco3計）≤800mg/l，總?cè)芙夤腆w≤2000mg/l，cl-≤500mg/l，懸浮物≤15mg/l，codcr≤30mg/l，氨氮≤10mg/l，總氮≤20mg/l，油≤2mg/l，氟化物≤15mg/l。
所述的步驟（1）冷卻單元的調(diào)節(jié)水池中設有板式格柵，截留水中大于100μm的顆粒。
所述的步驟（2）浸沒式超濾單元的浸沒式超濾膜組件采用中空纖維式簾式膜組件，超濾膜的材料采用聚四氟乙烯（ptfe），超濾膜孔徑為0.2μm。
所述的步驟（2）浸沒式超濾單元的產(chǎn)水水質(zhì)sdi≤3，濁度≤0.2ntu。
所述的步驟（2）浸沒式超濾單元的浸沒式超濾膜池的清洗水通過管道排放到中和池，在中和池通過曝氣混合均勻，投加鹽酸或者氫氧化鈉等藥劑調(diào)節(jié)ph，調(diào)節(jié)完ph的清洗水用泵從中和池打入集水池，再從集水池用泵提升到高密沉淀池，在高密沉淀池內(nèi)投加聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺等藥劑，進行混凝沉淀，高密沉淀池出水自流到高密產(chǎn)水池，再從高密產(chǎn)水池用泵打入多介質(zhì)過濾器過濾，過濾后的產(chǎn)水水質(zhì)ph為7.0～8.5，ss≤5mg/l，濁度≤5ntu，產(chǎn)水回到步驟（1）冷卻單元的調(diào)節(jié)水池。
所述的步驟（3）反滲透單元的反滲透膜系統(tǒng)分成一級兩段膜濃縮，反滲透單元的產(chǎn)水回收率≥75%，產(chǎn)水電導率≤100μs/cm，tds≤50mg/l。
所述的步驟（4）反滲透濃水處理單元的軟化澄清池采用藥劑軟化法，投加藥劑為氫氧化鈉、碳酸鈉、聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺，經(jīng)軟化處理后的反滲透濃水硬度≤350mg/l。
所述的步驟（4）反滲透濃水處理單元的軟化澄清池的出水ph值較高，在軟化澄清池出水設有調(diào)節(jié)ph措施，采用藥劑中和，投加藥劑為鹽酸，出水ph值調(diào)節(jié)至7.0～8.0。
所述的步驟（4）反滲透濃水處理單元的硝化反硝化濾池采用前置硝化后置反硝化，前置硝化濾池的容積負荷0.58kgnh3-n/（m3·d），濾速3.0m3/（m2·h）；后置反硝化濾池的容積負荷3.10kgno3-n/（m3·d），濾速9.0m3/（m2·h），投加碳源為乙酸鈉。硝化反硝化濾池采用耐高鹽耐高氯離子的硝化反硝化菌株進行接種和馴化，馴化完成后濾池的出水氨氮≤2mg/l，總氮≤5mg/l。
所述的步驟（5）外壓式超濾單元的外壓式超濾膜組件采用中空纖維膜組件，超濾膜的材料采用聚偏氟乙烯，超濾膜公稱孔徑為0.03μm。
所述的步驟（6）納濾單元的納濾膜系統(tǒng)分成一級兩段膜濃縮，納濾的產(chǎn)水回收率≥60%，產(chǎn)水電導率≤900μs/cm，tds≤450mg/l。
所述的步驟（3）反滲透單元和所述的步驟（6）納濾單元的清洗水，來自于反滲透產(chǎn)水池。產(chǎn)水的酸堿清洗廢水，通過管道排到所述的步驟（2）浸沒式超濾單元的中和池處理。
所述的步驟（7）納濾濃水處理單元的芬頓氧化，采用四相催化芬頓氧化反應器，反應前不需要調(diào)節(jié)ph，反應ph控制在5～7，投加藥劑為雙氧水、硫酸亞鐵、氫氧化鈉和聚丙烯酰胺，經(jīng)芬頓處理后的納濾濃水cod≤50mg/l。
所述的步驟（7）納濾濃水處理單元的芬頓氧化，同步投加聚合氯化鋁藥劑去除氟化物，經(jīng)處理的納濾濃水中氟化物≤10mg/l。
所述的步驟（7）納濾濃水處理單元的芬頓沉淀池出水進入臭氧接觸氧化池和活性炭生物濾池處理后，cod≤30mg/l。
所述的步驟（7）納濾濃水處理單元的活性生物濾池出水進入折點加氯池，投加次氯酸鈉藥劑進一步去去除氨氮，經(jīng)處理后的納濾濃水氨氮≤1mg/l。
所述的步驟（7）納濾濃水處理單元處理后的納濾濃水可以達到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》（gb13456－2012）表3規(guī)定的各項水質(zhì)指標要求，其中氨氮小于1mg/l，總氮小于15mg/l，cod小于30mg/l。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一種鋼鐵工業(yè)廢水的深度處理回用組合工藝的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
本發(fā)明的實施方式設計一種鋼鐵工業(yè)廢水的深度處理回用組合工藝，該方法通過深度處理回用的工藝組合，對鋼鐵工業(yè)廢水使用全膜法處理，根據(jù)用戶要求提供不同水質(zhì)的脫鹽水，在污泥輸送至系統(tǒng)外處理的條件下，使產(chǎn)水總回用率達到85%以上，同時通過較低成本的濃鹽水處理工藝，使外排濃鹽水達到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》（gb13456－2012）表3規(guī)定的各項水質(zhì)指標要求。本發(fā)明解決了雙膜法濃鹽水處理的高成本問題，有利于雙膜法的推廣。
其具體工藝流程如圖1所示，包括以下步驟：
(1)冷卻單元：冷卻單元包括冷卻塔、調(diào)節(jié)水池和板式格柵，對待處理的鋼鐵工業(yè)廢水進行降溫冷卻、調(diào)節(jié)水量和過濾細微顆粒；
(2)浸沒式超濾單元：浸沒式超濾單元包括浸沒式超濾膜、超濾產(chǎn)水池、中和池、集水池、高密沉淀池和多介質(zhì)過濾器組成。冷卻單元的出水進入到浸沒式超濾膜進行過濾，截留廢水中的懸浮物和膠體。浸沒式超濾膜的反洗放空水經(jīng)過中和處理、高密沉淀池沉淀、多介質(zhì)過濾器過濾，處理后的廢水再進入到冷卻單元中的調(diào)節(jié)水池；
(3)滲透單元：反滲透單元包括兩段反滲透膜，浸沒式超濾單元出水進入反滲透膜單元進行一次脫鹽，得到反滲透產(chǎn)水和濃水；
(4)反滲透濃水處理單元：包括軟化澄清池、臭氧氧化池、硝化反硝化濾池和多介質(zhì)過濾器。軟化澄清池中投加氫氧化鈉、碳酸鈉等藥劑，對反滲透濃水進行軟化處理，同時去除濃水中的重金屬和部分氟化物；軟化澄清池出水調(diào)節(jié)ph后，進入臭氧池氧化降解難生化降解有機物，提高濃水的可生化性，再進入硝化反硝化生物濾池去除氨氮和總氮；濾池的出水進入清水池，再經(jīng)過多介質(zhì)過濾器過濾。
(5)外壓式超濾單元：反滲透濃水處理單元出水進入外壓式超濾膜進行過濾，截留膠體、懸浮物和微生物，反洗水和濃水回到軟化澄清池；
(6)納濾單元：納濾單元包括兩段納濾膜，外壓式超濾單元過濾后的出水進入納濾膜單元進行二次脫鹽，得到納濾產(chǎn)水和濃水；
(7)納濾濃水處理單元：包括芬頓氧化、臭氧氧化、活性炭生物濾池和折點加氯池。納濾單元產(chǎn)生的納濾濃水經(jīng)過芬頓氧化，去除濃水中的有機物、懸浮物和色度；并在芬頓沉淀池內(nèi)投加聚合氯化鋁藥劑去除氟化物；芬頓沉淀池出水進入臭氧接觸氧化池，去除難降解有機物，提高納濾濃水的可生化性，再進入活性炭生物濾池進一步去除codcr，最后通過折點加氯池投加次氯酸鈉去除濃水中氨氮后排放。
下面通過一個具體的實例來進一步說明本發(fā)明。實例為某鋼鐵公司采用本發(fā)明的方法建設的深度處理回用項目，日處理水量為2.5萬噸。
工藝流程示意圖見圖1。
本實例中的鋼鐵工業(yè)廢水的水質(zhì)特征為：水溫為45℃，ph為7.5，電導率為3000μs/cm，總硬度（以caco3計）為800mg/l，總?cè)芙夤腆w為2000mg/l，cl-為500mg/l，懸浮物為15mg/l，codcr為30mg/l，氨氮為10mg/l，總氮為20mg/l，油為2mg/l，氟化物為15mg/l。
采用本發(fā)明的方法對鋼鐵工業(yè)廢水進行深度處理回用說明如下：
所述的經(jīng)過預處理后的鋼鐵工業(yè)廢水通過管道與冷卻塔的進口連接；冷卻塔的底部是冷卻塔產(chǎn)水池；冷卻塔產(chǎn)水池出口有板式格柵；冷卻塔產(chǎn)水出口通過管道和流渠與浸沒式超濾膜池連接；浸沒式超濾膜池通過設有抽吸泵的管道與超濾產(chǎn)水池連接；超濾產(chǎn)水池通過設有反洗泵的管道與浸沒式超濾膜池連接；浸沒式超濾膜池通過管道與中和集水池連接；中和集水池通過設有提升泵的管道與高密沉淀池連接；高密沉淀池進口設有加藥口；高密沉淀池出水通過管道與高密產(chǎn)水池連接；高密產(chǎn)水池通過設有增壓泵的管道與多介質(zhì)過濾器ⅰ連接；多介質(zhì)過濾器ⅰ出水通過管道與冷卻塔產(chǎn)水池連接；超濾產(chǎn)水池通過設有增壓泵和高壓泵的管道與反滲透裝置連接；反滲透裝置產(chǎn)水通過管道與供水用戶連接；反滲透裝置產(chǎn)水通過管道與清洗水池連接；清洗水池通過設有清洗水泵的管道與反滲透裝置連接；反滲透裝置反洗排水通過管道與中和池連接；反滲透濃水通過管道與軟化澄清池連接；軟化澄清池的進口和出口設有加藥口；軟化澄清池出口通過流渠與臭氧氧化池連接；臭氧氧化池通過出水口與中間水池連接；中間水池通過設有提升泵的管道與硝化反硝化濾池連接；硝化反硝化濾池設有碳源投加口；硝化反硝化濾池的出水通過管道與清水池連接；清水池通過設有反洗水泵的管道與硝化反硝化濾池連接；硝化反硝化濾池的反洗排水通過管道與反洗排水池ⅰ連接；反洗排水池通過設有提升泵的管道與軟化澄清池連接；清水池通過設有增壓泵的管道與多介質(zhì)過濾器連接；多介質(zhì)過濾器ⅱ出水通過管道與外壓式超濾原水池連接；外壓式超濾原水池通過設有增壓泵的管道與外壓式超濾連接；外壓式超濾產(chǎn)水通過管道與納濾原水池連接；納濾原水池通過設有反洗水泵的管道與外壓式超濾連接；外壓式超濾反洗排水通過管道與軟化澄清池連接；納濾原水池通過設有增壓泵和高壓泵的管道與納濾裝置連接；納濾產(chǎn)水通過管道與納濾產(chǎn)水池連接；納濾產(chǎn)水池通過設有增壓泵的管道與供水用戶連接；清洗水池通過設有清洗水泵的管道與納濾裝置連接；納濾反洗排水通過管道與中和集水池連接；納濾濃水通過管道與納濾濃水池連接；納濾濃水池通過設有提升泵的管道與芬頓反應器連接；芬頓反應器出水通過管道與芬頓沉淀池連接；芬頓反應器和芬頓沉淀池設有加藥口；芬頓沉淀池出水通過流渠與臭氧氧化池連接；臭氧氧化池通過出水流渠與活性炭生物濾池連接；活性炭生物濾池出水通過流渠與折點加氯池連接；折點加氯池設有加藥口；折點加氯池通過設有提升泵的管道對廢水進行外排。
采用本發(fā)明的方法處理的鋼鐵工業(yè)廢水日處理規(guī)模為25000噸，工藝布局緊湊，占地面積小，本實例實際占地面積僅為4656.39m2，單位處理水量占地面積僅0.19m2/m3/d。
采用本發(fā)明的方法處理鋼鐵工業(yè)廢水，反滲透濃水處理單元硝化反硝化濾池采用耐高鹽耐高氯離子的硝化反硝化菌株進行接種和馴化，馴化完成后濾池的出水氨氮≤2mg/l，總氮≤5mg/l。
采用本發(fā)明的方法處理鋼鐵工業(yè)廢水后，本實例的反滲透產(chǎn)水率≥76%，反滲透產(chǎn)水水質(zhì)為：電導率≤60μs/cm，tds≤35mg/l，可以供給鋼鐵企業(yè)利對水質(zhì)要求嚴格的軟水、脫鹽水等生產(chǎn)水。
采用本發(fā)明的方法處理鋼鐵工業(yè)廢水后，本實例的納濾產(chǎn)水率為≥65%，納濾產(chǎn)水電導率為≤650μs/cm，tds≤350mg/l，可以供給鋼鐵企業(yè)水質(zhì)要求一般的生產(chǎn)回用及消防水。
采用本發(fā)明的方法處理鋼鐵工業(yè)廢水后，通過本實例的工藝對反滲透產(chǎn)水和納濾產(chǎn)水分級回收，使得整個系統(tǒng)在污泥輸送至系統(tǒng)外處理的條件下的總產(chǎn)水回收率≥85%。
采用本發(fā)明的方法處理鋼鐵工業(yè)廢水后，整個系統(tǒng)的濃水排放量<10%，排泥帶出的水量<5%，濃水處理達到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》（gb13456－2012）表3規(guī)定的各項水質(zhì)指標要求，其中氨氮小于1mg/l，總氮小于15mg/l，cod小于30mg/l。