本實用新型涉及廢水深度處理及回用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對含有鋼鐵全流程如燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、冷軋、熱軋、發(fā)電、焦化、生活等綜合廢水進(jìn)行深度處理后回用的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，一些傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè)由于年代久遠(yuǎn)，其燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、冷軋、熱軋、發(fā)電、焦化等生產(chǎn)用水和生活污水地下管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，要實現(xiàn)分流制排放、分質(zhì)處理難度較大；只能對焦化、冷軋等污染物含量較高的工序已基本建立單獨處理系統(tǒng)，達(dá)標(biāo)后排放至廠區(qū)排水管網(wǎng)或經(jīng)深度處理后自行回用。
特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水的成份復(fù)雜，如果按常規(guī)工業(yè)廢水處理方法處理后直接排放，其氨氮、總氮、COD等很難達(dá)標(biāo)；由于鋼鐵企業(yè)用水量巨大，如不采用深度處理實現(xiàn)回用，不僅會造成水資源的嚴(yán)重浪費，也會對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。因此研究一種經(jīng)濟(jì)合理的綜合廢水深度處理工藝對特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水進(jìn)行處理后實現(xiàn)回用，將會減少鋼鐵企業(yè)外排廢水，甚至達(dá)到零排放，達(dá)到減少環(huán)境污染，節(jié)約水資源的目的。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型提供了一種特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理回用系統(tǒng)，適用于低濃度、難降解工業(yè)廢水的深度處理，將化學(xué)氧化和生物氧化技術(shù)有機結(jié)合，充分利用生物濾池與臭氧氧化的優(yōu)勢實現(xiàn)互補效果；對于氨氮、總氮、COD等的去除均有較好效果，能夠滿足《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13456-2012》中新建企業(yè)水污染物排放濃度限值，或作為工業(yè)新水回用；本實用新型投資少、占地小、節(jié)約運行費用、自動化程度高。
為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理回用系統(tǒng)，包括通過輸水管道依次連接的水解酸化池/高效混凝沉淀池、曝氣生物濾池、反硝化生物濾池、氣水反沖洗砂濾池和臭氧氧化池；所述水解酸化池/高效混凝沉淀池的廢水入口連接廢水預(yù)處理系統(tǒng)的出水管道；臭氧氧化池的凈水出口連接回用水外送管道。
所述曝氣生物濾池和反硝化生物濾池的濾料采用陶粒濾料，并采用可調(diào)長桿濾頭，濾頭底部設(shè)進(jìn)水口，濾頭下部一側(cè)設(shè)進(jìn)氣孔。
所述氣水反沖洗砂濾池中的濾料采用石英砂，有效粒徑0.9～1.35mm，真實直接密度2.4＜dr＜2.7，抗藥性Rc＜2％，硅含量≥98％；反沖洗配水配氣系統(tǒng)采用U型濾管和豎向配水配氣管組合的結(jié)構(gòu)形式。
所述高效混凝沉淀池為網(wǎng)格反應(yīng)斜板沉淀池，水流流向為水平往復(fù)式；網(wǎng)格采用聚乙烯材質(zhì)；斜板采用小間距斜板，材質(zhì)為聚乙烯，板間距25～30mm，斜板傾角50～70°。
所述曝氣生物濾池中的濾料粒徑為3～5mm。
所述反硝化生物濾池中的濾料粒徑為4～6mm。
所述曝氣生物濾池、反硝化生物濾池和氣水反沖洗砂濾池的反洗排水口通過管道連接廢水池的進(jìn)水口；廢水池底部設(shè)曝氣管道，曝氣管道通過送風(fēng)支管連接氣水反沖洗砂濾池中風(fēng)機的送風(fēng)主管，該風(fēng)機用于提供氣水反沖洗時的氣源；廢水池的出水口連接水解酸化池/高效混凝沉淀池的進(jìn)水口。
所述氣水反沖洗砂濾池的出水主管道上設(shè)出水支管連接反洗清水池進(jìn)水口，出水支管上設(shè)閥門；反洗清水池的出水口通過管道分別連接曝氣生物濾池、反硝化生物濾池和氣水反沖洗砂濾池的反洗水進(jìn)水口。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：
1)廢水處理的首端根據(jù)來水指標(biāo)選擇采用水解酸化或混凝沉淀；來水中氨氮、有機氮含量高，且含有抑制硝化菌和亞硝化菌的有毒有害物質(zhì)時需選擇水解酸化工藝過程；水解酸化能將廢水中的非溶解態(tài)有機物截留并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)有機物，一些難于生物降解大分子物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì)如有機酸等，從而使廢水的可生化性和降解速度大幅度提高，以利于后續(xù)生物處理；來水中氨氮、有機氮含量及有毒有害物質(zhì)少時可選擇混凝沉淀工藝過程，保護(hù)后續(xù)曝氣生物濾池不堵塞；
2)所述生物過濾過程采用先好氧后缺氧即后置反硝化工藝，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)氨氮含量較高、可利用的BOD較低的特點，為了達(dá)到去除總氮的目的，通過曝氣生物濾池繼續(xù)降解水中有毒有害物質(zhì)，去除一部分COD，并將氨氮完全硝化；通過反硝化生物濾池投加碳源作為電子供體，使硝酸根還原為氮氣；總氮去除效率高，并可省去硝化液回流，降低了運行成本；
3)本實用新型中，由于反硝化生物濾池中的濾料粒徑為4～6mm，其粒徑較小，作為顆粒懸浮物會進(jìn)入后續(xù)處理設(shè)施；另外反硝化生物濾池由于發(fā)生生化反應(yīng)，細(xì)菌更新?lián)Q代會產(chǎn)生懸浮物，因此在生物過濾過程后設(shè)氣水反沖洗砂濾池對懸浮物進(jìn)行過濾；
4)本實用新型中，后置反硝化生物濾池需要投加碳源，易造成出水COD含量超標(biāo)，因此在工藝路線的最后設(shè)置臭氧氧化池，可有效去除COD、濁度、色度等，保證系統(tǒng)的最終出水全面達(dá)標(biāo)。
附圖說明
圖1是本實用新型所述特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理回用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步說明：
如圖1所示，本實用新型所述特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理回用系統(tǒng)，包括通過輸水管道依次連接的水解酸化池/高效混凝沉淀池、曝氣生物濾池、反硝化生物濾池、氣水反沖洗砂濾池和臭氧氧化池；所述水解酸化池/高效混凝沉淀池的廢水入口連接廢水預(yù)處理系統(tǒng)的出水管道；臭氧氧化池的凈水出口連接回用水外送管道。
所述曝氣生物濾池和反硝化生物濾池的濾料采用陶粒濾料，并采用可調(diào)長桿濾頭，濾頭底部設(shè)進(jìn)水口，濾頭下部一側(cè)設(shè)進(jìn)氣孔。
所述氣水反沖洗砂濾池中的濾料采用石英砂，有效粒徑0.9～1.35mm，真實直接密度2.4＜dr＜2.7，抗藥性Rc＜2％，硅含量≥98％；反沖洗配水配氣系統(tǒng)采用U型濾管和豎向配水配氣管組合的結(jié)構(gòu)形式。
所述高效混凝沉淀池為網(wǎng)格反應(yīng)斜板沉淀池，水流流向為水平往復(fù)式；網(wǎng)格采用聚乙烯材質(zhì)；斜板采用小間距斜板，材質(zhì)為聚乙烯，板間距25～30mm，斜板傾角50～70°。
所述曝氣生物濾池中的濾料粒徑為3～5mm。
所述反硝化生物濾池中的濾料粒徑為4～6mm。
所述曝氣生物濾池、反硝化生物濾池和氣水反沖洗砂濾池的反洗排水口通過管道連接廢水池的進(jìn)水口；廢水池底部設(shè)曝氣管道，曝氣管道通過送風(fēng)支管連接氣水反沖洗砂濾池中風(fēng)機的送風(fēng)主管，該風(fēng)機用于提供氣水反沖洗時的氣源；廢水池的出水口連接水解酸化池/高效混凝沉淀池的進(jìn)水口。
所述氣水反沖洗砂濾池的出水主管道上設(shè)出水支管連接反洗清水池進(jìn)水口，出水支管上設(shè)閥門；反洗清水池的出水口通過管道分別連接曝氣生物濾池、反硝化生物濾池和氣水反沖洗砂濾池的反洗水進(jìn)水口。
采用本實用新型所述系統(tǒng)進(jìn)行特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理回用的工藝過程，包括依次進(jìn)行的水解酸化/混凝沉淀、生物過濾、過濾及高級氧化過程；其中水解酸化過程在水解酸化池中進(jìn)行，混凝沉淀過程在高效混凝沉淀池中進(jìn)行，生物過濾過程依次在曝氣生物濾池和反硝化生物濾池中進(jìn)行，過濾過程在氣水反沖洗砂濾池中進(jìn)行，高級氧化過程在臭氧氧化池中進(jìn)行；進(jìn)水為經(jīng)預(yù)處理的廢水，主要水質(zhì)指標(biāo)為COD≤100mg/L，BOD≤20mg/L，氨氮≤30mg/L，總氰≤1.0mg/L；出水水質(zhì)符合《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13456-2012的相關(guān)規(guī)定。
以上工藝過程具體包括如下步驟：
1)根據(jù)廢水中有機氮含量選擇采用水解酸化或混凝沉淀過程，廢水中有機氮含量≥5mg/L時，采用水解酸化過程處理；有機氮含量＜5mg/L時，采用混凝沉淀過程處理；
廢水在水解酸化池中水力停留時間為8～12小時；
廢水進(jìn)入高效混凝沉淀池后，在混凝段的絮凝時間≥20min，水頭損失0.4～0.6m；在沉淀段的上升流速1.5～1.9mm/s，表面負(fù)荷5～7m3/m2.h，水頭損失＜100mm；
廢水經(jīng)水解酸化/混凝沉淀過程后，總氰去除率為80％、COD去除率為20％；
2)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)氨氮含量高、可利用BOD低的特點，為了去除總氮，采用后置反硝化工藝；在曝氣生物濾池中，繼續(xù)降解廢水中的有毒有害物質(zhì)，去除一部分COD，并將氨氮完全硝化；在反硝化生物濾池中投加碳源作為電子供體，使硝酸根還原為氮氣；碳源為乙酸和葡萄糖混合物，其混合體積比為1：0.3～1.0；
3)曝氣生物濾池和反硝化生物濾池濾料采用陶粒濾料，并采用可調(diào)長桿濾頭，濾頭底部設(shè)進(jìn)水口，濾頭下部一側(cè)設(shè)進(jìn)氣孔；在濾板不平整的情況下，通過調(diào)整濾頭位置使各濾頭的進(jìn)水口和進(jìn)氣孔分別保持在同一平面，從而保證布水布?xì)獾木鶆蛐裕黄?～5:1，氣洗強度28～33m/h，水洗強度17～23m/h，反洗時間氣/汽水/水均不少于5min；
曝氣生物濾池氨氮去除率95％以上；反硝化生物濾池總氮去除率60％以上；
4)氣水反沖洗砂濾池中的濾料采用石英砂，有效粒徑0.9～1.35mm，真實直接密度2.4＜dr＜2.7，抗藥性Rc＜2％，硅含量≥98％；反沖洗配水配氣系統(tǒng)采用U型濾管和豎向配水配氣管組合的結(jié)構(gòu)形式，確保反沖洗的均勻性；反洗周期≥24h；濾速v＝5～6m/h；強制濾速6～8m/h。
所述高效混凝沉淀池為網(wǎng)格反應(yīng)斜板沉淀池，水流流向為水平往復(fù)式，即從一個廊道流入另一個廊道，上下交錯，直至出口；網(wǎng)格采用聚乙烯材質(zhì)；斜板采用小間距斜板，材質(zhì)為聚乙烯，板間距25～30mm，斜板傾角50～70°。
所述曝氣生物濾池中的濾料粒徑為3～5mm，反硝化生物濾池中的濾料粒徑為4～6mm。
所述反硝化生物濾池中的濾料粒徑為4～6mm。
所述氣水反沖洗砂濾池的工藝參數(shù)如下：
1)沖洗前水頭損失1.5～2.5m；
2)經(jīng)常性沖洗周期≤24h；
3)單獨氣沖沖洗強度10～20L/s.m2；時間≥2min；
4)氣水同時沖洗時，氣沖強度10～20L/s.m2，水沖洗強度3～5L/s.m2；時間≥3min；
5)單獨水沖沖洗強度：7～9L/s.m2；時間≥5min。
所述曝氣生物濾池、反硝化生物濾池和氣水反沖洗砂濾池的反洗排水通過廢水池統(tǒng)一收集；廢水池底部設(shè)曝氣管道對反洗水進(jìn)行曝氣處理，防止廢水池懸浮物沉淀淤積，曝氣管道通過送風(fēng)支管連接氣水反沖洗砂濾池中風(fēng)機的送風(fēng)主管，該風(fēng)機用于提供氣水反沖洗時的氣源；廢水池的出水送入水解酸化池/高效混凝沉淀池中進(jìn)行循環(huán)處理。
所述曝氣生物濾池、反硝化生物濾池和氣水反沖洗砂濾池的反洗水統(tǒng)一采用氣水反沖洗砂濾池的出水，在氣水反沖洗砂濾池的出水主管道上設(shè)出水支管連接反洗清水池，出水支管上設(shè)閥門，通過調(diào)節(jié)閥門開度將部分出水引入反洗清水池，并確保出水主管道的出水量穩(wěn)定。
本實用新型所述工藝的特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水深度處理回用系統(tǒng)中，所述設(shè)備均為一工一備，其中工作設(shè)備故障檢修時，啟用備用設(shè)備保證系統(tǒng)正常運行。所有工作池(水解酸化池/高效混凝沉淀池、曝氣生物濾池、反硝化生物濾池、氣水反沖洗砂濾池和臭氧氧化池)均進(jìn)行超越設(shè)置，其中一個工作池水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)或進(jìn)行檢修時，能夠越過該工作池直接進(jìn)入到下一工作池內(nèi)，確保全年不間斷運行，滿足特大型鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)要求。
所處理的來水適用于進(jìn)水主要水質(zhì)指標(biāo)范圍為COD≤100mg/L，BOD≤20mg/L，氨氮≤30mg/L，總氰≤1.0mg/L的廢水，且進(jìn)水指標(biāo)沒有劇烈波動的情況；通常情況下，本實用新型中的來水為特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水經(jīng)常規(guī)工業(yè)廢水處理后的出水，即常規(guī)工業(yè)廢水處理作為本實用新型所述系統(tǒng)的預(yù)處理過程。
所述網(wǎng)格反應(yīng)斜板沉淀池中的網(wǎng)格能夠在水流動時形成渦旋，這些渦旋相互碰撞形成更多更小的小渦旋，提高了顆粒碰撞機率。采用小間距斜板可實現(xiàn)快速沉淀，能夠有效抑制顆粒沉降的水力脈動；同時小間距斜板具有布水均勻不短流的優(yōu)點；另外，小間距斜板無側(cè)向約束，沉泥面積與排泥面積相等，大幅度提高了沉淀排泥負(fù)荷，利于排泥。因此網(wǎng)格反應(yīng)斜板沉淀池能夠強化藥劑的作用效果，達(dá)到穩(wěn)定運行、提高水量和減小藥耗的效果，其沉淀時間短、沉淀效率高、占地面積小。
反硝化生物濾池投加的碳源為乙酸和葡萄糖的混合物；甲醇、乙酸和葡萄糖均為常規(guī)碳源，經(jīng)實驗，投加葡萄糖作為碳源時反硝化效果明顯，但全部采用葡萄糖時，由于葡萄糖為C6，不能完全利用，會產(chǎn)生大量漂浮物；如全部采用乙酸作為碳源，會降低廢水PH值，影響反硝化效果；采用甲醇為碳源時，運輸和儲存安全性差；因此，本實用新型最終在實踐基礎(chǔ)上采用乙酸和葡萄糖混合后作為碳源投加，達(dá)到了理想的效果；
所述曝氣生物濾池和反硝化生物濾池的濾料采用陶粒濾料，以粘土為成份，濾料的堿性成分有利微生物的生長，掛膜速度快，相比一般濾料孔隙率高。采用可調(diào)長桿濾頭，不需要清除池內(nèi)濾料即可更換進(jìn)水、進(jìn)氣濾頭，堵塞可隨時進(jìn)行拆卸清理。采用整澆濾板，濾板與池壁接觸的四周下方設(shè)置支撐墻，防止濾料下壓造成濾板與池壁裂縫，汽、水從裂縫冒出而影響布水布?xì)?。氣體直接進(jìn)入濾板下方，在貼近濾板下方形成空氣層，隨著風(fēng)機將空氣不斷送入，空氣層厚度增加，空氣將從濾桿側(cè)壁進(jìn)氣孔進(jìn)入濾頭，形成均勻的曝氣。曝氣風(fēng)機1對1設(shè)置，每2臺風(fēng)機出口管道連通，設(shè)置切斷閥，可互為備用，在溶解氧高的情況下，可1對2進(jìn)行曝氣，節(jié)約電能。
以下實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。
【實施例】
特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水經(jīng)預(yù)處理后COD≤100mg/L，BOD≤20mg/L，氨氮≤30mg/L，總氰≤1.0mg/L，懸浮物≤40mg/L。采用本實用新型所述方法進(jìn)行深度處理。
廢水中有機氮含量＜5mg/L，因此采用混凝沉淀過程處理；廢水首先進(jìn)入高效混凝沉淀池，采用高效絮凝藥劑，去除水中的懸浮物和色度等，同時去除總氰，保證后續(xù)生物濾池系統(tǒng)正常運行；廢水在混凝段的絮凝時間20min。
高效混凝沉淀池出水COD≤80mg/L，總氰≤0.2mg/L，懸浮物≤20mg/L。
經(jīng)過混凝沉淀后的廢水進(jìn)入曝氣生物濾池，曝氣生物濾池具有生物氧化降解和過濾作用，繼續(xù)降解廢水中的有毒有害物質(zhì)，去除一部分COD，并將氨氮完全硝化，出水COD≤60mg/L，懸浮物≤20mg/L；
曝氣生物濾池出水進(jìn)入反硝化生物濾池，投加碳源作為電子供體，使硝酸根還原為氮氣從水中溢出，以達(dá)到去除總氮的目的；碳源為乙酸和葡萄糖混合物，其混合體積比為1：0.6；出水COD≤50mg/L，懸浮物≤10mg/L；
反硝化生物濾池出水經(jīng)過氣水反沖洗砂濾池，起到保安后續(xù)臭氧氧化工藝的作用，同時保證出水濁度和懸浮物達(dá)標(biāo)。出水COD≤50mg/L，懸浮物≤5mg/L；
氣水反沖洗砂濾池出水進(jìn)入臭氧氧化池，使用臭氧作為氧化劑，將難降解有機物選擇性氧化分解，使出水COD和色度等指標(biāo)達(dá)到處理目標(biāo)。
最終總出水COD≤30mg/L，BOD≤5mg/L，氨氮≤5mg/L，總氮≤15mg/L，總氰≤0.2mg/L，懸浮物≤5mg/L。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。