论文导读:：本工程预处理采用：高密度沉淀池和V型滤池。泵站、高密度沉淀池、V型滤池分别设置。然后进入超滤系统。影响反渗透的脱盐率。并购买城市中水。本工程有两路原水：城市中水及工业废水。
论文关键词：高密度沉淀池，V型滤池，超滤，反渗透，城市中水，工业综合废水，城市中水
1概述
唐山钢铁股份有限公司产钢960万吨/年，消耗生产新水670万吨/年。为了节能减排，唐钢决定将全厂综合废水收集在一起，并购买城市中水，处理后作为生产新水、除盐水全部回用。唐钢于2009年4月开始建设城市中水与工业废水综合利用工程。本工程预处理采用：高密度沉淀池和V型滤池，设计规模： 7.2×2万m3/d；深度处理采用：超滤、反渗透及混合离子交换器，设计规模：软化水（反渗透产水）3.168万m3/d，除盐水（混合离子交换器产水）0.72万m3/d。
1.1设计进、出水水质
本工程有两路原水：城市中水及工业废水。
城市中水来自市政污水处理厂，水质达到一级A标准；工业废水来自唐钢厂区各循环系统的工业排污水、少量生活污水及雨水。根据唐钢生产新水的水质要求及深度处理对进水水质的要求，预处理的设计进、出水水质如表1，主要污染物为悬浮物、碱度、暂硬、COD、BOD5及少量浮油等。考虑到城市中水具有低硬度、低溶解性固体的特点，经预处理后作为生产新水，工业废水具有高硬度、高溶解性固体的特点，经预处理后作为深度处理的原水中国论文下载中心。工业废水经预处理后的其他项指标详见表2。深度处理出水水质详见表3。
表1 预处理设计进、出水水质
Tab.1Design influent and effluent quality of pre-treatment
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序
号
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项目
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城市中水设计水质
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工业废水设计水质
|
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进水水质
|
出水水质
|
进水范围
|
进水水质
|
出水水质
|
|
1
|
温度/°C
|
10~40
|
|
20~40
|
20~40
|
|
|
2
|
pH
|
6.5~9.5
|
7~9
|
8~10
|
8~10
|
7~9
|
|
3
|
悬浮物/(mgL-1)
|
50
|
≤5
|
300~500
|
500
|
≤5
|
|
4
|
浊度/NTU
|
50
|
≤5
|
|
200
|
≤5
|
|
5
|
总硬度/(mgL-1)
|
330
|
|
200~500
|
500
|
|
|
6
|
总碱度/(mgL-1)
|
250
|
≤100
|
150~400
|
400
|
≤100
|
|
7
|
暂时硬度/(mgL-1)
|
|
≤100
|
130~350
|
350
|
≤100
|
|
8
|
钙硬度/(mgL-1)
|
200
|
≤100
|
|
300
|
≤100
|
|
9
|
CODcr/(mgL-1)
|
40
|
|
|
|
|
|
10
|
CODMn/(mgL-1)
|
|
|
10~30
|
30
|
≤25
|
|
11
|
BOD5/(mgL-1)
|
10
|
|
|
|
≤10
|
|
12
|
总磷/(mgL-1)
|
2
|
|
|
5
|
|
|
13
|
油类/(mgL-1)
|
0.5
|
|
10~20
|
20
|
≤2
|
|
14
|
总溶解性固体/(mgL-1)
|
700
|
|
1600~2000
|
2000
|
|
|
15
|
电导率/(μS/cm)
|
1100
|
|
2000~3000
|
3000
|
|
1.假设工业废水进水溶解性CODMn小于15 mg/L，工业废水进水总BOD小于30 mg/L反渗透，其中进水溶解性BOD小于5 mg/L； 2.关于油的担保是针对非溶解性的油；3.所有硬度以碳酸钙计。
表2 深度处理设计进水水质
Tab.2 Design iffluent quality ofpost-treatment
|
序号
|
项目
|
水质
|
|
1
|
总铁/(mgL-1)
|
0.14
|
|
2
|
Cl-/(mgL-1)
|
500
|
|
3
|
SO42-/(mgL-1)
|
254
|
|
4
|
SiO2/(mgL-1)
|
18.5
|
|
5
|
锰/(mgL-1)
|
0.19
|
|
6
|
F-/(mgL-1)
|
4
|
|
7
|
硝酸盐/(mgL-1)
|
50
|
|
8
|
TOC/(mgL-1)
|
10.78
|
|
9
|
钾/(mgL-1)
|
199.9
|
|
10
|
钠/(mgL-1)
|
650
|
|
11
|
钡/(mgL-1)
|
2.44
|
|
12
|
锶/(mgL-1)
|
1.36
|
|
13
|
镁硬度/(mgL-1)
|
20
|
|
14
|
总溶解性固体/(mgL-1)
|
2000
|
|
15
|
电导率/(μS/cm)
|
3000
|
表3 深度处理设计出水水质
Tab.3Design effluent quality of post-treatment
|
序号
|
项目
|
软化水设计出水水质
|
除盐水设计出水水质
|
|
1
|
硬度/( mgL-1)
|
≤15
|
~0
|
|
2
|
二氧化硅/(μgL-1)
|
≤100
|
≤20
|
|
3
|
电导率(25℃)/( μS/cm)
|
≤100
|
≤0.2
|
|
4
|
pH
|
5.5~6.0
|
7~9.2
|
1.2设计工艺流程
预处理处理工艺流程见图1。
城市中水和工业废水分别的预处理建设两条独立的处理序列，格栅间、调节池及提升
图1 预处理工艺流程
Fig.1 Flow chart of prêt-reatment
泵站、高密度沉淀池、V型滤池分别设置，加药、污泥脱水和滤池反冲洗系统共用。两条处理序列采用相同的工艺流程，详见图1。
城市中水压力流进入废水厂，工业废水重力流进入废水厂，首先经格栅去除水中的大块污染物，之后进入调节池均质、均量，由提升泵送往高密度沉淀池去除SS、暂硬、悬浮油、碱度、CODcr等，出水重力流进入V型滤池进一步去除SS和胶体等污染物，城市中水系列的滤池出水消毒后进入景观水池，由供水泵外供至生产新水用水点，工业废水系列的滤池出水重力流进入深度处理的原水池；高密度沉淀池排泥进入泥浆储池之后加压送自动厢式压滤机进行脱水；两个系列的滤池反冲洗排水分别重力流回到各自系列的调节池。
图2 深度处理工艺流程
Fig.2 Flow chart of wastewater post-treatment
深度处理处理工艺流程见图2。由于工业废水主要为唐钢全厂循环系统的排污水，夏季水温约为35~40℃，影响反渗透的脱盐率，因此预处理出水夏季时经过冷却塔降温再进入深处理。预处理出水经过原水泵提升后进入多介质过滤器去除细小的SS和胶体，然后进入超滤系统，超滤主要去除砂滤无法去除的SS、胶体、细菌等水中杂质，保证SDI＜3。超滤产水进入超滤产水池，超滤产水经过反渗透增压泵提升进入保安过滤器，保安过滤器出水进入反渗透高压泵，经高压泵加压进入反渗透装置脱盐，反渗透产水通过除碳器进入反渗透产水池。部分反渗透产水通过泵提升进入混合离子交换器进一步除盐，混合离子交换器产水进入除盐水池。反渗透产水和除盐水分别通过外供泵输至厂区的软化水管网、除盐水管网。
反渗透浓水考虑充分利用自身的余压，直接排放至浓盐水池。多介质过滤器和超滤的反洗排水直接排至预处理系统的调节池，混合离子交换器的再生废液、超滤和反渗透的清洗废液通过中和处理后回至浓盐水池，用于唐钢烧结和渣山除尘。
2预处理工程设计
本工程包括城市中水处理及工业废水处理两套相似的系统中国论文下载中心。考虑到加药、污泥脱水和滤池反冲洗系统为两条处理系列共用，同时为了确保平面布置的对称及美观，两套水处理系列将在同一厂区内平行建造。
2.1格栅间、调节池及提升泵站
城市中水水质达到一级A标准，只设细格栅，工业废水设粗、细格栅。
城市中水由泵加压过来，水量较为稳定反渗透，因此调节池停留时间为1.0h；工艺废水排放不均匀，且生产废水中汇入了部分生活污水，待处理的污水水量和水质在时间上变化较大，因此调节池停留时间为2.5h。调节池内设置潜水搅拌机以防止污泥沉淀。在调节池后部的取水井内安装潜水提升泵，用于提升来水至高密度沉淀池。
主要设计参数及设备：
城市中水系列：
格栅渠道：2座，有效水深1.4m，长×宽×深：L×B×H＝19m×1.0m×3.18m
格栅：2台，耙齿栅隙B=10mm，安装角度75°，N＝1.1kW
调节水池：2座，停留时间：1.0h，潜水搅拌机：6台，单台N=10kW
潜水提升泵：Q＝1050m3/h，H＝13m，N＝55kW，4台，3用1备。
工业废水系列：
格栅渠道：2座，有效水深1.4m，长×宽×深：L×B×H＝23m×1.0m×7.38m
格栅：栅条间隙B=25mm，2台；耙齿栅隙B=10mm，2台；安装角度75°，N＝1.1kW。
调节水池：2座，停留时间：2.5h，潜水搅拌机：8台，单台N=25kW
潜水提升泵：Q＝1050m3/h，H＝17m，N＝75kW，4台，3用1备。
2.2高密度沉淀池
高密度沉淀池包含前混凝池、絮凝反应池、斜管沉淀-浓缩池、后混凝池及污泥泵房。高密度沉淀池在冶金工业废水处理中得到广泛应用，作为预处理的核心工艺，具有以下特点：
1）混凝、絮凝过程均采用机械搅拌反渗透，且分别在不同的池内完成，效果较好；
2）设有外部污泥循环系统，使用变频泵从后部的沉淀-浓缩池回流污泥至絮凝反应池进水管，使絮凝反应池中悬浮物浓度达到3000~4500mg/L，提高对水质的抗冲击能力；污泥的回流可充分发挥其絮凝作用，减少药剂的投加量，从而节约运行成本；
3）絮凝反应池是高密度沉淀的独特特点之一，它含有一个圆形中心导流筒，导流筒和池壁间设挡板，导流筒中设可变频的絮凝搅拌机，在搅拌机下设PAM投加环，使反应池内水流均匀混合，为絮凝和聚合电解质的分配提供所需的动能量[1]；
4）沉淀池采用高效的斜管沉淀，斜管的上升流速可达10~13m/h，节省占地。
本工程的高密度沉淀池有以下特点：
1）以往的高密度沉淀池的前混凝池多数只有一个搅拌池，混凝剂和石灰均投加在同一池内，只是投加点不同，需调试确定。当混凝池中投加石灰后，PH值为10左右，超出了多数混凝剂的最佳混凝范围。本工程的前混凝池由两个串联的搅拌池组成，搅拌池均内设快速搅拌机，第一个搅拌池用于进水与混凝剂的快速混合，第二个搅拌池用于进水与石灰、回流污泥的快速混合。
2）以往的循环污泥的回流点均在絮凝反应池的进水管上，本工程中循环污泥的回流点在前移至前混凝池中第二个搅拌池的进水处，这可以增加污泥和水的接触时间，充分混合，强化后续的絮凝效果。
3） 在絮凝反应池投加碳酸钠，去除永久硬度。
城市中水和工业废水系列的设计水量相同，配有相同数量及尺寸的高密度沉淀池中国论文下载中心。
城市中水系列或工业废水系列主要设计参数及设备：
设计流量：3150m3/h，单座设计流量：1050m3/h。
1）前混凝池、絮凝反应池
前混凝池：3座，每座设2个串联的搅拌池反渗透，有效水深2.8m，单池L×B＝2.5m×2.5m
前混凝搅拌机数量：6台，功率：2.2kW。
絮凝反应池：3座，有效水深5.9m，单池L×B＝5.65m×5.65m
絮凝搅拌机数量：3台，功率：11kW，圆形导流筒及挡板：3套。
2）斜板沉淀-浓缩池
斜板沉淀-浓缩池：3座，有效水深5.9m，池径：?＝11.5m
斜管：3套，材质：乙丙共聚，斜长：1.5 m，间距：80 mm，倾斜角度：60°，
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