钢铁企业水处理工艺探究

陈永茂

（中节能六合天融环保科技有限公司，北京 100085）

1 工艺概况

水的循环利用是钢铁企业用水的基本特征，而浓缩倍数是衡量节水的一个重要技术经济指标，同时，提高循环冷却水的浓缩倍数，也是节水减排的重要手段。某钢铁厂工程一期淡水由水库供给，为减少新水用量和外排水量，结合处理成本及厂区用水需求，确定全厂循环水的浓缩倍数为4，循环率为97.7%。考虑部分远期预留水量，该工程的设计处理能力为6600m3/h。

根据以往的工程经验并结合水库水质特点以及厂区工业用水的需求，对来自水库的地表水进行混凝、澄清、过滤等工艺进行处理，工艺流程如图1 所示。为满足高浓缩倍数的要求，其中主工艺采用高密度澄清池与高效纤维滤池相结合的处理方法，出水暂硬≤1mmol/L，悬浮物＜2mg/L。

图1 地表水处理工艺流程图

钢铁行业的水处理工艺中，澄清技术的后续过滤工艺以V 型滤池、高速滤池为主，而将高密度澄清池与高效纤维滤池这两种较先进的澄清和过滤技术进行结合应用于钢铁行业，尚不多见。

2 工艺特点

2.1 高密度澄清池

高密度澄清池是将混凝、斜板沉淀、污泥回流和排泥浓缩等多种技术相结合的一种新型的混凝沉淀模式，是较为先进、应用较为广泛的新一代沉淀技术。沉淀技术的发展经过了三个阶段。第一阶段：基于水中悬浮物和水的比重差异，利用自然沉降来去除水体中的悬浮物。第二阶段：基于成层沉淀的理论，利用颗粒物之间的碰撞、吸附，变成大颗粒污染物，加快下沉速度，从而去除水中的悬浮物。第三阶段：通过向水体中投加回流污泥，利用污泥碰撞、吸附细微悬浮物，使之快速下沉至池底，最终将其去除。高密度澄清池是第三阶段沉淀技术的重要代表，它综合了澄清池、斜板沉淀池的优点，能去除普通沉淀中难以处理的污染物。

某钢铁公司按照自主集成、技术创新的指导思想，对近几年来引进的污水处理厂高密度澄清池工艺技术进行了改进和完善，将其攻关成果应用于地表水处理工艺中。

高密度澄清池包括三个功能区：絮凝反应区、回流污泥接触区和斜板分离区，工艺流程如图2 所示。其具有去除率高、占地小、抗冲击负荷能力强、综合投资省等优点，可以广泛地应用于各项领域，目前，其在欧洲已经应用多年，在国内钢铁行业也有较广泛的应用。

图2 高密度澄清池工艺

在某钢铁集团历年采用的种类繁多的澄清、沉淀池运行实践中，发现斜管沉淀容易堵塞、清理不便等缺点，采用斜板沉淀系统才能得到可靠的应用，也能保证预期的去除效果，这也正是该钢铁集团污水处理厂运行成功的关键技术之一。某钢铁厂原水处理工程高密度澄清池是通过在该钢铁集团运行五年来积累的经验，进行消化、改造、完善，进而自主集成的成套设备。

某钢铁厂高密度澄清池工艺中，投入药剂的原水由混合及配水池进入澄清池的反应区，并加入高分子聚合物，同时，将高密度澄清池池底沉泥提升至反应区。回流污泥分布在水体中，和水体中的细微污染物碰撞，吸附黏接胶体、悬浮物，形成大颗粒污染物，下沉至池底，污染物得以去除。回流污泥的存在，增大了碰撞概率，降低对絮凝体的粒径要求，从而节省了絮凝剂的用量。池内污泥浓度长期处于高位运行，也增强了高密度澄清池的抗冲击能力。

沉淀区上升速度可达20 ～40m/h，高密度矾花在此得到很好的沉淀，澄清水由集水槽收集后，进入后混凝池，进一步反应并调整pH 值后，输送至滤池进行过滤处理。沉水式布水渠和均布在水面上的三角收水槽，使池内布水均匀，避免了水流短路情况的发生，确保了出水水质稳定可靠。

2.2 高效纤维滤池

20 世纪80 年代初，在高分子材料技术迅速发展的基础上，软状纤维滤料过滤技术诞生了，这种技术弥补了颗粒滤料反洗水力分级的缺陷，也突破了颗粒滤料过滤效率受滤料粒径限制的局限。

日本最先开始研究纤维过滤，英国、瑞典、前苏联也相继进行了纤维过滤的研究，目前国内的研究也达到国际先进水平。纤维过滤技术自诞生以来，在短短20年里，得到了广泛发展及应用，在电力、石化、冶金、化工、市政等行业已普遍使用，特别是在工业给水处理、自来水制备、高纯水制备、循环冷却水旁滤、污水深度处理回用等领域去除水中的大分子有机物和油类，在地下水处理中除铁、除锰，尤其在去除胶硅等方面发挥了高新技术产品的特有作用。

以软纤维作为滤料的滤池称为纤维滤池，该种滤池截污容量比普遍砂滤池高出4 倍，是V 型滤池的改进型。纤维滤池具备传统快滤池的主要优点，可实现高滤速、高精度的过滤，以此减少占地面积，提高出水质量，比V 型滤池更具有先进性，具体对比情况如表1 所示。

某钢铁厂原水处理工程的高效纤维滤池采用了纤维束作为滤料，解决了传统粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题。纤维束滤料之间的缝隙，随着压紧装置可调，可充分适应各种悬浮物的去除要求。微小的滤料直径，极大地增加了滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会及滤料的吸附能力，从而提高了过滤速度和过滤精度。

高效纤维滤池采用上进下出的进水方式。借助滤池上端的压紧装置，将纤维束压紧至设定高度，纤维束之间的缝隙变小，开始过滤。水流在通过滤层时，悬浮物被截留，水质得到净化。随着过滤的进行，悬浮物逐渐堵塞纤维束之间的缝隙，滤层阻力变大。当滤层阻力达到设定值后，进水停止，开始反冲洗。此时，压紧装置被提升，纤维束被放松，缝隙增大。清洗水从下至上通过滤层，将滤层截留的悬浮物冲出滤层，使滤层得到清洗。

表1 纤维滤池和V 型滤池的比较

3 结束语

（1）高密度澄清池是集混凝与斜板沉淀、污泥回流、排泥浓缩于一体的新一代沉淀工艺，可以实现提高悬浮物的沉降速度和去除效率，同时还可以降低絮凝剂投加量。池内的污泥高浓度工况，可以增强抗冲击负荷能力，减少后续污泥处理设施的压力。某钢铁厂高密度澄清池出水暂硬度≤1mmol/L，悬浮物≤5mg/L。

（2）高效纤维滤池采用纤维束滤料，通过过滤滤层阻力的反馈，调整压紧装置状态，实现自动过滤、自动反冲洗的目的。纤维束具有直径细微、柔软的特点，可增大过滤容量，有效去除水中细微悬浮物。某钢铁厂高效纤维滤池出水悬浮物＜2mg/L。

（3）将高密度澄清池和高效纤维滤池应用于钢厂水处理系统，该处理模式具有较好的处理效果和较低的运行费用，出水水质完全可以满足某钢铁厂浓缩倍数为4 的使用要求，具有良好的应用前景。