摘要 全膜法的一級反滲透濃水，傳統的水處理工藝都無法有效的解決問題，直接排放會對環境產生不利影響。對鋼鐵企業反滲透濃水的處置和應用做了初步的分析和探討，提出將一級反滲透濃水回用于濁循環水做補充水，以實現濃水資源化和處置的簡單化，可作為相似工程的參考。
關鍵詞 超濾 反滲透 濃水 資源化
Discussion about the disposal and application of the RO concentrated water in steeling works
Abstract It is difficult to dispose the RO concentrated water. The disposal and applications of the RO concentrated water are discussed. The RO concentrated water is used for the adding water of the direct cooling water system. It also can be used for reference in the similar engineering.
Keywords UF Ro concentrated water resources
1.概述
隨著全膜法水處理系統造價和運行成本的日益降低，超濾加二級反滲透工藝，已廣泛應用于鋼鐵企業脫鹽水的制取。其中，超濾反洗水、超濾化學清洗液、反滲透沖洗水、反滲透化學清洗液等，都有現成的處置方法可以參照；二級反滲透濃水，可回流至超濾產水箱，以提高反滲透系統的回收率。一級反滲透濃水量較大(由于一級反滲透的回收率一般在75%左右，因此將有25%的超濾產水將會變為一級反滲透濃水)，溶解氧含量低、硫化氫含量高而且偏酸性，直接排放會對環境產生不利影響，傳統的水處理工藝，如混凝、沉淀、過濾、氣浮等，都無法有效的解決問題。
本文對鋼鐵企業反滲透濃水的處置和應用做了初步的分析和探討，針對一級反滲透濃水的特點及鋼鐵企業循環水系統的實際工況，提出一級反滲透濃水直接回用于濁循環水系統作為補水，以實現一級反滲透濃水的資源化和處置的簡單化，可作為相似工程的參考。
2.鋼鐵企業反滲透濃水的特點及目前常用處置方法的分析
2.1反滲透濃水的特點
附圖一為典型的全膜法水處理工藝流程圖。
目前，在國內各大鋼鐵企業，通常采用自制工業新水作為制取脫鹽水的源水。超濾系統可分離液體中的顆粒和溶解的大分子物質，包括水中的懸浮物、膠體、病毒、油乳化液、乳膠等，為后續反滲透系統進水的長期、穩定運行提供全面的保證；反滲透可以去除溶解性固體、礦物質、溶解性有機物等，脫除水中的鹽分。
超濾系統以工業新水為源水，其回收率可達到90%，但由于其不能脫除水中的鹽分，因此，其濃縮因子CF仍應按1考慮。一級反滲透的回收率可以穩定在75%左右，濃縮因子CF=1/(1-75%)=4。由于超濾的濃縮因子為1，因此一級反滲透濃水針對工業新水源水的濃縮因子也可設為4。
一級反滲透濃水具有懸浮物含量低而含鹽量高的特點，懸浮物含量與超濾出水相近，含鹽量為工業新水含鹽量4倍。
2.2反滲透濃水目前常用處置方法的分析
目前，對于一級反滲透濃水常用的處置方法有：①用于燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工藝單元的直流噴渣或是澆灑地坪等；②將濃水與其它水或廢水進行混合后排放；③對反滲透濃水蒸發干燥，將水分回收利用，將固體渣排放收集；④將反滲透濃水回用沖洗多介質過濾器后排放；⑤增設專門的廢水處理裝置(如過濾裝置)對反滲透濃水進行處理等。
將濃水與其它水或廢水進行混合后排放會直接增加生產廢水的排放量，增加工程投資和廢水處理的運行費用；將反滲透濃水回用沖洗多介質過濾器后排放的做法，確實可以消耗部分濃水，但過濾器反洗所需水量通常遠小于反滲透濃水量，仍有部分濃水作為廢水產生；對反滲透濃水蒸發干燥或是增設專門的廢水處理裝置，同樣也會增加工程投資和廢水處理的運行費用；用于燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工藝單元的直流噴渣或是澆灑地坪，確實是很好的用途，但是簡單的噴渣消耗水量較少，專門的熱噴渣處理并不是所有的鋼鐵企業都有。
因此，如何實現一級反滲透濃水的直接利用和資源化，是研究的主要問題。
3.反滲透濃水應用于濁循環水系統補充水
3.1濁循環水的特點
鋼鐵企業濁循環冷卻水系統常用于煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋等單元的煤氣清洗、火焰切割、噴霧冷卻、精煉除塵等。濁循環冷卻水系統回水經加藥、混凝、沉淀、過濾處理后冷卻，不斷循環使用。冷卻水通過沉淀池構筑物、冷卻塔時不斷蒸發，循環水中的鹽類不斷被濃縮，含鹽量不斷增加，需要不斷補充新水。通常濁循環系統的補充水采用凈循環水的強制排污水。
鋼鐵企業濁循環冷卻水系統常規控制水質指標包括懸浮物、pH、總硬度、Ca硬度、Cl-、電導率等。表1為某大型聯合鋼鐵企業常規凈循環和濁循環水系統水質表，供參考。
表1 鋼鐵企業常規濁循環水系統水質表
|
序號 |
水 質 項 目 |
單 位 |
凈循環水 |
精煉除塵(RH)濁 循環水 |
煤氣清洗(OG)濁 循環水 |
噴霧冷卻與火焰切割(連鑄)濁 循環水 |
|
1 |
pH |
|
7~9 |
7~9 |
7~10.5 |
7~9 |
|
2 |
懸浮物 |
mg/L |
≤20 |
平均 ~160 最大400 |
≤150 |
≤30 |
|
3 |
全硬度 |
mg/L (以CaCO3計) |
≤375 |
≤750 |
≤750 |
≤750 |
|
4 |
氯離子 |
mg/L (以Cl-計) |
≤180 |
≤360 |
≤360 |
360 |
|
5 |
電導率 |
μs/cm |
1500 |
3000 |
|
3000 |
|
6 |
油 |
|
|
|
|
10 |
3.2反滲透濃水應用于濁循環水系統補充水分析
表2為某大型聯合鋼鐵企業工業新水水質表。
表2 工業新水設計水質表
|
水質項目 |
單 位 |
工業水 |
|
PH |
|
7～8 |
|
懸浮物 |
mg/l |
≤10 |
|
全硬度 |
mg/l（以CaCO3計） |
≤150 |
|
Ca硬度 |
mg/l（以CaCO3計） |
≤100 |
|
M-堿度 |
mg/l（以CaCO3計） |
≤110 |
|
氯離子 |
mg/l（以Cl-計） |
≤60 |
|
硫酸離子 |
mg/l（以SO4－2計） |
≤50 |
|
全鐵 |
mg/l （以Fe計） |
≤1 |
|
Fe2+ |
mg/l （以Fe計） |
≤0.2 |
|
可溶性SiO2 |
mg/l （以SiO2計） |
≤6 |
|
電導率 |
цS/cm |
<350 |
|
TOC |
μg/l |
|
|
蒸發殘渣（溶解） |
mg/l |
<300 |
|
CODMn |
mg/l |
≤4 |
|
油 |
mg/l |
- |
表3為根據濃縮因子CF為4時的某大型聯合鋼鐵企業一級反滲透濃水水質表。
表3 一級反滲透濃水水質表
|
水質項目 |
單 位 |
一級反滲透濃鹽水 |
|
PH |
|
|
|
懸浮物 |
NTU |
≤1 |
|
全硬度 |
mg/l（以CaCO3計） |
≤600 |
|
Ca硬度 |
mg/l（以CaCO3計） |
≤400 |
|
氯離子 |
mg/l（以Cl-計） |
≤240 |
|
電導率 |
цS/cm |
<1400 |
|
油 |
mg/l |
- |
從數據分析來看，一級反滲透濃水的懸浮物含量遠低于工業新水和凈循環水，一級反滲透濃水的含鹽量要高于工業新水和凈循環水，但仍然要比濁循環水的含鹽量要低(從硬度、氯離子含量和電導率數據進行比較)，因此完全符合作為濁循環水系統補充水水質的要求。以一級反滲透濃水作為濁循環水的補充水，以電導率來其濃縮倍數，計算值為N=2.14。
4.小結
對于濁循環水系統而言，一般凈循環水的強制排污水水量無法滿足濁循環補充水量的要求。因此，完全可以用在脫鹽水制取過程中產生的一級反滲透濃水替代工業新水作為濁循環補充水。
采用級反滲透濃水作為濁循環補充水，既可以減少工業新水耗量，另外也實現反滲透濃水的資源化和處置的簡單化，對于節能減排有著積極的意義。