天津钢铁集团有限公司（简称天钢）位于天津市滨海经济开发区，是集烧结、炼铁、炼钢、连铸、轧钢、金属制品生产工艺为一体的千万吨级现代化钢铁联合企业，年产钢1100万t、铁1000万t、钢材和金属制品1000万t，是天津地区重要的支柱企业。天津是一个水资源短缺的城市，近些年来，天钢企业发展与用水紧张的矛盾愈发突出，水源的短缺和高额的取水费促使天钢全厂综合废水回用势在必行。
本工程根据天钢发展规划用水要求，将原达标外排的全厂综合废水全部进行回用，经处理后作为新水回用于生产系统，从而节约了水资源，提高水的重复利用率，降低吨钢新水耗量，实现全厂综合废水零排放。本工程于2011年5月开工建设，2012年底调试完成并正式投入使用。
1设计水质、水量及处理工艺
1.1设计进出水水质
本工程进水为天钢全厂综合废水，主要包括各循环水系统强制排污水、各系统过滤反洗及化学除油器排水、部分浊环水系统的溢流排水、车间地坑排水、雨水汇流等。本工程设计出水为一级反渗透产水。进出水主要指标见表1。
1.2设计水量
目前全厂实际排放生产废水总量为824m3/h，其中300m3/h供给现有废水处理设施，剩余生产废水量为524m3/h，考虑到废水排放的不均匀性及今后天钢产能扩大带来排水量的增加，同时考虑自排废水及自耗产水，系统设计处理规模为1200m3/h，产水连续外供水量≥670m3/h。
1.3工艺流程
系统采用图1所示工艺流程
全厂综合废水经粗细两道格栅除污机去除大块漂浮物后，自流进入调节池，调节池的设置起到稳定后续加药及避免水量冲击的作用。废水经水量调节后由自控自吸泵提升至高密度沉淀池进行混合、絮凝、澄清、沉淀工序，进水投加混凝剂、絮凝剂及石灰以去除水中的悬浮物、油和暂硬，沉淀区底泥定时排入污泥储池，由渣浆泵供给板框压滤机进行污泥脱水，干泥饼定期汽车外运，高密度沉淀池出水自流进入V型滤池，通过均质砂滤使水中残留悬浮物、油得到进一步去除，滤池产水进入滤后水池。
为满足反渗透脱盐的进水要求，滤后水进入多介质过滤器进一步去除水中的细小颗粒悬浮物和胶体。多介质过滤器出水再经过连续微滤膜处理，用于去除水中残留的大分子物质和细小胶体，提供优质、稳定的反渗透进水。微滤产水经反渗透系统脱盐处理后进入RO水池作为产品水外供。反渗透浓水进入浓水贮池，外供给高炉水冲渣、炼钢水淬渣、钢渣处理和厂区杂用水。
2主要构筑物与设备规格
（1）格栅除污机。每条渠道上设置粗、细两道机械自动格栅除污机，用于去除水中较大颗粒杂物，以保证后续系统的正常运行。清渣工作可根据格栅前、后液位差或事前设定的时间自动进行，每个格栅处设置栅渣收集箱来收集栅渣，由巡检人员适时清运。粗格栅设计栅距25mm，细格栅设计栅距10mm。
（2）调节池。系统设调节池2座，为半地下构筑物，分2格，单格尺寸为8.5m×4.5m×4.0m，有效容积约300m3。调节池设进出水闸板阀，可通过阀门切换实现单格不停产检修。
（3）高密度沉淀池。系统设Densadeg高密度沉淀池1座，分2格，单格设计处理水量600m3/h。高密度沉淀池由两级混合反应池、絮凝反应池、沉淀池和后混凝反应池组成。
（4）V型滤池。系统设Aquazur-V型滤池1座，分3格，单格设计水量400m3/h。正常滤速6.7m/h，内部装填石英砂滤料，石英砂有效粒径1.35mm，装填高度1.5m。
（5）多介质过滤器。系统设D=3.6m多介质过滤器14台，12用2备，单台处理水量90~100m3/h，滤速8.85～9.83m/h，内部装填石英砂及无烟煤滤料，石英砂填料粒径0.4～0.6mm，无烟煤填料粒径0.8～1.2mm。水反冲强度为13～16L/（m2˙s），气反洗强度为15～18L/（m2˙s）。
（6）连续微滤系统。系统设连续微滤装置（CMF）6套，5用1备，单套设备出力200m3/h，采用PVDF中空纤维压力式膜组件，每套超滤装置选用120支天津膜天膜公司生产的UOF-4d型号膜组件，平均膜通量45L/（m2˙h），设计回收率＞90%。主要配套设备有：自清洗过滤器、反洗泵、CEB加药装置及清洗装置。
（7）反渗透系统。系统设反渗透装置4套，3用1备，单套设备出力220m3/h，采用美国DOW公司生产的抗污染膜BW30-365FR，所采用膜元件的膜面积为34m2。阻垢剂选用NALCO公司OSM-35T，投加质量浓度约3mg/L。主要配套设备有：保安过滤器、高压泵、低压冲洗泵、加药装置及清洗装置。
（8）泥浆储池。系统设泥浆储池2座，单池有效容积120m3，为防止泥浆沉淀，池内设桨板式搅拌器2台，单台搅拌机功率11kW。
（9）泥浆脱水间。泥浆脱水间设有200m2的一体化压滤机2台。压滤机属间歇操作的过滤设备，产生的泥饼储存在泥斗内，定期由汽车外运。
（10）药剂储存及投加系统。药剂系统由PFC加药装置、PAM加药装置、石灰加药装置、杀菌剂加药装置、还原剂加药装置、阻垢剂加药装置组成。各系统均设置备用投加泵，药剂储存时间按7d设计。
3工艺特点
3.1Densadeg高密度沉淀池和Aquazur-V型滤池预处理技术
预处理主要去除废水中悬浮物、油、胶体等污染物，确保后续膜脱盐深度处理的稳定运行，是废水处理回用工艺中的重要步骤。本工程预处理由混合、絮凝、澄清、沉淀及过滤工序组成，上述工序通常在1~2个反应器内完成，如机械加速澄清池、高效澄清器、化学除油器、微涡旋反应沉淀池、压力式过滤器等均为钢铁企业废水回用工程中常见的预处理设备。
由于产水需作为天钢新水水源直接供给生产，因此选用了以Densadeg高密度沉淀池+Aquazur-V型滤池为核心的预处理技术。Densadeg高密度沉淀池是法国得利满第三代“污泥循环型”沉淀池，与其他类型沉淀池相比，主要特点有：
（1）优化的絮凝性能。由于反应池和沉淀池之间的低速配水，不破坏已形成的矾花，从而保持了矾花的完整性。
（2）高上升速度。高密池沉淀区水力上升速度在15～35m/h之间，污泥沉淀速度较高，使得高密池沉淀区结构减少了土建造价，节约安装用地。
（3）污泥外循环。污泥从浓缩区到反应池，由于循环使污泥和水之间的接触时间较长，从而使耗药量低于其他的沉淀装置达10%～30%。
（4）排泥浓度高。高密度沉淀池排泥浓度较高，可达150～400g/L，排泥可以直接进行污泥脱水。
（5）抗水质、水量冲击能力强。由于高浓度污泥循环，使絮凝区反应池中的污泥浓度几乎不变，因此原水浓度的变化不影响处理效果。
Aquazur-V型滤池是恒水位均值滤料滤池，产水阀门可根据池内滤层堵塞程度，自动调节开启程度，保证池内的过滤水位恒定。V型滤池选用铺装厚度较大（约1.50m）、粒径也较粗（1.35mm）的石英砂均质滤料。由于滤料层较厚，载污量大，滤后水的出水浊度普遍小于0.5NTU。V型滤池采用气水洗+表面扫洗的反冲洗技术，主要特点有：
（1）较好地消除了滤料表层、内层污堵，节省反冲洗水量。
（2）滤层为微膨胀状态，不易产生滤料流失现象，提高了滤料使用寿命，减少了补砂费用。通过运行效果来看，由Densadeg高密度沉淀池和Aquazur-V型滤池组成的预处理系统出水浊度＜0.5NTU，悬浮物＜5mg/L，总硬度＜400mg/L，总碱度＜100mg/L。
3.2两级微絮凝慢速砂滤系统
采用了两级微絮凝慢速砂滤系统，强化过滤截留能力。钢铁企业综合废水成分较为复杂，水体悬浮物及胶体颗粒大小不一且易受生产影响而产生明显的水质波动。为避免反渗透膜系统受进水波动影响，采用了两级慢速（滤速＜10m/h）微絮凝砂滤系统。其中第一级微絮凝过滤发生在Aquazur-V型滤池，投加的微絮凝剂为PFC，投加质量浓度为10mg/L，滤层为石英砂均质滤料；第二级微絮凝过滤发生在多介质过滤系统，投加的微絮凝剂为PAC，投加质量浓度为3mg/L，滤层为石英砂、无烟煤级配滤料。
微絮凝过滤是以接触絮凝作用为主，机械过滤及沉淀作用为辅的过滤系统。微絮凝剂的投加主要是为了形成粒径约40μm的微絮凝体，当水从上流经滤层时，水中的微絮凝体进入上层滤料形成微小孔眼，受到吸附和机械阻流作用被滤料表层截留，这些悬浮物又同时发生重叠和架桥作用，就好像在滤层表面形成一层薄膜，继续过滤着水中的悬浮物质，水中的悬浮物颗粒流经那些弯弯曲曲的孔道时就有更多的机会及时间与滤料表面相互碰撞和接触，于是水中的悬浮物在滤料的颗粒表面与凝絮体相互黏附，从而发生接触混凝过程，因此微絮凝过滤可以有效截留微小胶体，是过滤精度较高的预处理系统。
从运行效果来看，过滤系统出水悬浮物＜1mg/L，SDI可维持在5以下。高截留能力的过滤系统可降低膜系统运行风险，延长膜组件使用寿命。本工程作为水源设计工程，采用两级微絮凝慢速砂滤系统可有效地改善水质条件，增强工艺系统抗风险能力。
3.3CMF+RO双膜法深度处理技术
本工程采用连续微滤（CMF）+反渗透（RO）双膜法为核心的深度水处理技术，工艺技术特点包括：
（1）完备的仪表配置。CMF、RO主机单元均为并联运行，单元主机上设压力、流量变送器，记录设备运行压力和流量。CMF进水主管上设置pH、温度、浊度、压力仪表，CMF产水主管设置浊度仪，RO进水主管上设置pH、温度、ORP仪表，RO产水主管设置电导率仪。合理的仪表配置为系统运行、故障排除、事故分析提供完备的基础数据。
（2）CMF的恒压、恒流控制设计。CMF系统采用进水恒压设计，进水泵采用变频控制，进水管设压力变送器，通过调节进水泵频率控制进水管压力恒定。同时，压力变送器监控主管压力，可起到保护作用。CMF主机单元采用恒流设计，PLC系统设置恒定产水流量，采集产水流量信号，通过PID调节CMF主机单元进水调节阀开关角度，保证CMF主机单元产水流量恒定。
（3）CMF采用反洗加药、化学增强洗技术。随着膜系统的运行，污染逐渐加重，跨膜压差增加，在系统产水量恒定条件下，膜系统主机进水压力逐渐升高。此时，需要进行在线反洗消除膜污染，恢复膜过滤性能，此时反洗水中只加入少量的杀菌剂（1～5mg/L的NaClO或二氧化氯等氧化性杀菌剂）。同时，每隔24h采用1次化学增强洗对膜系统进行强化反洗，在反洗水中加入杀菌剂、阻垢剂，通过化学药剂的作用，使得膜过滤性能最大限度恢复。CMF反洗水泵和化学增强反洗水泵均采用变频控制。
（4）采用低能耗、抗污染膜组件。CMF选用天津膜天膜公司UOF-4d型低能耗膜组件，其运行跨膜压差＜0.1MPa，吨水能耗＜0.2kW˙h，可有效降低电耗。RO膜选用美国陶氏BW30-365FR，0.86mm进水宽流道，能有效提升膜的抗污染性能，降低清洗频率，节省运行成本。
4运行效果
本工程调试完成并投产后，运行状况始终良好，产水连续外供，水质稳定可靠，2012年8月—9月监测的平均进出水水质情况见表2。
5经济指标
（1）投资占地。工程总投资约8600万元，总占地1.2hm，其中调节池提升泵房（半地下）尺寸30m×9m，占地270m2，高密度沉淀池（地上两层），尺寸26m×21m，占地546m2，V型滤池（地上两层），尺寸34m×24m，占地816m2，加药间（地上两层），尺寸28m×14m，占地392m2，泥浆处理站（地上两层），尺寸25m×12m，占地300m2，深度处理站（地上两层），尺寸102m×25m，占地2550m2，道路、绿化（地上两层），占地7126m2。
（2）运行成本。运行成本分析见表3。
（3）经济效益分析。本工程投产后，每年可外供一级除盐水586万t，1t水按10元计，年收益5860万元。同时，每年可节省排污费200万元，每年总收益为6070万元。每年总支出费用为2047万元，其中包括：运行费用1679万元，设备折旧275万元，设备维修78万元，其他费用15万元。综上所述，本工程投产后，每年净收益为4023万元，经济效益良好，工程投资可在运行2～3a后收回。
6结语
（1）本工程将原外排的天钢全厂综合废水全部回收利用，每年可节约自来水取水量580万m3，减少废水排放量960万m3，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。
（2）工艺设计本着“运行可靠、技术先进”的理念，采用调节池+高密度沉淀池+V型滤池+多介质过滤+连续微滤+反渗透的工艺流程，实践表明：各工序出水指标满足设计要求，工艺系统运行稳定。
（3）本工程采用Densadeg高密度沉淀池+Aquazur-V型滤池技术、两级微絮凝慢速砂滤、CMF+RO双膜法等水处理技术。各种先进水处理技术的应用，强化了处理效果、节省了占地、降低了运营风险。本工程特别在钢铁企业废水回收、水源工程改造方面具有借鉴意义。
（4）天津钢铁集团通过本工程的建设将原外排的厂区综合废水变成了生产新水，实现全厂综合废水零排放，提升了企业市场竞争力。
原标题：天钢全厂综合废水零排放工程实例
