摘要 全膜法的一级反渗透浓水，传统的水处理工艺都无法有效的解决问题，直接排放会对环境产生不利影响。对钢铁企业反渗透浓水的处置和应用做了初步的分析和探讨，提出将一级反渗透浓水回用于浊循环水做补充水，以实现浓水资源化和处置的简单化，可作为相似工程的参考。
关键词 超滤 反渗透 浓水 资源化
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
随着全膜法水处理系统造价和运行成本的日益降低，超滤加二级反渗透工艺，已广泛应用于钢铁企业脱盐水的制取。其中，超滤反洗水、超滤化学清洗液、反渗透冲洗水、反渗透化学清洗液等，都有现成的处置方法可以参照；二级反渗透浓水，可回流至超滤产水箱，以提高反渗透系统的回收率。一级反渗透浓水量较大(由于一级反渗透的回收率一般在75%左右，因此将有25%的超滤产水将会变为一级反渗透浓水)，溶解氧含量低、硫化氢含量高而且偏酸性，直接排放会对环境产生不利影响，传统的水处理工艺，如混凝、沉淀、过滤、气浮等，都无法有效的解决问题。
本文对钢铁企业反渗透浓水的处置和应用做了初步的分析和探讨，针对一级反渗透浓水的特点及钢铁企业循环水系统的实际工况，提出一级反渗透浓水直接回用于浊循环水系统作为补水，以实现一级反渗透浓水的资源化和处置的简单化，可作为相似工程的参考。
2.钢铁企业反渗透浓水的特点及目前常用处置方法的分析
2.1反渗透浓水的特点
附图一为典型的全膜法水处理工艺流程图。
目前，在国内各大钢铁企业，通常采用自制工业新水作为制取脱盐水的源水。超滤系统可分离液体中的颗粒和溶解的大分子物质，包括水中的悬浮物、胶体、病毒、油乳化液、乳胶等，为后续反渗透系统进水的长期、稳定运行提供全面的保证；反渗透可以去除溶解性固体、矿物质、溶解性有机物等，脱除水中的盐分。
超滤系统以工业新水为源水，其回收率可达到90%，但由于其不能脱除水中的盐分，因此，其浓缩因子CF仍应按1考虑。一级反渗透的回收率可以稳定在75%左右，浓缩因子CF=1/(1-75%)=4。由于超滤的浓缩因子为1，因此一级反渗透浓水针对工业新水源水的浓缩因子也可设为4。
一级反渗透浓水具有悬浮物含量低而含盐量高的特点，悬浮物含量与超滤出水相近，含盐量为工业新水含盐量4倍。
2.2反渗透浓水目前常用处置方法的分析
目前，对于一级反渗透浓水常用的处置方法有：①用于烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工艺单元的直流喷渣或是浇洒地坪等；②将浓水与其它水或废水进行混合后排放；③对反渗透浓水蒸发干燥，将水分回收利用，将固体渣排放收集；④将反渗透浓水回用冲洗多介质过滤器后排放；⑤增设专门的废水处理装置(如过滤装置)对反渗透浓水进行处理等。
将浓水与其它水或废水进行混合后排放会直接增加生产废水的排放量，增加工程投资和废水处理的运行费用；将反渗透浓水回用冲洗多介质过滤器后排放的做法，确实可以消耗部分浓水，但过滤器反洗所需水量通常远小于反渗透浓水量，仍有部分浓水作为废水产生；对反渗透浓水蒸发干燥或是增设专门的废水处理装置，同样也会增加工程投资和废水处理的运行费用；用于烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工艺单元的直流喷渣或是浇洒地坪，确实是很好的用途，但是简单的喷渣消耗水量较少，专门的热喷渣处理并不是所有的钢铁企业都有。
因此，如何实现一级反渗透浓水的直接利用和资源化，是研究的主要问题。
3.反渗透浓水应用于浊循环水系统补充水
3.1浊循环水的特点
钢铁企业浊循环冷却水系统常用于炼铁、炼钢、连铸、热轧等单元的煤气清洗、火焰切割、喷雾冷却、精炼除尘等。浊循环冷却水系统回水经加药、混凝、沉淀、过滤处理后冷却，不断循环使用。冷却水通过沉淀池构筑物、冷却塔时不断蒸发，循环水中的盐类不断被浓缩，含盐量不断增加，需要不断补充新水。通常浊循环系统的补充水采用净循环水的强制排污水。
钢铁企业浊循环冷却水系统常规控制水质指标包括悬浮物、pH、总硬度、Ca硬度、Cl-、电导率等。表1为某大型联合钢铁企业常规净循环和浊循环水系统水质表，供参考。
表1 钢铁企业常规浊循环水系统水质表
|
序号 |
水 质 项 目 |
单 位 |
净循环水 |
精炼除尘(RH)浊 循环水 |
煤气清洗(OG)浊 循环水 |
喷雾冷却与火焰切割(连铸)浊 循环水 |
|
1 |
pH |
|
7~9 |
7~9 |
7~10.5 |
7~9 |
|
2 |
悬浮物 |
mg/L |
≤20 |
平均 ~160 最大400 |
≤150 |
≤30 |
|
3 |
全硬度 |
mg/L (以CaCO3计) |
≤375 |
≤750 |
≤750 |
≤750 |
|
4 |
氯离子 |
mg/L (以Cl-计) |
≤180 |
≤360 |
≤360 |
360 |
|
5 |
电导率 |
μs/cm |
1500 |
3000 |
|
3000 |
|
6 |
油 |
|
|
|
|
10 |
3.2反渗透浓水应用于浊循环水系统补充水分析
表2为某大型联合钢铁企业工业新水水质表。
表2 工业新水设计水质表
|
水质项目 |
单 位 |
工业水 |
|
PH |
|
7～8 |
|
悬浮物 |
mg/l |
≤10 |
|
全硬度 |
mg/l（以CaCO3计） |
≤150 |
|
Ca硬度 |
mg/l（以CaCO3计） |
≤100 |
|
M-碱度 |
mg/l（以CaCO3计） |
≤110 |
|
氯离子 |
mg/l（以Cl-计） |
≤60 |
|
硫酸离子 |
mg/l（以SO4－2计） |
≤50 |
|
全铁 |
mg/l （以Fe计） |
≤1 |
|
Fe2+ |
mg/l （以Fe计） |
≤0.2 |
|
可溶性SiO2 |
mg/l （以SiO2计） |
≤6 |
|
电导率 |
цS/cm |
<350 |
|
TOC |
µg/l |
|
|
蒸发残渣（溶解） |
mg/l |
<300 |
|
CODMn |
mg/l |
≤4 |
|
油 |
mg/l |
- |
表3为根据浓缩因子CF为4时的某大型联合钢铁企业一级反渗透浓水水质表。
表3 一级反渗透浓水水质表
|
水质项目 |
单 位 |
一级反渗透浓盐水 |
|
PH |
|
|
|
悬浮物 |
NTU |
≤1 |
|
全硬度 |
mg/l（以CaCO3计） |
≤600 |
|
Ca硬度 |
mg/l（以CaCO3计） |
≤400 |
|
氯离子 |
mg/l（以Cl-计） |
≤240 |
|
电导率 |
цS/cm |
<1400 |
|
油 |
mg/l |
- |
从数据分析来看，一级反渗透浓水的悬浮物含量远低于工业新水和净循环水，一级反渗透浓水的含盐量要高于工业新水和净循环水，但仍然要比浊循环水的含盐量要低(从硬度、氯离子含量和电导率数据进行比较)，因此完全符合作为浊循环水系统补充水水质的要求。以一级反渗透浓水作为浊循环水的补充水，以电导率来其浓缩倍数，计算值为N=2.14。
4.小结
对于浊循环水系统而言，一般净循环水的强制排污水水量无法满足浊循环补充水量的要求。因此，完全可以用在脱盐水制取过程中产生的一级反渗透浓水替代工业新水作为浊循环补充水。
采用级反渗透浓水作为浊循环补充水，既可以减少工业新水耗量，另外也实现反渗透浓水的资源化和处置的简单化，对于节能减排有着积极的意义。