膜法水处理技术在钢铁企业废水回用中应用和对

摘　要：膜法水处理技术已经越来越多的应用于钢铁企业废水回用中，但这种技术也面临着许多的问题和挑战。分析了存在的问题和面临的挑战，提处理一些应对的措施。

关键词：废水回用 膜技术 预处理 对策
1膜法水处理技术
　　目前，常用膜分离技术主要指微滤（MF）、超池（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、和电渗析（EDI）等。膜分离的基本原理比较简单：原水经压力驱动通过亲水多微孔的膜表面，只有水可以透过膜，其余具有较大分子杂质将被截留〔1〕。
　　膜法水处理技术是以膜分离技术为核心的水处理技术，膜法水处理技术相对于传统混凝、沉淀及过滤等技术而言，不仅具有传统技术去除悬浮物、浊度等污染物的效果，还可进一步去除水中部分或大部分溶解态盐。
2膜法技术已在钢铁行业广泛应用
　　膜法水处理技术已经在钢铁行业进行了广泛的应用。膜法水处理技术在钢铁企业的应用主要是以脱盐为目的的。
　　原水中的含盐量及企业对回用水含盐量的要求是选择除盐工艺的决定性因素。从钢铁企业排放废水的水质指标可以看出，钢铁企业废水的电导率一般在2000μs/cm左右，甚至更高。传统的离子交换工艺是一种绝对交换工艺，高含盐量的原水会导致交换树脂频繁的再生，耗酸碱量和耗水量较高，而且除盐率相对不高。因此，离子交换工艺不适用于钢铁企业废水回用工程。相比之下，膜法脱盐具有运行周期长、运行费用低、自动化程度高、脱盐率高的优点。膜法脱盐已经成为钢铁企业废水回用的主流技术。膜法脱盐工艺根据回用水质的不同，工艺也不同。
3面临的挑战
　　膜法水处理技术虽然已经广泛应用于钢铁企业的废水回用工程中，但仍然面临着许多问题和挑战。
3.1水质复杂的挑战
　　钢铁企业的排水废水具有一定的相似性。钢铁企业所排废水中主要污染物为悬浮物、油等，表观体现为色度高、浊度较大；硬度、含盐量较高，与苦咸水水质类似；一般BOD/COD值较低，可生化性较差。
　　同时，钢铁企业排水又具有不确定性和不均衡性。北方地区企业多采用地下水作为生产新水，经过数倍浓缩后进行排放，造成了废水中的高硬度，加之水中含有硫酸根进而形成硫酸钙。这对膜法除盐系统是一个巨大的挑战，很多时候在膜法之前都要进行除硬的工艺设计，这势必大大增加了工程总体造价。此外，氟化钙对采用膜法进行深度处理也是一个很头痛的问题。水中高含氟的地区，如天津和沧州就遇到了此类问题。还有些企业排放的废水中含油量很高，这都对膜法水处理技术形成了较大的威胁。
3.2设计工艺不恰当
　　除盐水项目实施过程中经常出现设计工艺不恰当的现象。这种现象分为两种情况，一是项目实施前期废水水质的检测情况不足，工艺设计时采用的水质分析资料不全。项目实施后，废水水质变差导致除盐水系统运行周期变短，膜的寿命缩短。二是钢铁企业对生产中所需水质不清楚，提出用水水质要求远高于正常用水水质指标，而工程公司对钢铁企业生产工艺不了解，只能满足业主要求。这就造成了“高指标低使用”的情况，浪费能源、增加了企业支出。
3.3 浓盐水利用存在的问题
　　采用膜法进行废水深度处理不可避免的会产生浓盐水。采用一级除盐工艺的，系统会产生25~30%的浓盐水；采用二级除盐水工艺的也会产生20~25%的浓盐水。目前，浓盐水一般送至焖渣、浇洒道路、原料厂喷洒进行再利用。但对于大水量的废水回用项目，产生的浓盐水量比较大，仅靠上述这些利用环节还不能消耗掉多余的浓盐水。
4对策的探讨
4.1重视对排放废水的水质监测
　　钢铁企业往往对炼铁、炼钢及轧钢等生产工艺所需水的水质进行长期的日常监测，而对于排放的废水往往缺乏监测资料。在设计废水处理工艺时，提供位设计方的资料一般是单日的某个取样的结果，不具备代表性，而作为设计的依据更不具备条件。在日后的运行过程中，对膜系统运行缺乏预警性作用。通常是膜污堵后才进行原因分析，此时对于膜系统已经造成了不可逆的污染。因此，重视和加强对排放废水的监测是非常有必要的。
　　4.2 合理的选择处理工艺
根据用水水质的要求，合理的选择膜法水处理工艺。
　　4.2.1 回用作循环水系统补充水
回用作循环水系统补充水时，可根据原水的硬度来选择钠离子交换或纳滤。一般来讲，废水回用中，原水的硬度比较大，采用钠离子交换的方法存在运行周期短、耗盐量大的缺点。虽然纳滤目前应用较少，但纳滤将是未来软化的一种趋势。对于要求较高的软化水，可采用纳滤+钠离子交换的工艺。
　　4.2.2回用作冷却用水
随着炼铁、炼钢、轧钢工艺水平的提高，工艺生产对冷却用水的水质指标也越来越高。过去冷却用水要求采用软化水的，现在越来越多的提高到一级除盐水，特别是废水回用的一级除盐水。废水回用的一级除盐水制水工艺一般采用一级反渗透。从系统配置上多采用一级两段式，段间膜数量比采用2∶1。由于废水水质较差，系统的回收率建议控制在75％以下。
　　4.2.3回用作为冷轧用水
　　由于国民经济的发展、人民生活水平的提高，市场上对冷轧板材的需求量愈来愈大。对于碳钢冷轧采用一级除盐工艺就能满足用水水质要求。对于不锈钢冷轧对除盐水要求电导率小于10μs/cm（也有要求小于5μs/cm），采用二级反渗透工艺是比较合适的。
4.3积极探寻浓盐水的去处
　　膜法除盐不可避免的会产生浓盐水。废水回用工程中浓盐水的含盐量大致在8000 ~ 10000mg/L之间，相对于原水而言，浓盐水中还含有阻垢剂、还原剂等物质。其再处理的难度较大，目前还没有再处理利用的实例。因此，在厂区内进行内耗仍然是目前主流趋势。积极的寻找利用方法，多渠道的利用浓盐水是当前主要的出路。
参考文献：
[1] 王湛.膜分离技术基础[M].北京:化学上业出版社,2000:36-42