我國資源總量豐富，但人均占有量稀缺。資源與環境容量的有限性決定了必須牢固樹立可持續的科學發展觀，而清潔生產提供了一條有效的資源環境管理之路。通過使用清潔的能源和原材料、采用先進的工藝技術和裝備、改善管理、實行綜合利用等，不僅可以從源頭上大大削減污染的產生和排放，也可以有效提高資源的利用效率。

　　天津某冷軋廠主要產品為冷軋薄板，廠區原有污水處理站處理規模為40 m3/h，根據需要擴大生產后，廢水總量提升至45 m3/h，由于原廢水處理站處于滿負荷運行，增加水量后，導致出水水質不穩定。根據該廠生產情況，將脫脂車間所產生的部分清洗水(約5 m3/h)單獨通過物化處理工藝后回用于廠內循環水系統作為補充用水，這樣既可以節約水資源，實現企業的清潔生產，又能減輕原廢水處理站的運行負荷，實現處理出水的穩定達標。根據《工業循環冷卻水處理設計規范》，其設計進出水水質如 表 1 所示。



　　1 工藝流程

　　需處理的廢水主要來源于脫脂工序的水刷洗及水漂洗段。冷軋鋼卷先后經過堿浸洗、堿刷洗、電解槽、水刷洗、水漂洗。最后階段的水刷洗及水漂洗所用水為脫鹽水，根據生產工藝可知，在進行水刷洗及水漂洗以前，冷軋鋼卷表面上存有油物、鐵粉以及堿類物質。因此經過多次水刷洗及水漂洗后的廢水中主要含有石油類、鐵粉(1 μm)。另外，因脫鹽水被蒸汽加熱到70~80 ℃后方進入到水刷洗和水漂洗工序，因此產生的廢水溫度達到70 ℃。

　　廢水中的1 μm 鐵粉可考慮用微濾法去除。中空纖維膜微濾系統具有以下特點：(1)具有高抗污染的聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料，耐氧化，易清洗，使用壽命長;(2)對原水水質要求低，產水水質高;(3)系統控制自動化程度高，操作簡單，可有效減輕勞動強度;(4)結構緊湊，占地面積小，適用于各種規模的水處理;(5)設備投資和運行費用低廉。

　　此廢水中的油質量濃度為30 mg/L，而中空纖維膜微濾系統要求進水油質量濃度在5 mg/L 以下，因此在中空纖維膜微濾系統前應設置除油預處理裝置。常規的除油裝置有氣浮除油、過濾器除油。氣浮除油無法將油質量濃度降至5 mg/L 以下。而核桃殼過濾器作為一種新型的含油污水處理裝置，具有吸附能力強、化學性質穩定、強度高、耐磨性好的特點，采用兩級核桃殼過濾器進行預處理，能保證處理出水油質量濃度≤5 mg/L，且其采用濾后水反沖洗，無需氣源，運行成本低。核桃殼過濾器濾料耐油性好，無需更換，每年只需補充10%即可。

　　另外，由于此廢水溫度達到70 ℃，而中空纖維膜微濾系統的進水溫度要求低于40 ℃，因此，需要增加一降溫處理設備。根據進出水水溫要求，選擇高溫冷卻塔設備〔1〕。

　　由此，確定采用高溫冷卻塔+兩級核桃殼過濾器預處理+中空纖維膜微濾系統的處理工藝，廢水處理工藝流程如圖 1 所示。

　　圖 1 廢水處理工藝流程



　　2 處理設施及設備

　　廠區內可使用的空間有限，因此本設計充分利用原有的設施及設備，以節省占地面積，減少投資。

　　2.1 調節池

　　調節池利用原有構筑物，為混凝土結構。調節池具有均衡水質、調節水量的作用。待處理廢水自流進入調節池，調節池有效容積約為12.2 m3，工藝尺寸為3.3 m×1.0 m×4.0 m，停留時間為2.5 h。

　　2.2 高溫冷卻塔

　　高溫冷卻塔為玻璃鋼結構，工藝尺寸為D 1.1 m× 3.0 m。廢水經調節池由提升泵(Q=6.3 m3/h，H=20 m)提升至高溫冷卻塔，廢水溫度可由70 °C 降至30~ 35 °C，保證后續處理的正常進行〔2, 3〕。

　　2.3 中間水池

　　中間水池為碳鋼結構，有效水深為1.8 m，工藝尺寸為1.0 m×1.0 m×2.0 m。廢水由高溫冷卻塔降至 35 °C 以下后，進入中間水池。

　　2.4 兩級核桃殼過濾器

　　核桃殼過濾器為碳鋼結構，工藝尺寸為D 0.6 m× 2.6 m。提升泵將中間水池廢水提升至核桃殼過濾器。該過濾器可去除廢水中大部分的油類物質，使油質量濃度降至5 mg/L 以下。采用2 個核桃殼過濾器串聯運行，附屬設備為1 臺反沖洗泵(Q=8 m3/h，H= 15 m)，2 臺提升泵(Q=6.3 m3/h，H=32 m)〔4〕。

　　2.5 微濾系統

　　經預處理除油后的廢水進入微濾系統的循環槽中，循環進入中空纖維膜微濾系統。中空纖維膜膜孔徑為0.2 μm。該系統可將廢水中的1 μm 鐵粉截留下來，使廢水SS 大大降低。

　　2.5.1 微濾設備

　　單根中空纖維膜膜通量為2 m3/h，采用3 根膜，處理能力為6 m3/h。

　　2.5.2 附屬設備

　　加藥系統：包括2 臺計量泵，2 個加藥箱。循環罐和藥洗罐： 有效容積均為1.0 m3，PE 結構。反洗罐：有效容積為0.5 m3，PE 結構。其他附屬設備：包括1 臺反沖洗泵(Q=8 m3/h，H=15 m)，1 臺空壓機(Q=15 L/h，P=0.6 MPa)，1 個空氣儲罐(V=500 L)， 1 臺循環泵(Q=15 m3/h，H=15 m)。

　　2.6 清水池

　　廢水經中空纖維膜微濾系統處理后，達到回用標準，進入清水池。清水池利用原有構筑物，有效容積為2.2 m3。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。

　　3 運行效果

　　根據廠區用水特點，系統處理水量夏季為4.5~ 5.0 m3/h，冬季為4.0~4.5 m3/h。本系統運行效果如表 2 所示。



　　4 經濟分析

　　根據廠區內可利用的有限空間，工程占地面積僅為15 m2，總投資約為60 萬元。電費為0.77 元/m3，廢水處理藥劑費主要是中空纖維膜反沖洗用藥等，為0.10 元/m3，人工費為0.83 元/m3，維修折舊費為 0.76 元/m3，總運行費用為2.46 元/m3。目前，天津市工業用水水費為7.50 元/m3，運行時間按300 d/a 計，則投資回收期為3.31 a。

　　5 結論

　　針對該廠廢水排放情況及水質特點，對部分廢水采用了高溫冷卻塔+兩級核桃殼過濾器預處理+ 中空纖維膜微濾系統的處理工藝。運行結果表明，該工藝技術可靠，運行穩定，既可以節約水資源，實現企業的清潔生產，又能減輕原廢水處理站的運行負荷，實現處理出水的穩定達標。

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