1.武汉大学资源与环境科学学院,武汉430072;
2.武汉钢铁集团公司，武汉430080;
3.武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉430070
摘 要 结合武钢某综合废水回用项目的前期试验研究、可行性技术方案论证、设计、施工协调以及生产运行管理过程中现场收集的大量实际运行资料,分析了武钢综合废水水质、水量特征。提出了综合废水闭环回用水处理最佳工艺流程,并对工艺设计特点、主要处理构筑物及其设计参数的选择确定、主要设备选型以及水质稳定措施等问题作了较系统的阐述。最后,以现场实际运行资料为依据,分析说明：该综合废水由原来直排改为闭环回用,显示出了其巨大的环境效益、经济效益和社会效益。
Technical Research and Application Effect on Reutilization of
Comprehensive Wastewater in Metallurgical Industry
ZHANG Yun-hua1,2, LI Meng3
1.School of Resource and Environmental Science,Wuhan University , Wuhan 430072,
2.Wuhan Iron & Steel Co.Ltd., Wuhan 430080,China
3. School of Civil Engineering and Architecture,Wuhan University of Technology, ; Wuhan 430070,
China
Abstract Incombination with the early experimental research, feasibility demonstration of technical scheme, design, construction coordination, as well as a large amount of real operation data gathered during production and operation management on a certain comprehensive wastewater reuse project of WISCO, it analyzed the water quality and flow rate characteristics of WISCO comprehensive wastewater. It has further put forward the most optimized process flow for comprehensive wastewater closed-loop reuse treatment; it has also made a systematic expatiation on the issues including process design features, main treatment constructions, selection and determination of design parameters, sizing of main equipment, measures to stabilize water quality, etc. In the end, it adopted real site operation data as the basis, and proved through analysis, that the retrofit from the original direct discharge to closed-loop reuse has shown its tremendous environmental benefit, economic benefit and social benefit.
Key wordscomprehensive wastewater;reutilization;technical research;application effect
作者简介：张运华，1964年生，男，留德双硕士，博士，高级工程师，现从事冶金能源管理与技术工作。
基金项目:国家留学人员科技项目择优资助,国人厅发[2007]170号
E-mail:shixiangqun_2005@yahoo.com.cn
冶金企业的环境保护和三废综合利用问题,是当今钢铁企业和社会都十分关心的热点,提高钢铁工业的节水水平和开发非传统水资源，实现可持续发展,已成为目前政府和企业的工作重点。钢铁企业生产过程中会产生各种工业废水，其中，大多数企业在工序生产过程中虽建立了有效的废水回用或达标排放处理设施，但并未实现“零污染排放”，仍存在环境污染和水资源浪费现象。武钢在非传统水资源开发利用方面，取得了阶段性的研究和应用成果。下面，笔者结合武钢某综合废水回用项目的前期试验研究、可行性技术方案论证、设计、现场施工协调、达产验收、现场调研以及生产运行管理过程中现场收集的大量实际运行资料,就武钢综合废水水质、水量特征及要求，工艺流程的合理确定及特点、处理构筑物及工艺参数的选择确定、主要设备选型以及有关处理单元加药化学处理等问题作一较系统的阐述，并分析计算说明：该综合废水闭环回用技术的研究与应用,具有巨大的环境效益、经济效益、技术效益和社会效益。
1 水质、水量特征及要求
钢铁工业的废水水质、水量根据来源及工艺情况的不同而变化。武钢A排口综合废水闭环回用作为一期工程已于2007年底投于正常运行，A排口汇集炼钢工序、轧钢工序、氧气公司、快餐公司和其它附属厂的合流污废水以及肖家湾、龚家岭附近企业的生产废水和生活污水及雨排水。根据污废水的来源分析，该综合废水成分复杂，主要污染物油含量较大，浓度变化大，水质不稳定等，既含有有机成分，又含有无机成分；既有悬浮态的，又有溶解态的，主要污染源为SS、COD、硬度、油类及铁等；另外，由于各排水点排放污废水时间不尽相同，水质变化大也是其一大特点之一，具体设计水质指标详见表1,实际运行水质数据详见表2、表3。废水处理规模按Q=8 000 m3/h（Q=19.2万 m3/d），考虑到滤池的反洗废水和污泥脱水后的滤后水回流到进水调节池：工艺的小时处理流量按Q=8 320 m3/h考虑；处理后符合要求（见表1）的水进入武钢净化水管网，回用于生产。
2 工艺流程的选择确定
选择合适的水处理工艺，不仅可以降低工程投资，还有利于水处理厂的运行管理以及减少水处理厂的常年运行费用，保证出厂水质。综合武钢某综合废水的前期试验研究和实测原水水质BOD5/CODcr=0.15，经过综合分析比较,武钢某综合废水采用物理化学处理工艺，其工艺流程图见图1。
处理构筑物及其设计参数的合理选择是确保冶金工业综合废水回用处理正常运行的关键[1]。
根据污废水特点,为降低沉淀池的负荷量以及对设备的磨损、管道的堵塞，特别是为延长过滤机板框的寿命，在提升泵站前设置粗/细格栅以拦截较大和较小颗粒很有必要。武钢某综合废水回用处理设有两条格栅渠道（宽度2 m），在每条渠道上设置两级机械自动格栅，粗格栅栅隙25 mm，细格栅栅隙10 mm.
在调节池前部的取水井内安装提升潜水泵。潜水泵设置5台，4台工作，1台备用，其中设2台变频调速泵；提升泵站设计为小时峰值流量8 320 m3/h，单机能力2 080 m3/h，出口扬程14 m；设1座调节池，分为两格，每格有效容积8 325 m3
，每格设搅拌器4台，搅拌器功率25 kW，每立方米搅拌功率10 W。
3.2 前混凝
混凝的混合阶段是整个混凝过程的重要环节，混合工艺的选择应遵循快速、充分的原则，G值适当增大，可使混合形成的絮体有较大密度，反之则絮体密度降低，对沉淀池排泥及过滤均不利[2]。经综合比较，武钢某综合废水回用项目采用机械混合方式。快速混合池有关参数为：最大流量Q=8 320 m3/h，个数2个，接触时间t=3 min,单池有效容积V=210 m3，快速搅拌器2台，速度梯度﹥250 s-1,搅拌功率N=11 kW。
武钢某综合废水回用项目采用的是高效、改进型的高密度沉淀池技术。它是一种采用斜管沉淀及污泥循环方式的快速、高效的沉淀池，主要由三部分组成：反应区、预沉-浓缩区以及斜管分离区，是集絮凝、预沉、污泥浓缩、浓缩污泥回流、斜板分离于一体的高效沉淀池。它具备了斜管沉淀池、机械搅拌澄清池的优点,具体表现在：表面负荷高（反应区的SS高达几千ppm）、效率高（上升流速一般在10-35m/h之间）、节约用地（为常规沉淀技术的1/4-1/10）、减少药剂投加量（由于污泥回流可以回收部分药剂，而且循环使得污泥和水的接触时间较长，其耗药量低于其他的沉淀装置）、排泥干度高（排泥浓度在20-100g/l，在石灰软化时可以高达150g/L，完全满足直接脱水的要求，无需再建浓缩池）、水量损失较低(由于外排污泥的浓度较高，其带走的水量也相对较少，和常规静态沉淀池相比，沉淀池的水量损失非常低)、降低初期投资成本和运行成本等等。
高密度沉淀池具体设计参数为：处理能力Q=8 320 m3/h,池总数n=6个;单池最大流量q=1 387 m3/h;单池总面积S=190 m2，斜管面积118 m2，斜管内上升流速V=11.84 m3/m2.h;单池排泥泵1台,流量Q=60 m3/h;单池污泥循环泵1台,流量Q=60 m3/h;紧急状态下,排泥泵可用作污泥回流泵；同时，6座高密度沉淀池配备1台相同规格的完全备用排泥泵。
3.4 后混凝
来自高效沉淀池的出水在进入滤池之前，须进一步混凝反应，以增强滤池的过滤效果和延长过滤周期。武钢某综合废水回用处理后混凝池的具体参数为：最大流量Q=8 320 m3/h，个数2个，接触时间t=2 min,单池有效容积V=36 m3，快速搅拌器2台，速度梯度﹥250 s-1,搅拌器功率N=4 kW。
经综合分析比选，武钢某综合废水回用采用的是“V”型滤池。具体参数为：滤池数量8座，单池面积121 m2、宽度X长度=4 m x 15.14 m、滤料厚度1.5 m、滤料有效尺寸1.35 m、滤料之上水高1.2 m、过滤速度8.6 m/h,反冲洗强度:冲洗水15 m3/(m2.h)、冲洗气55 m3/(m2.h)、交叉冲洗水7 m3/(m2.h)，冲洗水泵3台、2用1备，型式为卧式-离心，流量Q=910 m3/h、扬程H=8 m，气洗风机3台、2用1备，型式为罗茨，流量Q=3 330 Nm3/h。
经处理后符合要求的清水进清水池储存，由加压泵站内的清水泵连续送用户使用。武钢某综合废水回用项目清水池设置于滤池底层，清水池容积4 000 m3，2格。回用水泵设置于滤池的反冲洗泵房内，水泵采用大小泵配合调节方式，具体参数:设有5台大型卧式离心回用水泵，Q=8 000 m3/h-12 000 m3/h，3用2备、单机Q=2 667 m3/h,H=62 m，同时，泵站内设有1台小型调节泵，具体参数=1 200 m3/h,H=62 m。
武钢某综合废水回用项目采用的是板框压滤机脱水。脱水系统设计为每天工作24 h，每周工作7 d，三套压滤机（两用一备）处理设计产生的污泥量。板框压滤机的一个工作周期为2.5 h,每天各工作十个周期。平均产泥量为64 TDS/d,板框压滤机为全自动脱水，工作压力为1.2×106 Pa,压滤机的规格为:板尺寸1 600×1 600 mm，泥饼含固率≥40%,单台板数136块，单台过滤面积600m2；设有3台变频进泥隔膜泵：Q=60m3/h,P=1.2×106 Pa;同时，设有一台高压冲洗泵：Q=12 m3/h,P=1.0×107 Pa。
在冶金工业综合废水处理回用过程中，根据物理处理工序的需要，必须选择合适的加药化学处理，药剂种类的选择、投加量、投加地点、投加方式须根据污水水质、回水水质要求和处理工艺确定。武钢某综合废水回用处理首先在污水进入高密度沉淀池的絮凝区进行絮凝前， |
