我國資源總量豐富，但人均占有量稀缺。資源與環(huán)境容量的有限性決定了必須牢固樹立可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀，而清潔生產(chǎn)提供了一條有效的資源環(huán)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(shù)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(chǎn)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(chǎn)品為冷軋薄板，廠區(qū)原有污水處理站處理規(guī)模為40 m3/h，根據(jù)需要擴大生產(chǎn)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(dǎo)致出水水質(zhì)不穩(wěn)定。根據(jù)該廠生產(chǎn)情況，將脫脂車間所產(chǎn)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(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)作為補充用水，這樣既可以節(jié)約水資源，實現(xiàn)企業(yè)的清潔生產(chǎn)，又能減輕原廢水處理站的運行負荷，實現(xiàn)處理出水的穩(wěn)定達標。根據(jù)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》，其設(shè)計進出水水質(zhì)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(jīng)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(jù)生產(chǎn)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(zhì)。因此經(jīng)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(chǎn)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(tǒng)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(zhì)要求低，產(chǎn)水水質(zhì)高;(3)系統(tǒng)控制自動化程度高，操作簡單，可有效減輕勞動強度;(4)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，適用于各種規(guī)模的水處理;(5)設(shè)備投資和運行費用低廉。
此廢水中的油質(zhì)量濃度為30 mg/L，而中空纖維膜微濾系統(tǒng)要求進水油質(zhì)量濃度在5 mg/L 以下，因此在中空纖維膜微濾系統(tǒng)前應(yīng)設(shè)置除油預(yù)處理裝置。常規(guī)的除油裝置有氣浮除油、過濾器除油。氣浮除油無法將油質(zhì)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、強度高、耐磨性好的特點，采用兩級核桃殼過濾器進行預(yù)處理，能保證處理出水油質(zhì)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(tǒng)的進水溫度要求低于40 ℃，因此，需要增加一降溫處理設(shè)備。根據(jù)進出水水溫要求，選擇高溫冷卻塔設(shè)備〔1〕。
由此，確定采用高溫冷卻塔+兩級核桃殼過濾器預(yù)處理+中空纖維膜微濾系統(tǒng)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(shè)施及設(shè)備
廠區(qū)內(nèi)可使用的空間有限，因此本設(shè)計充分利用原有的設(shè)施及設(shè)備，以節(jié)省占地面積，減少投資。
2.1 調(diào)節(jié)池
調(diào)節(jié)池利用原有構(gòu)筑物，為混凝土結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)池具有均衡水質(zhì)、調(diào)節(jié)水量的作用。待處理廢水自流進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)，工藝尺寸為D 1.1 m× 3.0 m。廢水經(jīng)調(diào)節(jié)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(xù)處理的正常進行〔2, 3〕。
2.3 中間水池
中間水池為碳鋼結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，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(zhì)，使油質(zhì)量濃度降至5 mg/L 以下。采用2 個核桃殼過濾器串聯(lián)運行，附屬設(shè)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(tǒng)
經(jīng)預(yù)處理除油后的廢水進入微濾系統(tǒng)的循環(huán)槽中，循環(huán)進入中空纖維膜微濾系統(tǒng)。中空纖維膜膜孔徑為0.2 μm。該系統(tǒng)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(shè)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(shè)備
加藥系統(tǒng)：包括2 臺計量泵，2 個加藥箱。循環(huán)罐和藥洗罐： 有效容積均為1.0 m3，PE 結(jié)構(gòu)。反洗罐：有效容積為0.5 m3，PE 結(jié)構(gòu)。其他附屬設(shè)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(huán)泵(Q=15 m3/h，H=15 m)。
2.6 清水池
廢水經(jīng)中空纖維膜微濾系統(tǒng)處理后，達到回用標準，進入清水池。清水池利用原有構(gòu)筑物，有效容積為2.2 m3。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 運行效果
根據(jù)廠區(qū)用水特點，系統(tǒng)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(tǒng)運行效果如表 2 所示。
4 經(jīng)濟分析
根據(jù)廠區(qū)內(nèi)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(yè)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(jié)論
針對該廠廢水排放情況及水質(zhì)特點，對部分廢水采用了高溫冷卻塔+兩級核桃殼過濾器預(yù)處理+ 中空纖維膜微濾系統(tǒng)的處理工藝。運行結(jié)果表明，該工藝技術(shù)可靠，運行穩(wěn)定，既可以節(jié)約水資源，實現(xiàn)企業(yè)的清潔生產(chǎn)，又能減輕原廢水處理站的運行負荷，實現(xiàn)處理出水的穩(wěn)定達標。
