城市中水与钢铁废水联合分级回用于钢铁企业系统及工艺

技术领域

本发明属于城市中水与钢铁生产废水回收利用技术领域，特别涉及一种城市中水与钢铁生产废水联合分级回用于钢铁企业的系统及工艺。

背景技术

我国是一个严重缺水的国家，人均年占有淡水资源量约为2500m³，为世界人均水平的1/4，居世界109位。钢铁工业是工业领域中的用水和排污大户，仅次于电力、纺织印染和造纸行业，其耗水量约占全国工业总水耗的14%，废水排放量约占工业总排水的12%。目前钢铁企业水源以地下水、河水为主，污水排放量大，环境污染严重。2015年2月中央出台历史最严“水十条”，全面控制污染排放、严控地下水超采，每一条都迫使钢铁工业企业加快节水减排步伐，开发新的水源，最大限度回收利用废水资源，降低废水排放量，实现废水零排放。

中水是国际公认的第二水源，水源水质水量稳定可靠，回用范围广。城市中水回用彻底清除了城市污水的尾水对环境的污染，大大缓解了水资源不足；中水回用比开发利用其它水资源具有经济上的优势，回用水的制水成本低，节省了水资源费、远距离输水的能耗费用和基建费用。因此，开发城市中水及工业废水回用作为钢铁企业新的替代水源具有重要意义。

发明内容

发明目的

为了解决钢铁企业水资源短缺及日益凸显的水环境污染问题，本发明提出了一种城市中水与钢铁生产废水联合分级回用于钢铁企业的系统及工艺，将城市中水作为新的替代水源经分级处理后回用于钢铁企业，将钢铁生产过程排放的工业废水分级处理后回用于钢铁企业自身。

技术方案

一种城市中水与钢铁生产废水联合分级回用于钢铁企业的系统，其特征在于：该系统包括城市中水处理系统、钢铁工业废水处理系统和钢铁企业回用系统三部分，城市中水处理系统连接钢铁企业回用系统，钢铁工业废水处理系统连接钢铁企业回用系统；城市污水处理厂排出端通过管路连接一级中水处理系统，一级中水处理系统的排出端分为两个支路，一个支路连接二级深度处理系统，另一个支路连接钢铁企业的净环水管网；二级深度处理系统的排出端分别连接钢铁企业的净环水管网和新水管网；钢铁企业的排出端连接一级废水处理系统，一级废水处理系统的排出端分为两个支路，一个支路连接钢铁企业的净环水管网，另一个支路连接二级深度处理系统；二级深度处理系统的排出端分为三个支路，一个支路连接钢铁企业的净环水管网，另一个支路连接钢铁企业的新水管网，第三个支路连接三级除盐系统；三级除盐系统的排出端分为两个支路，一个支路连接钢铁企业的新水管网，另一个支路连接钢铁企业的除盐水管网。

一级废水处理系统包括格栅，格栅连接调节池，调节池连接提开泵站，提开泵站连接一次沉淀池，一次沉淀池连接二次澄清池，二次沉淀池连接砂滤池，砂滤池连接清水池，清水池分别连接净环水管网和二级深度处理系统；一次沉淀池与二次澄清池的排污端均连接污泥消化池，污泥消化池分别连接调节池和压滤机。

二级深度处理系统包括配水井，配水井连接高效澄清池，高效澄清池分别连接V型滤池和污泥泵，污泥泵连接压滤机，V型滤池连接消毒池，消毒池连接清水池，清水池分别连接净环水管网、新水管网和三级除盐系统。

三级除盐系统包括自清洗过滤器，自清洗过滤器连接超滤装置，超滤装置连接反渗透增压泵，反渗透增压泵连接保安过滤器，保安过滤器连接高压泵，高压泵连接反渗透装置，反渗透装置分别连接除盐水池和浓盐水池，除盐水池分别连接除盐水管网和新水管网。

一种用上述系统将城市中水与钢铁生产废水联合分级回用于钢铁企业的工艺，将城市污水处理厂排出的工业废水经过一级废水处理系统、二级深度处理系统、三级除盐系统三级处理后分级回用于钢铁企业自身；城市污水处理厂排出的二级出水作为城市中水回用的原水经过一级中水处理系统、二级深度处理系统两级处理后分级回用于钢铁企业的净环水管网及新水管网；钢铁企业排出的工业废水经过一级废水处理系统、二级深度处理系统、三级除盐系统三级处理后分级回用于钢铁企业自身。

城市中水与钢铁生产废水的处理过程采用分级联合处理的方式，城市中水分两级处理，钢铁工业废水分三级处理，水处理设备实现共享，各级水的处理比例根据企业用水要求联合调整。

所述城市中水处理的一级中水处理系统与钢铁工业废水处理的一级废水处理系统采用相同的处理工艺，实现联合处理废水；处理设备分模块设置，根据城市中水及工业废水的水量比例调整模块比例共享处理设备，加药、污泥脱水和滤池反冲洗系统共用。

所述城市中水处理的二级深度处理系统与钢铁工业废水处理的二级深度处理系统采用相同的处理工艺，实现联合处理废水；处理设备分模块设置，根据城市中水及工业废水的水量比例调整模块比例共享处理设备，加药、污泥脱水和滤池反冲洗系统共用。

城市中水与钢铁生产废水的回用采用分级回用的方式，城市中水回用到钢铁企业净环水管网和新水管网，工业废水回用到钢铁企业净环水管网、新水管网和除盐水管网。

中水回用的方法是将二级深度处理前与深度处理后的新水按所需比例混合后再回用作为净环水的补充水，或将深度处理后的新水直接供给钢铁企业的新水管网；将三级除盐系统前与除盐系统后的除盐水按所需比例混合后再回用作为新水的补充水，或将除盐系统后的除盐水直接供给钢铁企业的除盐水管网。

优点及效果

本发明优点和有益效果如下：

1.本发明将城市中水分两级处理，钢铁工业废水分三级处理，各级水的处理比例可根据企业用水要求联合调整，提出的不同回用方案，使回用水能满足钢铁企业多种用水需求，真正实现工业用水的替代。

2.本发明实现了城市中水与钢铁生产废水的联合处理，水处理设备实现了共享，处理容量实现弹性化，加药、污泥脱水和滤池反冲洗系统实现共用，节约了初投资成本。

3.本发明实现了城市中水与钢铁生产废水的回用，大大减少了污水排放，节约了新水消耗，解决了钢铁企业水资源短缺的问题，降低了钢铁企业经营成本，实现了水资源的可持续发展，避免了严重的环境污染问题，具有重要的经济效益和社会环境效益。

附图说明

图1是本发明的整体系统示意图。

图2是本发明的一级废水处理系统示意图（即一级中水处理系统示意图）。

图3是本发明的二级深度处理系统示意图。

图4是本发明的三级除盐系统示意图。

具体实施方式：

本发明将城市污水处理厂排出的城市中水经过一级中水处理系统、二级深度处理系统两级处理后分级回用于钢铁企业的净环水管网及新水管网，同时将钢铁生产废水经过一级废水处理系统、二级深度处理系统、三级除盐系统三级处理后分级回用于钢铁企业自身。城市中水与钢铁生产废水的处理过程采用分级联合处理的方式，水处理设备实现了共享，处理容量实现弹性化，加药、污泥脱水和滤池反冲洗系统实现共用。本发明提出的不同回用方案，使回用水能满足钢铁企业多种用水需求，真正实现工业用水的替代，不仅实现了城市中水与钢铁工业废水的回用，而且大大减少了污水排放，节约了新水消耗，解决了钢铁企业水资源短缺的问题，降低了钢铁企业经营成本，实现了水资源的可持续发展，避免了严重的环境污染问题，具有重要的经济效益和社会环境效益。

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，本发明提出了一种城市中水与钢铁生产废水联合分级回用于钢铁企业的系统，该系统包括城市中水处理系统、钢铁工业废水处理系统和钢铁企业回用系统三部分，城市中水处理系统连接钢铁企业回用系统，钢铁工业废水处理系统连接钢铁企业回用系统。

城市污水处理厂排出端通过管路连接一级中水处理系统，一级中水处理系统的排出端分为两个支路，一个支路连接二级深度处理系统，另一个支路连接钢铁企业的净环水管网；二级深度处理系统的排出端分别连接钢铁企业的净环水管网和新水管网；钢铁企业的排出端连接一级废水处理系统，一级废水处理系统的排出端分为两个支路，一个支路连接钢铁企业的净环水管网，另一个支路连接二级深度处理系统；二级深度处理系统的排出端分为三个支路，一个支路连接钢铁企业的净环水管网，另一个支路连接钢铁企业的新水管网，第三个支路连接三级除盐系统；三级除盐系统的排出端分为两个支路，一个支路连接钢铁企业的新水管网，另一个支路连接钢铁企业的除盐水管网。

一级废水处理系统包括格栅，格栅连接调节池，调节池连接提开泵站，提开泵站连接一次沉淀池，一次沉淀池连接二次澄清池，二次沉淀池连接砂滤池，砂滤池连接清水池，清水池分别连接净环水管网和二级深度处理系统；一次沉淀池与二次澄清池的排污端均连接污泥消化池，污泥消化池分别连接调节池和压滤机。

二级深度处理系统包括配水井，配水井连接高效澄清池，高效澄清池分别连接V型滤池和污泥泵，污泥泵连接压滤机，V型滤池连接消毒池，消毒池连接清水池，清水池分别连接净环水管网、新水管网和三级除盐系统。

三级除盐系统包括自清洗过滤器，自清洗过滤器连接超滤装置，超滤装置连接反渗透增压泵，反渗透增压泵连接保安过滤器，保安过滤器连接高压泵，高压泵连接反渗透装置，反渗透装置分别连接除盐水池和浓盐水池，除盐水池分别连接除盐水管网和新水管网。

将城市污水处理厂排出的工业废水经过一级废水处理系统、二级深度处理系统、三级除盐系统三级处理后分级回用于钢铁企业自身；城市污水处理厂排出的二级出水作为城市中水回用的原水经过一级中水处理系统、二级深度处理系统两级处理后分级回用于钢铁企业的净环水管网及新水管网；钢铁企业排出的工业废水经过一级废水处理系统、二级深度处理系统、三级除盐系统三级处理后分级回用于钢铁企业自身。

所述的城市中水与钢铁生产废水的处理过程采用分级联合处理的方式，城市中水分两级处理，钢铁工业废水分三级处理，水处理设备实现共享，各级水的处理比例可根据企业用水要求联合调整。

其中城市中水处理的一级中水处理系统及钢铁工业废水处理的一级废水处理系统采用相同的处理工艺，可实现联合处理废水，处理设备分模块设置，可根据城市中水及工业废水的水量比例调整模块比例共享处理设备，加药、污泥脱水和滤池反冲洗系统共用。

城市中水处理的二级深度处理系统及钢铁工业废水处理的二级深度处理系统采用相同的处理工艺，可实现联合处理废水，处理设备分模块设置，可根据城市中水及工业废水的水量比例调整模块比例共享处理设备，加药、污泥脱水和滤池反冲洗系统共用。

城市中水与钢铁生产废水的回用采用分级回用的方式，城市中水回用到钢铁企业净环水管网和新水管网，工业废水回用到钢铁企业净环水管网、新水管网、和除盐水管网。

不同的中水回用方案：既可以将二级深度处理前与深度处理后的新水按一定比例混合后再回用作为净环水的补充水，也可以将深度处理后的新水直接供给钢铁企业的新水管网。既可以将三级除盐系统前与除盐系统后的除盐水按一定比例混合后再回用作为新水的补充水，也可以将除盐系统后的除盐水直接供给钢铁企业的除盐水管网。方案的选用是以该企业用水要求和水质现状为依据的。如果该企业需要大量除盐水，那么三级除盐系统处理后的除盐水就直接回用于企业，如果该企业不需要这么多的除盐水，即可选择将除盐水与二级深度处理系统产生的新水混合一同回用于该企业；如果该企业需要大量新水，那么二级深度处理系统处理后的新水就直接回用于企业，如果该企业不需要这么多的新水，即可选择将新水与一级废水（中水）处理系统产生的净化水混合一同回用于该企业。

如图2所示，所述的一级废水处理系统（即一级中水处理系统）的具体实施方式为：城市污水处理厂排出的城市二级出水或钢铁企业排出的工业废水先进入格栅去除水中的杂质，之后进入调节池均质、均量，进行水量调节，调节池内设置较大功率的搅拌器，防止颗粒物在此大量沉积，影响池体容积并增加管理难度，同时在池中设置撇油刮渣设施，定期刮撇废水中漂浮的石油类；再由提升泵站送往一次沉淀池除去污水中携带的可直接沉淀的泥沙等杂质，减少进入后续设备的悬浮物量和污泥量，同时在沉淀池投加混凝剂增加沉淀；之后进入二次澄清池，加入絮凝剂，沉淀去除悬浮物、部分离子及有机物，并经调节PH值后自流至砂滤池过滤，滤池出水经杀菌消毒后进入清水池，清水池的净化水由清水泵送往钢铁企业的净环水管网及二级深度处理系统；一次沉淀池及二次澄清池排出的污泥先进入污泥消化池，通过厌氧消化使污泥不断地进行浓缩、发酵，进一步降解转化，减少剩余污泥量，最后通过压滤机脱水、干化成干泥外运，同时污泥池的上清液回流至调节池重新处理。

如图3所示，所述的二级深度处理系统的具体实施方式为：一级处理系统的净化水来水首先进入配水井，通过配水堰并按比例分配后进入高效澄清池；高效澄清池是集加药混合、反应、澄清、污泥浓缩于一体的高效水处理构筑物，其采用了浓缩污泥回流循环和斜管沉淀技术，通过投加混凝剂、助凝剂和石灰乳去除废水中部分悬浮物、COD、BOD₅、油等污染杂质、暂时硬度，并经调节PH值后自流至V型滤池进一步去除SS和胶体等污染物；滤池出水进入消毒池杀菌消毒后流入清水池，清水池的新水由清水泵送往钢铁企业的新水管网、三级除盐系统及返回与净化水混合后送往净环水管网；由于设置污泥回流使得污泥和水的接触时间变长，一是使得药剂的投加量较传统工艺低25%，有效节约处理成本，二是能有效抗击来水的冲击负荷，可在短时间内水量、水质突变后仍保持较稳定的出水质量，三是从池内排出的污泥无需进浓缩池或加药，直接通过污泥泵进入压滤机脱水、干化成干泥外运，可降低污泥处理费用。

如图4所示，所述的三级除盐处理系统的具体实施方式为：二级处理系统的新水来水经过水泵提升后进入自清洗过滤器去除细小的SS和胶体，然后进入超滤装置，超滤主要去除砂滤无法去除的SS、胶体、细菌等水中杂质，保证SDI<3；超滤出水经过反渗透增压泵提升进入保安过滤器，然后经高压泵加压进入反渗透装置脱盐，反渗透产水进入除盐水池，通过外供泵一部分输至除盐水管网，一部分返回与新水混合后送往新水管网；反渗透产生的浓盐水靠其自身余压进入浓盐水池，再回收利用于钢铁企业烧结、冲渣等。

结论：

本发明将城市中水作为新的替代水源经分级处理后回用于钢铁企业，将钢铁生产过程排放的工业废水分级处理后回用于钢铁企业自身。真正实现了工业用水的替代，不仅实现了城市中水与钢铁工业废水的回用，而且大大减少了污水排放，节约了新水消耗，解决了钢铁企业水资源短缺的问题，降低了钢铁企业经营成本，实现了水资源的可持续发展，避免了严重的环境污染问题，具有重要的经济效益和社会环境效益。