鋼鐵生產廢水直接排放過環境造成嚴重影響，許多鋼鐵企業開始對生產廢水進行處理并回用于企業生產，以提高鋼鐵企業水資源利用效率。常見為“超濾（UF）+反滲透（RO）”雙膜法工藝處理后再生回用，然而經一系列膜處理工藝后產生的RO濃鹽水，具有含鹽量高、難處理等特點，直接排放不能達到排放標準，常規的生化處理難度大。因此，濃鹽水如何經濟、有效的處理已成為鋼鐵企業污水深度處理的關鍵環節。

某鋼鐵集團鋼鐵精品基地響應國家節能減排政策，合理利用水資源、提高廠區水系統充分利用率、實現廢水零排放，新建設污水處理廠一座（分兩期建成）。污水廠由預處理單元、深度處理單元（一期建成）、濃鹽水單元（二期建成）組成，設計處理綜合污水水量3×104m3/d。本文將對二期建成的濃鹽水處理工程重點討論分析。

1、濃鹽水水量及水質

1.1 進水水源及設計水量

污水廠濃鹽水處理單元進水主要來源：

1）鋼鐵工業的綜合廢水和生活污水經“預處理+UF+RO”處理后的RO濃水；

2）冷軋含油廢水在生產區生化處理后采取“UF+RO”深度處理后的RO濃水；

3）焦化廢水在生產區生化處理后采取“UF+RO”深度處理后的RO濃水。

濃鹽水處理單元設計處理水量為1.05×104m3/d，包括一級反滲透濃水8400m3/d及焦化、冷軋濃水2100m3/d。

1.2 水質特點

濃鹽水處理單元進水具有總溶解性固體（TDS）、化學需氧量（COD）含量高，難生物降解，水中硬度高易導致后續管道設備結垢，水質水量波動大等特點。

濃鹽水單元處理后的水將用于循環冷卻水補水，其標準參見城市污水再生利用·工業用水水質（GB/T19923－2005）中敞開式循環冷卻水系統補充水要求，濃鹽水處理單元進出水水質見表1。

2、工藝流程

濃鹽水處理單元基本工藝流程見圖1。

1）濃水RO選用更耐污染的反滲透膜，先對一級RO濃水進行濃縮，大大降低了后端的處理水量，并將其產水回用企業生產。

對于濃水RO濃水、焦化、冷軋廢水處理后RO濃水的混合水，選擇多級反應沉淀池工藝，盡可能降低后續膜系統的污染速率。多級反應沉淀池工藝可以通過分步化學反應沉淀的原理去除進水中的鈣、鎂離子等硬度，加入適量的石灰還能去除水中部分COD和總硅。

2）使用納濾（NF）工藝作為海水反滲透（SWRO）的前級處理，進一步去除水中硬度和軟化水質，同時對一二價離子進行初步分離，將大部分二價離子、大分子有機物截留在濃水側，保證后續SWRO具有良好的進水水質，降低結垢污堵和有機物污堵的風險，保證SWRO的穩定運行。同時NF還有對進水水質波動不敏感，占地面積小，全自動化運行、操作簡單等優點。

3）采用SWRO工藝進一步對NF產水濃縮減量，并滿足產水電導率≤200μS/cm的水質要求，可以作為該企業生產新水回用。

3、主要設備參數

1）濃水RO系統。

濃水RO單元的目的是將一級RO濃水進行二次脫鹽。一級RO產生的濃鹽水經保安過濾器進入抗污染性RO膜裝置（濃水RO）進行處理，濃水RO的濃水進入濃濃鹽水池。

濃水RO裝置設置2套，單套產水能力為175m3/h，每套252支反滲透膜，采用陶氏BW30XFR400/34反滲透膜。濃水RO系統為一級兩段，二級進水采取段間加壓，回收率≥50%。

2）多級反應沉淀池。

焦化廢水和冷軋廢水處理后的RO濃水與濃水RO濃水在濃濃鹽水池（NF調節池）進行混合后，進入多級反應沉淀池，多級反應沉淀池為一體化反應沉淀池，通過投加石灰、純堿等藥劑進行軟化，通過投加混凝劑、絮凝劑等藥劑澄清，產水調節pH后，進入中間水池，然后通過水泵提升進入納濾單元。

多級反應沉淀池包括第一反應池、第二反應池。絮凝池、斜管沉淀池等部分，采用鋼筋混凝土結構。多級反應沉淀池設置2座，總處理能力為280m3/h。兩座多級反應沉淀池尺寸為20.35m×11.3m×5.9m。

3）NF系統。

多級反應沉淀池出水經過多介質過濾器，去除多級反應沉淀池出水的懸浮物質，以避免對納濾系統進行堵塞。經過多介質過濾器的產水直接經NF高壓泵進入NF裝置，NF產水經產水池進入SWRO系統進行處理。

多介質過濾器設置4臺，設計流量為59m3/h。內部在進水口設有布水器，下部設有多孔板加水帽的集水裝置，集水裝置上填裝粒徑為0.6～0.8mm，高度為800mm的石英砂濾料和粒徑為0.8～1.2mm，高度為400mm的無煙煤濾料；濾速為9.7m/h。

NF裝置設置4套，每套產水量為61.5m3/h。NF設計為一級二段排列，每套都能單獨運行，也可同時運行。NF設計回收率≥70%。

4）SWRO系統。

NF產水經高壓泵進入SWRO膜裝置，SWRO系統主要對NF產水進行進一步脫鹽，SWRO產水進入工業新水水池作為補充用水，濃鹽水供廠區內其它用戶消耗性利用。

SWRO設置2套，選用海德能NITTOSWC5-MAX反滲透膜，一級一段，單套產水量為46.5m3/h，設計回收率50%。SWRO配套有能量回收裝置。

4、運行效果

該處理單元于2018年12月完成調試運行至今，系統運行穩定，產水量穩定，出水水質優良。

4.1 水量分析

調試運行期間其各單元產水回收率見表2。由數據分析可知，各單元產水回收率滿足設計要求，特別是工業新水補水量滿足一期需水量的要求，說明調試運行期間，各單元連續穩定運行。

4.2 水質分析

實際產水水質如表3所示，由檢測結果可知，各單元產水水質穩定，最終產水水質優于GB/T19923－2005中敞開式循環冷卻水系統補充水要求，且產水滿足設計出水水質要求。經NF處理后出水中總硬度<150mg/L，鈣硬<100mg/L，鎂硬<50mg/L，說明水中二價離子得到很好的去除，去除率達>90%，保障了后續SWRO的運行和產水，避免結垢。

5、效益分析

系統調試運行期間，污水綜合能耗在1.0kWh/m3左右，按照電價0.7元/kWh計，噸水電耗為0.7元/m3；噸水平均消耗1.5g次氯酸鈉、500g熟石灰、350g純堿、5.2g阻垢劑、2g還原劑，各藥劑價格分別按1000、780、2200、60000、2800元/t計；噸水處理費用合計為2.20元/m3。

濃鹽水單元產水進入工業新水池作為補充水源，每補充1m3工業新水，可節省用水費用3元，工業新水補水量按照設計負荷的70%計算，平均每天可補充7000m3的數量，則污水廠每年節約費用為735萬元。

6、結論

該鋼鐵企業污水廠濃鹽水處理單元工程已順利投產，各處理單元運行穩定，產水水質優于GB/T19923－2005中敞開式循環冷卻水系統補充水要求，采用“濃水RO+多級反應沉淀池+多介質過濾器+NF+SWRO”工藝對污水廠內濃鹽水進行處理，具有處理效果好、產水穩定達標、系統運行穩定、能耗低等優點。

污水處理廠工程通過對污水逐級濃縮減量和回收再利用，使得總體水回收率≥93%，通過濃鹽水單元處理后的濃水又回用至廠區各用水單元，同時污水廠整體能耗低，污水廠處理工藝滿足了節能減排要求，合理利用了水資源，提高廠區水系統重復利用率，實現了廢水的近零排放，剩余少量濃水輸送至廠區內部沖渣（消耗性利用），實現零排放，對鋼鐵企業的可持續發展具有重要意義，值得在行業內進一步推廣。