1.前言
近年來,我國鋼鐵企業通過技術改造,基本實現了廠區內雨污分流的排水體制,將工業污水和雨水分別在兩個各自立的管渠系統內排除。采用分流制排水的主要原因是:①減少污水排放量,滿足環境保護的需要;②可以對工業污水單收集、集中處理并回用,減少工業新水用量。
隨著新水用量的日益受限,鋼鐵企業逐步重視雨水的回收利用,實施雨水利用可在提高水資源綜合利用的同時,降低用水成本,如何收集雨水成為要的問題。
本文從工程實際角度出發,對雨污聯合排水系統在鋼鐵企業的應用作了初步的分析,供參考。
2.建立雨污聯合排水系統的設想
所謂雨污聯合排水系統,是指采用雨污合流的排水體制,將雨水、工業污水合用一個管渠系統內排除。其前提是,在排水系統的末端設有雨水和污水處理設施,對雨污水進行集中處理。采用雨污聯合排水系統可在廠區內減少一套排水管網,節約建設、管理、運營成本。
3.建立雨污聯合排水系統的可行性分析
3.1雨水排水的特點
3.1.1水量特點
降雨與氣候因素關系密切,影響降雨的氣候因素有氣溫、氣壓、濕度、風等,而氣候因素具有年、季、日及多年的周期變化規律,因此雨水排水具有時程變化的周期性。影響降雨的各因素時空分布多變,導致降雨在不同時間的數量大小和時程變化在各周期是不同的,就單日或者小段時間內,降雨具有隨機性和偶然性,因此雨水排水具有時程變化的隨機性[1]。
由于雨水排水具有時程變化的周期性和隨機性,因此雨水排水具有常年水量穩定、瞬時水量變化大的特點。
3.1.2水質特點
雨水是大氣降水,其本身水質較好。雨水在降落過程中,空氣中的溶解性氣體、溶解或懸浮狀固體、重金屬及細菌等會進入其中。但終地面雨水中的污染物主要來自降雨對地面或建筑物部的沖刷。所以,地面或建筑物部的沉積物是雨水中污染物的主要來源。地面或建筑物部沉積物的組成決定著雨水污染的性質。地面或建筑物部沉積物包括許多污染物質,有固態廢棄物碎屑、化學藥品、車輛排放物等。具有不同土地使用功能的地面沉 積物來源不同。因此,雨水的水質會因地點、時間的不同而有所差異。
另外,在降雨過程中,初期雨水污染物含量較高,水質較差;隨著降雨歷時的延續和徑流的持續,雨水徑流的表面被不斷沖刷,雨水水質逐步改善,污染物逐漸減小、濃度穩定。以寶鋼為例,其寶山廠區雨水排除掉初期徑流后,雨水的pH約為7~9,電導率不超過300μS/cm。從總體上來說,雨水對于鋼鐵企業而言屬于優質淡水[2]。
3.2工業污水排水的特點
3.2.1水量特點
鋼鐵企業工業污水按其來源來分,可以分為循環冷卻水系統排污水,脫鹽水、軟化水及純水制取設施產生的濃鹽水、鋼鐵廠各工序在生產運行過程中產生的廢水等。與雨水排水相比,其排水量相對穩定,排水量隨時程變化的范圍比較小,工業污水量變化系數也相對較小,一般日變化系數(一年中大日污水量與平均日污水量的比值)不超過3。
3.2.2水質特點
對于鋼鐵企業來說,循環用水量占總用水量的比例往往在95%以上,其它如焦化、冷軋廢水等特種廢水均在相應主工藝單元處理達到全廠工業污水納管標準后排至全廠工業污水管網或是直接接入全廠回用水管網,因此無論是從水質上講還是從水量上來說,鋼鐵企業全廠工業污水也主要來源于循環水系統的排污水(濁循環水系統排污水),根據濁循環水系統排污水的特點,鋼鐵企業全廠工業污水一般具有以下主要污染物:濁度、COD、硬度與堿度、油類、鹽類等[3][4]。
3.3雨污聯合排水系統分析
3.3.1水量分析
從水量分析,雨水排水量隨時間變化幅度大,其大時水量要遠遠大于工業污水量,但年雨水排水總量遠小于工業污水量。
以上海某大型聯合鋼鐵企業為例分析,該企業占地面積約2km2,終年產鋼能力為500萬噸。根據雨量公式,當降雨歷時5min時,按重現期為3年計算,綜合徑流系數設為0.8,大設計小時降雨量為269709m3/h;上海市年平均降雨量約為1200mm,按此估算,該鋼鐵企業年可收集大地面雨水量約為1920000m3。根據工廠的總體規劃,其工業污水總量約為1200m3/h;按年工作350日估算,年工業污水量約為10080000m3。
因此,對于雨污聯合排水系統而言,平時雨水量恒定且較小,降雨時系統排水量遠大于平時,具有較大的水量沖擊負荷。
3.3.2水質分析
采用雨污聯合排水系統后,在不降雨時,管網系統中的水為工業污水;在降雨時,管網系統中的水為雨污混合水。在降雨初期時,由于初期雨水水質也較差,因此降雨初期的雨污混合水的水質是差的;降雨初期過后,雨污混合水的水質是相對好的;平時僅為工業污水,雨污聯合排水系統中的排水水質居中。雨污聯合排水系統也具有較大的污染負荷沖擊。
目前國內大型鋼鐵企業,均逐步在其常規工業污水處理設施之后建設了采用超濾加反滲透的雙膜法進行脫鹽處理的水處理設施。在工業污水采用雙膜法進行深度脫鹽處理中的遇到的一個主要問題是工業污水的進水含鹽量過高,在數據指標上常以電導率值來體現。全廠工業污水的電導率值一般都在3000μS•cm以上,工業用純水的電導率值一般要求在10μS•cm以下,工業新水的電導率值一般要求在500μS•cm以下。經過雙膜法處理后,產生的工業新水完全可以達到使用的要求,但是如果制成純水用于生產則可能出現較難達到要求的情況。因此,在工業污水制取純水工藝中,有采取將部分工業新水補入脫鹽系統的原水水池,以起到改善雙膜法工藝原水水質。采用雨污聯合排水系統后,原工業污水高電導率的問題在降雨時節可得到有效解決,對于節能減排有著積的意義。