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1.前言
近年來,我國鋼鐵企業(yè)通過技術(shù)改造,基本實現(xiàn)了廠區(qū)內(nèi)雨污分流的排水體制,將工業(yè)污水和雨水分別在兩個各自立的管渠系統(tǒng)內(nèi)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(huán)境保護的需要;②可以對工業(yè)污水單收集、集中處理并回用,減少工業(yè)新水用量。
隨著新水用量的日益受限,鋼鐵企業(yè)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(fā),對雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用作了初步的分析,供參考。
2.建立雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)的設(shè)想
所謂雨污聯(lián)合排水系統(tǒng),是指采用雨污合流的排水體制,將雨水、工業(yè)污水合用一個管渠系統(tǒng)內(nèi)排除。其前提是,在排水系統(tǒng)的末端設(shè)有雨水和污水處理設(shè)施,對雨污水進行集中處理。采用雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)可在廠區(qū)內(nèi)減少一套排水管網(wǎng),節(jié)約建設(shè)、管理、運營成本。
3.建立雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)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(guān)系密切,影響降雨的氣候因素有氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)等,而氣候因素具有年、季、日及多年的周期變化規(guī)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(dǎo)致降雨在不同時間的數(shù)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(nèi),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(wěn)定、瞬時水量變化大的特點。
3.1.2水質(zhì)特點
雨水是大氣降水,其本身水質(zhì)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(zhì)。地面或建筑物部沉積物包括許多污染物質(zhì),有固態(tài)廢棄物碎屑、化學(xué)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(zhì)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(zhì)較差;隨著降雨歷時的延續(xù)和徑流的持續(xù),雨水徑流的表面被不斷沖刷,雨水水質(zhì)逐步改善,污染物逐漸減小、濃度穩(wěn)定。以寶鋼為例,其寶山廠區(qū)雨水排除掉初期徑流后,雨水的pH約為7~9,電導(dǎo)率不超過300μS/cm。從總體上來說,雨水對于鋼鐵企業(yè)而言屬于優(yōu)質(zhì)淡水[2]。
3.2工業(yè)污水排水的特點
3.2.1水量特點
鋼鐵企業(yè)工業(yè)污水按其來源來分,可以分為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污水,脫鹽水、軟化水及純水制取設(shè)施產(chǎn)生的濃鹽水、鋼鐵廠各工序在生產(chǎn)運行過程中產(chǎn)生的廢水等。與雨水排水相比,其排水量相對穩(wěn)定,排水量隨時程變化的范圍比較小,工業(yè)污水量變化系數(shù)也相對較小,一般日變化系數(shù)(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(zhì)特點
對于鋼鐵企業(yè)來說,循環(huán)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(yīng)主工藝單元處理達到全廠工業(yè)污水納管標(biāo)準(zhǔn)后排至全廠工業(yè)污水管網(wǎng)或是直接接入全廠回用水管網(wǎng),因此無論是從水質(zhì)上講還是從水量上來說,鋼鐵企業(yè)全廠工業(yè)污水也主要來源于循環(huán)水系統(tǒng)的排污水(濁循環(huán)水系統(tǒng)排污水),根據(jù)濁循環(huán)水系統(tǒng)排污水的特點,鋼鐵企業(yè)全廠工業(yè)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(lián)合排水系統(tǒng)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(yè)污水量,但年雨水排水總量遠小于工業(yè)污水量。
以上海某大型聯(lián)合鋼鐵企業(yè)為例分析,該企業(yè)占地面積約2km2,終年產(chǎn)鋼能力為500萬噸。根據(jù)雨量公式,當(dāng)降雨歷時5min時,按重現(xiàn)期為3年計算,綜合徑流系數(shù)設(shè)為0.8,大設(shè)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(yè)年可收集大地面雨水量約為1920000m3。根據(jù)工廠的總體規(guī)劃,其工業(yè)污水總量約為1200m3/h;按年工作350日估算,年工業(yè)污水量約為10080000m3。
因此,對于雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)而言,平時雨水量恒定且較小,降雨時系統(tǒng)排水量遠大于平時,具有較大的水量沖擊負荷。
3.3.2水質(zhì)分析
采用雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)后,在不降雨時,管網(wǎng)系統(tǒng)中的水為工業(yè)污水;在降雨時,管網(wǎng)系統(tǒng)中的水為雨污混合水。在降雨初期時,由于初期雨水水質(zhì)也較差,因此降雨初期的雨污混合水的水質(zhì)是差的;降雨初期過后,雨污混合水的水質(zhì)是相對好的;平時僅為工業(yè)污水,雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)中的排水水質(zhì)居中。雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)也具有較大的污染負荷沖擊。
目前國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè),均逐步在其常規(guī)工業(yè)污水處理設(shè)施之后建設(shè)了采用超濾加反滲透的雙膜法進行脫鹽處理的水處理設(shè)施。在工業(yè)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(yè)污水的進水含鹽量過高,在數(shù)據(jù)指標(biāo)上常以電導(dǎo)率值來體現(xiàn)。全廠工業(yè)污水的電導(dǎo)率值一般都在3000μS•cm以上,工業(yè)用純水的電導(dǎo)率值一般要求在10μS•cm以下,工業(yè)新水的電導(dǎo)率值一般要求在500μS•cm以下。經(jīng)過雙膜法處理后,產(chǎn)生的工業(yè)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(chǎn)則可能出現(xiàn)較難達到要求的情況。因此,在工業(yè)污水制取純水工藝中,有采取將部分工業(yè)新水補入脫鹽系統(tǒng)的原水水池,以起到改善雙膜法工藝原水水質(zhì)。采用雨污聯(lián)合排水系統(tǒng)后,原工業(yè)污水高電導(dǎo)率的問題在降雨時節(jié)可得到有效解決,對于節(jié)能減排有著積的意義。