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废水回用技术在钢铁企业中的应用
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-09-05 11:55:53

       摘 要:介绍了我国钢铁行业废水特性,主要龙头企业废水水质特征、水回用技术及其在企业生产中的应用。 

  关键词:钢铁企业,废水水质,废水回用 

  前言 

  我国是缺水大国,人均淡水资源仅为世界人均量的1/ 4 ,居世界第109 位,已被列入全世界人均水资源13个贫水国家之一,年缺水总量约为300~400亿m3[1]。随着我国经济发展和工业化进程的加快,缺水问题日益突出。有关资料显示,我国工业耗水量占全国用水量的20%,其中钢铁行业耗水约占工业用水量的2.2%,位居高耗水行业前五名[2]。有数据显示我国2012年粗钢产量为7.17亿t。随着钢铁产量的逐年增加,其耗水量也将居高不下。为了缓解水资源日益紧缺和钢铁行业发展日益壮大的矛盾,水回用技术就显得尤为重要。 

  1、钢铁企业废水的来源及特点 

  钢铁企业大多是集轧钢、连铸、炼铁、炼钢、烧结、焦化等各生产工序为一体。各生产工序在生产过程中均产生并排放大量的废水。钢铁企业废水主要源于以下几个方面:①焦化废水。这是焦化厂产生的废水,其特点是含有高浓度酚。②高炉煤气洗涤水。高炉煤气洗涤水是炼铁厂的主 要污水,其特点是含有大量的固形物和杂质。③转炉烟气废水。转炉烟气废水是炼钢厂的主要污水,含有大量悬浮物。④轧钢废水。热轧废水主要污染物为氧化铁皮、悬浮物和油类[3]。一般将排至企业外部的一种或多种工序的综合排水称为钢铁企业总排水,钢铁企业总排水具有排水量大、含有多种污染物且污染负荷大等特点。 

  2、钢铁行业废水水质特性 

  钢铁企业每天都排出大量的冷却用水,以及煤气洗涤、冲洗设备和地面及除尘用水等。在这些用水中,冷却用水属于清净下水,经冷却后可继续使用,其余的废水因与产品接触而被污染,需经适当处理后方可循环使用或达标排放。钢铁行业总排口废水的主要污染物以悬浮物、油、硬度以及含盐量等为主,不同的厂废水中污染物成分略有不同。国内几个典型国内钢铁龙头企业总排口废水排放的主要水质指标如表1[4]所示: 

  由上表可知,以上几个钢铁企业总排口出水水质指标与回用水水质指标相比主要是悬浮物、油、硬度、含盐量超标,其他的指标均满足回用水水质指标的要求。北方地区受水资源和气候的影响,其钢铁企业废水的硬度、盐等质量浓度均超过了回用水水质指标。因此北方地区的钢厂回用水处理中,需充分考虑除硬度、除盐工艺。 

  3、主要废水回用技术及应用 

  针对钢铁行业总排口水质特性,废水回用技术主要考虑悬浮物、油、硬度、盐类的去除效果。钢铁废水有70%为浊循环冷却水系统的排污水,如高炉煤气洗涤水、冲渣废水、转炉除尘废水、连铸机废水等。针对钢铁行业废水水质将废水净化技术进行分类[6]如下: 

  (1)悬浮物的去除工艺 

  目前,在钢铁行业常见的处理工艺主要有混凝沉淀、过滤。通过投加一定量的混凝剂、助凝剂于废水中,使废水中较大的悬浮颗粒物沉淀到池底,清水从池顶排出,大部分悬浮颗粒物以泥浆的形式从池底部排出。为了保证出水达到回用水的水质指标,经混凝沉淀处理的出水,再经过滤处理,以去除水中较小的悬浮物,使其满足用户的要求。 

  (2)油的去除工艺 

  工业废水中含的油,在水中的存在形式有以下几种: 

  ①浮油。进入水体的油,油滴直径大,容易聚积,静置后能较快地上浮,呈连续相的油膜飘浮于水面,这种油容易去除。 

  ②分散油。1~10�em 的微小油珠分散在水相中。分散油不稳定,会聚积成较大的油珠而上浮到水面,也可能进一步变小转化为乳化油,一般采用药剂或气浮法处理即能达到去除效果。 

  ③乳化油。粒径< 1�em 的极微细的油珠,以水包油或油包水的细颗粒形式悬浮分散在水中,去除这种乳化油必须选择合适的药剂破乳后,用粗粒化过滤设备去除。 

  ④溶解油。以分子状态或化学方式分散在水体中,油和水形成均相体系,非常稳定,难以去除。一般需采用氧化法或吸附法去除。 

  ⑤油-固体物。在水体中,油粒附于固体悬浮物质的表面,形成油-固体物。 

  根据我院在钢铁行业水处理的实际运行经验,一般钢铁企业总排口废水中油类的存在形式主要以分散油为主。因此,在工艺处理前端设置机械撇油装置,后端投加油絮凝剂的方式来去除废水中分散油。 

  (3)硬度的去除工艺 

  石灰软化过程包括下面几个反应: 

  CO2 + Ca (OH) 2 →CaCO3 ↓+ H2O (1) 

  Ca (HCO3) 2 + Ca (OH) 2 →2CaCO3 ↓+ 2H2O (2) 

  Mg(HCO3) 2 + Ca (OH) 2 →CaCO3 ↓+MgCO3 + 2H2O (3) 

  MgCO3 + Ca (OH) 2 →2CaCO3 ↓+Mg(OH) 2 (4) 

  在这几步反应中熟石灰最容易与水中游离CO2 起化学反应,其次与碳酸盐硬度起化学反应。石灰软化主要是去除水中的碳酸盐硬度以及降低水的碱度,经石灰处理后,水的剩余碳酸盐硬度可降低到0.25 -0.5 m mol/ L。 

  (4)盐类的去除工艺 

  目前,在水处理行业中已经应用的除盐工艺方法有化学除盐(即离子交换除盐水处理) 、蒸馏法除盐水处理、膜分离技术等。除盐水处理工艺的确定是根据原水的含盐量及对除盐水的含盐量要求[7]。离子交换是遵循等物质量规则,当原水的含盐量较低、水量较小时,其一次投资稍低;当原水的含盐量过高、水量过大时,单纯采用离子交换除盐方法会使制水成本过高,而且除盐率相对不是很高,树脂再生成本较高,且再生酸碱废液排放量大,造成环境污染,系统较为复杂,占地面积较大。蒸馏法工艺仅适用于小水量的除盐水处理,而且能耗较大,处理成本很高,不宜于钢厂大水量的除盐工艺。随着经济技术的发展和环保要求的提高,膜分离技术得到广泛的应用。反渗透膜除盐技术作为膜分离技术的一种,具有分离精度高、脱盐率最高(可达95 %以上) 、单位膜面积的透水速度快、机械轻度好、化学稳定性好、系统运行稳定、出水水质可靠、环保效果好、易于实现自动化等优点,因此,正在逐步被水处理行业所采用。   (5)处理单元形式应用 

  目前,钢铁企业总排口废水回收利用多采用"混凝沉淀+过滤+膜处理"工艺路线较为成熟。但是,具有混凝沉淀和过滤功能的处理单元形式有很多种类[8]。在钢厂使用得最多的混凝沉淀有机械反应沉淀池、漩流反应沉淀池、机械搅拌澄清池、水力循环澄清池、悬浮澄清池、高密度澄清池,过滤有普通快滤池、虹吸滤池、V 型滤池。近年来,法国得利满的技术在国内钢厂的总排口废水回收利用工程上应用很广泛。该工艺主要采用了高密度澄清池和V型滤池2种专有技术。高密度澄清池较传统的混凝反应沉淀池和澄清池有较大的改进,其主要特点是集絮凝反应、沉淀、除油、浓缩及污泥内回流于一体的高效水处理构筑物,分为絮凝反应区、除油区、污泥浓缩区、斜管分离区、污泥回流区5个部分。该处理工艺通过加入一定量的水处理药剂进行反应分离,并将5大功能集于一体,处理效果好、结构紧凑,其中污泥的内回流系统设置在一定程度上减少了药剂的投加量,降低了运行成本。另外,V型滤池较传统的滤池也有较大的改进,其主要特点是采用单一介质颗粒均匀的沙滤床进行深层过滤,布水均匀、恒水位等速过滤,冲洗采用空气、水反冲和表面清洗,提高了冲洗效果并节约冲洗用水,自动化程度高。由于高密度澄清池和V型滤池具有传统水处理构筑物无法相比的优越性,已经开始在国内钢铁企业中得到应用。 

  4、结语 

  钢铁工业从矿石原料进厂到粗钢生产与产品最终加工,都离不开水,加强节水与废水回用技术的创新开发,降低吨钢新水用量,提高工业用水重复利用率。我国钢铁企业应把节水放在企业发展的突出位置上,提高水资源的重复使用率,极大限度发挥水回用技术的经济效益和社会效益,实现我国钢铁行业的可持续发展。 

  参考文献: 

  [1]周彤,郭晓,周向争,等. 城市污水回用于循环冷却水时氨氮去除[J]. 工业用水与水,2000,31(6) :12-13. 

  [2]胡长志.钢铁企业节水与废水资源化研究[J]. 科技创新导报,2010,03(2):8 

  [3]李增强,葛平,王达.钢铁企业生产综合污水处理[J].山东冶金,2009,01(43):15-17 

  [4] 胡军,张鹏.钢铁企业总排口废水回用新工艺应用[J].工业安全与环保, 2007, 33(10):27-29 

  [5] 邵红; 庄新贺; 李辉. 钢铁冶金高浊废水处理技术[J]. 科技导报,2010,02(33):15-18 

  [6] 邹家庆. 工业废水处理技术. 北京:化学工业出版社[M].2003.98-100. 

  [7]张绩光,李键,陈双星,等. 污水脱盐处理大规模回用的工艺技术研究. 给水排水,2001 2001 ,27(10) :20 - 22. 

  [8]张 ,候盾,李雨松,等. 污水回用于循环冷却水系统腐蚀影响因素的研究. 工业水处理2001 ,21(3) :35 - 36. 

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