钢厂废水处理

浅析钢铁企业废水处理技术方法工业废水对水体环境的影响较大,使水体中悬浮物、油、重金属、酚、氰、COD等污染因子超标。在众多工业中,钢铁工业的废水排放量很大,据统计,我国钢铁工业外排水量约占工业外排废水量的10%,且废水中含有大量的污染物质和有害物质。因此,治理钢铁工业废水,对解决水体污染,保护和节约水资源具有重要的意义。污染物也是原料存在的一种形式,只不过这种存在形式使可利用资源量减少,损害了人们的经济利益,也影响了人们的身体健康。由于物质是可以转化的,只要措施得当,存在于污染物中的物质就可能变为可以被利用的形式。因此,人们一直在寻找有效、合理处理钢铁企业废水的方法,并尽可能多的对处理后的废水和废水中所含的有用物质进行资源化利用。1、钢铁企业废水的来源、特点及处理钢铁企业大多是集烧结、焦化、炼铁、炼钢、连铸、轧钢等各生产工序和机械、动力、耐火材料等辅助工序为一体的联合企业,各生产工序在生产过程中均产生并排放大量的废水。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。1.1焦化废水焦化废水是钢铁企业排出的主要废水之一。焦化废水是煤在高温干馏过程中形成的废水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水。它的超标排放对人类、水产、农作物都构成了很大危害。如何改善和解决焦化废水对环境的污染问题，已成为钢铁行业的一个重大任务。目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理，然后进行生物脱酚二次处理。但是，焦化废水经上述处理后，外排废水中氰化物、COD及氨氮等指标仍然很难达标。因此，开发工艺简单、成本低廉的深度处理技术是目前焦化废水处理迫切需要解决的课题。1.1.1臭氧氧化法臭氧具有极强的氧化性，能与许多有机物发生反应，将复杂的有机物转化成简单有机物，使污染物的极性、生物降解性和毒性等发生改变。用臭氧氧化法处理焦化废水可以同时脱除废水中的酚、氰化物及其他有机物。臭氧的强氧化性可快速、有效地除去废水中的污染物，而且臭氧本身在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，操作管理简单方便。但是，这种方法也存在投资高、处理成本高的缺点。若操作不当，臭氧会对周围生物造成危害。1.1.2光催化氧化法这是一种新兴的废水处理技术。其氧化机理为：由光能产生具有较强反应活性的电子-空穴对，这些电子-空穴对迁移到颗粒表面，便可以参与和加速氧化还原反应的进行。这种电子-空穴对与O2和H20作用的产物具有极强的氧化性，可以将废水中的有机物完全降解为无污染的小分子无机物。光催化材料具有可重复利用、无二次污染的优点，对几乎所有的有机污染物都可实现完全降解，是目前环保和材料领域研究的热点。由于光催化降解是基于体系对光能的吸收，因此适用于低浊度、透光性好的体系。1.1.3活性炭吸附法与矿物吸附法活性炭具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，是一种最常用的吸附剂。活性炭对焦化废水COD的去除率可达98.5%（高效）。但是，活性炭再生系统操作难度大，装置运行费高，在焦化废水处理中未得到推广使用。针对活性炭吸附法操作成本高的问题，可采用粉煤灰和天然多孔矿物。以矿物、废渣等为吸附剂深度处理焦化废水具有成本低廉、以废治废的特点。粉煤灰是粉煤燃烧排放的废弃物，其主要组分为A1203，Si02，CaO，Fe203（占总量的90%左右）。我国目前每年排放的粉煤灰超过1亿吨。从粉煤灰的理化性质来看，粉煤灰去除废水中的有害物质主要是通过吸附，但在一定条件下，也有一定的絮凝沉淀和过滤作用。天然多孔矿物内部孔结构的形式多样，有沸石、硅藻土等。将多孔矿物与焦化废水混合或让废水通过矿物滤床，焦化废水中的有机污染物即被吸附在多孔矿物中得以去除。天然多孔矿物具有分布广泛、价格低廉、可循环利用等优点，因此在焦化废水处理等环境净化领域具有非常广阔的应用前景。1.2高炉煤气洗涤水（瓦斯泥具有经济价值）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。这类废水需进行悬浮物去除、水质稳定、冷却处理以达到水的循环使用。高炉煤气洗涤工艺及废水性质从高炉引出的煤气称荒煤气，先经过重力除尘，然后进入洗涤设备。煤气的洗涤和冷却是通过在洗涤塔和文氏管中水、气对流接触而实现的。由于水与煤气直接接触，煤气中的细小固体杂质进入水中，水温随之升高，一些矿物质和煤气中的酚、氰等有害物质也被部分地溶入水中，形成了高炉煤气洗涤水。高炉煤气洗涤水处理工艺主要包括沉淀(或混凝沉淀)、水质稳定、降温(有炉顶发电设施的可不降温)、污泥处理四部分。沉淀去除悬浮物采用辐射式沉淀池为多，效果较好。目前大型炼钢厂在污水中投加混凝剂,沉淀池采用轴流式,沉淀污泥经浓缩和过滤脱水为滤饼,可作为烧结原料,处理后废水可循环使用。1.3转炉烟气废水众所周知，炼钢过程是一个铁水中碳和其他元素氧化的过程。铁水中的碳与吹氧发生反应，生成CO，随炉气一道从炉口冒出。回收这部分炉气，作为工厂能源的一个组成部分，这种炉气叫转炉煤气；这种处理过程，称为回收法，或叫未燃法。如果炉口处没有密封，从而大量空气通过烟道口随炉气一道进入烟道，在烟道内，空气中的氧气与炽热的CO发生燃烧反应，使CO大部分变成CO2，同时放出热量，这种方法称为燃烧法。这两种不同的炉气处理方法，给除尘废水带来不同的影响。含尘烟气一般均采用两级文丘里洗涤器进行除尘和降温。使用过后，通过脱水器排出，即为转炉除尘废水。转炉烟气废水是炼钢厂的主要污水,含有大量悬浮物。这类废水主要采用自然沉降、絮凝沉淀和磁力分离。处理后废水可以进入循环水系统。如上所述，要解决转炉除尘废水的关键技术，一是悬浮物的去除；二是水质稳定问题；三是污泥的脱水与回收。1.3.1悬浮物的去除纯氧顶吹转炉除尘废水中的悬浮物杂质均为无机化合物，采用自然沉淀的物理方法，虽能使出水悬浮物含量达到150～200mg／L的水平，但循环利用效果不佳，必须采用强化沉淀的措施。一般在辐射式沉淀池或立式沉淀池前加混凝药剂，或先通过磁凝聚器经磁化后进入沉淀池。最理想的方法应使除尘废水进入水力旋流器，利用重力分离的原理，将大颗粒大于60μm的悬浮颗粒去掉，以减轻沉淀池的负荷。废水中投加lmg／L的聚丙烯酰胺，即可使出水悬浮物含量达到100mg／L以下，效果非常显著，可以保证正常的循环利用。由于转炉除尘废水中悬浮物的主要成分是铁皮，采用磁凝聚器处理含铁磁质微粒十分有效，氧化铁微粒在流经磁场时产生磁感应，离开时具有剩磁，微粒在沉淀池中互相碰撞吸引凝成较大的絮体从而加速沉淀，并能改善污泥的脱水性能。1.3.2水质稳定问题由于炼钢过程中必须投加石灰，在吹氧时部分石灰粉尘还未与钢液接触就被吹出炉外，随烟气一道进入除尘系统，因此，除尘废水中Ca2＋含量相当多，它与溶入水中的C02反应，致使除尘废水的暂时硬度较高，水质失去稳定。采用沉淀池后投入分散剂(或称水质稳定剂)的方法，在螯合、分散的作用下，能较成功地防垢、除垢。投加碳酸钠(Na2C03)也是一种可行的水质稳定方法。Na2C03和石灰[Ca(OH)2]反应，形成CaC03沉淀：CaO+H20→Ca(OH)2Na2C03+Ca(OH)2→CaC03↓+2NaOH而生成的NaOH与水中C02作用又生成Na2C03，从而在循环反应的过程中，使Na2C03得到再生，在运行中由于排污和渗漏所致，仅补充一些量的Na2C03保持平衡。该法在国内一些厂的应用中有很好效果。利用高炉煤气洗涤水与转炉除尘废水混合处理，也是保持水质稳定的一种有效方法。由于高炉煤气洗涤水含有大量的HCO3－，而转炉除尘废水含有较多的OH－，使两者结合，发生如下反应：Ca(OH)2+Ca(HC03)2→2CaC03↓+2H20生成的碳酸钙正好在沉淀池中除去，这是以废治废、综合利用的典型实例。在运转过程中如果OH—与HCO3－量不平衡，适当在沉淀池后加些阻垢剂做保证。总之，水质稳定的方法是根据生产工艺和水质条件，因地制宜地处理，选取最有效、最经济的方法。1.3.3污泥的脱水与回收（富含铁，回收价值）转炉除尘废水，经混凝沉淀后可实现循环使用，但沉积在池底的污泥必须予以恰当处理，否则循环仍是空话。转炉除尘废水污泥含铁达70％，有很高的利用价值。处理此种污泥与处理高炉煤气洗涤水的瓦斯泥一样，国内一般采用真空过滤脱水的方法，脱水性能比较差，脱水后的泥饼很难被直接利用，制成球团可直接用于炼钢。1.4连铸机废水处理随着钢铁生产的发展，连铸技术已被越来越多的钢铁企业采用，我国的连铸比大幅度上升。连铸工艺省去了模铸和初轧开坯的工序，钢水直接流人连铸机的结晶器，使液态金属急剧冷却，从结晶器尾部拉出的钢坯进入二次冷却区，二次冷却区由辊道和喷水冷却设备构成。在连铸过程中，供水起着重要作用，为了提高钢坯的质量，对连铸机用水水质的要求越来越高，水的冷却效果好坏直接影响到钢坯的质量和结晶器的使用寿命。由于连铸工艺的实施，简化了加工钢材的过程，不但大量节省基建投资和运行费用，而且减少能耗，提高成材率。连铸生产中废水主要形成以下三组循环系统。1.4.1设备间接冷却水(软化水系统)此类冷却循环水系统是密闭循环，主要指结晶器和其他设备的间接冷却水。由于水质要求高，一般用软化水，必须处理好水质稳定问题。采用脱硬后的软水，伴随着低硬水腐蚀速度加快，防蚀为主要矛盾。采用投药方法控制水质稳定应考虑定量强制性排污，以防止盐类物质的富集。由于备部位对水压和流速的不同要求，应注意分别情况供水。1.4.2设备和产品的直接冷却水主要是指二次冷却区产生的废水，大量的喷嘴向拉辊牵引的钢坯喷水，进一步使钢坯冷却固化，此水受热污染并带有氧化铁皮和油脂。二次冷却区的吨钢耗水量一般为0.5～0.8m3。含氧化铁皮、油和其他杂质，以及水温较高，这是二次冷却水的特点。处理方法一般采用固-液分离(沉淀)、液-液分离(除油)、过滤、冷却、水质稳定措施，以达到循环利用。废水经一次铁皮坑，将大颗粒(50μm以上)的氧化铁皮清除掉，用泵将水送入沉淀池，在此一方面进一步除去水中微细颗粒的氧化铁皮，另一方面利用除油器将油除去。为了保证沉淀池出水悬浮物含量低一些，以保证冷却喷嘴不致阻塞，所以一般投药，采取混凝沉淀的方式(试验表明，用石灰、25mg/L的活化氧化钙和lmg/L的聚丙烯酰胺进行混凝处理，可使净化效率提高10％一20％，同时也减轻快滤池负荷。1.4.3净循环水系统此系统是用于冷却软水的，水源一般来自工业给水系统，由泵将水送人热交换器，交换软水中的热量，而净循环水系统的热量由冷却塔降温，降温后循环使用。由于冷却塔和储水池与外界接触，应考虑水量损失和风沙污染。1.5轧钢废水热轧废水主要污染物为氧化铁皮、悬浮物和油类。热轧废水主要采用药剂混凝沉淀以去除悬浮物和油类,经冷却后循环使用;冷轧废水主要污染物为悬浮油、乳化油等,悬浮油需用刮油机除去,含乳化油废水必须破乳,然后浮选除去油;另外,钢材酸洗废水中主要含酸和铁盐。锭或钢坯通过轧制成板、管、型、线等钢材。轧钢分热轧和冷轧两类。热轧一般是将钢锭或钢坯在均热炉里加热至1150～1250℃后轧制成材；冷轧通常是指不经加热，在常温下轧制。生产各种热轧、冷轧产品过程中需要大量水冷却、冲洗钢材和设备，从而也产生废水和废液。轧钢厂所产生的废水的水量和水质与轧机种类、工艺方式、生产能力及操作水平等因素有关。热轧废水的特点是含有大量的氧化铁皮和油，温度较高，且水量大。经沉淀、机械除油、过滤、冷却等物理方法处理后，可循环利用，通称轧钢厂的浊环系统。冷轧废水种类繁多，以含油(包括乳化液)、含酸、含碱和含铬(重金属离子)为主，要分流处理并注意有效成分的利用和回收。1.5.1热轧废水的处理热轧厂的给排水，包括净环水和浊环水两个系统。净环水主要用于空气冷却器、油冷却器的间接冷却，与一般循环水系统一样。含氧化铁皮和油的浊循环水是主体废水，所谓热轧厂废水的处理，就是指这部分废水。主要技术问题是：固液分离、油水分离和沉渣的处理。1.5.2冷轧废水处理冷轧钢材必