钢铁工业水污染控制

第四章钢铁工业水污染控制水体污染及防治认识水体污染一、水体污染物的来源定义：水污染是指水资源在使用过程中由于丧失了使用价值而被废弃排放，并以各种形式使受纳水体受到影响的现象。主要指城市居民聚集地区所产生的生活污水电器制造废水轻工废水电镀工业废水冶金工业废水采矿废水含热废水生活污染源农业污染源工业污染源农业污染源包括农业牲畜粪便、污水、污物、农药、化肥、用于灌溉的城市污水、工业污水等。把向水体排放或释放污染物的来源和场所称为水体的污染源，根据来源不同分类，可以分为三类：生活污染源定义：城市居民聚集地区所产生的生活污水。这种污染源排放的多为洗涤水、冲刷物所产生的污水。特点：主要由一些无毒有机物如糖类、淀粉、纤维素、油脂、蛋白质、尿素等组成，其中含氮、磷、硫较高。在生活污水中还含有相当数量的微生物。其中一些病原体如病菌、病毒、寄生虫等，对人的健康有较大危害。农业污染源来源：农业污染源包括农业牲畜粪便、污水、污物、农药、化肥、用于灌溉的城市污水、工业污水等。出于农田施用化学农药和化肥，灌溉后经雨水将农药和化肥带入水体造成农药污染或富营养化，使灌溉区、河流、水库、地下水出现污染。此外，出于地质溶解作用以及降水淋洗也会使诸多污染物进人水体。特点：面广、分散、难于收集、难于治理，含有机质、植物营养素及病原微生物较高。工业污染源各种工业生产中所产生的废水排入水体就成了工业污染源。不同工业所产生的工业废水中所含污染物的成分有很大差异。电力工业中，电厂冷却水则是热污染源。炼油工业中，大量含油废水排出，由于排放量大，超出水体的自净能力，形成油污染。二、水体污染物的分类及其危害无机无毒污染物有机无毒污染物无机有毒污染物有机有毒污染物悬浮状污染物酸、碱、无机盐类污染物氮、磷等植物营养物主要指碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸等非重金属的无机毒性物质：氰化物(CN－)、砷(As)重金属毒性物质有机氯化合物：多氯联苯(PCB)和有机氯农药多环有机化合物：酚类，芳香烃类物质水体中的污染物大致分类如下：补充：水体污染的水质指标水体污染主要表现为水质在物理、化学、生物学等方面的变化特征。所谓水质指标就是指水中杂质具体衡量的尺度。水质指标的类型及含义如下：色度水的感官性状指标之一。当水中存在着某种物质时，可使水着色，表现出一定的颜色，即色度。规定1mg/L以氯铂酸离子形式存在的铂所产生的颜色，称为1度。色度仪浊度表示水因含悬浮物而呈浑浊状态，即对光线透过时所发生阻碍的程度。水的浊度大小不仅与颗粒的数量和性状有关，而且同光散射性有关，我国采用1L蒸馏水中含lmg二氧化硅为一个浊度单位，即1度。浊度仪硬度水的硬度是由水中的钙盐和镁盐形成的。硬度分为暂时硬度(碳酸盐)和永久硬度(非碳酸盐)，两者之和称为总硬度。水中的硬度以“度”表示，lL水中的钙和镁盐的含量相当于lmg/L的CaO时，叫做l度。溶解氧溶解在水中的分子态氧，叫溶解氧。20℃时，0．1MPa下，饱和溶解氧含量为9×10-6。它来自大气和水中化学、生物化学反应生成的分子态氧。溶解氧测定仪化学需氧量是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标，以mg/L表示化学需氧量测定仪目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法，但两种氧化剂都不能氧化稳定的苯等有机化合物。它是水质污染程度的重要指标，COD的的数值越大表明水体的污染情况越严重。生化需氧量在好氧条件下，微生物分解水中有机物质的生物化学过程中所需要的氧量。目前，国内外普遍采用在20℃下，五昼夜的生化耗氧量作为指标，即用BOD5表示。单位以mg/L表示。生化需氧量测定仪总有机碳水体中所含有机物的全部有机碳的数量。其测定方法是将所有有机物全部氧化成CO2和H2O，然后测定所生成的CO2量。总有机碳测定仪总需氧量氧化水体中总的碳、氢、氮和硫等元素所需之氧量。测定全部氧化所生成的CO2、H2O、NO和SO2等的总需氧量。残渣和悬浮物在一定温度下，将水样蒸干后所留物质称为残渣。它包括过滤性残渣(水中溶解物)和非过滤性物质(沉降物和悬浮物)两大类。悬浮物就是非过滤性残渣。电导率是截面lcm2，高度为1cm的水柱所具有的电导。它随水中溶解盐的增加而增大。电导率的单位为s／cm。电导率仪PH指水溶液中，氢离子(H＋)浓度的负对数，即：pH＝－1g[H＋]，为了便于书写，如pH＝7，实际上是，n(H+)=0.000000l=10-7mol/L，pH的范围从0到14。pH等于7时表示中性，小于7时表示酸性,大于7时，则为碱性。PH计三、钢铁企业废水来源、分类及污染特征钢铁联合企业工序多，各工序用水量大，废水排放置大。用水量较大的工序为炼焦、热轧。在钢铁生产过程中排出的废水，主要来源于生产工艺过程用水，设备与产品冷却水，设备和场地清洗水等。70％的废水来源于冷却用水，生产工艺过程排出的只占一小部分废水含有随水流失的生产用原料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。电力工业冶金工业炼油工业冷却水洗涤水冲洗水冶金工业中，废水主要有冷却水、洗涤水和冲洗水等。冷却水(分直接冷却水和循环冷却水)中的直接冷却水由于与产品接触，其中含有油、铁的氧化物、悬浮物等；洗涤水为除尘和净化煤气、烟气用水，其中含有酚、氰、硫化氰酸盐、硫化物、钾盐、焦油悬浮物、氧化铁、石灰、氟化物、硫酸等；冲洗水中含有酸、碱、油脂、悬浮物和锌、锡、铬等。含氰、酚的废水危害最大。钢铁工业废水的分类污染物的主要成分生产和加工对象主要污染物性质含有机污染物为主的有机废水和含无机污染物(主要为悬浮物)为主的无机废水以及仅受热污染的冷却水。例如焦化厂的含酚氰污水是有机废水，炼钢厂的转炉烟气除尘污水是无机废水。含酚氰污水、含油废水、含铬废水、酸性废水、碱性废水和含氟废水等。烧结厂废水、焦化厂废水、炼钢厂废水、轧钢厂废水等。钢铁工业废水污染的特征钢铁工业废水的水质，因生产工艺和生产方式不同而有很大的差异，有的即使采用同一种工艺，水质也有很大变化。如氧气顶吹转炉除尘污水，在同一炉钢的不同吹炼期，废水的pH值可在4～13之间，悬浮物可在250～25000mg/mL间变化。间接冷却水在使用过程中仅受热污染，经冷却后即可回用。直接冷却水与产品物料等直接接触，含有同原料、燃料、产品等成分有关的多种物质。排放废水车间污染特征主要污染物浑浊臭味颜色有机污染物无机污染物热污染酚苯硫化物氟化物氰化物油酸碱锌镉砷铅镍铜锰矾烧结●●●焦化●●●●●●●●●●●●●●炼铁●●●●●●●●●●炼钢●●●●●●轧钢●●●●●酸洗●●●●●●●●●●●铁合金●●●●●●●●●注意钢铁工业在从原料准备到钢铁冶炼以至成品轧制的生产过程中，几乎所有工序都要用水，都有废水排放，其特点是废水量大，污染面广。我国水资源缺乏，钢铁企业又是用水大户，为确保资源充分合理利用，钢铁工业用水存在的问题急需解决。掌握废水的处理技术废水处理技术废水治理，就是采用各种方法将废水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使废水得以净化。物理法通过物理作用和机械力分离或回收废水中不溶解悬浮污染物质(包括油膜和油珠)，并且处理过程中不改变其化学性质的方法称为物理处理法。物理处理法一般较为简单，多用于废水的一级处理中，以保护后续处理工序的正常进行并降低其他处理设施的处理负荷。有均衡与调节法、沉淀法、筛除与过滤法、隔油法、离心分离法等。化学法化学法(或化学处理法)是利用化学作用处理废水中的溶解物质或胶体物质，可用来去除废水中的金属离子、细小的胶体有机物、无机物、植物营养素(氮、磷)、乳化油、色度、臭味、酸、碱等，对于废水的深度处理也有着重要作用。化学法包括中和法、混凝法、氧化还原、电化学等方法。烧结厂废水，一般来自湿式除尘设备排水、冲洗地坪排水、设备冷却排水。此外还有少量的生活污水以及雨水排水。用水要求，分为四类；工艺设备低温冷却用水工艺设备一般冷却用水对水质要求不高的各种湿式除尘设备用水及冲洗地坪用水各种物料的添加水和喷洒用水典型的钢铁企业废水处理一、烧结厂废水处理与回用烧结厂废水的特点1）烧结厂外排废水中，有益矿物含量高，有较高的回收利用价值。2）烧结厂外排废水的水量与水质的不均衡性3）烧结厂废水中污泥的特点烧结厂废水处理方法1）平流式沉淀池分散处理工艺2）集中浓缩浓泥斗处理工艺3）集中浓缩拉链机处理工艺4)集中浓缩真空过滤（或压滤）工艺5)集中浓缩综合处理1）平流式沉淀池烧结厂废水处理方法2）集中浓缩浓泥斗处理工艺烧结厂废水处理方法3）集中浓缩拉链机处理工艺烧结厂废水处理方法4)集中浓缩真空过滤（或压滤）工艺一个过滤室的截面图1-隔条；2-筒皮；3-过滤板；4-管子；5-胶条；6-滤布烧结厂废水处理方法5)集中浓缩综合处理烧结厂废水处理技术及发展趋势1）强化处理，实施重复用水技术。2）絮凝剂的广泛使用。3）污泥脱水是关键技术。二、焦化厂废水治理焦化废水来源1）原料煤附带的水份和煤中化合水，在生产过程中形成废水。2）生产过程中引入的生产用水和用蒸汽等形成废水。用于设备、工艺过程的不与物料接触的用水和用汽形成的废水，在工艺过程中与各类物料接触的工艺用水和用汽形成的废水，这一类废水由于直接与物料接触，均受到不同程度的污染。按其接触物质不同，可分为两种：（1）接触煤、焦粉尘等物质的废水。（2）含有酚、氰、硫化物和有机油类的酚氰污水。焦化厂含酚、氰废水处理1）一级处理。对高浓度含酚废水中的酚进行回收。2）二级处理。对高浓度含酚废水经回收酚后与低浓度含酚废水进行生化处理（即活性污泥法曝气处理）。鼓风曝气法机械曝气法焦化厂含酚、氰废水处理3）三级处理。即国内个别焦化厂对生化处理出水进行的深度处理。三级处理由过滤、活性炭吸附、活性炭再生等工艺组成。例如：天津泰达开发区的氧化塘对开发区内废水的处理。三、炼铁废水的处理与利用炼铁废水的来源设备间接冷却废水；设备及产品的直接冷却废水；生产工艺过程废水（1）高炉煤气洗涤水。（2）炉渣粒化用水。炼铁废水处理的技术路线1）悬浮物的去除。2）温度的控制。3）水质稳定。４）沉渣的脱水与利用。５）重复用水控制碳酸盐解垢的方法控制碳酸盐解垢的方法-酸化法酸化法是采用在水中投加硫酸或者盐酸，利用CaSO4、CaCl2的溶解度远远大于CaCO３的原理，防止结垢。向水中投加二氧化碳也属于酸化法。石灰软化法在水中投入石灰乳，利用石灰的脱硬作用，去除暂时硬度，使水软化。石灰的投加量可以采用理论计算求出，而实际工作中多用试验方法确定。要特别提出注意的是，在用石灰软化时，为使细小的CaCO3颗粒长大，同时要加絮凝剂(如FeCl3)。药剂缓垢法加药稳定水质的机理是在水中投加有机磷类、聚羧酸型阻垢剂，利用它们的分散作用，晶格畸变效应等优异性能，控制晶体的成长，使水质得到稳定。最常用的水质稳定剂有聚磷酸钠、NTMP(氮基膦酸盐)、EDP(乙醇二膦酸盐)和聚马来酸酐等。１．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。有代表性的洗涤有洗涤塔、文氏管并连洗涤工艺（见图）和双文氏管串级洗涤工艺（见图）。高炉煤气洗涤水处理工艺1）石灰软化—碳化法工艺流程2）投加药剂法工艺流程。3）酸化法工艺流程。4）石灰软化—药剂法工艺流程。2．高炉煤气洗涤水处理工艺流程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。国内采用的工艺流程有如下:(1)石灰软化—碳化法工艺流程洗涤煤气后的污水经辐射式沉淀池加药混凝沉淀后，出水的80％送往降温设备(冷却塔)，其余20％的出水泵往加速澄清池进行软化，软化水和冷却