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鋼鐵行業(yè)工業(yè)廢水零排放技術(shù)探討

來(lái)源:南京純水設備??????2019/9/27 17:19:05??????點(diǎn)擊:

www.hokkaido-dancers.com南京純水設備】針對鋼鐵行業(yè)廢水特點(diǎn),分析了目前鋼鐵行業(yè)各工序及全廠(chǎng)主要廢水污染控制措施,重點(diǎn)分析了二級反滲透工藝的主要流程及進(jìn)出水水質(zhì),以及該工藝存在的主要問(wèn)題。通過(guò)對大型鋼鐵集團的現場(chǎng)調研,以太鋼采用的反滲透和蒸發(fā)結晶工藝為例分析了鋼鐵行業(yè)真正實(shí)現廢水零排放的技術(shù)可行性。該技術(shù)可以很好解決鋼鐵行業(yè)濃鹽水的外排問(wèn)題。

20世紀70年代,國外個(gè)別工業(yè)部門(mén)開(kāi)始摸索“零排放”,那時(shí)主要指沒(méi)有廢水從工廠(chǎng)排出,所有廢水經(jīng)過(guò)二級或三級污水處理,除了回用就只剩下轉化為固體的廢渣。南京工業(yè)純水處理設備我國目前真正實(shí)現廢水零排放的行業(yè)并不多見(jiàn),零排放的鋼鐵企業(yè)更是鳳毛麟角,這主要與鋼鐵行業(yè)工序較多,廢水量大、成分復雜,濃鹽水無(wú)法全部回用等問(wèn)題有關(guān)。

我國是一個(gè)水資源匱乏的國家,而鋼鐵企業(yè)又是耗水大戶(hù),保護水資源、防治水污染、改善水環(huán)境成為我國鋼鐵行業(yè)踐行“生態(tài)文明”的重要目標,而真正實(shí)現廢水零排放則首當其沖。2011年,我國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)廢水排放量為62793.24萬(wàn)m3COD排放量為28529.07t,氨氮排放量為2675.92t。對水環(huán)境造成了嚴重影響,縮減了地表接納水體的環(huán)境容量。因此鋼鐵行業(yè)廢水零排放對保護我國水環(huán)境具有重大的實(shí)際意義。

1、鋼鐵行業(yè)主要工序廢水控制措施

1)原料系統

原料系統的生產(chǎn)廢水主要來(lái)自地坪清掃用水,廢水中主要污染物為SS,送濁環(huán)水處理設施,經(jīng)粗顆粒分離機和輻射式沉淀池處理后全部循環(huán)利用。

2)燒結、球團

燒結、球團生產(chǎn)用水主要是設備冷卻水。采用循環(huán)系統供水,即設備排出的熱水首先進(jìn)入熱水池,然后經(jīng)冷卻塔降溫后進(jìn)入冷水池,再供給冷卻水用戶(hù),為保持水質(zhì)穩定,有少量生產(chǎn)廢水排出。

3)焦化

蒸氨塔排出的蒸氨廢水、終冷洗苯工段終冷塔排污水以及煤氣管道水封槽排水等,含有酚、氰等污染物,集中后統一送酚氰廢水處理站處理。酚氰廢水處理站一般采用A-A-O內循環(huán)生物脫氮工藝。廢水先經(jīng)調節、除油、浮選、稀釋等一系列預處理后,送入生物處理系統,除去廢水中所含COD、酚、氰、氨氮等污染物,最后再經(jīng)混凝沉淀進(jìn)一步去除廢水中CODSS。處理后出水串級用于高爐沖渣或轉爐燜渣系統補充水。

4)煉鋼連鑄

轉爐、精煉爐、連鑄結晶器及其他設備間接用水,采用凈循環(huán)水系統,該水使用后僅水溫升高,水質(zhì)未受污染,經(jīng)冷卻后循環(huán)使用。連鑄坯二次噴淋冷卻、沖氧化鐵皮等用水,使用后不僅水溫升高,而且受到氧化鐵皮及油的污染,經(jīng)一次鐵皮沉淀池沉淀,除去大塊鐵皮后,部分返回沖鐵皮,其余部分送化學(xué)除油器進(jìn)一步去除細小鐵皮和油,再經(jīng)高速過(guò)濾器過(guò)濾、冷卻塔冷卻后循環(huán)使用,為保持水質(zhì)穩定,有少量處理后廢水外排。

5)煉鐵

高爐爐體和熱風(fēng)爐冷卻采用軟水密閉循環(huán),冷卻回水經(jīng)干式空冷器降溫、供水泵組加壓后循環(huán)使用,為保持水質(zhì)穩定,有少量生產(chǎn)廢水排出。南京實(shí)驗室純水處理設備高爐風(fēng)口、爐喉冷卻壁、鼓風(fēng)機、TRT等設備間接冷卻水,使用后溫度升高,經(jīng)冷卻后循環(huán)使用,為保持水質(zhì)穩定,有少量廢水排出,用作濁環(huán)水系統補水。沖渣水與水渣一同流入過(guò)濾池,經(jīng)底濾層過(guò)濾后循環(huán)使用,可利用焦化酚氰廢水處理站出水及化水站部分濃鹽水進(jìn)行沖渣。

6)冷軋

含鉻廢水經(jīng)還原、中和處理后,再經(jīng)高效澄清池澄清、過(guò)濾器過(guò)濾,通過(guò)除鹽水站單獨處理后回用于高爐沖渣、轉爐悶渣等。

7)熱軋

加熱爐等設備間接冷卻水,使用后僅水溫升高,水質(zhì)未受污染,經(jīng)冷卻后循環(huán)使用,為保持水質(zhì)穩定,有少量排水補入濁環(huán)水系統。軋鋼生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)生的濁廢水主要來(lái)自軋輥冷卻、沖氧化鐵皮等用水,使用后含有氧化鐵皮和少量油,經(jīng)旋流沉淀池沉淀、高速過(guò)濾器過(guò)濾及化學(xué)除油器除油,再經(jīng)冷卻塔冷卻后循環(huán)使用,為保持水質(zhì)穩定,有少量處理后廢水外排。

2、鋼鐵企業(yè)綜合污水處理廠(chǎng)

我國多數鋼鐵聯(lián)合企業(yè)大都設有綜合污水處理廠(chǎng),但多數只是對全廠(chǎng)各工序匯集的生產(chǎn)、生活廢水進(jìn)行常規的氣浮、生化、混凝、沉淀、消毒等處理,無(wú)深度處理(除鹽)流程,出水可部分回用于生產(chǎn)系統,但長(cháng)期運行造成鹽度積累,必須外排部分廢水以保持全廠(chǎng)循環(huán)水系統水質(zhì)穩定,所以必須考慮出水脫鹽問(wèn)題。

目前常用的脫鹽技術(shù)主要有離子交換、電滲析、反滲透等。

電滲析法是在外加直流電場(chǎng)作用下,利用離子交換膜的選擇透過(guò)性,即陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過(guò),陰離子交換膜只允許陰離子透過(guò),使水中陰陽(yáng)離子作定向移動(dòng),從而達到離子從水中分離的一種物理化學(xué)過(guò)程。南京反滲透純水處理設備電滲析較適用于含鹽量在300500mg/L的脫鹽處理。

離子交換是利用離子交換劑,使交換劑在水溶液中電離出交換離子和原水中可交換離子之間發(fā)生等質(zhì)量規則的可逆性交換,導致水質(zhì)改善而離子交換劑的結構不發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化的水處理方式。離子交換最主要的消耗來(lái)源于酸堿再生消耗的藥劑費用,同時(shí)離子交換酸堿再生易造成酸堿廢水污染。通常,離子交換脫鹽適宜的范圍為含鹽量小于300mg/L,過(guò)高的含鹽量將導致設備過(guò)大、再生頻繁、勞動(dòng)強度高、操作過(guò)于復雜、運行費用過(guò)高。

反滲透主要是將溶劑和溶劑中離子范圍的溶質(zhì)分開(kāi),只允許水、溶劑通過(guò),可脫除水中絕大部分的鹽分及大分子有機物。反滲透由于分離過(guò)程不需加熱,沒(méi)有相的變化,耗能較少,設備體積小,操作簡(jiǎn)單,適應性強,因此在水處理中應用范圍日益擴大,已成為重要的水處理方法,是目前脫鹽的最經(jīng)濟有效的手段之一。對含鹽量超過(guò)500mg/L的水,最經(jīng)濟的脫鹽手段是反滲透。鋼鐵企業(yè)綜合污水處理廠(chǎng)初級處理出水中含鹽量常高達3000mg/L以上,因此采用反滲透是最經(jīng)濟有效的手段。

鋼鐵行業(yè)廢水深度處理工藝采用預處理+深度處理(二級反滲透)的主工藝,去除廢水中主要污染物和鹽類(lèi),保證最終出水的總含鹽量(TDS)、硬度、懸浮物、Cl-等指標滿(mǎn)足回用水要求,原水回收率為70%75%。一級反滲透出水可直接作為凈環(huán)補充新水,二級反滲透出水可作為鍋爐用軟水補充水,反滲透濃鹽水(TDS10000mg/L)通過(guò)單獨的管網(wǎng)部分回用于煉鋼燜渣、煉鐵沖渣等處。

此種廢水深度處理工藝已在五礦營(yíng)口中板有限責任公司3萬(wàn)m3/d綜合污水處理廠(chǎng)和安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司10萬(wàn)m3/d綜合污水處理廠(chǎng)等企業(yè)投入使用,反滲透出水水質(zhì)可穩定滿(mǎn)足企業(yè)凈環(huán)水用水水質(zhì)要求。此外,寶鋼集團有限公司、太原鋼鐵集團有限公司、首鋼遷安鋼鐵有限責任公司、唐山鋼鐵集團有限責任公司等大型鋼鐵集團、酒泉鋼鐵集團、天津鋼鐵集團有限公司廢水深度處理均采用了反滲透處理工藝。

3、存在問(wèn)題

1)濃鹽水含鹽量高、腐蝕性強、易結垢,對管道、噴頭等腐蝕嚴重,容易造成堵塞。回用濃鹽水于生產(chǎn)系統,對管道要求較高,需采用高強度、抗腐蝕的鈦合金等,一次性投資較大。

2)該工藝存在的主要問(wèn)題是濃鹽水的去向。由于反滲透過(guò)程產(chǎn)生大量濃鹽水,有15%40%的濃鹽水難以處理,含鹽量高,用于噴灑地坪、高爐沖渣和轉爐悶渣等的水量有限,剩余部分沒(méi)有去處,只能排入外環(huán)境。

鋼鐵聯(lián)合企業(yè)將部分濃鹽水排至外環(huán)境,導致海水、河水鹽濃度越來(lái)越高,對水生生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響,無(wú)法真正實(shí)現“零排放”。

4、“零排放”解決方案

濃鹽水處理的技術(shù)難點(diǎn)在于其有機污染物的降解、高含鹽水減量處理技術(shù)以及經(jīng)濟、適用的蒸發(fā)結晶技術(shù)的開(kāi)發(fā)上。該領(lǐng)域技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn):

1)開(kāi)發(fā)高含鹽水濃縮減量處理裝置的預處理技術(shù)和新型耐高鹽膜材料處理高含鹽廢水工藝裝置。

2)開(kāi)發(fā)濃含鹽干燥結晶處理工藝技術(shù)。如焙燒技術(shù):開(kāi)發(fā)適合高含鹽無(wú)機物焙燒干燥結晶爐型,開(kāi)發(fā)專(zhuān)用焙燒爐,選擇適合鋼廠(chǎng)工況下較為經(jīng)濟的燃燒介質(zhì)。再如,余熱回收利用技術(shù):開(kāi)發(fā)出多級多效蒸發(fā)器,并通過(guò)生產(chǎn)性試驗,研究各級余熱回收配比、完善設備結構,實(shí)現余熱回收最大化。

3)進(jìn)行濃含鹽廢水回用及最終消納目標的選擇研究。

太鋼廢水零排放處理方案采用預處理單元+膜處理單元+濃縮結晶單元工藝。太鋼濃鹽水水質(zhì)具有含鹽量較高、硬度較高、水質(zhì)成分復雜等特點(diǎn),用TMF膜組件和傳統石灰軟化相結合的水處理技術(shù)去除水中硬度和金屬物質(zhì),經(jīng)過(guò)石灰純堿軟化和機械攪拌澄清池濃縮分離,去除80%85%的鈣鎂硬度和95%金屬物質(zhì)及對濃水反滲透有威脅的有機化合物。經(jīng)過(guò)投加石灰純堿TMF單元和鈉床軟化單元處理過(guò)的濃鹽水再進(jìn)入濃鹽水反滲透單元。南京EDI純水處理設備最剩余濃鹽水進(jìn)行蒸發(fā)結晶處理,產(chǎn)生凝結水和雜鹽,凝結水回收利用,結晶雜鹽袋裝后作為融雪劑或作他用,最終真正實(shí)現廢水“零排放”。

5、總結

本文介紹了鋼鐵行業(yè)廢水深度處理工藝及存在的問(wèn)題,綜合污水處理廠(chǎng)采取二級反滲透可使出水滿(mǎn)足回用水要求,達到提高水循環(huán)利用率,節約水資源的目的。但該技術(shù)存在一個(gè)嚴重問(wèn)題,即濃鹽水的后續處理問(wèn)題,若未經(jīng)處理排至外環(huán)境,就會(huì )造成嚴重的水環(huán)境影響,無(wú)法真正做到廢水零排放。

太鋼采用預處理單元+膜處理單元+濃縮結晶單元工藝對濃鹽水進(jìn)行減量化處理,最后剩余濃鹽水進(jìn)行蒸發(fā)結晶處理,產(chǎn)生凝結水和雜鹽,凝結水回收利用,結晶雜鹽袋裝后做為融雪劑或做它用,最終真正實(shí)現廢水“零排放”。

鋼鐵行業(yè)濃鹽水處理項目投資大,運行成本高。因此,在保證經(jīng)濟可行的前提下,建議國內大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)逐步采用濃鹽水蒸發(fā)結晶技術(shù)或開(kāi)發(fā)更加經(jīng)濟可行的新技術(shù),真正實(shí)現生產(chǎn)廢水零排放,為踐行“生態(tài)文明”,實(shí)現“美麗中國”做出中國鋼鐵行業(yè)應有的貢獻。