钢铁企业工业污水处理现状及改进措施探讨

钢铁企业工业污水处理现状及改进措施探讨

摘要：钢铁企业是高耗能、高排放行业，在国家节能减排工作中承担着重大责任。本文对钢铁企业工业废水处理的现状及存在的问题作了初步的分析和探讨。指出为进一步降低钢铁企业吨钢消耗新水量、提高钢铁企业水的重复利用率，我国钢铁行业需积极推广少用水或不用水的工艺技术装备的应用、加强合理的梯级用水、加强工业废水的综合处理及回用。

关键词：钢铁企业废水处理工艺

前言

我国钢铁工业近年来处于快速发展阶段，吨钢新水消耗量逐步下降，但与国际先进指标仍有较大差距。进一步降低钢铁企业吨钢新水消耗量，提高钢铁企业水的重复利用率，需积极推广少用水、不用水工艺技术装备的应用，加强合理梯级用水，加强工业废水综合处理及回用。另外，对钢铁企业工业废水处理现状及存在的问题进行了初步分析和探讨。

1、钢铁企业废水主要来源及特性分析

钢铁企业工业废水可分为循环冷却水系统的污水，除盐水、软化水和纯水生产设施产生的浓盐水，以及钢厂生产过程中各工序产生的废水。

1、循环冷却水系统废水

钢铁企业循环冷却水系统包括开式清循环水系统、闭式纯水或软化水循环水系统、开式浊循环水系统。

（1）开式清循环水系统的废水一般作为浊度循环冷却水系统的补充水。

（2）闭式纯净水或软化水循环水系统一般只存在渗漏现象，正常运行时基本不用考虑污水排放。

（3）浑浊度循环水系统常用于炼铁、炼钢、连铸、热轧等单位的煤气净化、冲渣、火焰切割、喷淋冷却、淬火冷却、精炼除尘等。

因此，说到循环冷却水系统的污水，主要是指开放式浑浊循环水系统的污水。

2.除盐水、软化水、纯净水生产设施生产的浓盐水

除盐水、软化水、纯水常用于钢铁企业炼铁、炼钢、连铸等单位关键设备的间接冷却以及锅炉、蓄热器等的补充水的闭式循环水系统。

随着全膜水处理系统成本及运行成本的下降，超滤+双级反渗透工艺在钢铁企业除盐水生产中得到广泛应用，但在生产除盐水、软化水、纯水的同时，也会产生浓盐水，约占除盐水、软化水、纯水总量的40%～50%。

3、钢厂生产过程中产生的废水

钢厂生产运行过程中各工序产生的废水包括：

（1）烧结厂废水

主要为湿式除尘器产生的废水及洗地、传送带产生的废水，主要携带固体悬浮物，主要成分为烧结混合矿。

（2）焦化厂废水

主要包括产品回收及精制过程中产生的残氨水、高浓度焦化废水、氨蒸发废水和低浓度焦化废水，废水中酚氰化物、COD物质含量较高。

（3）冷轧厂废水

主要有中性盐及含铬废水、酸性废水、浓碱及乳化液废水、稀碱含油废水、抛光整平废液等。

随着环保技术的发展，焦化废水、冷轧废水经处理后可以达到钢厂工业废水排放标准或直接接入钢厂回用水系统，且水中COD等有毒有害物质可得到有效回收和控制。烧结废水为常规工业废水。

2、钢铁企业废水回用常见方式

目前，工业废水回用的常见方式是将其收集后处理成再生水、工业新水、除盐水、软化水或纯水用于生产。

1.工业废水处理成再生水

工业废水经过常规水处理工艺（如混凝、沉淀、除油、过滤等）处理后得到再生水，原工业废水中的悬浮物、杂质、油等被有效去除，但其含盐量并未降低，其含盐量远高于工业清循环水和浊循环水。

2、工业废水脱盐生产脱盐水、软化水、纯水

钢铁企业炼铁、炼钢、连铸等单位关键设备闭式循环水系统常使用除盐水、软化水、纯水，用于间接冷却锅炉、蓄热器的补充用水。随着全膜水处理系统造价的下降和运行费用的降低，超滤加双级反渗透工艺在钢铁企业除盐水制备中得到广泛应用。

但在生产除盐水、软化水、纯水的同时，也会产生浓盐水，约占除盐水、软化水、纯水的40%~50%，浓盐水的含盐量会更高，按照常规工业废水反渗透回收率75%左右计算，浓盐水对于工业废水的浓缩倍数会达到4以上，其含盐量会达到工业新水的20倍以上。

3. 所有工业废水均经过脱盐处理，生产出新的工业用水

如果将工业废水全部淡化后再生产新的工业用水，生产成本将大幅增加，且短期内实施不可行。另外，在生产新的工业用水的同时，将产生更多的反渗透浓缩水。

3、钢铁企业废水回用方法探讨

1. 工艺生产废水回用

对于长流程生产工艺的钢铁企业，考虑到再生水需求量较大，建议将部分工业废水转化为除盐水、软化水或纯水用于生产，将利用工业废水制成的反渗透浓缩液等再生水回用于一次、二次混合水供应给烧结、渣处理等直流用户或用于地面喷淋。

2. 工艺生产废水回用

对于采用短流程生产工艺的钢铁企业，工业废水排放与再生水不平衡的问题更加突出。

首先，再生水用户少，再生水需求量较小；工业污水常规处理产生的再生水含盐量较高，不能作为循环水系统的补充水，导致再生水不能得到有效利用；另外，在生产除盐水、软化水、纯水的过程中，会产生反渗透浓缩水，其含盐量也较高。

实例

案例概况：某公司是生产特殊钢、军工用钢的国家重点企业。（以下简称公司）年产钢90万吨，为了企业的长远发展和节能减排工作的不断深入，公司要求外排水全部实现“零排放”。新建总出水口污水处理回用工程主要处理厂区排入神府灌溉渠的污水。污水主要来源于炼铁区、轧钢区生产污水，其中生活污水约占5%~10%。建设规模为900m3/h（/d），处理后的中水全部回用。

1.工艺流程及特点

（1）污水处理工艺的确定

本项目进水水质为典型的钢铁企业废水，可生化性较差，不适宜生化降解，去除该类有机、无机污染物的最佳方法是物理、化学方法。处理系统拟采用高效（混凝）澄清池+污泥回流为主工艺。

工艺流程图如图1所示，高效澄清器改为混凝澄清器，V型过滤器改为高速过滤器。

图1 废水处理及回用工艺流程图

污水通过截污井，在截污井内设置粗筛管，初步截留污水中的较大漂浮物。然后经管道流至污水处理厂细筛管，进一步截留污水中的漂浮物，细筛管出水进入集水槽。集水槽出水经潜水排污泵提升后与排水压力管道排出的中、西厂区污水汇合进入旋流沉砂装置；旋流沉砂装置利用水力将泥砂分离，达到除砂的目的。沉砂池出水进入混凝沉淀除油池进行沉淀除油，出水进入加压溶气气浮池，进一步去除污水中的悬浮物（SS）和油。气浮池出水进入精密过滤器进行过滤。 过滤器出来的水进入冷却塔冷却，冷却后的水流入回用水箱，由回用水泵提升，进入抚顺特钢工业净水管道供用户使用。当过滤后的水温小于32℃时，可超越冷却塔，直接进入回用水箱。

（2）工艺方案特点

1）调节罐具有均质、均衡、除油等功能，为后续处理工艺提供保障；

2）采用高效澄清器与V型滤池（高速滤池）组合工艺，节省占地、投资和运行费用，提高处理效率，保证出水水质；

3）采用自动化加药系统，可根据水量的变化调整加药量，节省药物成本。

2. 主要处理设施

（1）污水预处理系统

其目的是去除一部分较大的悬浮物，对来水进行调节和均质，有利于后续处理设施的稳定运行，并起到保护作用。预处理系统包括粗、细筛、调节池、进水提升泵等。

污水经过粗、细筛网去除水中较大的漂浮物、悬浮物后，靠重力流入调节池，经水质、水量调节后由泵送至混合配水井，筛渣收集于渣箱内后外运。

调节池设计分为两格，单格有效容积为1250，调节池水力停留时间为1小时，池内设置水下搅拌器，防止沉淀。

（2）高效澄清池

去除水中以无机物为主要成分的污染物。通常采用不同形式的沉淀池、澄清池进行处理，所采用的方法与去除水中污染物的种类有关。企业总出口的污水中含有悬浮物、胶体、COD、微量油、漂浮物等，同时雨污合流制系统增加了污水中水质、水量变化的因素。

预处理水是否设置混凝反应斜板沉淀池工艺，还是目前国内比较青睐的高效澄清池工艺，直接影响到水处理的效果、投资和管理。无论是去除硬度，还是去除SS、COD、微量油、胶体物质等微量污染物。采用污泥回流，可以提高处理效果，减少药剂消耗，增加抗冲击负荷能力，高效澄清池较之其他形式，其占地面积仅为常规工艺的1/2，降低了土建费用，节省了土地。由于设置了污泥回流，污泥与水的接触时间更长，这样药剂投加量比传统工艺降低25%，有效节省了处理费用；其次，可以有效抵抗来水的冲击负荷，在短时间内水量水质突变后，仍能保持相对稳定的出水水质； 第三，出池污泥无需进入浓缩池或投加药物，可降低污泥处理成本。但通常的斜板沉淀池在沉淀效果、污泥后续处理、抗冲击负荷、药剂的有效利用等方面不如高效澄清池。

3.治疗后效果

结论

根据钢铁企业生产工艺的不同，采用不同的工业废水回用方式，对于提高工业废水回用率有着积极的意义，在具体实施中应根据工程实际情况进行详细的理论计算分析。

参考

【1】周本生.工业水处理技术[M].北京:化学工业出版社,2002:27-30

【2】国家环境保护局.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京:中国环境科学出版社,2002:89-145

【3】张宇新.絮凝过程流体动力学研究[D].天津:天津大学,2003.