第八章 钢铁工业废水处理 特种废水处理技术 教学课件 139页

第八章钢铁工业废水处理现代钢铁工业的生产过程包括采选、烧结、炼铁、炼钢(连铸)、轧钢等生产工艺。自19世纪50年代开始用转炉炼钢以来，钢铁产品迅猛增长，钢材产品也与日俱增，以满足现代工业发展的需求。目前我国已成为世界产钢大国。钢铁工业用水量很大，每炼1t钢，约用水200—250m3。钢铁工业废水主要来源于生产工艺过程用水、设备与产品冷却水、烟气洗涤和场地冲洗等，但70％的废水还是源于冷却用水。间接冷却水在使用过程中仅受热污染，经冷却后即可回用；直接冷却水因与产品物料等直接接触，含有污染物质，需经处理后方可回用或串级使用。n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差异。有的即使采用同一种工艺，水质也有很大变化。特别是我国的钢铁工业是在老底于上发展起来的，老企业的落后工艺和设备致使污染严重，水的循环利用率很低。而近年来发展和建设的现代钢铁企业，如宝山钢铁公司，水的循环利用率在95％以上，两者相差悬殊，极不平衡。从20世纪80年代开始，全行业开展节能降耗，优化工艺结构，淘汰平炉炼钢，以发展连铸作为结构优化的中心环节，取得了巨大进步。n经过多年的努力，我国很多钢铁企业已经从不重视节水和不注意开发非传统水资源转变为节流优先、治污为本、多渠道开源提高水循环使用。从2003年以来，我国很多企业的吨钢好新水指标已经达到世界先进水平，其中宝钢、莱钢、济钢等企业节水成绩显著。如2000年到2006年，我国吨钢耗新水已经由25.24吨下降到6.56吨，工业水重复利用率87.84%上升到94.8%.但是，钢铁工业的节能环保之路还很长。２００８年我国钢材需求增长１０％左右，钢产量将达到５．３亿吨。n钢铁工业废水中主要含有酸、碱、酚、氰化物、石油类及重金属等有害物质，这些废水如果不达标外排，造成的危害很大，因此必需进行治理。治理的原则是:首先压缩用水量，积极研究采用不排污或少排污的工艺；同时要重复利用，实施清浊分流，一水多用，提高循环率；并尽量回收有用物质和余热。钢铁工业把生产过程排出的废水及其污染物作为有用资源加以回收利用，并实行高度循环或闭路循环(包括水和污染物的循环)，其实质是模拟自然生态的无废料生产过程，是优化过程。因此，高度循环和闭路循环用水技术，必须成为控制钢铁企业水污染的最佳技术。我国钢铁工业废水治理在20世纪如年代取得较大发展，从治理“排污口”向控制“工艺全过程”转移，井把废水及其主要污染物作为资源予以回收，实现循环利用。n第一节矿山废水的处理硫化矿床在氧气和水的作用下，其中的硫、铁等元素会生成硫酸和金属硫酸盐，溶解于水而成为矿山酸性废水。其化学反应式为：硫化矿山酸性废水的水量与水质和矿床的形成及埋藏条件、矿物的组成、矿山开采方法、水文地质和气象条件等因素有关。酸性废水中多含有铜、锌等金属离子。n矿山废水的特点是水量、水质变化大，废水呈酸性。要合理确定矿山废水的处理规模，并使被处理水的水质波动不要过大，往往需要设调节水池和调节水库，先把水收集起来，再进行处理。矿山废水是呈硫酸型的废水，一般pH值为1.5～6，这样低的硫酸含量，显然没有回收价值，因此往往采用中和处理的方法。 矿山酸性废水的处理，一般采用石灰中和法。其工艺流程示于图。n一次投药中和流程图n用石灰中和矿山酸性废水的水质变化见表。n鉴于Fe(OH)3在沉淀和脱水性能方面远比Fe(OH)2好，为使处理构筑物和设备能力减少，从而采取曝气或用一氧化氮催化氧化，然后以石灰中和，可提高沉淀效果和出水水质。矿山酸性废水的处理离不开中和法，常用的中和剂是石灰石和石灰，因为其他中和剂价格高不宜采用，因此处理后水中的Ca2+往往含量很高或者是饱和的，再利用时应特别注意水质稳定问题，否则引起管道和设备的阻塞，给生产带来更大损失。n第二节烧结厂废水处理与回用烧结的生产过程是把矿粉、燃料和溶剂按一定比例配料，混匀，然后在高温下点火燃烧，利用其中燃料燃烧时所产生的高温，使混合料局部熔化，将散料颗粒粘结成块状烧结矿，作为炼铁原料，在燃烧过程中，同时去除硫、砷、锌、铅、等有害杂质。烧结矿经冷却、破碎、筛分而成5～50mm粒状料送入高炉冶炼。工艺流程示于图。nnnn一、 废水的来源及水质、水量烧结厂废水主要来自湿式除尘排水、冲洗地坪水和设备冷却排水。湿式除尘排水含有大量的悬浮物，需经处理后方可串级使用或循环使用，如果排放，必须处理到满足排放标准；冲洗地坪水为间断性排水，悬浮物含量高，且含大颗粒物料，经净化后可以循环使用；设备冷却水，水质并未受到污物的污染，仅为水温升高（称热污染），经冷却处理后，一般都能回收重复利用。所以，烧结厂的废水污染，主要是指含高悬浮物的废水，如不经处理直接外排则会有较大危害，且浪费水资源和大量可回收的有用物质。 烧结厂废水经沉淀浓缩后污泥含铁量较高，有较好的回收价值。n二、 废水处理方法烧结厂废水处理主要目标是去除悬浮物，换言之就是对除尘、冲洗废水的治理。这类废水治理的主要技术难点在于污泥脱水。烧结厂废水经沉淀后污泥含铁品位很高，沉淀较快，但由于有一定粘性，故使脱水困难。我国烧结厂工艺设备先进程度差距很大，废水处理的工艺也多种并存。国内比较常用的废水处理工艺有以下五种：平流式沉淀池分散处理工艺、集中浓缩浓泥斗处理工艺、集中浓缩拉链机处理工艺、集中浓缩真空过滤机（或压滤机）处理工艺、集中浓缩综合处理工艺.n1．平流式沉淀池分散处理工艺 这是一种简单、“古老”的处理工艺，多为遗留下来设施的延用，目前在中小型烧结厂或大型烧结厂的某些车间中还采用，清泥方法也引进了机械设备，如链式刮泥机或机械抓斗起重机。 2．集中浓缩浓泥斗处理工艺 此种工艺是目前中小型烧结厂中常见的工艺。烧结厂废水先进入浓缩池，经浓缩沉淀后的底部沉泥经砂泵扬送到浓泥斗进行处理，浓泥斗是架设在返矿皮带口的构筑物，如图所示。nn污泥在浓泥斗中一般以静置3～6d为宜，时间过长，会使污泥压实，造成排泥困难；时间过短，会使污泥含水量过高。排泥是由螺旋推进排泥机完成的。浓泥斗的构造原理如图所示。nn集中浓缩浓泥斗处理工艺是处理烧结厂废水行之有效的方式，目前我国中小型厂多采用，不仅改善了排水水质，而且还回收了有用物质；但对大型烧结厂不太适用，应选择其他工艺。n3．集中浓缩拉链机处理工艺 此法的特点是处理后的水质可达循环用水的水质要求，通过污泥拉链机保证了排泥的连续性。下图为集中浓缩拉链机处理工艺的示意图。nn浓缩池的溢流水供循环使用。浓缩后的底部污泥排入拉链机，在拉链机中再沉淀，沉淀的污泥由拉链传送到返矿皮带上，送往混合配料。其含水率可以达到20％～30％，拉链机的溢流水再返回到浓缩池中。n4．集中浓缩真空过滤（或压滤）工艺 该法的前部分集中浓缩处理与前述基本相同，而后部分污泥处理则采用真空过滤机（或压滤机），如图所示。nnnn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nn自动排液装置n链带式转鼓真空过滤机1-卸料辊；2-洗涤辊；3洗涤槽；4-进口辊；5-冲洗水；6-三角打布器n近年来通过工业试验，带式压滤机在烧结厂污泥脱水方面有良好效果，为设计提供了新的选择。n水平式滚压脱水机n三、 烧结厂废水处理技术及发展趋势随着钢铁工业技术的发展，烧结厂工艺趋向于带式烧结机大型化。而对于大型厂的除尘设备多采用电除尘器，从而代替了湿式除尘，烧结厂的主要废水便得到根本的解决。从我国的实际情况来看，湿式除尘设备还要在较长时期和较大范围内采用，所以，还是要研究废水处理的新方法、新工艺。根据国内外发展的状况分析，烧结厂废水处理技术的发展趋势，可归纳为以下几方面。n1．强化处理，实施重复用水技术 烧结厂产生的废水，一般不含有毒有害的污染物，通过冷却、沉淀，就可循环使用或串级利用。对烧结厂废水强化处理，既能节约用水，又可回收有用物质，其经济效益十分客观。只要选择好处理工艺，使生产废水可达到或接近零排放的目标。n2．污泥脱水是关键技术 如上所述，烧结厂含尘废水处理的难点是泥浆的脱水技术，烧结生产工艺要求加入混合配料的污泥含水率不大于12％，这是当前污泥脱水工艺难以达到的，采用烘干加热等措施在经济上显然没有推广使用价值，故在过滤、压滤工艺中，必须强化效果，比如选择适用的絮凝剂，提高脱水效果，或制成球团，直接用于冶炼。n3．应用絮凝剂 国外在烧结废水处理中都投加高效絮凝剂，以便提高出水水质，我国亦逐步推广使用各种类型的高效絮凝剂。但无论使用何种絮凝剂，都应事先经过试验，以确定优选药剂及其最佳投药量。n第三节 炼铁废水的处理与利用一、概述炼铁工艺是将原料（矿石和熔剂）及燃料（焦炭）送入高炉，通入热风，使原料在高温下熔炼成铁水，同时产生炉渣和高炉煤气。炼铁产生的高炉渣，经水淬后成水渣，用于生产水泥等制品，是很好的建筑材料。炼铁厂包含有高炉、热风炉、高炉煤气洗涤设施、鼓风机、铸铁机、冲渣池等，以及与之配套的辅助设施，见图。nn1.废水的来源高炉和热风炉的冷却、高炉煤气的洗涤、炉渣水淬和水力输送是主要的用水装置，此外还有一些用水量较小或间断用水的地方。以用水的作用来看，炼铁厂的用水可分为：设备间接冷却水；设备及产品的直接冷却水；生产工艺过程用水及其他杂用水。随之而产生的废水也就是间接冷却废水、设备或产品的直接冷却废水及生产工艺过程中的废水。炼铁厂生产工艺过程中产生的废水主要是高炉煤气洗涤水和冲渣废水。n2.废水的水量和水质炼铁厂的所有给水，除极少量损失外，均转为废水，所以用水量基本上与废水量相当。 高炉煤气洗涤水是炼铁厂的主要废水，其特点是水量的，悬浮物含量高，含有酚、氰等有害物质，危害大，所以它是炼铁厂具有代表性的废水。n3.废水处理的技术路线 主要的处理技术有：悬浮物的去除；温度的控制；水质稳定；沉渣的脱水与利用；重复用水等五方面内容。 （1）悬浮物的去除 炼铁厂废水的污染，以悬浮物污染为主要特征，高炉煤气洗涤水悬浮物含量达1000～3000mg/L，经沉淀后出水悬浮物含量应小于150mg/L。鉴于混凝药剂近年来得到广泛应用，高炉煤气洗涤水大多采用聚丙烯酰胺与铁盐并用，都取得良好效果。 （2）温度的控制 用水后水温升高，通称热污染，循环用水而不排放，热污染不构成对环境的破坏。但为了保证循环，针对不同系统的不同要求，应采取冷却措施。炼铁厂的几种废水都产生温升，由于生产工艺不同，有的系统可不设冷却设备，如冲渣水。水温度的高低，对混凝沉淀效果以及解垢与腐蚀的程度均有影响。设备间接冷却水系统应设冷却塔，而直接冷却水或工艺过程冷却系统，则应视具体情况而定。n(3)水质稳定水的稳定性是指在输送水过程中，其本身的化学成分是否起变化，是否引起腐蚀或结垢的现象。既不结垢也不腐蚀的水称为稳定水。n控制碳酸盐解垢的方法如下：①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。n向水中投加二氧化碳也属于酸化法。n二氧化碳的来源可以利用烟道气，其中二氧化碳含量不低于40％，采用前应加以除尘净化。n②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)。n③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。n（４）沉渣的脱水与利用炼铁厂的沉渣主要是高炉煤气洗涤水沉渣和高炉渣，都是用之为宝、弃之为害的沉渣。高炉水淬渣用于生产水泥，已是供不应求的形势，技术也十分成熟。高炉煤气洗涤沉渣的主要成分是铁的氧化物和焦炭粉，将这些沉渣加以利用，经济效益十分可观，同时也减轻了对环境的污染。 （５）重复用水应该指出，悬浮物的去除、温度的控制、水质稳定和沉渣的脱水与利用是保证循环用水必不可少的关键技术，一环扣一环，哪一环解决不好，循环用水都是空谈。它们之间又不是孤立的，互相联系，互相影响，所以要坚持全面处理，形成良性循环。n炼铁厂的用水量大，用水水质要求有明显差别，十分有利于串级用水，保证各类水循环中浓缩倍数不必太高，有定量“排污”到下一道用水系统中，全厂就可以达到无废水排放的水平。见图。nn二、高炉煤气洗涤水的处理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）。n洗涤塔、文氏管并联供水洗涤工艺流程n双文氏管串级洗涤工艺流程n高炉煤气洗涤水的水质变化很大，不同的高炉或即便同一座高炉，在不同的工况下所产生的废水都不相同，其物理化学性质与原水有一定关系，但主要取决于高炉炉料的成分、炉顶煤气压力、洗涤水温度等。一般物理化学成分见表nnn2．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几种。n(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，软化水和冷却水混合流入加烟井，进行碳化处理，然后泵送回煤气洗涤设备循环使用。从沉淀池底部排出泥浆，送至浓缩池进行二次浓缩，然后送真空过滤机脱水。浓缩池溢流水回沉淀池，或直接去吸水井供循环使用。瓦斯泥送入贮泥仓，供烧结作原料。工艺流程见图。nn(2)投加药剂法工艺流程洗涤煤气后的废水经沉淀池进行混凝沉淀，在沉淀池出口的管道上投加阻垢剂，阻止碳酸钙结垢，同时防止氧化铁、二氧化硅、氢氧化锌等结合生成水垢，在使用药剂时应调节pH值。为了保证水质在一定的浓缩倍数下循环，定期向系统外排污，不断补充新水，使水质保持稳定。其工艺流程见图。nn(3)酸化法工艺流程从煤气洗涤塔排出的废水，经辐射式沉淀池自然沉淀(或混凝沉淀)，上层清水送至冷却塔降温，然后由塔下集水池输送到循环系统，在输送管道上设置加酸口，废酸池内的废硫酸通过胶管适量均匀地加入水中。沉泥经脱水后，送烧结利用。见图。nn(4)石灰软化—药剂法工艺流程本处理法采用石灰软化(20％～30％的清水)和加药阻垢联合处理。由于选用不同水质稳定剂进行组合配方，达到协同效应，增强水质稳定效果。其流程见图。nn三、高炉冲渣废水处理高炉渣水淬方式分为渣池水淬和炉前水淬两种，高炉冲渣废水一般指炉前水淬所产生的废水。因为循环水质要求低，所以经渣水分离后即可循环，温度高一些不影响冲渣，因而，在冲渣水系统中，可以设计成只有补充水、而无排污的循环系统。渣水分离的方法有以下几种。n1．渣滤法将渣水混合物引至一组滤池内，由渣本身作滤料，使渣和水通过滤池将渣截流在池内，并使水得到过滤。过滤后的水悬浮物含量很少，且在渣滤过程中，可以降低水的暂时硬度，滤料也不必反冲洗，循环使用比较好实现。但滤池占地面积大，一般都要几个滤池轮换作业，并难以自动控制，因此渣滤法只适用于小高炉的渣水分离。n2．槽式脱水法(RASA拉萨法)将冲渣水用泵打入一个槽内，槽底、槽壁均用不锈钢丝网拦挡，犹如滤池，但脱水面积远远大于滤池，故占地面积较少。脱水后的水渣由槽下部的阀门控制排出，装车外运；脱水槽出水夹带浮渣，一并进入沉淀池，沉淀下的渣再返回脱水槽，溢流水经冷却循环使用。n3．转鼓脱水法(INBA印巴法)将冲渣水引至一个转动着的圆筒形设备内，通过均匀的分配，使渣水混合物进入转鼓， 由于转鼓的外筒是由不锈钢丝编织的网格结构，进入转鼓内的渣和水很快得到分离。水通过渣和网，从转鼓的下部流出；渣则随转鼓一道做圆周运动。当渣被带到圆周的上部时，依靠自重落至转鼓中心的输出皮带机上，将渣运出，实现水与渣的分离。由于所有的渣均在转鼓内被分离，没有浮渣产生，不必再设沉淀设施，极大地提高了效率，这是先进的渣水分离设备。n第四节 炼钢废水的处理与利用一、概述炼钢是将生铁中含量较高的碳、硅、磷、锰等元素去除或降低到允许值之内的工艺过 程。炼钢方法一般为转炉炼钢，并以纯氧顶吹转炉炼钢为主。电炉多炼一些特殊钢，平炉炼钢是一种老工艺，实际上已被淘汰。由于连铸工艺的实施，连铸机广泛的使用是钢铁工业的一次重大工艺改革，所以炼钢厂包括了连铸这一部分工艺过程。炼钢废水主要分为三类。n(1)设备间接冷却水这种废水的水温较高，水质不受到污染，采取冷却降温后可循环使用，不外排。但必须控制好水质稳定，否则会对设备产生腐蚀或结垢阻塞现象。 (2)设备和产品的直接冷却废水主要特征是含有大量的氧化铁皮和少量润滑油脂，经处理后方可循环利用或外排。n(3)生产工艺过程废水实际上就是指转炉除尘废水。炼钢废水的水量，由于其车间组成、炼钢工艺、给水条件的不同，而有所差异。n二、转炉除尘废水治理众所周知，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。n(一)转炉除尘废水处理技术如上所述，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。n1．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。n2．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CO2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(Na2CO3)也是一种可行的水质稳定方法。Na2CO3和石灰[Ca(OH)2]反应，形成CaCO3沉淀： CaO+H2O→Ca(OH)2Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+2NaOH 而生成的NaOH与水中CO2作用又生成Na2CO3，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Na2CO3保持平衡。该法在国内一些厂的应用中有很好效果。n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(HCO3)2→2CaCO3↓+2H2O 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。n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。n3．污泥的脱水与回收转炉除尘废水，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。如图所示。nn（二）废水处理工艺流程1．混凝沉淀-水稳药剂处理流程从一级文氏管排出的除尘废水经明渠流人粗粒分离槽，在粗粒分离槽中将含量约为15％的、粒径大于60μm的粗颗粒杂质通过分离机予以分离，被分离的沉渣送烧结厂回收利用；剩下含细颗粒的废水流人沉淀池，加人絮凝剂进行混凝沉淀处理，沉淀池出水由循环水泵送二级文氏管使用。二级文氏管的排水经水泵加压，再送一级文氏管串联使用，在循环水泵的出水管内注人防垢剂(水质稳定剂)，以防止设备、管道结垢。加药量视水质情况由试验确定。如图所示。沉淀池下部沉泥经脱水后送往烧结厂小球团车间造球回收利用。nn2．药磁混凝沉淀-永磁除垢工艺转炉除尘废水经明渠进入水力旋流器进行粗细颗粒分离，粗铁泥经二次浓缩后，送烧结厂利用；旋流器上部溢流水经永磁场处理后进人污水分配池与聚丙烯酰胺溶液混合，随后分流到立式(斜管)沉淀池澄清，其出水经冷却塔降温后流人集水池，清水通过磁除垢装置后加压循环使用；立式沉淀池泥浆用泥浆泵提升至浓缩池，污泥浓缩后进真空过滤机脱水，污泥 含水率约达40％～50％，送烧结利用。见图。nn3．磁凝聚沉淀-水稳药剂工艺转炉除尘废水经磁凝聚器磁化后，流人沉淀池，沉淀池出水中投加Na2C03解决水质稳定问题，沉淀池沉泥送过滤机脱水(厢式压滤机已在转炉除尘废水处理工艺流程中应用，泥饼一般可使含水率为25％～30％，优于真空过滤机)。见图.nn三、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。n1．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。软化水系统示意图见图。nn2．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。下图表示了连铸二次冷却水的常规流程。nn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。n3．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。n第五节 轧钢厂废水处理细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。n一、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，这里不再赘述。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。n1．热轧废水的处理工艺 热轧浊环水常用的净化构筑物，按治理深度的不同有不同的组合，但总的都要保证循环使用条件。常用流程如下。（1）一次沉淀工艺流程 如图所示。nn仅仅用一个旋流沉淀池来完成净化水质，既去除氧化铁皮，又有除油效果，国内还是比较常见的流程。旋流沉淀池设计负荷一般采用25—30m3/(m2·h)，废水在沉淀池的停留时间可采用6一l0min。与平流沉淀池相比，占地面积小，运行管理方便，构造示于图。nn(2)二次沉淀工艺流程如图所示。n系统中根据生产对水温的要求，可设冷却塔，保证用水的水温。n(3)沉淀—混凝沉淀-冷却工艺流程如图所示。n这是完整的工艺流程，用加药混凝沉淀，进一步净化，使循环水悬浮物含量可小于50mg/L。n(4)沉淀—过滤—冷却工艺流程如图所示。为了提高循环水质，热轧废水经沉淀处理后，往往再用单层和双层滤料的压力过滤器进行最终净化。n2．沉泥处理沉淀于铁皮坑和一次旋流沉淀池的氧化铁皮颗粒较大，一般用抓斗取出后，通过自然脱水就可利用。从二次沉淀池和过滤器分离的细颗粒氧化铁皮，采取絮凝浓缩后，经真空滤机脱水、滤饼脱油后回用，见图。nn3．含油废水废渣处理含油废水用管道或槽车排人含油废水调节槽，静止分离出油和污泥。浮油排人浮油槽，待废油再生利用。去除浮油和污泥的含油废水经混凝沉淀和加压浮上，水得到净化，重复利用或外排。上浮的油渣排入浮渣槽，脱水后成含油泥饼。流程如图所示。nn废油再生方法为加热分离法，其工艺流程见图。n轧钢厂的含油泥饼经焚烧处理，灰渣冷却后送烧结厂或原料场回收利用。n二、冷轧废水处理冷轧钢材必须清除原料的表面氧化铁皮，采用酸洗清除氧化铁皮，随之产生废酸液和酸洗漂洗水。还有一种废水就是冷却轧辊的含乳化液废水。除此以外，轧镀锌带钢产生含铬废水。n1．中和处理轧钢厂的酸性废水一般采用投药中和法和过滤中和法。常用的中和剂为石灰、石灰石、白云石等。 投药中和的处理设备主要由药剂配制设备和处理构筑物两部分组成，流程见图。nn由于轧钢废水中存在大量的二价铁离子，中和产生的Fe(OH)2溶解度较高，沉淀不彻底，采用曝气方式使二价铁变成三价铁沉淀，出水效果好，而且沉泥也较易脱水，如图的流程所示。nn过滤中和就是使酸性废水通过碱性固体滤料层进行中和。滤料层一般采用石灰石和白云石。过滤中和只适用于水量较小的轧钢厂。n2．乳化液废水处理轧钢含油及乳化液废水中，有少量的浮油、浮渣和油泥。利用贮油槽除调节水量、保持废水成分均匀、减少处理构筑物的容量外，还有利于以上成分的静置分离。所以槽内应有刮油及刮泥设施，同时还设加热设备。 乳化液的处理方法有化学法、物理法、加热法和机械法，以化学法和膜分离法常见。化学法治理时，一般对废水加热，用破乳剂破乳后，使油、水分离。化学破乳关键在于选好破乳剂。冷轧乳化液废水的膜分离处理主要有超滤和反渗透两种，超滤法的运行费用较低，正在推广使用。n三、废液的处理与利用轧钢酸洗车间在酸洗钢材过程中，酸洗液的浓度逐渐下降，以致不能再用而需要排出废酸更换新酸。这种不能继续使用的酸液叫做酸洗废液。用硫酸酸洗产生硫酸废液，含有游离硫酸和硫酸亚铁；用盐酸酸洗产生含盐酸的氯化亚铁的废液；在酸洗不锈钢时，用硝酸—氢氟酸混合酸液，废液除含游离酸外，还含有铁、镍、钴、铬等金属盐类。所有的废酸液均含有有用物质，应予以回收利用。n1．硫酸酸洗废液的回收 用硫酸酸洗钢材的废液，一般含有硫酸5％一13％，含硫酸亚铁17％～23％。这种酸洗废液回收方法较多，下面介绍比较常用的方法。n(1)真空浓缩冷冻结晶法(减压蒸发冷冻结晶法) 由于硫酸亚铁在硫酸溶液中的溶解度随硫酸浓度的升高而下降，因此要使过饱和的硫酸亚铁结晶析出，就需要提高硫酸的浓度。 本法就是在真空状态下通过加热和蒸发除去废酸中的部分水分，来提高硫酸和硫酸亚铁的浓度，然后再经冷冻降温到0～10C，使硫酸亚铁结晶，再经固液分离，便得到再生酸和 FeS04·7H20副产品。前者可返回酸洗工艺使用，后者可外售作为净水混凝剂和化工原料。真空浓缩冷冻结晶工艺流程见图。nn(2)加酸冷冻结晶法(无蒸发冷冻结晶法)加酸冷冻结晶法与真空浓缩冷冻结晶法基本相同，唯一区别是，后者通过真空蒸发来提高废酸浓度，而前者则采用加浓硫酸来提高酸浓度。工艺流程见图。nn此法比真空浓缩冷冻结晶法工艺简单，投资较少，不需要加热。n(3)加铁屑生产硫酸亚铁法将铁屑加入废酸中，铁屑与其中的游离酸反应生成硫酸亚铁，工艺流程见图。n本法工艺流程简单，投资较少，废酸量较少的场合使用较多。缺点是工作环境较差，最后残液仍含有酸性(pH值为1.5～2.0)，并含有一定量的FeSO4，仍需中和处理后才能排放。此外，因反应中放出氢气，故采用此法时需注意防火，并应将反应气体排出室外。n(4)自然结晶—扩散渗析法利用自然结晶回收硫酸亚铁，用扩散渗析回收硫酸。渗析器由阴离子交换膜和硬聚乙烯隔板所组成，其扩散液补加新酸后即可回用于钢材酸洗。n(5)聚合硫酸铁聚合硫酸铁法是使硫酸酸洗废液经过催化氧化聚合反应，从而得到一种高分子絮凝剂——聚合硫酸铁，这种絮凝剂有良好的混凝沉淀性能，其澄清效果比硫酸亚铁、三氯化铁、碱式氯化铝要好，所以此法较快被企业接受，予以推广应用。n2．盐酸酸洗废液的回收盐酸酸洗钢材所产生的废液，一般含游离盐酸30～40g/L，氯化亚铁，100～140g/L，可用下述方法处理利用。（1）喷雾燃烧法 它是将盐酸通过喷雾燃烧变成气态，使氯化亚铁分解成为HCl和Fe2O3。如图。nn(2)真空蒸发法 真空蒸发法是利用真空蒸发装置，在低温下使游离盐酸变为气相，而后采用冷凝回收得到酸，氯化亚铁则结晶析出，其工艺流程见图。n在蒸发器中加入硫酸与FeCl2起置换反应，取得更好的回收效果。n3．硝酸—氢氟酸的回收酸洗不锈钢材是用硝酸—氢氟酸的混合酸，采用减压蒸发法回收这种混酸液。减压蒸发法回收硝酸—氢氟酸的工作原理是利用硫酸的沸点远大于硝酸和氢氟酸的特点，向废酸中投加硫酸并在负压条件下加热蒸发，则硫酸与废酸中的金属盐类发生复分解反应，使其中的金属盐转化为硫酸盐；H＋与F-和NO3－结合生成HNO3和HF，它们同废酸中的游离酸均变成气相，经冷凝即得到再生的混合酸。反应式如下nn减压蒸发法有一次蒸发和二次蒸发两种。二次蒸发是先将废酸经第一次减压蒸发浓缩后再加硫酸进行第二次蒸发。它用于回收高浓度的硝、氟混酸。采用这种方法，贮存和运输方便，但流程较复杂，设备较多，投资较大。一次蒸发流程简单，但回收酸浓度较低，且要求进酸浓度比较稳定。下图绘出了一次减压蒸发法回收硝酸—氢氟酸工艺流程。nn此法的蒸发温度为60—65℃．真空度为88—93kPa，硝酸—氢氟酸的回收率约90％。n习题1、矿山废水的处理技术2、烧结厂废水处理与回用3、炼铁废水的处理与利用4、炼钢废水的处理与利用5、轧钢厂废水处理