污水处理论文发表之钢铁工业污水处理技术发展

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发布时间：2013-09-23 14:26:40 更新时间：2013-09-23 14:30:40

　　污水处理论文发表期刊推荐《中国给水排水》创刊于1985年，本刊为半月刊，主编：丁堂堂。国内统一刊号：CN12-1073/TU，国际刊号：ISSN1000-4602。《中国给水排水》是面向全国给水排水和环境工程界的专业性科技期刊，是中国建筑类核心期刊和中国科技论文统计源期刊，具有较高的理论导向性和较强的工程实践性，在国内享有盛誉，被称为中国水行业的“首席杂志”。
　　【摘要】：本文对这些钢铁企业产生的各种主要污水的处理技术及相关技术的发展作相关介绍。对提高钢铁工业废水处理技术水平,解决水环境污染,保护和节约水资源具有重要的意义。

　　【关键词】：钢铁工业,循环水处理,水处理技术

　　钢铁工业是我国重要的基础产业，包括选矿、烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢等生产工序，以矿石开采、加工和制造为一体的钢铁冶金行业是资源消耗量大、水环境污染严重的行业。废水量约占我国工业总体废水量的10%,且废水中含有大量的金属氧化物、油、重金属及有机物等污染物。钢铁企业工业污水按其来源来分，可分为直接冷却循环水系统排污水、冷轧废水、焦化废水及总排口综合污水等。

　　一．钢铁行业直接冷却循环水处理新工艺的应用

　　由于钢铁行业连铸二次冷却、热轧直接冷却系统和烟气净化系统等工序中的直接冷却循环水即浊环水系统的水普遍含有较高的氧化铁、炉料颗粒等悬浮物质，而且水温也较高，因此处理中通常采用以沉淀、冷却为核心的处理工艺，常见的处理工艺组成为：一次沉淀池（旋流井）+二次沉淀池（平流沉淀池或斜板沉淀池）+高速过滤器+冷却塔。在含油比较多的浊环水处理中，为节省占地和减少系统水量等，在上述长流程工艺以外，逐渐开发了短流程、少水量的水处理工艺，其组成为：一次沉淀池（旋流井）+分离器（化学除油器或稀土磁盘分离设备）+高速过滤器+冷却塔。废水先后流经一次沉淀池（旋流井）和二次沉淀池或处理器去除其中的大颗粒悬浮杂质和油质，出水进入高速过滤器，进一步对废水中的悬浮物和石油类污染物进行过滤，最后经冷却塔冷却后循环使用。

　　近年来在浊环水处理过程中还采用了一些新工艺、新设备，如在最近两年新建设的项目中出现了：一次沉淀池（旋流井）+隔油池+高密度沉淀池+V型滤池+冷却塔的工艺，也得到了较好的运行效果。还有采用新型固液分离器，利用离心分离原理，应用于浊环水的悬浮物去除等等。

　　直接冷却循环水处理系统新工艺及新技术的应用，提高了浊环水系统的水处理效率，减少了系统强制排污量，减少了钢铁企业综合污水的水量。

　　二焦化废水处理技术

　　（一）焦化废水预处理技术

　　近年来，在焦化废水预处理过程中，发展了以下预处理技术：①采用强化絮凝化学沉淀等方法去除焦化废水中的油份、COD和氨氮，以降低生化系统污染负荷；②根据焦化生产中各工艺水的水质特征，在进入废水处理工序之前，设置废水中的化工产品的回收工序，如：蒸汽脱酚法、蒸氨塔、溶剂萃取法等，降低焦化废水中污染物含量，提高后续废水处理工序的效率；③将电化学技术与传统的物理处理技术相结合，通过氧化还原原理，将其中有毒难降解有机污染物氧化为较易生物降解的醇、醛、酮及有机酸等中间产物，降低焦化废水中不利于生物处理的物质的含量，强化混凝与除油效果，改善废水的可生化性。

　　（二）焦化废水的生化处理技术

　　1.A－O法。根据废水生物处理中微生物对氧的要求，可把废水中生物处理方法分为好氧处理和厌氧处理两类，典型的处理工艺是缺氧－好氧(A－O)工艺，只用将生化曝气设施改造并扩建成反硝化反应池和硝化反应池，完善好氧处理，即可提高COD和NH3－N处理效果。随着对环境的要求越来越高，开发了厌氧、缺氧和好氧(A－A/O)工艺，该工艺是在A/O工艺的基础上增加厌氧段，因为在厌氧段能够较好地对高浓度有机污水进行水解酸化，这样可以提高在缺氧/好氧段的处理效率。在此基础上，还有A/O2及A2/O2等法，以及与SBR法、生物膜法等各种组合工艺。

　　2.两段生物法。两段生物法也即AB法，采用两段串联活性污泥法的形式，这样可有效降低出水污染物，比如A/0法两段串联处理。A段主要用于去除对后续生化产生影响的毒性有机物，使B段微生物可稳定分解废水中的污染物，两段处理后出水指标达到国家污水综合排放一级标准。从设计原理上讲B段可以是A/O法、A2/O法，甚至SBR法。因此，对于焦化废水来说，AB法存在一定的发展空间。

　　3.MBR生物膜法。MBR生物膜法是膜分离技术与传统的废水分离器有机组合形成的一种新型、高效的污水处理系统，由过滤膜取代传统生化技术中二次沉淀池和沙滤池。由微滤、超滤或纳滤膜组件与生物反应器组成，膜能将几乎全部的生物量截留在反应器内，从而延长污泥寿命，减少剩余污泥处理费用。耐冲击负荷，对高浓度废水的适应能力强，可提高难降解有机物的降解效率，可彻底使泥水分离，出水中SS及浊度接近于零，COD含量也可明显降低。但膜的制造成本较高，寿命短，易受污染，整个工艺能耗较高。

　　(三)焦化废水深度处理技术

　　1.化学氧化法深度处理焦化废水

　　①氧化剂氧化法：通过往废水中加入氯、臭氧等强氧化剂，通过氧化还原反应，有效去除废水中的有机物，近年来还进一步发展成为催化氧化处理技术，在焦化废水深度处理方面，已经有成功案例。

　　②Fenton氧化法：Fenton试剂由亚铁盐和过氧化氢组成，当pH较低时（pH≈3），在Fe２+的催化作用下过氧化氢分解产生·OH，从而引发链式反应，分解废水中的有机物。另外，Fenton试剂中的亚铁离子与H2O2反应产生氢氧化铁两性络合物，具有絮凝吸附沉淀作用，进一步降低水中污染物的含量。

　　③电化学氧化法：电化学氧化技术发展于20世纪80年代，根据阳极是否直接与有机物进行电子转移，电化学氧化可分为直接氧化和间接氧化。电化学氧化技术具有氧化能力强、设备占地小，易自动化控制，操作简便、无二次污染等优点。

　　2.物理化学法

　　物理化学法是利用物理化学的原理或化工分离单元进行废水处理的方法。

　　①混凝法：混凝法包括凝聚与絮凝两个过程，处理对象主要是水中的微小悬浮固体和胶体杂质，具有操作方便、效率高、投资少等优点。但是对于焦化废水中的可溶性有机污染物去除效率不高。因此研究人员将重点放在开发新型无机、有机高分子复合络合型混凝剂，并在应用中将混凝法与其他深度处理技术联用，如与fenton氧化、电化学方法、吸附法、膜分离法等技术联用。

　　②吸附法：吸附法是是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积，将废水中的溶解性有机物吸附在表面，从而达到废水的净化效果。常用的吸附剂有活性炭、树脂、粉煤灰、硅藻土、膨润土等。吸附法能有效去除废水中的有机污染物和无机物，包括某些有毒的重金属。但是，由于活性炭、树脂等吸附剂的再生操作难度大、装置运行费用高，在焦化废水处理中未能得到大规模推广使用。

　　③膜分离技术：膜技术是一种具有巨大潜力和实用性的技术，其原理是利用选择性透过膜来分离介质，在外界推动力（如浓度差、压力差、电位差等）作用下，原料中组分通过选择性透过膜以达到分离提纯的目的。通常有反渗透（ＲＯ）、纳滤（ＮＦ）、超滤（ＵＦ）、微滤（ＭＦ）等技术。膜分离技术可有效去除水中色度、有机物、部分无机物和微生物，具有分离效率高、操作简单、适用范围广等优点。随着膜分离技术的不断发展，将不同的膜分离技术相结合的双膜法逐渐成为膜分离法工业应用的发展趋势。目前，MF-RO组合工艺、UF-RO组合工艺、UF-NF组合工艺、MBR-RO组合工艺在焦化废水的深度处理中已有了应用，且表现出了良好的效果。

　　3.生物化学法

　　①曝气生物滤池法（BAF）和膜生物反应器法（MBR）

　　BAF是在普通生物滤池、高负荷生物滤池、生物接触氧化法等生物膜法的基础上发展而来的。具有占地面积小、投资少、出水水质好等优点。BAF兼具了普通生物滤池和生物接触氧化法的特点，对SS、COD、生化需氧量（BOD）的去除及硝化、脱氮除磷均具有很好的效果。MBR法是生物处理与膜技术相结合的一种工艺。其占地面积小，运行费用也较低，处理效果较好，能去除大部分有机物和部分盐类。但是对于经过生化处理的焦化废水中的有机物的处理来说，这两种方法对废水重点污染物的去除率不高，一般与其他处理方法组合形成焦化废水的深度处理工艺。

　　②生物活性炭（BAC）法

　　生物活性炭(BiologicalActivatedCarbon）工艺是一种以生物处理为主，同时具有物化处理特点的生物处理新技术，适用于低浓度有机废水的深度处理。BAC工艺利用活性炭表面生长的微生物所具有的降解作用和活性炭吸附作用，协同去除废水中有机污染物，可提高活性炭的吸附容量和通水倍数，大大延长活性炭的工作周期。目前较为成熟的技术是臭氧-生物活性炭组合工艺，对焦化废水的深度处理都已有报道。

　　三．冷轧废水的处理

　　冷轧厂废水性质、水量与产品品种和工艺条件关系密切，冷轧废水主要包括酸洗工段的酸性废水、脱脂工段的浓碱及乳化液废水，漂洗工段的稀碱含油废水、光整工段的光整废水、湿平整工段的湿平整废水，电镀工段的含铬废水等。除含有酸、碱、油、乳化液和少量机械杂质外，还含有大量的金属盐类，其中主要是铁盐；此外还有少量的重金属离子和有机成份。

　　（一）分质处理技术

　　对于浓碱及乳化液废水、光整废水和湿平整废水采用超滤技术处理，利用超滤膜只透过小分子物质的特性，截留废水中的悬浮物、胶体、油类等物质。

　　对于酸性废水、磷化废水采用中和技术处理，通过混合后呈酸性或碱性的废水中投加碱类或酸类物质，调节废水的pH值。处理中，常选用石灰、石灰石、白云石或废酸等做中和剂，小型冷轧厂也可采用氢氧化钠做中和剂；处理后出水pH值6～9。

　　对于含铬废水采用化学还原沉淀技术处理，通过在酸性条件下，将六价铬还原成三价铬，再调节pH值使三价铬以难溶于水的氢氧化铬沉淀形式从废水中分离。处理后的出水六价铬浓度低于0.5mg/L；产生的含铬污泥属危险废物，经压滤、脱水处理后，委托有危险废物经营许可证的机构集中处置。

　　（二）生化处理技术

　　轧钢工艺废水处理中常采用的生化处理技术主要有A/O、膜生物反应器（MembraneBio-Reactor，简称MBR）和生物滤池等。MBR是20世纪末发展起来的，将膜分离技术与生物处理有机结合的一种水处理高新技术。现有膜材料可分为有机膜和无机膜两种。由于较高的投资成本限制了无机膜在我国的广泛应用，国内MBR曾遍采用有机膜，常用的膜材料为聚乙烯、聚丙烯等。分离式MBR通常采用超滤膜组件，截留分子量一般在2～30万。近年来国产无机膜生物反应器应用逐渐增多。

　　（三）浓油废水陶瓷膜处理技术

　　陶瓷膜具有耐腐蚀，机械强度高，孔径分布窄，使用寿命长等突出优点，已经引起了国内外的广泛注意，并在许多领域得到了应用。陶瓷膜处理含油废水具有操作稳定，通量较高，出水水质好，油含量小于10ppm。陶瓷膜设备占地面积小，正常工作时不消耗化学药剂也不产生新的污泥，回收油质量比较好，在含油废水处理领域已显示出其极强的竞争力。冷轧乳化液废水进入原水池，经过适当预处理后，由泵输送到一级循环槽和二级循环槽中，由供料泵送给陶瓷膜组件，陶瓷膜组件的操作方式采用内外循环式流动方式，由循环泵提供膜面流速，由供料泵提供系统操作压力，通过供料泵流量来调节系统的浓缩倍数。膜组件处理后的浓液回到循环槽，渗透液作为生活杂用水送到指定点。循环槽中固含量达到一定程度后回到原水池，由刮油器收集废油，由刮泥机去除污泥。

　　（四）冷轧废水脱盐深度处理回用技术

　　冷轧废水深度处理回用一般以用作循环冷却水系统的补水为主，鉴于回用水的水质要求，废水深度回用必须进行脱盐处理，深度处理回用脱盐主要工艺为双膜法，所选膜均应采用抗污染膜。废水深度处理回用一般包括预处理、超滤系统、反渗透系统及化学药剂系统等。经过不断的摸索和优化，双膜法在冷轧废水深度处理回用上已基本成熟，并建立了大量的应用业绩。

　　四．钢铁企业综合污水处理厂处理技术

　　2005年，中冶建筑研究总院有限公司联合首钢总公司、唐山钢铁集团有限责任公司及济南钢铁集团总公司在“十五”国家重点科技攻关项目《水安全保障技术研究》子课题《钢铁企业外排污水综合处理与回用技术集成研究》的研究过程中，通过对首钢、本钢、鞍钢、太钢等国内大中型钢铁企业和特大型韩国浦项钢厂进行调研，总结并综合集成了相对较完整的钢铁企业综合废水处理工艺，即多流向强化澄清+V型滤池的处理技术，采用沉砂池-预处理池-多流向强化澄清-V型滤池-除盐水系统组合的方式进行钢铁企业污水处理厂废水的综合处理。

　　该工艺流程集成以多流向强化澄清池、V型滤池为核心的主体处理系统和以提高废水回用率为目标的脱盐处理系统，处理出水可由原污水回用率60%～70%提高到90%以上；且工艺可根据钢铁企业各用水系统和各工序用水水质要求进行混合回用，实现综合废水处理与回用的科学性、多样性与经济性，最大限度提高污水回用率，具有技术先进性与推广性。

　　国内钢铁企业现正通过各种技术创新和技术改造，研究开发新技术和新装备，不断提高节水减污水平。最大程度地提高现有工业污水的处理利用率，全面促进工业污水的资源化。

　　【参考文献】

　　1、罗志勇。焦化废水的物化处理技术研究进展[J]。工业水处理，2012.10（Vol.32）：4-9.

　　2、刘雪冬，张利，周卫兵。一种焦化酚氰废水处理回用工艺介绍，2012青岛国际脱盐大会论文集，P532-537.

　　3、郝爱宏。焦化废水深度处理的技术改造，2012青岛国际脱盐大会论文集，P692-695.

　　4、李涛。化学法处理酸铬废水在酒钢的应用[J]。甘肃冶金，2012，34(5)：101-102,105.

　　5、徐淼，刘晓亮，冯海军，等。冷轧厂废水回用处理方案设计及经济分析[J]。工业水处理，2012.3（Vol.32）：82-84.

　　6、曲余玲，毛艳丽，张东丽，等。冷轧含油废水处理技术及工艺现状[J]。工业水处理，2012.10（Vol.32）：9-12.

　　7、李陈君，雷国元，印露。零价铁处理冷轧含铬废水的研究[J]。工业安全与环保，2012，38(7）：,1-4.