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钢铁工业废水处理

现代钢铁工业的生产过程包括材选、烧结、炼铁、炼钢（连铸）、轧钢等生产工艺。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。因为我们专业是矿物加工工程，主要学习钢铁工业中的选矿及烧结球团，所以下面就重点介绍矿山及烧结厂的废水处理。
1、矿山废水的处理
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1－1。

用石灰中和矿山酸性废水的水质变化见表1－2。
表1-2 用石灰中和酸性废水的水质变化
项目 原水质 处理后 说明
外观 黄浊 澄清无色 石灰投量过高,可
pH值 2～3 9～12 适当降低,控制pH
砷/(mg/L) 1.6 0.003～0.2 值为8～9
氟/(mg/L) 10 0.8～1.0
总铁/(mg/L) 926 0.03～0.22
石灰投量/(g/L) 5～6
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。

2、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2-1。

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、冲稀地坪水和设备冷却排水。湿式除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。
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。
1．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2－2所示。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，会使污泥含水铝过高。排泥是由螺旋推进排泥机完成的。浓泥斗的构造原理如图2－3所示。

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。
3．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。图2－4为集中浓缩拉链机处理工艺的示意图。

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。
4．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2－5所示。

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。
5．集中浓缩综合处理
集中浓缩综合处理是烧结厂废水处理的较先进的工艺。它的特点就是按水质不同，分别采用措施，以达到最有效的重复利用，减少废水外排。如图2－6所示。

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:
1．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。
2．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到污泥含水率不大于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。
3．应用絮凝剂
国外在烧结废水处理中都投加絮凝剂，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。
五、新设备及工艺的使用
中冶东方新成果广泛应用于钢铁厂工业废水处理
　　近日，中冶东方研发的《粗颗粒分离装置》顺利通过包头市科学技术局的验收，该项科研成果广泛适用于钢铁厂工业废水处理，用以连续不断的除去含尘废水中的大颗粒沉积物等，是一种具有沉淀、分离、浓缩和直接连续不断螺旋提升排渣多功能设备，是炼钢工业废水处理中预处理的理想设备。
　　中冶东方在产品设计中，采用了水处理技术中的重力沉降原理，利用分离浓缩、澄清出水及淤渣螺旋提升单元，集多种应用技术组合为一体，构成整体式钢结构设备。当工业污水给入分离机槽中，其粗颗粒物料借重力作用沉淀到槽底，并由螺旋分离机输送到上部，从垂直流槽排出，清水则从溢流堰排出，完成固液分离，达到澄清目的。
　　该项科技成果具有占地面积小、投资省、处理能力大、处理效率高、操作简单、管理方便等特点。现已推广使用在天津荣程钢铁有限公司炼钢工程、天津钢铁有限公司炼钢厂、四川联兴机电电器设备有限公司、青岛钢铁公司炼钢厂、 福建鑫海钢厂、包头钢铁集团有限公司炼钢厂等大中型钢铁公司及其他公司企业中使用，为公司带来很好的经济效益，增强企业核心竞争力，具有广阔的市场前景，也为我国水工业节能环保、降污减排事业做出自己应有的贡献。
参考文献：
1、《钢铁工业废水治理》作者：国家环境保护局 编出版社：中国环境科学出版社 北京
2、《钢铁工业废水资源回用技术与应用》作者：王绍文　等编 出版社：冶金工业出版社出版 日期：2008-1-1
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