鋼鐵行業(yè)的污水凈化是一個復(fù)雜而關(guān)鍵的環(huán)節(jié),因為它產(chǎn)生的廢水具有水量大、成分復(fù)雜、毒性高、難降解等特點。主要污染物包括懸浮物(SS)、油類、重金屬(如鋅、鉛、鉻、鎘)、氰化物、硫化物、酚類、氨氮、高濃度鹽分(氯離子、硫酸根)以及酸堿物質(zhì)等。
針對鋼鐵行業(yè)污水的特點,其凈化處理通常采用“分類收集、分質(zhì)處理、分級回用”的策略,并結(jié)合多種物理、化學(xué)、生物處理技術(shù),形成綜合處理工藝。
主要廢水來源及特點:
1. 焦化工序廢水:
特點:成分最復(fù)雜、毒性最高。主要含高濃度氨氮、酚類、氰化物、硫化物、焦油、苯并芘等難降解有機物,以及少量重金屬。
處理難點:生物毒性強,可生化性差,氨氮濃度極高。
2. 燒結(jié)/球團工序廢水:
特點:主要含高濃度懸浮物(細顆粒礦粉、燃料灰分)、少量油類、重金屬(來自礦石)。
處理難點:懸浮物濃度高、沉降性能有時較差。
3. 煉鐵工序廢水:
高爐煤氣洗滌水:含高濃度懸浮物(爐塵)、氰化物、酚類、鋅等重金屬,水溫高。
高爐沖渣水:含大量懸浮物(水渣),水溫高,硬度高,可回用但需控制結(jié)垢和懸浮物。
鑄鐵機冷卻水:含油類、懸浮物。
4. 煉鋼工序廢水:
轉(zhuǎn)爐/電爐煙氣凈化廢水:含高濃度懸浮物(氧化鐵皮、石灰粉)、重金屬(如鋅、鉛)、氟化物(如果使用螢石造渣),水溫高,pH波動大。
連鑄廢水:
1)設(shè)備間接冷卻水:相對清潔,主要問題是溫升,經(jīng)冷卻后可循環(huán)使用。
2)二次冷卻水:含氧化鐵皮、油類(潤滑油、液壓油)、少量重金屬。是煉鋼主要廢水來源之一。
5.軋鋼工序廢水:
熱軋廢水:含大量氧化鐵皮(大顆粒)、油類(潤滑、液壓油),水溫高。
冷軋廢水:
1)酸性廢水:含酸(鹽酸、硫酸、硝酸/氫氟酸)、重金屬離子(鐵、鋅、鉻等),pH極低。
2)堿性含油廢水:含堿(NaOH)、油類(乳化液、潤滑油)、磷酸鹽(脫脂劑)、表面活性劑。乳化液廢水COD極高,難破乳,難生物降解。
3)含鉻廢水:(若使用鈍化工藝)含六價鉻,毒性大。
4)光整廢水:含少量油、鐵粉。
特點:種類繁多,成分差異大,乳化液廢水處理難度極大。
主要的凈化處理技術(shù):
1.物理法:
沉淀/澄清:去除大部分懸浮物(如氧化鐵皮)。常用設(shè)備包括平流沉淀池、斜板/斜管沉淀池、高效澄清池。冷軋含油廢水常用帶撇油功能的隔油池。
過濾:進一步去除細小懸浮物。常用砂濾、纖維球/束過濾、膜過濾(微濾、超濾)。
磁分離:利用磁性去除含鐵懸浮物(如煉鋼、軋鋼廢水中的氧化鐵皮),效率高,占地小。
油水分離:隔油池、氣浮(特別是溶氣氣浮DAF)用于去除浮油和分散油。對乳化油需要先破乳。
蒸發(fā)結(jié)晶:處理高鹽廢水(如冷軋酸洗廢液、脫硫廢水),實現(xiàn)鹽分濃縮結(jié)晶和淡水回收,但能耗高。
2. 化學(xué)法:
中和:調(diào)節(jié)廢水pH值。酸性廢水常用石灰、燒堿、碳酸鈉;堿性廢水常用酸(硫酸、鹽酸、煙道氣CO2)。
混凝/絮凝:投加混凝劑(如PAC、PFS、FeCl3)和絮凝劑(PAM),使膠體、細微懸浮物和部分溶解性物質(zhì)脫穩(wěn)凝聚成大顆粒絮體,便于沉降或氣浮去除。應(yīng)用廣泛。
化學(xué)沉淀:
除重金屬:投加石灰、NaOH、硫化物等,使重金屬離子形成氫氧化物或硫化物沉淀。
除氟:投加鈣鹽(石灰、氯化鈣)形成氟化鈣沉淀。
除磷:投加鐵鹽、鋁鹽形成磷酸鹽沉淀。
氧化還原:
破氰:堿性氯化法(次氯酸鈉/氯氣)將劇毒氰化物氧化為無毒氮氣和二氧化碳。
除酚:臭氧、芬頓、濕式氧化等高級氧化法降解酚類。
六價鉻還原:先用還原劑(如亞硫酸鈉、硫酸亞鐵)將毒性強的六價鉻還原為三價鉻,再沉淀去除。
破乳:針對冷軋乳化液廢水,采用酸化(加酸)、鹽析(加鹽)、混凝、電解、高級氧化等方法破壞乳化油滴的穩(wěn)定性,實現(xiàn)油水分離。
高級氧化:芬頓、臭氧氧化、光催化氧化、電化學(xué)氧化等,用于降解焦化廢水、冷軋廢水中的難降解有機物,提高可生化性或直接礦化。處理效果好但成本較高。
3. 生物法:
活性污泥法:傳統(tǒng)好氧生物處理的核心,用于去除COD、BOD、氨氮(硝化)。對焦化廢水需進行長期馴化培養(yǎng)耐毒菌種。
A/O(缺氧/好氧)、A2/O(厭氧/缺氧/好氧): 主要用于脫氮除磷(焦化廢水高氨氮)。
生物接觸氧化法、生物濾池: 生物膜法,抗沖擊負荷能力較強。
厭氧生物處理:如UASB、IC反應(yīng)器,用于處理高濃度有機廢水(如焦化廢水),在厭氧條件下將大分子有機物分解為甲烷等,降低后續(xù)好氧處理負荷,并回收能源(沼氣)。但啟動慢,對毒性敏感。
MBR:膜生物反應(yīng)器,將生物處理與膜過濾結(jié)合,出水水質(zhì)好,污泥濃度高,占地省。常用于深度處理和回用環(huán)節(jié)。
典型處理流程(示例):
冷軋乳化液/含油廢水:隔油/氣浮 → 破乳(酸化/混凝) → 氣?。―AF) → (水解酸化) → A/O或MBR → 深度處理(如臭氧、BAF)→ 回用/排放
冷軋酸性廢水:中和(石灰/燒堿)→ 絮凝沉淀(去除重金屬氫氧化物)→ pH回調(diào) → 過濾 → 回用/排放
冷軋含鉻廢水:還原(亞硫酸鈉等,pH~2.5)→ 中和沉淀(pH~8-9)→ 絮凝沉淀 → 過濾 → 單獨收集或與其他處理后水混合
焦化廢水:蒸氨(回收氨)→ 除油(氣浮)→ 預(yù)處理(如稀釋、混凝)→ 厭氧生物處理 → 缺氧-好氧(A/O)→ 二沉池 → **深度處理**(芬頓氧化/臭氧氧化/BAF/混凝沉淀)→ 回用/排放
煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣洗滌水/連鑄二冷水:粗顆粒分離(旋流井/磁分離)→ 沉淀/澄清(高效澄清池)→ 冷卻塔降溫 → 過濾 → 循環(huán)使用(需定期排污控制濃縮倍數(shù))
綜合廢水(經(jīng)分質(zhì)預(yù)處理后的混合水):均質(zhì)調(diào)節(jié) → 混凝沉淀/氣浮 → A2/O 或 MBR → 深度處理(過濾/臭氧/活性炭吸附/膜處理UF/RO)→ 回用(不同水質(zhì)要求)
總結(jié):
鋼鐵行業(yè)污水凈化是一個多技術(shù)集成的系統(tǒng)工程。核心在于根據(jù)不同工序廢水的特性(水質(zhì)、水量),選擇合適的預(yù)處理、主體處理(物化+生化)和深度處理技術(shù)組合,并輔以污泥處理處置。未來的發(fā)展方向是提高水資源回用率、實現(xiàn)污染物資源化回收利用、降低處理成本和能耗,最終推動鋼鐵行業(yè)向綠色、可持續(xù)的方向發(fā)展。