除尘斜板水质泛泡原因分析

除尘斜板水质泛泡原因分析
摘要：除尘水作为转炉炼钢过程辅助的循环水系统，肩负转炉烟气
净化和煤气回收的作用，除尘水质一旦出现问题，将直接影响环境和炼钢的正常
生产，本文针对除尘水（斜板沉淀池）泛泡，导致沉淀效果差，影响后续工序的
情况展开讨论，最终找到问题的症结，通过采取措施，实现了循环水的良性运行。

关键词：污泥球气泡去钾灰
一、前沿：
转炉炼钢过程产生的烟气含有大量的氧化铁、石灰、高镁灰、污泥球等粉末，如果不进行后续处理，势必对环境产生严重的污染，其烟气
的处理分为湿法处理和干法处理。

目的将烟气中的粉尘洗脱而得到干净的转炉煤
气（燃料）。

而我厂转炉炼钢使用湿法除尘即循环水喷淋净化系统，通过对荒煤
气进行洗剂后，其泥水通过高架槽流入斜板沉淀池，借助絮凝剂PAC和PAM沉降、以及投加阻垢缓蚀剂防止结垢，使处理后合格的水质循环运行
一段时间以来，除尘斜板水面出现泛泡现象，并伴随有一定量的漂浮物，使
平静的水面因泛泡原因，导致出水不同程度浑浊，严重时出水发黑的现象，已经
逐渐危机到炼钢生产的正常进行。

针对存在的问题，通过我们多方面查找原因、
以及前后数据对比分析，发现污泥球的质量影响除尘斜板水面泛泡，并导致斜板
出水差的原因。

二、原因分析：
1、除尘水质存在现象：
炼钢老区、新区除尘斜板沉淀池水面出现大量泛泡、并且水面上有一定量的
漂浮物，同时斜板沉淀池出水不同程度发黑。

2、除尘水系统存在问题：
除尘系统冷却塔集水盘积泥增多；净化系统喷嘴污垢粘结增厚；风机
叶轮粘灰增加、震动增大。

3、具体分析：
（1）事情经过：
2022年4月初期，炼钢老区、新区除尘斜板水面断断续续出现泛泡和水面漂
浮物现象，而且5月份以后除尘斜板水泛泡和漂浮物愈发严重，由于泛泡的发生，使原本絮凝沉积的污泥部分被搅动，与水质密度相近的物质因气浮的作用漂浮于
水面，即平静沉积的状态被打破，导致斜板出水质量变差，不同程度对下道工序
造成不良的影响，一些影响逐步显露出来。

（2）查找原因：
针对除尘系统水质存在的问题，我们展开相关的调查，由于是炼钢老区、新
区两个系统同时出现，应该归属于同种原因。

于是我们从补水水源指标、炼钢原
料（石灰、高镁石、污泥球等）、以及废钢（压饼、压块）、钢渣粒方面进行调
查分析。

其过程发现4月初污泥球中新增加烧结去钾灰、4月底新增加轧钢氧化
铁皮。

其它方面并无异常变动，为此展开如下的试验和排查工作：
ⅰ氨氮：
为烧结机头除尘灰经过水洗去钾离子后的产物，去钾灰含有刺鼻的氨水气味，其氨的含量9.1ppm（水浸取），由于氨的存在，使得在碱性除尘水中产生氨挥发。

NH3·H2O→NH3↑+H2O
随后经过对烧结机头灰分析氨含量高低不稳定，并对去钾灰循环水分析氨含
量142ppm。

说明水洗去钾灰的浓缩导致循环水氨浓度升高，在含水20%去钾灰泥
中含有一定量的氨存在，在污泥球的配料中（6~10%去钾灰）引入氨，作为转炉
辅料加入、吹炼后以粉尘形式进入除尘水中，同时在除尘水和斜板污泥水、以及
板框压滤泥中也检测到氨分别为2.45ppm、11.9ppm、1.02ppm，并且从除尘水面
收集的气体中用PH试纸也检测到氨的存在（PH=8试纸变蓝绿）
ⅱ废钢（钢屑压饼）：
我们通过攫取新区除尘水面漂浮物，其漂浮物用手抓取非油腻感，通过测定
漂浮物的含碳量55%，说明是有机物。

而油性的带入有两种：一是废钢压饼（黑
色柱状）含油量较大；二是氧化铁皮（轧钢、连铸）。

将废钢压饼和污泥球通过
水溶解试验发现，污泥球溶液水面漂浮物多（黑色），其漂浮物无油腻感；而钢
屑压饼溶液水面有少量漂浮物（无色），其漂浮物有油腻感（含油存在），表明
除尘斜板水面黑色漂浮物与污泥球有关（初步断定）。

ⅲ轧钢氧化铁皮：
如果循环水中含有油脂较多，在碱性除尘水的条件下，由于皂化反应会产生
较多表面活性物质，皂化反应本身不会产生气体，但是皂化反应的放热过程激发
周围溶解气体体积膨胀溢出水面产生气泡现象。

经过对轧钢氧化铁皮油含量的测定，其高线（棒一）、棒二（棒三）、板带氧化铁皮含油量分别为0.03ppm、
0.097ppm、0.02ppm，与炼钢连铸氧化铁皮含油量相当，而且4月份以前一直使
用炼钢连铸氧化铁皮，同时2021年3月份、4月份分别使用轧钢氧化铁皮
3225t/月、4529t/月，同时2022年1月份起始污泥球用量大于30kg/t，比2021
年用量增加一倍，也未出现除尘水面泛泡的现象，而且8月19至次日，在老区
转炉投加无轧钢氧化铁皮污泥球（含炼钢氧化铁10%、含去钾灰6%），跟踪观察
除尘水面泛泡和漂浮物无明显变化。

由此说明轧钢氧化铁皮不是影响除尘水的因素。

ⅳ反硝化细菌：
消化细菌和反硝化细菌无处不在，当循环水中有氨存在时，在有氧存在下、
消化细菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐，同时在厌氧条件下（斜板污泥中），反
硝化细菌将硝酸盐转化为氮气（N2）而逃逸出水面产生气泡，而且硝化菌和反硝
化菌的生长环境PH=6.5~8.5，在除尘水PH=10~13的条件下其生长的可能性很小，同时对老区除尘投加75kg氧化性杀菌剂，其除尘斜板水面泛泡也不见减轻或好转，说明微生物存在的可能性没有。

ⅴ去钾灰：
去钾灰经过水洗后、将灰中的钾离子剔除，经过7月24日至8月14日在污
泥球中不再配加去加除尘灰，为了降低前期去钾灰带入氨的影响，期间加大老区、新区除尘水质置换和排泥，确保置换完全。

并跟踪观察发现，除尘斜板水面泛泡
并未减轻或消除，说明去钾灰的影响不是主要因素。

ⅵ在8月23日上午10点，新区转炉污泥球（含氧化铁10%、含去钾灰和轧
钢氧化铁皮）用量减至10kg/t后，下午检查除尘水面泛泡大幅减少（泛泡量很少，水面总体平静、出水转清），并运行3天未见异常。

而老区转炉污泥球用量
45kg/t，其除尘斜板水面泛泡严重、并且漂浮物较多。

由此说明污泥球是影响泛
泡的主要因素。

至此要确定污泥球配料中的影响因素，只能通过除尘斜板水面气体全分析，
了解气体的主要成分，才能够排除干扰、推断具体的影响成因。

通过和检验计量中心合作，8月26日和8月28日收集老区除尘斜板水面气体，经过气相色谱仪全分析，确定收集的气体主要成分为氢气。

8月26日测定氢气的含量85%（污泥球用量50kg/t）
8月28日测定氢气的含量70%（污泥球用量35kg/t）
ⅶ氢气产生的来源：
由于除尘水为碱性水质，其沉积污泥水PH=10~13（以OH-为主），除尘水温
度55~60℃，在这样的环境下，只有活性铝与氢氧根反应产生氢气即：
Al+2OH-→AlO2-+H2↑（氢气）
目前生产情况下，而金属铝的来源有2种可能：
A、废钢压块：废钢压块中可能含有金属铝，在转炉冶炼中以废钢加入，可
能会以粉尘部分溶入除尘水，而产生氢气，但是新区转炉污泥球用量降低后
（20kg/t降至10kg/t），除尘水面泛泡基本消退，若是由废钢压块产生泛泡现象，那就与污泥球的用量增减无关。

由此确定与废钢压块无关。

B、污泥球添加剂：污泥球添加剂主要有膨润土、消石灰、水泥等，炼钢使用污泥球的添加剂为水泥。

在水泥中常伴有一些外加剂如：减水剂、速凝剂、加气剂等，而加气剂一般使用铝粉，其含量为水泥总量的0.005~0.02%，用以改善混凝土的理化性能；而且有的水泥厂商为了降低生产成本，往往用铝厂的渣料（含铝10%）替代黏土原料，而间接引入金属铝，并且均匀分散在水泥中。

综上所述：现使用的污泥球（添加剂）是除尘水面泛泡的根源。

ⅷ疑问解释：
A、实验室后续试验的添加剂不产生气泡：由于添加剂中铝的含量很低，试验用量过小，产生的气泡微弱不易观察。

B、新区转炉污泥球用量降低（20kg/t降至10kg/t），3小时后除尘水面泛泡基本消退，增加污泥球用量后，除尘斜板水面泛泡又恢复；说明2个问题：
ⅰ降低污泥球量，相当于减少添加剂用量，其微量铝产生的氢气浓度达不到逃逸量，所以不产生泛泡现象或很少量泛泡。

ⅱ污泥球用量增减，影响除尘水面泛泡多少，与循环水无关。

C、除尘斜板水面检测到氨：虽然氨在碱性条件下不稳定，容易挥发，但是不同的PH，其氨挥发的浓度不同。

由于除尘水中氢气的大量溢出，将溶解在水中的氨部分带出，表现为氨气的挥发。

三、后续措施（建议）：
（1）使用不含发泡剂或加气剂（铝）的添加剂。

（2）减少使用污泥球（添加剂）的用量比例，以不产生气泡为宜。

（3）使用非水泥添加剂。

四、讨论:
在水处理的过程中，主要包含3个方面，一个是水处理药剂的问题，涉及药剂（阻垢缓蚀剂、絮凝剂、杀菌剂、粘泥剥离剂等）的用量和投加时间；
二是水质指标（硬度、碱度、氯离子等）控制的度量；三是生产工艺、原料、设
备现状情况。

在实际的应用过程中，工艺、原料、设备的改变往往被大家忽视，
有时哪怕一个小的改动都会影响整个循环水系统的正常运行，因此在实际的水处
理运行过程中，针对出现的水质问题，应做到系统思考，内外兼备，前后对比。

更重要的是数据的统计分析和合理的试验检验，通过采取直接验证、或排除法
而达到问题的诊断，从而找到问题的根源并提出切实可行的办法加以解决，最终
实现生产的稳定运行。

参考文献
【1】廖传华等编著.《化学法水处理过程与设备》. 北京：化学工业出版社，2016.3
【2】严子春编著.《水处理试验与技术》.北京：中国环境科学出版社，2008.12
【3】周本省主编.《工业水处理技术》.北京：化学工业出版社，2002.5
【4】王又蓉编著.《工业水处理问答》.北京：国防工业出版社，2007.1。