钢铁工业废水的综合处理与利用

钢铁工业综合废水处理与利用

我国国民经济的持续稳定增长与市场需求带动了钢铁工业的

快速发展。钢铁企业外排废水综合处理与回用是我国国情和我国钢铁企业发展的特色。我国钢铁企业发展历程大都由小变大,经过逐步改建、扩建、填平补齐等过程而发展起来的。因此用水量大,用水循环率低成为钢铁企业的普遍问题,为提高用水循环率,除了节

约用水、杜绝跑冒滴漏和提高循环系统重复利用率外,将综合废水处理并回用是现实的最佳的解决途径。

我国水资源短缺,用水紧张,随着经济建设的发

展和时间的推移必将更为严重。国家经济建设的高速发展,对钢材需求量的强劲拉动迫使钢铁企业加强改造扩建和加速新建钢铁企

业达到了空前的规模,迫切需要扩大生产用水。但是,国家节水规则要求钢铁行业取水量控制在23.3亿m3以内,并逐年减少,但钢产量要逐年增长,因此,钢铁企业要增产和发展,仅靠现有节水途径是不够的,必须要寻求新的供水来源,而最直接、最经济、最有效和最可靠的是将综合排放废水经处理后回用。钢铁企业外排废水量约为企业新水用量的60%以上,企业若能将这一部分废水处理后作为净循环系统补充水,将大大提高全厂水重复利用率,节水效果显著。

现代钢铁工业的生产过程包括材选、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。

二、炼铁废水的处理与利用

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。

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。.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。

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。

（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。

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、CaCl3的溶解度远远大于CaCO３的原理，防止结垢。②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。③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。

（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。

二、炼钢废水的处理与利用

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。

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。

（一）转炉除尘废水处理技术

1．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