钢铁行业废水处理工艺研究

钢铁行业废水处理工艺研究

王美琳

陕西龙门钢铁有限责任公司 陕西 韩城 715405

摘要：当前，钢铁领域在我国工业污染中仍占很大比例，所以钢铁工业废水的处理仍是当今钢铁工业的一项重要任务。本文分析了钢铁行业废水处理工艺。

关键词：钢铁行业；废水；处理工艺

在众多工业中，钢铁行业的废水排放量大。据统计，我国钢铁工业外排废水约占工业废水的10%，废水中含有大量污染物及有害物质。因此，钢铁工业废水的处理对解决水污染、保护与节约水资源具有重要意义。

一、钢铁工业废水来源及分类

现代钢铁工业生产包括采选、备料、烧结、炼铁、连铸、轧钢等工艺。钢铁行业用水部门多，水量大，每1t钢材用水量约为200～250m³。钢铁生产排放的废水主要来自生产工艺用水、设备及产品冷却水、设备及场地清洗水等。70%的废水来自冷却用水，只有一小部分从生产工艺中排出。废水包括随水流失的生产用原料、中间产物与产品，以及生产过程中产生的污染物。另外，冷却废水分为间接、直接冷却废水。间接冷却废水在使用中仅受热污染，冷却后可回用；直接冷却废水因与产品物料等直接接触而含有污染物，处理后可回用或串联使用。

二、钢铁工业废水特征

由于生产工艺及市场模式的不同，钢铁工业废水的水质差异很大，即使采用相同的工艺，水质也会有很大的变化，如氧气顶吹转炉除尘污水，在同一炉钢的不同吹炼期，废水pH值可在4～13之间，悬浮物可在25～25000mg/L之间变化。钢铁工业废水造成的污染包括无机固体悬浮物污染、有机需氧物污染、化学毒物污染、重金属污染、酸污染、热污染等。其特点是废水量大，污染面广。

三、钢铁工业废水的一般处理方法

CODcr是使用重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)作为氧化剂测定的化学耗氧量，即重铬酸盐指数。BOD₅是利用微生物代谢消耗的溶解氧量间接表示水体被有机污染程度的重要指标。一般采用BOD₅与CODcr的比值来判断污水的可生化性指标。BOD₅/CODCr值越高，污水的可生化性越好，越易被生化降解。通常，当BOD₅/CODcr大于0.2时，生化降解效果较好。钢铁废水中，BOD₅/CODcr一般在0.15左右，难以生化降解。因此，先考虑采用物理及化学方法降低COD值，然后进行后续步骤，如深度处理。钢铁工业常用的废水处理方法有混凝、氧化还原等。

1、混凝。絮凝理论是以“聚并”理论为基础，絮凝剂主要是具有正(负)电性的基团，以及水中带有负(正)电性一些难以分离粒子或颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用它们的聚合特性来集中这些颗粒，通过物理或化学方法将其分离。絮凝法以其价格低廉、效果稳定等优点在工业废水处理中得到广泛应用。有学者研究了混凝效果与PAC(聚合氯化铝)投加量及水质pH值的关系；采用均匀设计法对试验结果进行处理，得到非线性数学模型。结果表明，在原水COD浓度一定的情况下，混凝效果与pH值和PAC投加量有关，最佳pH值在6～8间波动，PAC加量过多会影响处理效果。因此，在向钢铁废水中添加混凝剂时，应先进行投加试验，以确定最佳投加量。

2、氧化还原。钢铁废水中含有多种芳香族化合物。含芳香族化合物的废水毒性高，生化性差，用普通的化学方法很难降解，则且这类废水对环境影响极其严重，对人类健康构成严重威胁。Fenton试剂具有很强的氧化能力，特别适用于一些难生物降解或对生物有毒的工业废水的处理。有学者研究了Fenton试剂对水中苯胺催化降解的影响，考察了pH值、H₂O₂、Fe²⁺的用量及紫外线照射等对苯胺降解的影响，为更好地利用Fenton试剂法处理芳香族化合物提供了有价值的理论依据。

3、物理吸附。物理吸附法简单、高效、可重复使用。其原理是利用多孔物质的吸附特性将污染物从水中分离出来。有学者研究了焦炭在焦化废水中的吸附性能，结果表明，焦炭对焦化废水中的COD、挥发酚、氨氮、氰化物有一定的去除效果；化学改性能显著提高焦炭对焦化废水中氨氮及氰化物的吸附性能，HNO₃改性对焦炭在废水中氨氮及氰化物的吸附能力有显著影响。焦炭具有吸附表面积大、价格低、可重复使用等特点，在废水进入生化处理单元前，采用焦炭法进行物理吸附处理效果良好。

4、电凝聚气浮法。钢铁废水中含有大量的乳化液废水，这类废水含油量大，难以处理。电凝聚气浮兼具电凝及絮凝气浮法的优点，对乳化液废水具有良好的处理效果。将电源正负极插入废水中，将混凝剂及氧化剂在阳极处凝聚，将水中的大分子物质氧化成小分子，然后絮凝；阴极在水中产生气体生成气泡，从而使水中的悬浮物粘附在气泡上，并浮到水面上，由刮渣机清除。有研究表明，电凝聚气浮法处理过程中无需调节pH值，以原水pH值为宜；无论电压如何，电凝聚气浮法对乳化油废水COD的去除率均在90%以上。电凝聚气浮法是一种经济有效的处理方法。

四、钢铁废水深度处理

近年来，钢铁工业发展迅速，对经济发展起到了巨大的推动作用。然而，钢铁行业的用水量约占全国用水量的14%以上。据统计，钢铁行业年用水量约32亿m³。因此，提高钢铁废水处理效率，实现废水的达标回用，是保持经济又好又快发展及人与自然和谐统一的必然要求。

由于钢铁废水成分复杂，传统生物处理后的出水水质虽达标，但铁锰含量仍较高，用水管道中以铁锰为能源物质的细菌繁殖迅速，造成管道堵塞，清洗困难。另外，由于钢铁废水出水温度高，蒸发水量大，水质含盐量高，一般处理工艺对除盐分基本无作用。

1、生物活性炭工艺。该方法采用活性炭作为微生物在废水中繁殖聚集的载体，充分利用了活性炭表面积大、生物膜处理污水快速高效等优点。当废水含氧量足够时，活性炭空隙中的微生物分解吸收有机物进一步繁殖，逐渐形成生物膜，水质处理效果更加稳定。生物活性炭工艺操作简单，占地面积小，在钢铁工业废水处理中具有良好的发展前景。

2、膜技术。膜分离技术具有效率高、操作方便、占地面积小等优点，尤其适用于高盐废水。近年来，膜分离技术发展迅速，技术的改进降低了膜的成本，该技术在水处理中的应用越来越广泛。目前，工业废水处理中应用最广泛的技术是微滤、超滤和反渗透。三者均以浓度差为推动力，通过筛分扩散原理阻截物质，达到净水目的。不同之处在于微滤膜孔径大，阻截了悬浮物、颗粒、微生物；超滤膜的孔径可阻截大分子物质和胶体；反渗透膜的孔径最小，能阻截无机盐离子。太原钢铁公司建立了我国最大的基于反渗透技术的工业废水回用系统，脱盐率超过97%，工业废水回用率超过87%，已成为我国工业废水回用和工业节水工程的典型示范。

五、钢铁废水处理发展趋势

1、钢铁废水的处理应因地制宜。目前，部分钢铁工业废水已达到“零排放”，然而，并非所有钢铁废水处理都需达到“零排放”标准。最经济有效的原则应对不同水质的污水采取不同处理方法，为不同的用户供水，实现水资源的最大合理利用。例如，一些符合排放标准的废水可用于农业灌溉及城市绿化，实现大规模的水循环利用。

2、在钢铁废水处理中，要转变观念，实现从末端处理到源头控制的战略转变。即从工艺角度，淘汰资源能耗大、污染物排放量大的落后工艺，采用能最大限度地将资源、能源转化为产品、污染物排放少、耗水量少的工艺。例如，“干熄焦”工艺取代了一直使用的喷水熄焦设备，节约了用水，减少了大气及水体污染。“干式”除尘工艺取代了一直使用的湿式洗涤工艺，其能节约用水，并根除了湿法除尘工艺中的洗涤污染。

3、开发新的深度处理工艺及水处理剂。节约新增工业用水，减少工业污水排放是钢铁企业水系统追求的目标。因此，工业废水的脱盐回用将是大势所趋。目前，反渗透膜技术广泛应用于污水深度处理，但存在的问题是水预处理要求严格、膜清洗困难、反渗透膜设备成本高等，这些不利因素制约着钢铁企业废水处理利用的发展。因此，采用新的深度处理工艺及新型环保、低成本的污水处理剂，研究适合我国国情的工业废水资源化技术是该领域的重点发展方向。

参考文献：

[1]卢宇飞.钢铁工业废水深度处理回用技术研究[J].云南冶金，2015(04).

[2]王雅丽.钢铁工业废水处理工艺[J].山东工业技术,2018(12).