钢铁工业废水处理工艺设计及应用研究

摘 要 本文将对钢铁工业废水当中的污水悬浮物、污水油类、污水有机物、COD还原性物质、污水硬度及碱度、酸性废水与重金属等主要成分进行介绍,进而指出常见的处理技术,以期为有关部门提供可靠参考。

关键词 钢铁工业;废水处理工艺;工艺设计;工艺应用

引言

在我国社会经济与综合国力高速发展的新时期,钢铁工业起到极重要的推动作用。然而在钢铁工业实际生产过程中,也使得生态环境受到严重的污染。各大企业为了响应国家“绿色环保”相关政策,纷纷引进新技术对废水进行全面处理,然而依然存在部分企业不能展开合理设计和应用,与管部门应对此予以重视。

1 钢铁工业废水主要成分

在日常的钢铁工业生产过程中,往往会生成大量废水,比如产品和设备的冷却水、场地和设备的清洁用水以及实际生产工序用水等[1]。冷却水在其中拥有较大的占比,几乎高达废水总体70%,具体生产环节所产生的废水仅为一小部分。所有污水污染物多为产品、生产时出现的污染物、流失原料以及排放时的中间衍生物等。

在钢铁工业生产中,生产方式和工艺如果不同,其生成的废水也会不同。整体而言,在钢铁工业废水当中最主要的污染物包含了:

1.1 污水悬浮物

在普通的钢铁企业日常工作过程当中,其所排放的污水最重要污染物即无机悬浮物。在实际的生产流程当中,涂镀工作区的水处理设备、焦炉生物处理设备遗留物、酸洗系统、装卸原理时的缺失、水处理系统、高炉等湿式除尘净化系统以及连铸等在日常工作中生程度相应废水当中,基本都存在固体悬浮物,其主要为煤、金属氢氧化物以及生物污泥等。需要注意的是,焦化废水悬浮物属于有毒物质,而其他工作环节中生成的悬浮物,基本在水中的时候都处于无毒状态,然而会使水中氧传导有所下降,进而致使水体发生变色、缺氧以及水质恶化等现象。

此外,在循环冷却阶段所生成的污水,其内部还拥有一些微生物菌群、泥沙、水垢以及设备腐蚀分解氧化产物等。

1.2 污水油类

在通常状况下,油脂、油属于无害无毒的物质,然而一旦将其排放到水环境中,便会于水体的表面生成薄膜,从而使氧传导作用有所下降,致使水体出现缺氧现象,并且使水体表面出现变色,进而引发破坏水环境中鱼类、水生生物等的生存环境会被严重破坏、水质逐渐恶化以及发臭等问题。在钢铁工业当中,相应废水中油脂、油最关键的来源包括了废铁加工及贮存、冷轧、涂镀以及热轧等。

此外,钢铁企业日常生产过程中,大部分机电设施的主要能源多为汽油、机油以及柴油等,所以在实际生产环节当中,油类的更换、挥发以及泄露等都易引发水体污染;同时,乳化油、溶解油等工艺所需原料或者溶剂,也会污染水体。

1.3 污水有机物

在钢铁企业日常生产过程中,往往还会产生很多的污水有机污染物。其中的炼钢过程以及炼焦工程所生成的污水有机污染物包含了多环芳烃、苯、酚类、甲苯、萘、氰类、氨氮、喹啉、吲哚以及二甲苯等,其成分相对复杂,内部含有较高浓度的有机物,具有较为稳定的性质,所以对于其周边环境拥有极大的危害。

1.4 COD还原性物质

包括了亚铁盐、亚硝酸盐以及硫化物等,这部分还原性物质会伴随补给水系统流入企业污水当中。除此之外,被投入到循环冷却水系统当中的相应添加剂(例如混凝剂、杀菌剂、分散剂以及缓蚀剂等),会生成一些还原性的物质,进而流入污水[2]。

1.5 污水硬度及碱度

在高压高温环境当中,如果存在浓盐水,将会生成氧化结痂,其会伴随时间流逝逐渐沉积,进而提升污水当中的含盐量,与此同时,污水硬度以及碱度也会大幅度上升。

1.6 重金属

在钢铁工业日常生产过程中所生成的废水当中,往往会含有一定含量的重金属,比如在炼钢过程中,一般会添加锌、锰等原料,在此道工序中所生成的废水当中,很有可能会存在浓度较高的锌、锰。再如,冷轧机以及涂镀区一般会生成含有铜、铬、新、镉以及铝的工业废水。

在自然环境中,重金属一般很难被生物所降解,很多重金属时常会被废水当中的各类胶团或者微粒物质所吸附,进而会沉降到底泥当中,最终随着生物链被不断积累。还有一部分重金属被排放到水体中后,其中一些会被鱼、虾、蟹等水生动物以及藕等水生植物所吸收,而其他的重金属则会经由食物链、生物循环等被动物或者人体当中被逐渐积累。

除此之外,一些重金属还可能会和其他有毒物质相结合,别入碱、酸、润滑油、氨、氰化物、溶剂以及有机物等,在其互相作用后,会生成新的、严重危害环境的有毒物质。所以,有关部门应当结合实际状况,合理使用生化、物理、物化或者化学等方法,全力减少此类污染。

1.7 酸性废水

对于大部分钢材来说,一会需要运用盐酸、硫酸等对钢材表面所形成氧化铁皮展开酸洗处理(主要有氧化铁、四氧化二铁、三氧化二铁等)。对于不锈钢而言,一般会借助硝酸-氢氟酸的混酸展开酸洗处理。在进行酸洗的时候,铁氧化物一般会和酸发生反应,消耗酸量,逐渐降低酸浓度,提升盐分。待酸浓度下降至一定的数值时,有关人员应当及时对酸洗液进行更换,而更换后酸洗液由于有酸液残留,所以通常会含有较低pH值以及较高的盐度。在对酸洗进行冲洗之后,钢材冲洗清水一般会残留刚才表面浓度的含酸洗液废水。

2 选择合适的钢铁工业废水处理技术

由于在钢铁工业各个制造工艺流程中,会生成性质各不相同的工业废水,有关部门在对工业废水进行处理的时候,需要按照废水当中具体的污染物状况,选择最合适的处理工艺。常见工艺主要有:沉淀、混凝沉淀、过滤、冷却、中和、气浮、化学氧化、生物处理、离子交换、膜分离、蒸发结晶、化学沉淀、混凝氣浮、萃取、活性炭以及磁分离等。

3 结束语

总体而言,各大钢铁企业应当在对工业废水进行处理时,应当明确各类废水的主要成分及其来源,从而设计出针对性强、同时也适合当地处理方案,进而使钢铁工业废水得以被有效处理,最大限度地降低新水的使用量,并且使污水排放量被有效降低,使运行成本得以被科学节约,推动该行业长远、健康发展。

参考文献

[1] 和娟娟,王雅丽.钢铁工业废水处理工艺设计及应用[J].山东工业技术,2018,(12):26,30.

[2] 喻盛华,方建,赵珺.钢铁工业废水深度处理工艺设计与运行实例[J].工业用水与废水,2017,48(06):66-69.