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摘要：針對鋼鐵行業(yè)廢水特點，分析了目前鋼鐵行業(yè)各工序及全廠主要廢水污染控制措施，重點分析了二級反滲透工藝的主要流程及進出水水質(zhì)，以及該工藝存在的主要問題。通過對大型鋼鐵集團的現(xiàn)場調(diào)研，以太鋼采用的反滲透和蒸發(fā)結(jié)晶工藝為例分析了鋼鐵行業(yè)真正實現(xiàn)廢水零排放的技術(shù)可行性。該技術(shù)可以很好解決鋼鐵行業(yè)濃鹽水的外排問題。

　　引言

　　我國是一個水資源匱乏的國家，而鋼鐵企業(yè)又是耗水大戶，保護水資源、防治水污染、改善水環(huán)境成為我國鋼鐵行業(yè)踐行“生態(tài)文明”的重要目標，而真正實現(xiàn)廢水零排放則首當其沖。2011年，我國重點鋼鐵企業(yè)廢水排放量為62793.24萬m3，COD排放量為28529.07t，氨氮排放量為2675.92t。對水環(huán)境造成了嚴重影響，縮減了地表接納水體的環(huán)境容量。因此鋼鐵行業(yè)廢水零排放對保護我國水環(huán)境具有重大的實際意義。

　　20世紀70年代，國外個別工業(yè)部門開始摸索“零排放”，那時主要指沒有廢水從工廠排出，所有廢水經(jīng)過二級或三級污水處理，除了回用就只剩下轉(zhuǎn)化為固體的廢渣。我國目前真正實現(xiàn)廢水零排放的行業(yè)并不多見，零排放的鋼鐵企業(yè)更是鳳毛麟角，這主要與鋼鐵行業(yè)工序較多，廢水量大、成分復雜，濃鹽水無法全部回用等問題有關(guān)。

　　1鋼鐵行業(yè)主要工序廢水控制措施

　　1.1原料系統(tǒng)

　　原料系統(tǒng)的生產(chǎn)廢水主要來自地坪清掃用水，廢水中主要污染物為SS，送濁環(huán)水處理設(shè)施，經(jīng)粗顆粒分離機和輻射式沉淀池處理后全部循環(huán)利用。

　　1.2焦化

　　蒸氨塔排出的蒸氨廢水、終冷洗苯工段終冷塔排污水以及煤氣管道水封槽排水等，含有酚、氰等污染物，集中后統(tǒng)一送酚氰廢水處理站處理。酚氰廢水處理站一般采用A-A-O內(nèi)循環(huán)生物脫氮工藝。廢水先經(jīng)調(diào)節(jié)、除油、浮選、稀釋等一系列預處理后，送入生物處理系統(tǒng)，除去廢水中所含COD、酚、氰、氨氮等污染物，最后再經(jīng)混凝沉淀進一步去除廢水中COD和SS。處理后出水串級用于高爐沖渣或轉(zhuǎn)爐燜渣系統(tǒng)補充水。

　　1.3燒結(jié)、球團

　　燒結(jié)、球團生產(chǎn)用水主要是設(shè)備冷卻水。采用循環(huán)系統(tǒng)供水，即設(shè)備排出的熱水首先進入熱水池，然后經(jīng)冷卻塔降溫后進入冷水池，再供給冷卻水用戶，為保持水質(zhì)穩(wěn)定，有少量生產(chǎn)廢水排出。

　　1.4煉鐵

　　高爐爐體和熱風爐冷卻采用軟水密閉循環(huán)，冷卻回水經(jīng)干式空冷器降溫、供水泵組加壓后循環(huán)使用，為保持水質(zhì)穩(wěn)定，有少量生產(chǎn)廢水排出。高爐風口、爐喉冷卻壁、鼓風機、TRT等設(shè)備間接冷卻水，使用后溫度升高，經(jīng)冷卻后循環(huán)使用，為保持水質(zhì)穩(wěn)定，有少量廢水排出，用作濁環(huán)水系統(tǒng)補水。沖渣水與水渣一同流入過濾池，經(jīng)底濾層過濾后循環(huán)使用，可利用焦化酚氰廢水處理站出水及化水站部分濃鹽水進行沖渣。

　　1.5煉鋼連鑄

　　轉(zhuǎn)爐、精煉爐、連鑄結(jié)晶器及其他設(shè)備間接用水，采用凈循環(huán)水系統(tǒng)，該水使用后僅水溫升高，水質(zhì)未受污染，經(jīng)冷卻后循環(huán)使用。連鑄坯二次噴淋冷卻、沖氧化鐵皮等用水，使用后不僅水溫升高，而且受到氧化鐵皮及油的污染，經(jīng)一次鐵皮沉淀池沉淀，除去大塊鐵皮后，部分返回沖鐵皮，其余部分送化學除油器進一步去除細小鐵皮和油，再經(jīng)高速過濾器過濾、冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，為保持水質(zhì)穩(wěn)定，有少量處理后廢水外排。

　　1.6熱軋

　　加熱爐等設(shè)備間接冷卻水，使用后僅水溫升高，水質(zhì)未受污染，經(jīng)冷卻后循環(huán)使用，為保持水質(zhì)穩(wěn)定，有少量排水補入濁環(huán)水系統(tǒng)。軋鋼生產(chǎn)線產(chǎn)生的濁廢水主要來自軋輥冷卻、沖氧化鐵皮等用水，使用后含有氧化鐵皮和少量油，經(jīng)旋流沉淀池沉淀、高速過濾器過濾及化學除油器除油，再經(jīng)冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，為保持水質(zhì)穩(wěn)定，有少量處理后廢水外排。

　　1.7冷軋

　　含鉻廢水經(jīng)還原、中和處理后，再經(jīng)高效澄清池澄清、過濾器過濾，通過除鹽水站單獨處理后回用于高爐沖渣、轉(zhuǎn)爐悶渣等。

　　2鋼鐵企業(yè)綜合污水處理廠

　　我國多數(shù)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)大都設(shè)有綜合污水處理廠，但多數(shù)只是對全廠各工序匯集的生產(chǎn)、生活廢水進行常規(guī)的氣浮、生化、混凝、沉淀、消毒等處理，無深度處理(除鹽)流程，出水可部分回用于生產(chǎn)系統(tǒng)，但長期運行造成鹽度積累，必須外排部分廢水以保持全廠循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定，所以必須考慮出水脫鹽問題。

　　目前常用的脫鹽技術(shù)主要有離子交換、電滲析、反滲透等。

　　離子交換是利用離子交換劑，使交換劑在水溶液中電離出交換離子和原水中可交換離子之間發(fā)生等質(zhì)量規(guī)則的可逆性交換，導致水質(zhì)改善而離子交換劑的結(jié)構(gòu)不發(fā)生實質(zhì)性變化的水處理方式。離子交換最主要的消耗來源于酸堿再生消耗的藥劑費用，同時離子交換酸堿再生易造成酸堿廢水污染。通常，離子交換脫鹽適宜的范圍為含鹽量小于300mg/L，過高的含鹽量將導致設(shè)備過大、再生頻繁、勞動強度高、操作過于復雜、運行費用過高。

　　電滲析法是在外加直流電場作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，即陽離子交換膜只允許陽離子透過，陰離子交換膜只允許陰離子透過，使水中陰陽離子作定向移動，從而達到離子從水中分離的一種物理化學過程。電滲析較適用于含鹽量在300——500mg/L的脫鹽處理。

　　反滲透主要是將溶劑和溶劑中離子范圍的溶質(zhì)分開，只允許水、溶劑通過，可脫除水中絕大部分的鹽分及大分子有機物。反滲透由于分離過程不需加熱，沒有相的變化，耗能較少，設(shè)備體積小，操作簡單，適應性強，因此在水處理中應用范圍日益擴大，已成為重要的水處理方法，是目前脫鹽的最經(jīng)濟有效的手段之一。對含鹽量超過500mg/L的水，最經(jīng)濟的脫鹽手段是反滲透。鋼鐵企業(yè)綜合污水處理廠初級處理出水中含鹽量常高達3000mg/L以上，因此采用反滲透是最經(jīng)濟有效的手段。

　　鋼鐵行業(yè)廢水深度處理工藝采用預處理+深度處理(二級反滲透)的主工藝，去除廢水中主要污染物和鹽類，保證最終出水的總含鹽量(TDS)、硬度、懸浮物、Cl-等指標滿足回用水要求，原水回收率為70%——75%。一級反滲透出水可直接作為凈環(huán)補充新水，二級反滲透出水可作為鍋爐用軟水補充水，反滲透濃鹽水(TDS≈10000mg/L)通過單獨的管網(wǎng)部分回用于煉鋼燜渣、煉鐵沖渣等處。

　　全廠生產(chǎn)廢水處理站二級反滲透處理工藝流程見圖1。出水水質(zhì)見表1。