煉鋼廠連鑄濁環水節能減排的研究與實踐

宋 偉

(1.昆明理工大學，昆明 650093；2.攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司提釩煉鋼廠，四川 攀枝花 617062)

煉鋼廠連鑄濁環水節能減排的研究與實踐

宋 偉1,2

(1.昆明理工大學，昆明 650093；2.攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司提釩煉鋼廠，四川 攀枝花 617062)

就攀鋼提釩煉鋼廠濁環水循環過程中水量不斷增加而導致水量富余外排的情況進行分析，提出了現有工藝狀況下的解決思路并付諸實踐，改造后將富余濁環水處理后作為凈環補水。不僅可達標排放，還大幅降低了生產新水補水量，實現了節能減排的要求。

水處理;濁環水;藥劑;化學除油器

1 概述

攀鋼煉鋼廠為改善產品結構，增強市場競爭力和提高經濟效益，于1994年至2006年間相繼建成了1#（2機2流，產能140×104t/a）和2#（1機1流，產能100×104t/a）板坯連鑄及1#（6機6流，產能120×104t/a）和2#（4機4流，產能103.5×104t/a）方坯連鑄，同時建成了相應的水處理等配套設施，從而徹底淘汰了沿襲30多年的落后的模鑄工藝，成功實現了產品的升級換代。

該煉鋼廠4套連鑄機所需的凈環水主要用于設備冷卻，閉路循環，使用后直接回流至水處理凈環冷卻塔，降溫后重復使用；連鑄機所需濁環水主要用于鑄坯二次噴淋、切割渣粒化、設備直接冷卻及沖氧化鐵皮等。煉鋼廠4套連鑄機的用水量見表1；4臺連鑄機水的處理工藝流程基本相同，其濁環水工藝流程見圖1。

圖1 煉鋼廠連鑄機濁環水處理工藝流程

表1 攀鋼煉鋼廠連鑄生產水量（總量）配給情況

2 現狀調查

煉鋼廠連鑄機建成投產后，由于多種原因（如設備冷卻水軟管接頭密封不良等），主線設備漏水漏油嚴重，泄漏的設備冷卻水（凈環）和設備潤滑油全部進入輥道下方的濁環排水溝，隨著沖渣水一起進入濁環水處理系統，導致連鑄濁環水系統循環水量不斷增大，給連鑄生產系統或水處理系統的正常運行帶來以下困難：

（1）連鑄機主線設備漏油進入濁環水后，濁環水中的乳化油、附著油、分散油大量增加，這些油類與絮凝劑通過電性中和、吸附架橋作用形成油泥，并且不斷膨脹，降低水體水質[1]；而為滿足生產水質要求，在現有條件下依靠不斷加大投藥量（主要是磷系藥劑）來進行破乳、混凝，但過量的藥劑投加又會導致水體中磷含量增加，水體富營養化，直接導致藻類等微生物的過度生長，在此情況下又需要加入相應的殺生劑進行“滅藻”處理。如此惡性循環，造成連鑄機供水存在水質不穩定、藥品投加量大、維護強度增大等多種缺陷，最終給正常的連鑄生產帶來不利影響。

除此之外，連鑄濁環水處理后沒有完全過濾的殘余藻類與油泥聚附在一起隨管道流經二冷噴嘴（通徑0.1 ～2mm），極易導致噴嘴堵塞，影響連鑄正常生產水量供給，同樣會對連鑄生產造成不利影響。

（2）連鑄濁環水循環總量不斷增大后，當富余水量超過水處理系統設施蓄能量，而生產用水系統又無法消化這部分富余水量時，不可避免地會導致一部分濁環水排入外部水環境。這樣，即使在不考慮能源浪費的情況下，這部分外排濁環水也因主要水質指標高于外排水指標限值而對外界水環境造成污染，不利于環境保護。

根據煉鋼廠生產工藝特點，連鑄濁環水主要生產控制指標為SS、pH值、CODCr、油含量、總硬度、氯化物等，為不定期抽查。根據這一要求，對連鑄濁環水外排水質指標進行實測后與規定運行指標進行比對，結果見表2。

表2 攀鋼煉鋼廠連鑄濁環水質規定指標及外排實測指標

從表2數據可以看出，煉鋼廠連鑄濁環水外排廢水懸浮物、油含量高于國家綜合污水一級排放標準，對環境造成了二次污染。

（3）連鑄機主線設備冷卻水（凈環）泄漏量增大后，為維持設備冷卻強度要求需從外部補充生產新水以維持水量平衡，直接導致生產補水量大幅增大，不利于降低生產耗能要求。

煉鋼廠2004年統計的連鑄機生產水補充量及外排量見表3。

表3 煉鋼廠連鑄機補水量及外排水量（未冶理前）

煉鋼廠三套連鑄機濁環水系統在未治理前年外排水量達133.7萬m3，2005年底2#方坯連鑄投產后年外排總水量達到了165.8萬m3。大量的生產水外排既造成極大的能源浪費，又對外部水環境安全帶來不利影響。

3 連鑄濁環水節能減排的研究與實踐

為保證煉鋼廠實現生產水零排放，鋼廠從2006年開始對連鑄濁環水進行治理，總體思路是新增一套濁環水處理設施，將外部泄漏進入濁環水的富余水量分流處理，主要是除油、降懸浮物，達到凈環水質指標后作為凈環補水。

3.1 連鑄廢水沉降試驗

由于連鑄濁環水中懸浮物并非單一均勻球形顆粒，而是大小、形狀和密度各不相同的顆粒群，其濃度和絮凝性能也因水質類型和來源的不同而有差異，為使新增連鑄水處理設備滿足濁環水處理要求，首先進行連鑄廢水沉降試驗。

（1）試驗方法、步驟及相關參數

取連鑄濁環水（平流池吸水井內取樣）與含油廢水（汽浮機內取樣）按1:1混合，加入25ppm的PS-701（絮凝劑）和0.5ppm的PS-702（緩蝕阻垢劑）藥劑，采用標準沉降柱方法進行試驗，結果見表4。

（2）SS去除率Et

根據原水懸浮物含量計算去除率Et：

式中：

Et— t時刻、水深H處、沉降速度u≥u0的濁環水中SS去除率；

C — 空白SS濃度g/L；

C1— 取樣測定SS濃度g/L。

根據公式計算在 t 時刻、水深在H處、沉降速度u≥u0的濁環水的SS去除率，結果見表5。

表4 多點取樣沉降試驗數據

表5 不同水深處各沉降時間的SS去除率

（3）SS去除率與沉淀時間的關系

根據表5數據，繪制不同水深的SS去除率與沉淀時間的關系曲線（Et－t），見圖2所示。

圖2 不同水深的SS去除率與沉淀時間關系曲線

根據圖2所示的Et－t曲線繪制SS等去除率曲線（見圖3）；再用內插法畫出15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%、95%等去除率曲線。

（4）SS總去除率

選擇水深H=0.8m、1.0m、1.2m，由等去除率曲線及以下公式求總去除率ET：

圖3 SS等去除率曲線

圖4 0.8m水深SS總去除率與時間關系

圖5 1.0m水深SS總去除率與時間關系

圖6 1.2m水深SS總去除率與時間關系

圖7 總去除率與沉速關系曲線

根據上述連鑄濁環水沉降試驗數據，確定連鑄濁環水采用的藥劑投加方案見表6。在生產實際中，應針對水質的變化情況，以表6的加藥量為基礎進行適當調整。

表6 水處理藥劑投加方案

3.2 連鑄濁環水治理實踐

根據上述試驗結果，結合煉鋼廠四套連鑄機分布特點，決定在連鑄濁環水系統新增三套水處理設施，其中1#、2#板坯連鑄共用一套，1#、2#方坯連鑄分別使用一套。每套新增水處理設施主要包括高效箱式油渣分離器一座、核桃過濾器二臺、加藥裝置以及相應的計量設施等，結合煉鋼廠連鑄主線間水系統現狀，確定新增濁環水系統處理能力均為100m3/h。

連鑄濁環水系統增設水處理設施后，根據生產情況從廢油水池抽取適量濁環水送到新建高效箱式油渣分離器，并投加絮凝劑和緩蝕阻垢劑，進行化學消油和油渣分離；經化驗，處理后的水含油量≤8mg/L，懸浮物濃度≤20mg/L；經油渣分離器處理后的出水自流入新增吸水井，由水泵壓送至核桃過濾器進行深度凈化處理后連續抽樣化驗，處理后出水含油量≤2mg/L，懸浮物濃度≤5mg/L，達到凈環水水質指標要求；利用余壓送入凈環吸水井作為凈環補水。

油渣分離器沉淀下來的油泥混合物以及核桃過濾器反洗水排入連鑄濁環水處理間原有泥漿池，進入污泥處理流程。

改造后新增部分水處理工藝流程見圖8。

圖8 改造后新增部分水處理工藝流程

4 結語

煉鋼廠連鑄濁環水富余量分離處理回用實踐從2006年開始實施，至2008年底最后完成；新增的化學除油器年處理濁環水量總計可達244.8萬m3，2009年實際處理水量達173.6萬m3，這部分濁環水處理后經檢測合格符合凈環水質指標作為凈環補水，大幅降低了因凈環泄漏等損耗而相應增加的新水補水量，為鋼廠的節能降耗和廢水零排放工作作出了積極的貢獻。

陳復, 水處理技術及藥劑大全[M].北京：中國石化出版，2002，6.

Abstract:By analyzing the situation that the increase of muddy recycled water from steelworks resulted in the redundant water emission, solving thoughts are given on the current process. The redundant water can be used as supplement of purified water after the system was rebuilt. It not only reaches the National discharge standard, but also considerably reduces additional water amount and meets the requirements of energy saving and emissions reduction.

Key words:water treatment; the muddy recycled water; medicament; oil guard

Research and Practice on Energy Saving and Emission Reduction of Continuous-casting Muddy Recycled Water from Steel Factory

SONG Wei1,2

(1. University of Science and Technology, Kunming 650093; 2.Vanadium Recovery&Steelmaking Plant of Steel and Vanadium Co., Ltd, Panzhihua 617062, China)

X703

A

1006-5377（2010）06-0039-04