鋼鐵工業廢水處理工藝設計及應用

和娟娟 王雅麗

摘 要：通過對鋼鐵工業各生產工藝產生的廢水污染物的特征和危害描述，以及行業排放標準的分析，針對不同工藝段的廢水合理的選用不同的處理工藝組合，達到鋼鐵工業廢水最終的無害化處理。

關鍵詞：鋼鐵工業；生產廢水；污染物特性；工藝設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.023

1 引言

從20世紀70年代開始，，我國鋼鐵工業就開始注重環保發展，隨著環境保護力度的加大，污染物排放量的不斷減少，同時鋼鐵工業中環保技術的不斷引進消化吸收和再創新，國內部分鋼鐵企業的環境保護技術已經走到了世界的前列，如寶鋼、鞍鋼、武鋼等。由于地區經濟發展水平不平衡、地方政府扶持政策差異，技術水平的優劣、以及其他原因，我國鋼鐵行業整體水平與國外鋼鐵行業先進水平相比依然存在著很大查的差距。所以目前鋼鐵領域在我國工業污染中仍舊占據了很大比重，污染還是比較嚴重，因此，鋼鐵工業廢水的處理仍是當今鋼鐵工業重要的任務。

2 鋼鐵工業各生產工藝產生的廢水中的污染物特性。

在鋼鐵工業的各生產工藝都會產生廢水，如設備與產品冷卻水、生產工序過程用水、設備與場地清潔用水等。其中冷卻水占的比重較大，接近所有廢水的70%，而生產廢水就只占較少部分。這些廢水中的污染物主要為生產過程中產生的污染物、污染物排放過程中衍生的中間產物、以及部分流失的生產用原料、和產品。

鋼鐵工業生產過程中，生產工藝的不同和生產方式的不同產生的廢水水質會千差萬別。即使同一種生產工藝產生的廢水水質波動也會很大。例如氧氣頂吹轉爐除塵廢水的PH值和懸浮變化非常大。鋼鐵工業中間接冷卻水的污染物最少，直接冷卻后就可回用。直接接觸產品物料的直接冷卻水，污染物比較多，水中容易含有同原料、生產產品、燃料等成分有關的多種物質。總的說來，鋼鐵工業廢水中主要含有以下幾種污染物：

2.1 無機懸浮物

聯合鋼鐵企業生產過程中（普通鋼鐵企業）排放污水中主要污染物就是無機懸浮物。各生產工藝中的焦爐生物處理裝置的遺留物、原料裝卸遺失、高爐、連鑄、等濕式除塵凈化系統或水處理系統、酸洗系統、以及涂鍍作業區水處理裝置等產生的廢水中或多或少都會含有固體懸浮物，這些固體懸浮物分別為金屬氫氧化物、生物污泥、煤、等固體。其中，焦化廢水的懸浮物有毒，其他工序產生懸浮物的成份一般情況下在水環境中大多數是無毒的，但會降低水中氧的傳導，導致水體缺氧、水質惡化以及變色。

2.2 重金屬

鋼鐵工業生產廢水中會含有重金屬，例如煉鋼過程中會用錳和鋅作為原料添加，該工序產生的生產廢水中則可能有高濃度的錳和鋅。而涂鍍區和冷軋機的可能產生含有鉻、鎘、鋁、鋅和銅的廢水。重金屬不能被生物降解，大部分重金屬會被水中各種微粒物質或者膠團吸附后集沉到底泥中會通過生物鏈累積，另一部分排入水體后，一部分會被水生動物（如：魚蝦蟹等）和水生植物（如藕等）吸收外，其他。而被水生動物和水生植物吸收的部分最終費可能通過生物循環、食物鏈等進入人或動物的體能累積，最終影響健康。

另外，重金屬廢物可能會與其他有毒成分結合。例如酸、氨、溶劑、有機物、氰化物、潤滑油、堿等，他們相互作用，重新生成對環境危害更大的有毒物。因此，必須采用物理、化學、物化、生化法，最大限度的減少重金屬廢物產生的污染和危害。

2.3 油與油脂

正常情況下，油和油脂是無毒無危害的，但是一旦排入水中后，會在水體表面形成一層薄膜，降低氧的傳導作用，導致水體缺氧，引起水體表面變色，水質惡化、發臭，對水生生物、水體魚類等的生存環境造成了很大的破壞。鋼鐵工業中的油和油脂主要產生于冷軋、鑄造、熱軋、涂鍍、和廢鋼貯存與加工等過程。

2.4 酸性廢水

一般的鋼材通常采用硫酸、鹽酸對鋼材表面上形成的氧化鐵皮（FeO、Fe2O4、Fe2O3）進行酸洗，不銹鋼則通常采用硝酸-氫氟酸混酸進行酸洗。酸洗過程中鋼材表面上鐵的氧化物會與酸發生各種化學氧化反應，不斷消耗酸的含量，酸的濃度隨清洗的時間不斷降低，鹽分不斷增高，當酸的濃度下降到一定值后，就需要更換酸洗液，更換后的酸洗液因殘留了酸液故含高鹽度和較低的PH值。沖洗酸洗后的鋼材的清水殘留了鋼材表面濃度含酸廢水。

2.5 有機污染物

鋼鐵工業生產中還會排出許多有機污染物。如煉焦過程和煉鋼過程產生有機污染物的其中包括苯、甲苯、二甲苯、萘、酚、多環芳烴（PAH）等。同時如果采用濕式煙氣凈化處理鋼鐵工業中產生的廢氣，廢氣中的有機污染物不可避免的殘存與處理的廢水中，這些污染物危害性大，必須妥善處理。

根據工序排污專題調研統計分析，鋼鐵工業廢水中主要污染物如COD、懸浮物、油與油脂、氨氮、酚、氰化物（按氰根計）在各工序中的分布情況如表1：

3 鋼鐵工業廢水的排放標準

國家環保部于2012年6月27日發布《鋼鐵工業水污染物排放標準》GB13456-2012，并于2012年10月1日正式實施。要求自2012年10月1日開始，新建企業執行標準中表2規定的水污染排放限值；自2015年1月1日開始，現有企業執行標準中表2規定的水污染排放限值。在特殊地區如果過度開發密度已經較高、環境承載能力開始減弱，或環境容量較小、生態環境脆弱、容易發生嚴重環境污染問題的地區的鋼鐵企業需要執行表3規定的水污染特別排放限值。

4 鋼鐵工業廢水處理工藝選擇

針對上述分析的鋼鐵工業不同的制造工藝段產生的不同性質的廢水，在處理過程中應根據污水中污染物的實際情況采用不同的組合工藝。處理工藝如表2所示。

5 結論

鋼鐵工業廢水處理廠在建設階段需要充分調研考察，合理的選用處理工藝。針對改造的鋼鐵工業廢水處理廠，應該先做中試，確保工藝處理出水水質效果。

參考文獻：

[1]王福龍，姜劍，羅富金.鋼鐵企業綜合廢水處理與回用工程設計及管理研究[J].給水排水，2014（03）：40.

[2]王紹文，王海東，孫玉亮.冶金工業廢水處理技術及回用[M].化學工業出版社，2015（08）.

[3]羅金華.鋼鐵工業廢水零排放中的濃鹽水處理技術[J].冶金動力，2011.

[4]李國會.淺談鋼鐵工業的清潔生產與可持續發展[J].工業安全與環保，2012.

作者簡介：和娟娟（1984-），女，山東泰安人，研究生，工程師，主要研究方向：鋼鐵冶金行業給排水設計方面。