冶金工业中废水处理工艺及改造研究
贾凡 何柯
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贾凡 何柯,. 冶金工业中废水处理工艺及改造研究[J]. 电气学报,2021.8. DOI:10.12721/ccn.2021.157071.
摘要:
目前,随着经济的发展,我国的工业化建设的发展也有了提高。冶金工业生产中的很多环节都会产生工业废水,比如基础设备检修中的油污染、地面冲刷时产生的废水,更重要的是来自于一些原料中的重金属元素污染。冶金工业废水如果不加以有效处理,直接排放到环境中必然会对环境造成严重的污染,还可能引起生物中毒现象,威胁生态平衡。企业生产时产生的工业废水内部包含有大量重金属铬元素。以往主要采用还原沉淀法对工业废水进行处理,但随着国家对环境保护要求的不断提高,传统的处理方法已经无法满足需要,需要对其进行优化改进。本文主要针对冶金工业中的废水处理工艺进行优化改造,确保处理结果达到了环保要求。
关键词: 冶金工业;废水处理工艺;改造研究
DOI:10.12721/ccn.2021.157071
基金资助:

重金属冶炼厂废水主要包括生活污水、酸性废水、生产废水及初期雨水等。其主要来源分别为:生活污水,主要来源于办公区及洗浴间排放的未受重金属污染的废水;酸性废水,主要来源于冶炼烟气制酸及尾气脱硫系统排放的污酸废水;生产废水,主要来源于冶炼车间岗位清洁、冶炼熔渣冷却及降温冷却水套循环使用的工业废水;初期雨水,主要来源于生产厂区因降雨单独收集的前15mm降雨量的雨水。

1冶金业焦化厂废水排放物及处理环节

焦炭作为冶金业尤其是钢铁冶炼的必需阿原料,在生产过程中产生的大量焦化废水,含有高浓度的酚、氰化物、硫氰化物和氨氮,同时还含有吡啶、联苯等多环芳香化合物,毒性大,处理难度大,一直是钢铁行业废水处理的难点。当前焦化废水的工艺有很多种,效果参差不齐,其中应用最广泛的是生化处理技术。在废水的处理环节上较为传统。生产废水经过蒸氨环节,一部分进入除油池,另一部分液化成氨水直接进入混凝沉淀池,进入除油池的生产废水流经调节池、浮选池,再到生化曝光池,然后注入空气及在污泥沉淀池中沉淀的回流污泥,再进一步进入到污泥沉淀池中,最后通过混凝沉淀池后外排,而产生的污泥被送到煤场处理。

2传统冶金工业废水处理工艺缺陷分析

针对传统废水处理工艺中铬元素含量无法达到排放标准的问题,对其处理工艺过程进行了详细分析,发现存在的问题主要包含以下几点:第一,对还原反应标准设定过于严格,导致向还原池内添加了过多的Na2S2O5还原剂。另外,整个还原控制系统对于还原剂的添加并没有实现闭环控制,而是通过人工方式向还原池内添加还原剂。不仅会产生一定的误差,且添加时间存在延迟,无法保障精度;第二,传统的废水处理工艺中中和剂采用的是Ca(OH)2,虽可很好的与铬离子发生反应生成沉淀物。但整个过程会产生大量的泥且内部包含有很多Ca元素,对于铬元素的再利用不利;第三,为了确保泥水分离效果,需要在沉淀池中加入PAM,作用是在沉淀池内形成较大的絮体并逐渐长大,最终进行沉淀。在传统的处理工艺中PAM主要是在沉淀池前端管道中添加,这种添加方式导致PAM与工业废水的反应时间相对较短,无法进行彻底反应,会在一定程度上影响沉淀效果。上述这些缺陷问题的存在,导致排放的工业废水中铬元素的含量无法稳定的控制在低水平。因此,需要采取有效措施对其进行优化改造。

3重金属冶炼废水工艺优化

3.1重金属冶炼废水处理现状及存在的问题

生活污水处理系统:将生活污水引流入生物法地埋式一体化处理设备进行反硝化和接触氧化处理,而后经沙滤、碳滤过滤及在线监测后排放至当地工业园区生活污水处理厂进行深度处理。酸性废水处理系统:将酸性废水提升至反应槽,通过加入石灰乳和硫化钠进行初步中和反应及去除绝大部分重金属后,排放至电化学系统进一步除去砷、铊等重金属离子,最终排放至均化池。生产废水及初期雨水处理系统:经废水提升泵提升至反应槽内,通过加入液碱调整pH值去除绝大部分重金属离子后,合并酸性废水处理后液一并进入电化学处理,产水排放至均化池。回用水处理系统:将均化池内的废水用提升泵提升至两段生物除铊反应槽内,进行深度除铊和深度脱除重金属离子,合格产水排放至回用水池,全系统产生的污泥返回酸性废水处理系统进行压滤,实现固液分离。该厂在废水处理系统上,一是未能严格进行分质处理,造成末端水处理量巨大,大幅增加了废水处理的成本。二是处理后的水质含盐及硬度高,仅能实现局部用水点位的回用,且容易造成设备腐蚀和污堵,大大增加了后续设备的维护费用。

3.2重金属冶炼用水的水质要求分析

由于《铅、锌工业污染物排放标准》(GB25466-2010)修改单的全面执行,各涉及重金属冶炼的企业为满足现行环保标准,均在不同程度的实施零排放工艺改造。为降低各类废水处理的成本,较为经济的处理方式是分类处理后分质进行梯度回用,即将除重金属和降硬度后的洁净水回用于工业循环冷却塔补充水,其水质满足《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-95的标准。2.3分质、分类处理工艺优化本着废水处理源头治理和预防的理念,对该厂各类不同水质的废水进行了分类收集和分质处理的工艺优化,最终实现零排放目标。即初期雨水、生产废水、酸性废水和髙盐废水等通过各自的水处理系统以及不同的水处理工艺实现分级回用。

3.2.1初期雨水处理系统

初期雨水收集池容积按Vy=1.2F×I×10-3(Vy—初期雨水收集池容积m3;F—受粉尘、重金属、有毒化学品污染的面积m2;I—初期雨水量mm,其中重有色金属冶炼取15mm)公式计算,按5d处理完全部初期雨水进行扩建新的初期雨水收集池。处理工艺为:初期雨水经液碱调节pH值后,在反应槽内分别加入重金属捕捉剂和絮凝剂后,通过斜管沉降和自动反洗表面过滤器过滤后,合格产水回用至厂区循环水冷却塔,污泥通过隔膜压滤机压滤后返回熔炼配料系统回收有价金属。

3.2.2生产废水处理系统

将各车间排放的含重金属离子的生产废水进行集中收集,通过调节pH值,并采用石灰铁盐+曝气+重金属捕捉剂+絮凝剂工艺处理,后经过斜管沉降和自动反洗表面过滤器过滤,产水排放至髙盐废水处理系统调节池,污泥通过隔膜压滤机压滤后返回熔炼配料系统回收有价金属。反渗透技术法,是利用反渗透原理即利用一种以压力为推动力的膜分离过程的方法。用水泵给含盐水溶液或废水施加压力,以克服自然渗透压及膜的阻力,使水透过反渗透膜,将水中溶解盐和污染杂质阻止在反渗透膜的另一侧。

结语

本文深入剖析了冶金工业焦化废水处理存在的问题,即污染物难以降解和量化、有些地区面临着历史遗留问题等,并在此基础上从明确各类废水处理规范、冶金业焦化厂废水处理设计需要遵循的要点、配套设施建议、处理工艺建议等方面提出一整套的解决方案。在处理工艺上着重介绍三种目前国内外主流的处理工艺:A/O及A2/O生化处理法、高级氧化技术和反渗透法。而具体采取哪一种或者哪几种方法,需要企业根据实际情况加以筛选和利用,综合每种方法的长处,科学地将焦化废水处理达标。

参考文献

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[3]李富元.冶金工业焦化废水处理工艺研究进展[J].山西冶金,2017,40(03):39-40.

[4]程胜宇.焦化废水混凝后处理研究[J].山西能源与节能,2010(05):51-52+60.

作者简介

姓名: 贾凡 出生年月:  1987-08-23  性别: 男   民族: 汉族   籍贯:  陕西省 学历:  本科    职称: 助理工程师    研究方向: 冶金   

姓名:何柯 ,出生1990年10月21日,性别:  男,民族:   汉,籍贯:  陕西洛南,学历: 大专, 职称:助工,  研究方向: 机械设备,  

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