（市政工程专业论文）包钢总排污水处理工艺中关键技术的研究.pdf

西安建筑科技大学工程硕士论文 包钢总排污水处理工艺中关键技术的研究 专业：市政工程 硕士生：吴新力 指导教师：金奇庭、回克钢 摘要 本文对包钢总排污水处理的研究，根据包钢总排污水处理工艺及主 要去除的污染因子包括悬浮物、c o d 和油，可以确定出包钢总排污水处理 工艺中对回用水水质起关键作用的处理工艺包括：沉淀工艺、过滤工艺和 加药工艺。本论文通过对包钢总排污水处理机械加速沉淀工艺、过滤工艺 和加药工艺关键技术的研究，确定合理的运行参数和技术参数。 对于机械加速沉淀工艺，本论文通过对沉淀理论及发展的分析，以及 对总排污水的混凝沉淀静态实验和现场的工艺性对比试验，验证了机械加 速沉淀池在包钢总排污水处理中的适用性；并根据机械加速沉淀池池型特 点和池内流态的特征，初步分析了对包钢现有辐流式沉淀池改造的定性分 析。对于过滤工艺，本论文通过对过滤理论及滤料应用的分析，进行了针 对瓷砂滤料的各种过滤参数的静态实验和现场的工业性对比实验，验证了 采用的瓷砂过滤器在包钢总排污水处理中的适用性，并验证了包括滤层高 度、滤速、过滤时间的控制及反洗参数选用的合理。对于加药系统，论文 定性分析了包钢总排污水处理“单因子”加药控制系统的理论依据，及控 制加药量的给定值s 。的调整原理，通过实际运行效果验证了该加药控制系 统具有一定的适用性。 对包钢总排污水处理工艺中关键技术的研究，为污水处理厂的生产运行提 供了合理的运行参数，保证了污水处理系统处理效果的稳定，为包钢提供了优 质的回用水。 关键词：污水处理机械加速沉淀过滤 加药控制 n 西安建筑科技大学工程硕士论文 r e s e a r c ho fk e yt e c h n o l o g yi nt o t a ld r a i n e dt h es e w a g e t r e a t m e n tc r a f eo fb a o g a n g s p e c i a l t y ：m u n i c i p a la d m i n i s t r a t i o ne n g i n e e r i n g m a s t o r ：w ux i nl i s u p e r v i s o r ：p r o f j i nq i t i n g h u ik e g a n g a d s t r a c t a c c o r d i n gt ot o t a ld r a i n e dt h es e w a g et r e a t m e n tc r a f to fb a o g a n ga n dp o l l u t i o nf a c t o r g o tr i do fm a i n l y ：s u s p e n d e dm a t e r i a l 、c o da n do i lc a nk n o wt o t a ld r a i n e dt h es e w a g e t r e a t m e n tc r a f to f b a o g a n gt or e t u r nt ot h ew a t e ru s e dw a t e rq u a l i t yt op l a yt h ek e yr o l e p r o c e s s i n gc r a f tt oi n c l u d e ：s e d i m e n t a t i o nc r a f t 、f i l t r a t i o nc r a f ta n dc h e m i c a ld o s a g ec r a f t t l l i sp a r i e rr e s e a r c h e sw i t ht o t a ld r a i n e dt h es e w a g et r e a t m e n tc r a f to fb a o g a n gm a c h i n e r y a c c e l e r a t i o ne d i m e n t a t i o ne r a n 、f i l t r a t i o nc r a f ta n dc h e m i c a l d o s a g e c r a f te s s e n t i a l t e c h n o l o g y ，h a sc o n f i r m e dt h er e a s o n a b l e m o v e m e n tp a r a m e t e ra n dt h et e c h n i c a lp a r a m e t e r f o rt o t a ld r a i n e dt h es e w a g et r e a t m e n tp l a n to fb a o g a n g r e g a r d i n gt h em e c h a n i ca c c e l e r a t i o ns e d i m e n t a t i o nc r a f t ，t h i sp a p e rt h r o u g ht o t h e a n a l y s i so fs e d i m e n t a t i o nt h e o r ya n dd e v e l o p m e n t a sw e l la st ot b t a ld r a i n e dt h es e w a g e c o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o ns t a t i ce x p e r i m e n ta n dt h es p o to fc r a f tc o n t r a s te x p e r i m e n t ，h a s v e r i f i e dm e c h a n i ca c c e l e r a t i o ns e d i m e n t a t i o nt a n ki nt o t a jd r a i n e dt h es e w a g et r e a t m e n to f b a o g a n gs e r v i c e a b l y a n da c c o r d i n gt ot h em e c h a n i ca c c e l e r a t i o ns e d i m e n t a t i o nt a n k c h a r a c t e r i s t i ca n dt h et a n kf l o w i n g i nc o n d i t i o nc h a r a c t e r i s t i c ，p r i m a r i l ya n a l y z e dt or e f o r l n t h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i st h a tt h ee x i s t i n gr a d i a t i o nf l o ws e d i m e n t a t i o nt a n ki nb a o g a n g f o r t h ef i l t r a t i o nc r a f t ，t h i sp a p e rt h r o u 曲t ot h ea n a l y s i so ff i l t r a t i o nt h e o r ya n df i l t e r i n gm e d i a a p p l i c a t i o n ，c a r r i e do i lt h es t a t i ce x p e r i m e n to fv a r i o u sk i n d so ff i l t r a t i o np a r a m e t e r so ft h e p o r c e l a i nf i l t e r i n gm e d i aa n dt h es c e n ei n d u s t r yc o n t r a s te x p e r i m e n lt h e nh a sc o n f i r m e dt h e p o r c e l a i ns a n df i l t e rw h i c hu s e dt o t a ld r a i n e dt l l es e w a g et r e a t m e n tc r a f to fb a o g a n g a p p l i c a b l y ，a n dp r o v e di n c l u d i n gt h eh e i g h to ff i l t e rl a y e r 、r a t eo ff i l t r a t i o n 、c o n t r o lo f f i l t r a t i o nt i m ea n db a c k w a s hp a r a m e t e rw h i c hw a ss e l e c t e dr e a s o n a b l y c o n c e r n i n gt h e c h e m i c a ld o s a g es y s t e m ，t h et h e s i sh a sg i v e nt h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i sa b o u tt h et h e o r e t i c a l f o u n d a f i o nw i t ht h ec h e m i c a ld o s a g es y s t e mo f ”s i n g l ef a c t o r ”o ft o t a ld r a i n e dt h es e w a g e t r e a t m e n tc r a f to fb a o g a n g ，a n da d j u s t m e n tp r i n c i r l ea b o u tc o n t r o l l i n gs ro fs e t t i n gv a l u e w i t hc h e m i c a ld o s a g e ，a n dc o n f i r m e dt h r o u g ht h ea c t u a lo p e r a t i o ne f f e c ts h o u l dt h ec h e m i c a l d o s a g e s y s t e mt oh a v et h ec e r t a i ns u i t a b i l i t y t ot h er e s e a r c ho fk e yt e c h n o l o g yi nt o t a ld r a i n e dt h es e w a g et r e a t m e n tc r a f to f b a o g a n g ，h a so f i e r e dt h er a t i o n a lo p e r a t i o np a r a m e t e rf o rt h ef a c tt h a tt h ep r o d u c t i o no ft l l e s e w a g et r e a t m e n tp l a n ti so p e r a t e d ，a n dg u a r a n t e e dt h es e w a g et r e a t m e n ts y s t e mp r o c e s s i n g e f f e e ts t a b i l i t y , p r o v i d e dh i g hq u a l i t yf o rb a o g a n gh a sr e t u r n e dt ot h ew a t e ru s e d k e yw o r d s ：s e w a g et r e a t m e n t ， m e c h a n i ca c c e l e r a t i o ns e d i m e n t a t i o n ， f i l t r a t i o n ， c h e m i c a ld o s a g ec o n t r o l 声p j ：j尸 v 丑9 7 0 4 0 1 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或 其他人在其他单位已申请学位或为其他用途使用过的成果。与我一同工 作的同志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示 了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：易未p r 曲 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部内容或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制 手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名：男南r 由 导师签名：日期： 注：请将此页附在论文首页。 西安建筑科技大学工程硕士论文 1 1 问题的提出 绪论 联合国将2 0 0 5 - 2 0 1 5 年十年发展主题定为“生命之水”。对水环境的重视，关系到 人类的未来和发展。水危机是以水资源短缺和水环境污染为标志的，现在己存在世界 性的水危机，而在我国尤甚。我国多年平均水资源总量为2 8 万亿m 3 ，可取用的为 8 0 0 0 , - 0 5 0 0 亿m 3 , 为总量的l 3 左右，我国人均水资源量只有世界平均值的1 4 ，而黄、 淮、海地区，特别是京滓及华北诸省人均水资源量只有全国平均值的1 6 - - - 1 8 ，属极度 缺水地区。随着经济的发展，用水量急剧增加，水危机已经成为我国社会经济发展的 重要制约因素。 工业废水对水体环境的影响较大，冶金、化工、制药、洗煤、选矿、造纸等工业 的排水会造成水体变浊、变色，使水体中悬浮物、油、重金属、酚、氰、c o d 等污染 因子超标；钢铁工业的废水排放量大( 据统计，我国钢铁工业外排水量约占工业外排 废水量的1 0 ) ，且废水中含有大量的污染物质和有害物质；含有各种污染物的工业 废水和生活污水排入水体后，不但使水中原有物质组成发生变化，而且污染物还参与 了能量和物质的转化及循环过程。当水中污染物的浓度超过水体的自净能力时，就破 坏了水体的原有用途，甚至危及原有的生态系绀”。 包钢位于黄河西岸，厂区生产、生活水源是黄河，取水量3 0 m 3 s 左右。包钢是五 十年代建设的大型企业，由于厂区各企业的分流分制未完善，环境保护设施不配套， 使得包钢总排系统汇集的各单位的生产、生活排水中，悬浮物、油、重金属、酚、氰、 c o d 等污染因子严重超标。总排水经昆都仑河直接排入黄河。未经处理的总排水大量 排放，污染了黄河及昆河，同时对在包钢总排口下游l o 公里处新建成的供包头市昆区 和青山区居民生活饮用水的画匠营子水源地及生活水净水厂造成极大威胁，对包头市 人民的用水安全及环境造成严重影响。 因此，治理排放量大、污染成分复杂、水质恶劣、水质变动幅度大的包钢总排污 水，对解决黄河水体污染，提高水的重复利用率，节约水资源具有重要意义。 包钢( 集团) 公司总排污水处理厂于2 0 0 2 年建成，对厂区的总排废水进行处理并 将处理后水回用于生产，回用率达到9 5 。由于包钢总排污水处理项目对处理后回用 水的要求较高一达到包钢工业循环水水质标准，为给总排污水处理工艺提供具有科学 依据的和可靠的运行参数，通过分析现有总排污水处理工艺运行特点发现，总排污水 西安建筑科技大学工程硕士论文 处理工艺中机械加速沉淀工艺、过滤工艺、加药工艺运行合理与否，对总排回用水水 质指标影响很大，因此，有必要对以上总排污水处理工艺中的关键技术进行研究。 1 2 包钢总排污水概述 钢铁企业大多是集烧结、焦化、炼铁、炼钢、连铸、轧钢等各生产工序和机械、 动力、耐火材料等辅助工序为一体的联合企业，各生产工序在生产过程中均产生并排 放大量的废水：国内钢铁企业由于地域不同、建设的年代不同以及所处环境的不同， 在其生产厂区设有一个或多个排水口，以排放生产废水和厂区的生活废水；一般将排 至企业外部的一种或多种工序的综合排水称为冶金工厂( 钢铁企业) 总排水，冶金工 厂( 钢铁企业) 总排水具有排水量大、含有多种污染物且污染负荷大等特点【2 1 。 包钢是全国特大型钢铁联合企业之一，现已形成年产钢、铁双7 0 0 万吨的能力， 产品主要包括重轨、无缝钢管、石油套管、热轧薄板、冷轧薄板、高速线材等产品。 随着包钢生产的发展，技术装备水平不断提高，近几年新建和正建的6 号、7 号焦炉项 目、2 6 5 烧结机项目、小方坯连铸项目、扁坯连铸项目、五号高炉项目、无缝钢管项目、 热轧薄板项目、冷轧薄板项目、热电厂2 1 3 0 m w 等项目，使工业用水量大幅度增加， 由于各项目循环处理的局限，使各项目排入包钢总排的排水量也大幅度增加。为提高 总排回用水水质，增加回用水量比例，对提高吨钢水的使用率，实现清洁生产的目标， 对包钢总排污水处理工艺的研究具有重要意义。 包钢总排水系统汇集了厂区内烧结、焦化、冶炼、轧钢、稀土、动力、机修等二 级单位的生产废水和厂区全部生活污水，各厂排放污水中污染物均大量超标。总排口 排水量随厂区生产、检修及用水管理的不同而变化，近年来排水量在4 6 0 0 - - 6 8 0 0m 3 h ， 年平均排水量为5 2 4 3m 3 h ，水质成分十分复杂且含量不稳定，废水有时呈黑灰色，有 时呈黄色，有异味。其中烧结、焦化主要为悬浮物、c o d 等超标；高炉区主要为悬浮 物超标：轧钢各工艺主要是油、悬浮物等超标，热电反洗水排水中悬浮物超标。另外， 公司的生活排水均排至总排水中。 包钢总排污水中主要是悬浮物、c o d 、油等污染物质超标严重：总排污水悬浮物 含量一般在1 2 6 - 4 5 0 m g l ，年均值2 1 3 - 2 7 5m g l ；c o d 一般在5 4 - - - 3 2 0m g l ，年均值 在1 0 0 , - 1 4 9m g l ，油一般在1 7 1 4 9m e d t , ，年均值在6 0 - 7 3m g l 。 自2 0 世纪6 0 年代起，包钢公司的有关技术人员先后进行了“包钢工业废水对部 分农作物、土壤及生活用水影响研究”，“包钢污水中含氟、酚、氰分布规律的研究”， “包钢总排废水中氟、酚、氰对土壤、农作物影响小型试验研究”，“包钢总排污水 灌溉对农作物、土壤的影响试验研究”，“包钢总排水回收利用可行性研究”等工作； 2 西安建筑科技大学工程硕士论文 但由于当时钢铁行业的大多数企业都面临严重亏损的局面，同时对废水污染的危害及 水资源短缺的问题认识不足，以上研究工作大多停留在实验室或小型试验研究上，很 少付之实施。 1 3 国内外冶金企业废水治理现状 工业废水对水环境产生的危害主要表现为水质恶化、降低水体的功能等级和改变 水体用途、污染饮用水源和危害人体健康。2 0 世纪9 0 年代以来，世界各国对环境保护 与经济发展之间的关系有了新的认识，认识到工业污水污染防治必须由过去的侧重于 末端治理的方针，转变为对工业生产全过程进行控制，使企业在经济利益不受损害的 前提下，尽量减少污染物的排放量和降低工业污水处理费用。即实施清洁生产和工业 废水污染末端治理相结合的策略，促进工业可持续发展。 冶金工业废水按污染物性质可分为有机污水、无机污水、重金属污水、受热污染 污水等，对易生物降解的有机污水一般采用生物处理法，对无机污水一般采用物理、 化学和物理化学法处理，对重金属污水可采用化学沉淀法、离子交换法、膜法或活性 炭吸附等，对热污染污水采用降温冷却再回用的方法。在钢铁企业中，污染负荷较大 的废水是高炉煤气洗涤水、轧钢氧化铁皮冲洗水、焦化含酚氰废水、转炉烟气洗涤水 等；一般高炉煤气洗涤水和转炉烟气洗涤水主要采用混凝沉淀的工艺进行处理，轧钢 氧化铁皮冲洗水采用混凝沉淀或沉淀加磁过滤的工艺处理；而对焦化含酚氰废水中含 有较难降解有机污染物的废水治理，近年来以液膜分离技术处理、生物法处理已得到 广泛应用【3 1 。 1 3 1 国外钢铁企业废水处理工艺 由于全球淡水资源有限，因此世界各国皆十分重视废水的处理及回用问题，尤其 在一些先进的发达国家，在经历了高度的工业化发展过程以后，加紧工业废水处理及 回用的研究。美国是世界上工业废水处理和再生利用最早的国家之一，近几年美国平 均废水处理回用率达到7 2 ；日本在9 0 年代在全国范围内进行了废水再生利用的工艺 设计；其它象英国、俄罗斯、以色列、南非等国也都在工业废水处理及回用上取得了 许多成功的经验。在对钢铁行业的工业废水处理中，国外更着重于分流分制、串级使 用的模式。 ( 1 ) 含酚氰废水处理工艺 对焦化的含酚氰废水处理，国外企业采用的生物法和物化法都具有很高的处理效 率。对于高浓度含酚废水国外采用萃取法( p h e n o s o l v a n 脱酚法、i f a w o l 脱酚法、苯 3 西安建筑科技大学工程硕士论文 碱脱酚法) 【4 】、活性炭吸附法i 液膜分离技术【5 j 等方法；对于中、低浓度含酚废水处 理工艺包括生物法( 普遍采用的是延时或强化曝气生化法处理) 、活性炭法及化学氧 化法等。 ( 2 ) 高炉煤气洗涤水处理工艺 高炉煤气洗涤污水治理的基本原则，应从经济运行、节约水资源和保护水环境三 方面考虑，对污水进行适当处理，最大限度地予以循环使用。同时国外着重于高炉煤 气干法净化的技术，以干法净化代替湿法净化，可从根本上解决用水和污水问题。 国外高炉煤气洗涤水的处理大多采用自然沉淀或混凝沉淀的办法进行处理。例如： 美国的阿姆科公司和扬斯顿钢板钢管公司、前苏联的日丹诺夫列宁工厂、日本加古川 钢铁厂和福山钢铁厂、英国钢铁公司比尔斯通厂的高炉煤气洗涤水均采用自然沉淀法 处理；其共同点是高炉煤气洗涤废水靠重力排入沉淀池或浓缩池中沉淀出固体物质， 上清液经冷却塔冷却后循环使用，出水中s s 含量小于8 5 m g 1 ，循环率一般在9 5 以 上：高炉煤气洗涤水系统设计成闭路循环，运行期间基本没有排污。 日本扇岛地区钢厂的高炉煤气洗涤废水采用混凝沉淀法处理。首先用粗粒分离机 把粗颗粒分离出来，然后加苛性苏打提高p h 值，再向凝聚沉淀槽注入高分子凝聚剂， 将废水中的f e 和z n 转变为f e ( o h ) 2 和z n ( o h ) 2 的形态沉淀下来；为最大限度地去除 废水中污染环境的z n ，同时使煤气洗涤水的p h 值保持在7 5 8 5 范围内；混凝沉淀 处理后的废水，经冷却塔冷却后循环使用；处理后的水中s s 3 0 m g l 。 德国蒂森钢铁公司和鲁奇公司的高炉煤气洗涤水则采用曝气一混凝沉淀法处理。 高炉煤气洗涤水进入沉淀池之前，通过曝气将水中游离c 0 2 吹脱，使溶解在水中的碳 酸盐析出，在沉淀池中一并去除；这种方法有利于高炉煤气洗涤水的水质稳定，可减 缓高炉煤气洗涤水系统的结垢。 ( 3 ) 轧钢氧化铁皮冲洗水处理工艺 国外对去除轧钢氧化铁皮冲洗水的常规处理工艺包括带有或不带混凝的沉淀、超 高速重力和压力过滤，以及磁力净化技术等。以上技术的应用，在美国、瑞典、英国、 日本、德国等国家均有成功应用的报道。 日本n i p p o nk o k u m 钢铁公司以及美国芝加哥钢铁公司采用混合滤料的压力过滤 工艺具有成功的经验；美国研究用磁凝聚法处理钢铁工业废水，美国的博利恒钢铁厂 每天将4 x1 0 5 m 3 工业废水回用作炼钢的工业冷却水；1 9 7 7 年美国、日本等国开始应用 高梯度磁过滤器法处理钢铁废水。 4 西安建筑科技大学工程硕士论文 1 3 2 国内钢铁企业废水处理工艺概况 从2 0 世纪7 0 年代后期，随着我国冶金环境保护科学技术的发展，各设计研究单 位和企业积极开展环保科研和大力吸收引进技术，使得钢铁企业工业废水治理率和工 业废水重复利用率都在逐年提高。 ( 1 ) 国内钢铁废水处理工艺 钢铁企业的用水在我国工业用水中占的比例很大( 约l o ) ，因此，钢铁企业的 废水治理工作对我国实现环境和经济的可持续发展非常重要。 近十多年来，钢铁工业的废水治理有了很大的发展，通过老厂技术改造，新厂同 步建设，废水污染问题有较大改善。据钢铁工业9 l 家企业的4 5 6 0 多个污染源，近7 0 0 0 多个污染因子的考核结果表明，污染物综合排放合格率由1 9 9 5 年的7 9 提高到1 9 9 9 年的8 2 3 8 ，预计2 0 0 0 年可达到9 0 0 o ，完成总量控制目标要求，主要污染物外排基 本达标。工业水的重复利用率由1 9 9 5 年的8 1 提高到1 9 9 9 年的8 5 ，有1 9 家企业在 9 0 以上，其中宝钢、首钢等企业超过9 5 ，达到国际先进水平；外排工业废水达标 率超过9 5 ，外排的酚、氰、石油类、s s 逐年减少，完成总量控制目标要求。 据资料介绍，国内钢铁企业由于其所处的地域不同、建厂年代不同，采用了不同 的废水治理形式；总体可分为分流分治、串级使用、达标排放，按排水区域治理、循 环使用、达标排放和重点废水治理达标、建设总排污水处理厂等三种形式【酣。 分流分治、串级使用、达标排放 宝钢是2 0 世纪7 0 年代以后建设的钢铁联合企业，在其建厂的同时设计建设了相 应的废水治理设施；采用了分流分治、串级使用、达标排放的处理形式。各废水处理 系统的工艺流程如下： 对于轧钢氧化铁皮冲洗水：轧钢氧化铁皮冲洗水采用全厂集中处理的方式，即： 所有轧钢氧化铁皮冲洗水均进入一套废水处理系统进行处理。其处理工艺为：氧化铁 皮冲洗水经混凝一沉淀一混凝一除油后回用；废油送入废油再生系统，浮渣和污泥经 脱水机脱水后，送至含油泥渣焚烧设备。对于焦化含酚氰废水：焦化的含酚氰废水采 用预曝一中和一气浮一曝气一沉淀一除氰一混凝沉淀一过滤一吸附处理后外排，排水 中酚 0 1 m g 1 ，c n 一 0 5 m g 1 ，油 1 0m g 1 ，c o d 4 0 o m g 1 ，完全可以达标排放； 该废水处理工艺是目前国内较先进的工艺。对于转炉烟气除尘水：转炉烟气除尘水经 粗颗粒分离、混凝沉淀后，泥浆直接排至烧结配料使用，上清液循环使用。对于高炉 煤气洗涤水：高炉煤气洗涤水经混凝沉淀后大部分循环使用，一部分用作冲渣和原料 场洒水，实现串级使用。 s 西安建筑科技大学工程硕士论文 此外，重钢、武钢均沿长江而建，生产工艺布置较为分散，也采用了分流分治、 串级使用、达标排放的废水处理形式。 按排水区域治理、循环使用、达标排放 a 鞍山钢铁公司的废水治理状况 鞍钢是解放以前就建设的老钢铁企业，其厂区排水是按照区域排入不同的排水系 统，目前鞍钢已按照排水系统分别建设了西大沟污水处理厂和北大沟污水处理厂。西 大沟废水系统汇集了鞍钢炼铁厂、炼钢厂、化工总厂、一发电厂、烧结厂及部分轧钢 厂生产废水和生活污水，污水处理厂采用预沉一混凝沉淀一过滤的处理工艺，处理后 水返回生产使用，其水质指标达到了净环水标准。北大沟废水系统汇集了焊管、无缝 等轧钢厂的排水，污水处理厂采用除油一调节一混凝一气浮一反应一沉淀一过滤一回 用的工艺处理，处理后水返回生产使用，其水质指标达到了净环水标准。而鞍钢的焦 化含酚氰废水经除油一曝气一沉淀一曝气后，部分排放，部分用于熄焦。 b 太原钢铁公司的废水治理状况 太钢也按照厂区的分区域排水系统，在其污水处理厂建设了轧钢废水、冶炼废水、 酸洗废水、生活污水等四套废水处理系统，实现分区域治理，处理后水大部分循环使 用。其中轧钢、冶炼工业废水工艺流程采用调节过滤一回用的工艺处理，处理后水返 回生产使用，其水质指标达到了净环水标准。酸洗废水采用调节一中和一混凝一沉淀 的处理工艺，处理后水达到排放标准。 重点废水治理达标、建设总排污水处理厂 邯钢和包钢的情况相似，厂区集中且厂区内的生产、雨水、生活污水合流排放， 均在重点废水治理达标的基础上，建立总排污水处理厂。 邯钢的总排水经除油一加药混凝一撇油一沉淀过滤处理工艺，去除水中的悬浮 物和油，出水达到了国家排放标准。 1 3 3 国内钢铁企业废水处理中存在的问题 目前，我国钢铁废水治理中存在的主要问题是： ( 1 ) 只注重于末端治理，对工业生产全过程排污控制不利； ( 2 ) 处理效率低，处理系统占地面积大，处理工艺有待进一步完善； ( 3 ) 废水处理系统运行、监测功能不完善，全系统粗放式运行，达不到最佳工况， 造成药剂、动力等运行成本的浪费； 6 西安建筑科技大学工程硕士论文 ( 4 ) 废水处理系统对回用水处理深度不够，成品水品质不高。 1 3 4 包钢总排废水治理现状及存在问题 随着国内环境意识的增强及水处理技术的发展，包钢在发展生产的同时，积极依 靠科技进步，改进废水处理工艺；并投入大量资金加大对厂区各系统的分流分制，如 对焦化含酚废水、轧钢含油废水、高炉煤气洗涤废水、转炉烟气除尘水等重点废水进 行治理；努力提高工业水重复利用率，降低包钢总排水的污染负荷至2 0 0 4 年包钢工业 水重复利用率已达9 2 ，但目前各厂的分流分治处理效果只注重于对于循环水水质的 处理，对于泥和反洗。 ( 1 ) 重点废水污染源治理概况 包钢近几年在六号、七号焦炉项目，五号高炉项目，小方坯连铸项目、扁坯连铸 项目，热轧薄板项目、冷轧薄板项目，石油套管等新建项目的建设中，加大对厂区各 二级系统的废水处理力度，同时注重对原有系统的改造。 焦化含酚废水经重力和气浮两级除油，除去重油、轻油和乳化油，然后进入调节 池，均衡水质，再入曝气池进行生化处理。出水入二沉池和混凝池进一步除去悬浮物 和c o d 后外排。外排水中除c o d 浓度略高外，其它指标均低于国家排放标准。混凝 池底泥经浓缩和板框压滤机压滤处理后外排。高炉煤气洗涤水经混凝、沉淀处理后， 大部分循环使用；泥浆经浓缩、脱水后，送烧结配料使用；小部分水经碱性氯化法除 氰后排放，排水中含有少量的p b 、z n 和氰化物。 转炉除尘水经絮凝、沉淀处理后，澄清水循环使用；泥浆经浓缩、脱水后泥饼回 用；该系统有溢流水外排，排水中s s 含量较高。轧钢氧化铁皮冲洗水均采用“旋流井一 沉淀一冷却”处理工艺处理后，大部分循环使用；泥浆经浓缩、脱水后，送烧结配料 使用；该系统排水中含有一定量的油。 另外，厂区有部分工厂的生产废水直接排入总排水系统，排水中含有s s 和油；厂 区的生活废水均经化粪池处理后排放，水中c o d 含量较高。 ( 2 ) 存在的问题 包钢的废水污染治理中，仍存在一些问题： 目前，包钢厂区的生产、生活、雨水均合流排放；因此，总排水量大且不均衡 ( 波动大) ，水质成分复杂，给总排污水处理工艺的选择造成一定的困难。 部分循环水系统未进行水质稳定处理，大部分循环水系统都存在溢流排放的现 象，造成总排水水量和水质的波动。 7 i i i 。# 西安建筑科技大学工程硕士论文 在六、七十年代建成的废水治理设施，存在设备陈旧、工艺落后、操作不稳定 等问题，也造成总排水水量和水质的波动。 由于种种原因，部分水处理系统未设置事故排放的缓冲设施，在设备检修、吸 水井和沉淀池清扫过程中，大量未经处理废水直接排放，增加了总排污水的污染负荷。 目前仍有部分工厂的废水未建设水处理设旌，排水中含有s s 和油，也增加总 排污水的污染负荷。 上述问题增加了总排污水处理工艺的难度，同时给总排污水处理工程运行参数的 确定增加了难度。 1 4 包钢总排污水处理工艺 总排污水处理工艺，是根据包钢近十年的监测数据确定处理水量，并按照使处理 后水质达到工业冷却水水质标准的要求，确定处理工艺。 1 4 1 包钢总排水量、水质及处理要求 ( 1 ) 包钢总排污水水量 近十年来包钢的钢产量，厂区的生产用新水、排水量及吨钢用水、排水指标见表 l1 。 表1 1十年来包钢厂区生产用新水、排水量及吨钢用水、排水指标 钢产量 生产用水量排水量 年份年用水量小时用水量 吨钢耗新水水循环年排水量小时排水 吨钢排水 ( 1 0 4 t a ) ( 1 0 4 t a )( 讹)量( 仉钢)率( )( 1 0 f f a )量( 曲)量( 仇钢) 1 9 9 43 0 4 0 41 0 3 3 8 8 81 1 8 0 2 _ 3 73 8 8 28 6 7 05 5 4 5 0 86 3 3 02 0 8 2 1 9 9 64 0 5 0 01 2 1 3 1 6 71 3 8 4 8 9 43 4 1 98 7 8 35 9 7 3 1 26 8 1 8 6 31 6 8 4 1 9 9 83 7 8 2 37 2 6 4 18 2 9 2 3 52 1 9 2 9 2 0 33 4 8 6 5 0 3 9 8 0 0 2l o 5 2 2 0 0 03 9 2 4 87 4 8 l 1 l 8 5 4 0 0 8 2 1 7 69 1 3 7 4 0 6 0 8 44 6 3 5 6 6 1 1 8 l 2 0 0 24 8 1 5 96 2 6 4 8 l7 1 5 1 6 21 4 8 59 2 8 84 2 4 6 6 04 8 4 7 7 21 0 0 7 2 0 0 45 4 3 0 86 1 1 2 7 67 5 4 8 8 21 3 9 09 2 1 55 0 5 7 1 85 7 7 3 0 41 0 6 3 从表1 1 知：十年来包钢钢产量增加了7 8 6 2 ，而生产用新水量下降了4 1 8 8 ， 吨钢耗新水量从3 8 。8 2 t 下降到1 3 9 0 t ，下降了6 4 1 9 ：厂区排水量下降为5 7 7 3 0 4 m 3 h ，吨钢排水量从2 0 8 2 t 下降到1 0 6 3 t ，下降了4 8 9 4 。但国内先进水平已控制 到了吨钢耗水量6 o t 以内，如济钢吨钢耗水量4 2 t ，青钢吨钢耗水量4 6 t ，宝钢吨 8 西安建筑科技大学工程硕士论文 钢耗水量4 9 t ，太钢吨钢耗水量7 8 t 。说明包钢水回用率低于国内先进水平。为了使 包钢吨钢耗水量达到国内先进水平，对总排水处理工艺进行研究，保证总排回用水水 质，具有重要意义。 ( 2 ) 包钢总排污水水质 1 9 9 6 年到2 0 0 0 年的包钢总排水水质监测数据见表1 2 。 表1 。2包钢总排口水质监测数据 1 9 9 6 年监测值 1 9 9 8 年监测值2 0 0 0 年监测值排放 项目单位 最大值 晟小值平均值最大值最小值 平均值 最大值最小值平均值标准 fp p m 9 8 21 9 84 0 21 3 1 0 1 5 43 7 5 1 2 9 01 3 14 3 41 5 0 p h8 56 7 8 1 0 8 76 78 1 5 9 06 88 2 0 6 9 s sp p m5 4 79 22 3 6 62 3 97 82 7 7 31 5 4 58 l2 6 9 o3 0 0 c o d c r 1 8 9 2 47 6 21 8 6 3 l 8 4 36 9 22 01 0 5 o2 0 0 酚 2 7 6 30 0 2 5 0 2 2 82 8 4 6 0 0 3 20 1 7 72 1 4 4 0 0 7 8 0 5 1 01 o 氰 0 6 3 50 0 3 00 3 8 50 7 5 80 0 0 2o 1 8 80 6 2 40 0 2 50 3 6 80 5 油2 1 o1 57 0 21 8 81 87 6 75 8 11 47 3 02 0 0 c r + 60 0 4 50 0 0 2 0 0 0 7 0 0 1 00 0 0 20 0 0 50 0 1 70 0 0 20 0 0 7o 5 p b1 4 8 00 0 5 00 3 3 23 7 2 70 0 6 00 3 4 58 3 3 00 0 7 70 6 4 81 0 z n4 1 9 30 0 1 11 9 8 96 9 8 00 1 5 l1 3 4 93 0 9 60 0 2 71 5 5 l5 o 硫化物 1 2 8 0 1 90 4 0 0 1 1 20 1 6 0 4 6 8 1 7 3o 1 00 5 5 02 0 排水量m 8 7 8 04 8 2 46 8 3 09 1 2 15 7 2 8 6 8 4 5 8 6 0 35 9 3 17 3 3 0 从表1 2 可见：包钢总排水中含有大量的污染物，其含量波动很大，这与包钢总 排水系汇集了厂区所有的生产排水和生活污水，且各厂排水情况不稳定有相当大的关 系。同时，也由于各二级单位水分治处理的局限，象炼钢厂小方坯连铸车间、扁坯连 铸车间、热电厂除盐预处理等的过滤系统定期反洗排水直排至包钢总排，造成总排污 水水量、水质产生波动。 ( 3 ) 包钢总排污水处理指标 考虑到包头市属北方缺水城市，包钢总排水经处理后的水应返回厂区作为工业循 环水及生产事故备用水使用，或用于厂区绿化；在水量出现盈余时，应达标排放。因 此，总排污水处理厂处理后水的水质，要分别满足工业冷却水水质标准( g b j 5 0 一 8 3 ) 、钢铁工业水污染物排放标准( g b l 3 4 5 6 - - 9 2 ) 、污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - - 9 6 ) 、生活杂用水标准( c j t 4 8 - - 1 9 9 9 ) 等标准的相应要求，也应满足包钢工业净环 水的水质要求，见表1 3 。 9 西安建筑科技大学工程硕士论文 表1 3 包钢总排水水质及有关的水质要求 苴 污水监测值净环水工业冷却水污水综合钢铁工业水污生活杂用 项目 位 范围平均值 水质要求水质标准排放标准染物排放标准水标准 水温 2 3 0 3 1 o2 7 o 3 53 5 色度倍5 03 0 p h 值6 7 8 5 8 1 6 5 8 56 5 9 06 0 - - 9 06 0 9 06 5 9 0 油 m 酣 1 5 2 1 0 7 0 8，8 s s r n g ，l 9 2 0 5 4 7 02 3 7 0 2 0 2 07 0 7 0 1 0 c o d c rm 鲫2 4 0 - - 1 8 9 07 6 0 6 0 9 0 1 0 01 0 05 0 总硬 m 鲋 1 2 0 8 2 0 2 61 6 8 52 8 02 1 0 3 6 54 5 0 暂硬 m 鲫 8 9 6 1 0 6 49 4 2 1 4 02 8 0 4 1 9 6 2 8 总碱度 m g ，l 1 0 8 51 2 0 1 4 0 5 0 0 c a 2 + m 鲥 4 4 6 8 1 76 5 6 8 03 0 2 0 0 m 9 2 +m g ，l 1 9 3 3 1 62 9 7 3 0 8 5 7 ( s 0 4 。+ c i 。) 1 5 0 0 ， s 0 4 2 m 鲈 1 4 9 4 3 0 3 81 5 6 8 1 8 0 碳钢设备 1 0 0 0 ，不 c 1 m g ，l1 3 6 1 2 3 8 21 7 1 6 1 2 0 锈钢 3 0 0 3 5 0 含盐量m 鲥9 4 91 2 0 0 全铁 m g ，l 0 2 1 3 0 5 0 4 酚 m 鲫 o 0 2 5 2 7 6 30 2 2 80 5o 5 氰化物m l0 0 3 0 0 6 3 50 3 8 5 o 50 5 铅 m 鲥 0 0 5 0 - - 1 4 8 00 3 3 21 0 锌 m g n0 0 l l 4 1 9 3 1 9 8 92 02 o 铜 m g n o 1 1 6 镉 m g l 0 0 0 1 硫化物m i 0 1 9 1 2 80 4 0 0 c ， m g c l0 0 0 2 0 0 4 50 0 0 7 0 5 0 5 氟 m e ： 1 9 8 9 8 24 0 21 0 大肠菌个i 2 03 数 m 鲫 3 9 2 92 02 01 0 b o d 注：工业冷却水水质标准为( g b j 5 0 - - 8 3 ) ，钢铁工业水污染物排放标准为( g b l 3 4 5 6 - - 9 2 ) 中钢铁联合企 业总排口的一级标准要求、污水综合排放标准 为( g b 8 9 7 8 - - 9 6 ) 中的一级标准要求 生活杂用水标准 为 ( c j t 4 8 - - 1 9 9 9 ) 中的冲厕所、绿化用水水质要求。 1 4 2 包钢总排污水处理工艺 ( 1 ) 包钢总排污水污染因子的确定 1 0 西安建筑科技大学工程硕士论文 根据多年来对包钢总排水系统监测结果( 表1 3 ) 的统计分析，以及对厂区各水处 理系统实际运行情况的调研可知：总排水中的酚、氰、氟、铅和锌等污染物主要来源 于焦化废水、轧钢含油废水、高炉煤气洗涤废水和转炉烟气除尘水，完成了这四部分 水处理系统的技术改造后，总排水中的酚、氰、氟、铅和锌的含量基本达到了钢铁 工业水污染物排放标准( g b l 3 4 5 6 - - 9 2 ) 、污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - - 9 6 ) 的水质 要求。同时，根据本论文后续工作中对各处理工艺的水质全分析，发现经过各工艺处 理，对以上污染物质均可进一步去除，因此，在总排污水治理方案中不考虑对这几个 污染因子的处理。 考虑到包钢总排污水处理后将用于工业循环冷却水的补充水、绿化用水及生产事 故备用水，对照总排污水水质及相应的水