钢铁厂水处理

钢铁厂水处理一、安全供水

钢铁厂的产品不含一滴水，但生产钢铁产品的过程却分分秒秒离不开水，钢铁生产对安全供水是非常高的，个别设备供水实行三保险，如高炉炉壁、连铸结晶器，热轧加热炉等。其一水泵双路供电，一路断电，另一路立即合闸供电。其二双路断电，柴油机水泵自动启动，即时供水。其三水搭供水，15分钟内柴油机水泵未能自动启动，水塔可自行供水15分钟左右，15分钟内柴油机人工启动。宝钢有自备电厂，厂网与华东电网连着，双路断电，几乎不可能，但水塔和柴油机水泵还需定期维护，柴油机每月还需人工启动一次。养兵千日，一天不用，可谁也不敢不养兵。大型钢铁厂水处理应包括制水和用水两部分，我先讲制水后讲用水。

二、制水由于钢铁厂各单位对水质要求不同，所以要生产不同质量要求的水，如工业水、过滤水、软水，纯水等。各种水可集中生产，也可分散生产，那种办法好，业内争论不休，始终没有结果。宝钢初步设计建一个中央水厂（可产工业水、过滤水、软水，纯水)，但自备电厂先行投产三年，只能先建个电厂自用的小水厂，宝钢实际上有两个完整的制水厂，两厂原水可以互通共用，即各自有两个取水地。随着生产发展，所有品种的水都由中央水厂生产的格局很快就被打破了，虽知统一处理的好处，虽工业水仍可满足需要，其他品种的要求因中央水厂就那么点能力那么点地方，不另建是不可能满足需要的，人不可能预知一切，所以统分之争没有结果。

1、制水工艺工业水制水工艺：长江河水-滩边水库-初沉池-沉淀池-PH调整池-贮水池-用户a、原水宝钢水源原选淀山湖湖水，淀山湖在黄浦江的上游，此水是黄浦江重要的补给水源，当时黄浦江下游已经出现黑臭，按初步设计宝钢最终取水量为24万立方米/天，上海市了解后，虽然已经开始施工，仍不同意我们在淀山湖取水。我们厂就在长江边上，却不能直接从江中取水，因为离东海很近，我们所处河段是潮感河段，江水海水在此来回摆动，江水时咸时淡。而且崇明岛把此处江段分为南北支河道，宝钢在南支岸边，退潮时北支含盐河水不完全原路退出，而是部分倒流进入南支河道，江水含盐变化和单一潮感河段不同，复杂得多，所以也不能完全按潮期直接取水。经专家论证在宝钢上游14公里处建边滩水库（宝山湖），在水库取水口前沿、上游和下游设三个浮筒，浮筒上装测江水氯离子浓度探头，并将结果通过无线传输系统传到控制中心，操纵工依数据开泵取水入库，或停泵结束取水，首先在国内实现避咸取淡。此方法已经在国内各河口推广使用。氯离子检测系统据说原冶金部建研院研制的，采用此系统控制取水，水库氯离子浓度能长年保证在50mg/l以下，建研院的工程技术人员对避咸取淡是立了大功的，可惜宝山湖畔的纪念碑中未留下他们的名字。b、沉淀宝山湖水含悬浮物（ss）很少，加药混凝沉淀效果不好，为了增加悬浮物从电厂取水口取少量长江水，效果很好，但污泥多了。以后采用沉淀污泥回流增加进水的悬浮物，沉淀效果更好，用药也省，污泥大量减少，使得大批脱水机闲置。

c、水压全厂统一供水，初期，末端水压不足，下边叫，增压，水损急增，降压，反复了不知多少次也难解决，末端加泵才解决。

三、用水钢铁厂用水按用途分类：生产原料，冷却，洗涤，喷洒等。生产原料用水如烧结造球加湿，冷轧用水电解制氢气和溶液配制等。冷却用水有直接和间接之分。直接冷却如熄焦,高炉炉皮喷水，高炉水渣水淬，热轧板坯除鳞、轧板层流降温，冷轧机喷乳化液降温等。间接冷却焦化初冷及各类热交换，高炉炉壁、炉缸，连铸结晶器和热轧加热炉步进梁等。洗涤用水如原料场皮带清洗，高炉煤气洗涤，转炉煤气洗涤，冷轧板各种漂洗和地坪冲洗等，喷洒用水如原料堆场抑尘洒水，焦化污水处理消泡洒水，原料皮带转运站洒水等。所有的用水过程都不会改变水的分子结构，只有电解制氢除外，但水是自然界最强的溶剂，所以在使用的过程中水中的溶质就会增加，水是液体有浮力亲水的固体颗粒很小（有资料说小于10微米）虽不溶解，却永远悬浮在水中。间接用水与热源接触也会使水温升高。所以水用过之后是会受污染会升温的，要继续使用必须进行必要的处理，用水要求不同有高有低，要求高的用好的，要求抵的用次的，所以串级使用，如高炉炉壁冷却水的排污水用于高炉煤气洗涤水，高炉煤气洗涤排水用于高炉水淬冲渣。

四、循环水钢铁厂循环水有清浊之别，清循环是指工业水间接换热之后，水温升高，经冷却重复再用，浊循环是指工业水使用后不但水温升高还含油或悬浮物，经沉淀过滤冷却重复再用。1、清循环清循环工艺：回水池—上水泵—冷却塔—冷水池—送水泵—用户——。宝钢各分厂都有清循环水系统，工艺设备大同小异，不一一讨论，我认为存在的问题有三：其一、有的工艺不设回水池用余压直接上冷却塔，此做法不利节能，冷却塔进水离地面高的有二十米左右，送水压力就要三十多米水柱，秋冬季节气温低，冷却塔开一部分就能满足供水温度的要求，即回水没有必要全上冷却塔，全上冷却塔显然是在浪费能源。可增设旁路回冷水池，系统降压，在上冷却瘩的回水管路上设增压泵，实现部分要冷却的回水才进冷却塔，不用进的由增设的旁路进冷水池，这样方能降压节能。北方秋冬季只有不锈钢带和塑料管。

b、除悬浮油与悬浮物

污水不断用离心泵强制循环，油滴不断破碎形成极微小的油珠悬浮在水中，严重是水被乳化而发白，甚至发绿。同时油珠粘附在微小氧化铁皮上使氧化铁皮不再沉降使出水SS浓度升高。旋流沉淀池的撇油机装在地下泵房，维修不便坏了就很难修复，自流进入旋流沉淀池的污水油和氧化铁皮未经泵混，油都浮在水面，此时最易撇油除去，可惜我很少看见旋流沉淀池的撇油机能长期运行。水中的悬浮油与悬浮物只有经砂过滤器处理才能除去，生产正常，设备不漏油，出水含油勉强达标（10mg/l），轧机跑油则无法达标。砂过滤器随着使用时间的延长，阻力增大，需要反洗，反洗污水经混凝沉淀，油泥再经浓缩、过滤机脱水、泥饼焚烧除油。砂过滤反洗后又重新进行正滤，正滤前十分中的出水含悬浮物很高，送中央水厂含油污水处理装置处理。砂过滤器过滤和反洗时因器壁流速慢，在过滤时靠壁处油泥粘在壁上，反洗时不能全部清除而结块，随着时间延长向中心扩展，过滤阻力大，出水含油升高，最后只好换砂，有是一年都坚持不了。层用洗涤剂反洗，但反洗液COD浓度很高，起泡不好处理，未采用。五、污泥处理工艺：沉淀池污泥—浓缩池（或污泥槽）—脱水机—泥斗—外送。钢铁厂水处理有二类污泥处理工艺：其一，炼铁炼钢的污水处理的沉淀池污泥沉降性能好，沉淀池沉淀所得污泥浓度高（含泥20~25%），无须浓缩直进污泥槽，就可进脱水机脱水。其二，联铸、热轧、钢管的旋流和平流沉淀池的沉淀物是粗颗粒的氧化铁皮，如前所述是用抓斗抓在干化槽自然脱水的，我不当它是污泥处理的范畴。联铸、热轧、钢管的砂滤反洗污水含的是油包化铁皮微粒的油泥，它们在砂滤反洗水平流沉淀池的沉降性能差，污泥浓度低，须经浓缩后才能进脱水机脱水。焦化污水的二沉池和混凝沉淀池的污泥浓度也低也要经过浓缩才能进行脱水机脱水。宝钢所用的脱水机五花八门，种类齐全，按大类可分为压滤、抽滤和机械压榨三类。1、压滤压滤——正压过滤，我们多采用全自动的板框压滤（个别小的除外），如中央水厂污泥，炼钢厂OG污泥，热轧厂油泥等，只有冷轧含锌污水处理采用管式过滤器。全自动的板框压滤采用中心进料两边出水，空气吹干，自动松框卸泥，自动压紧板框。它能过滤各种物料，适用范围很广，滤饼都较干，含水30~40%。缺点是过滤压力在0.3~0.5Mp，动力消耗较大。过滤普通物料国产涤纶滤布已经过关，宝钢已大量使用，上世纪末过滤油泥的复膜滤布仍要进口，曾经试用过很多未复膜的滤布，试用结果一是卸泥困难，二是寿命短，过不了关，不知现在是否解决了。管式过滤器是多管过滤设备，滤管外套复膜滤布，过滤含悬浮物很低的污水（SS2~3g/l），中和反应生成氢氧锌沉淀物，不经沉淀直接过滤，即沉淀与过滤合一，滤饼含水高，是手捏不能成团的料浆。

2、抽滤抽滤——负压（真空）过滤，我们大多采用全自动的转鼓真空过滤机和全自动折带式转鼓真空过滤机。全自动转鼓真空过滤机，用于炼钢（一期）连铸水处理污泥、炼钢石灰水处理污泥。全自动的转鼓真空过滤机滤布将转鼓完全包裹，紧贴转鼓，滤布随转鼓一起旋转，通过机头的分配盘随转鼓的旋转完成污泥的抽吸、抽干、吹落过程。滤饼虽稠，但手捏不成型。全自动折带式转鼓真空过滤机，用于炼铁除尘水处理污泥、初轧水处理污泥，它与全自动的转鼓真空过滤机的抽吸、抽干过程都一样，不同之处是落泥，在转鼓旁边加了一根螺纹落料杆，滤布在转鼓与螺纹落料杆之间不断循环移动，粘在滤布上已抽干的污泥到了此杆就开裂，滤布再向前运动污泥就会脱离掉落，不象全自动的转鼓真空过滤机脱泥是靠压缩空气吹落的。滤饼较干，手捏能成型。炼焦水处理污泥采用带式真空过滤机脱水，它象放平的皮带运输机，张紧的滤带在四个锟筒之间不断循环移动，长方形的橡胶真空吸盘装在上行滤带下面，滤料加在上行滤带上面，随上行滤带的前移完成抽滤抽干过程，在向下行走滤带处装有刮刀，将泥饼刮落，反行滤带用水冲洗后折返过滤处。此装置适用于处理松散的煤屑、焦屑之类的物料。3、机械压榨机械压榨的滤带是头尾相接的环带，它在张紧辊和转向辊之间穿行，时分时叠循环往复。污泥夹在两层滤网之间，两层滤网在上下张紧辊在穿行，逐渐收紧榨去污泥中的水分，走至分行辊，上行带与下行带分开。下带折返经水洗至竖行转向辊，下带90度转弯竖行至横行转向辊，再转90度平行。上带转弯90度竖立至传动辊，传动辊外侧装有刮刀，将泥饼刮落。上带经传动辊再转90度平行进入加料区，污泥加在滤带上，污泥中的水分在滤带平行移动过程中穿过滤网而除去。上带带着污泥继续前行至斜行转向辊向下斜行，污泥掉在返行的下带上，上带与下带同向前行至合并辊将污泥夹在中间，完成了一个操作过程。焦化活性污泥采用带式压榨机脱水，先要加阳离子助凝剂使污泥结成胨状，然后再进行脱水，泥饼含水约60%。六、冷轧污水处理冷轧厂工艺繁杂，产生多种污水。热轧板除氧化铁皮酸洗产生废酸,，五机架冷连轧、轧辊磨削产生含油乳化污水，钢板表面脱脂及清洗生产含油含碱污水，电镀锌产生含锌污水，电镀锡产生含锡污水，热镀锌、电镀锌和电镀锡板表面钝化产生含铬污水。如果六种污水混在一起是极难处理的，我们采用分而治之的办法进行治理，即使这样也必须精心操作才能达标。1、废酸再生工艺：盐酸—酸洗—废酸槽—反应槽—沉淀池—中间槽—浓缩器—反应炉—吸收塔—再生酸槽—回用。宝钢用18%盐酸酸洗热轧板产生含氯化亚铁废酸，酸洗板再用水逆流漂洗产生含酸漂洗废水。废酸除硅经浓缩喷成雾进入反应炉，生成固体氧化铁红和高温气态氯化氢，氧化铁红是制造磁性材料的尚好原料，高温气态氯化氢在浓缩器中与废酸换热冷却后进入吸收塔，用漂洗废水吸收产生再生酸，补加新酸返回酸洗。反应炉因设计不配套，炉子处理能力大，废酸供不上时，炉子不能停，只能喷水继续运行，俗称水操作，喷废酸称酸操作。酸操作改水操作时浓缩器的高浓度的氯化亚铁排入污水回收地坑，再送含酸污水处理造成很大的麻烦，后面再详述。2、含油污水处理工艺：含油污水—分离（调节）池—纸质过滤器—1#管式超滤器—2#管式超滤器—酸碱污水处理。冷轧过程产生的各种含油污水和乳化废液用管道通过地下管廊汇集至分离池，该池象普通的平流沉淀池，设刮沉淀油渣的刮渣机，还有蒸汽加热装置，但没有溢流出水口。池面浮油用不锈钢撇油机撇除，池底油渣用刮渣机刮至池底的渣斗定期用泵送酸碱污水处理的浓缩池，含油乳化液加热至55度左右，泵的进口从池壁半当中接出（所以具有水量调节功能），送往纸质过滤器。滤液送管式超滤器过滤，一次超滤出水含油40~60mg/l，二次超滤出水含油10~15mg/l，送酸碱污水处理。超滤液含油约40%，经再次超滤和高速离心机后按设计含油可达80%，实际是高速离心机震动大无法使用，再超滤只运行了一段时间，因一二次超滤器反洗时间长，无法满足需要，只好将其停用并用于一二次超滤。含油40%的废油进入废油槽加温、静置，上层废油外卖，分离污水返回分离（调节）池。分离（调节）池容量有限，不断返回，水量积累，处理不了，经常发生胀池，故又增设间断加酸的破乳槽，此槽少量上层污油返回分离（调节）池，大量下层含酸污水送酸碱污水处理，这样含油污水处理才勉强混得下去。冷轧除油超滤国内其他钢厂也有引进，使用也不是很理想，有的已不用了，宝钢也遇到困难，主要是反洗困难，原来四个班都操作效果不好，后抽二人做白班专门搞反洗，有好转，但仍有时一二天也反洗不了的情况，反洗出水流量上不去，无法接回超滤，分离池都快要外溢了，无论酸泡或碱泡（泡指进足浓的反洗液停留在超滤管内），无论酸反洗碱反洗都无用。以后通过分析分离池水质发现含锌浓度很高，锌是两性氢氧化物，酸、碱中都可能溶解成离子，锌离子透过滤膜，PH值发生变化生成氢氧化锌沉淀把膜孔堵死，使反洗非常困难。为什么会出现呢？原来脱脂含油污水地坑和含锌污水地坑同在一个地下室，含锌污水地坑泵不过关，常坏又没有及时修，造成含锌污水地坑外溢，然后进入含油污水地坑，含有锌的污水就从含油污水地坑泵进入分离池，使整个含油污水系统含锌。对电镀锌机组严格考核后再未出现次种情况。

宝钢二冷轧含油污水处理采用有机破乳剂、气浮除油、核桃壳过滤工艺，是常规工艺，回收的废油含渣多，流动性不如超滤回收废油。3、含铬污水工艺：浓含铬污水槽—稀含铬污水槽—还原反应槽—控制阀—酸碱污水处理。含铬污水有浓和稀两种分设贮槽，浓污水可进稀污水槽也可直进还原反应槽，还原反应槽加含氯化亚铁的酸洗废液和5%稀盐酸调节PH值，在还原反应槽中装有PH计和六价铬测定仪，用低速搅拌桨搅拌，PH值控制在2.0~3.0，二价亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子。当槽中六价铬浓度小于0。5mg/l时控制阀门自动打开，处理好的污水流入酸碱污水处理系统的调节池；当槽中六价铬浓度大于0。5mg/l时控制阀门自动关闭。该系统自动操作，运行稳定，出水全达标，是宝钢污水处理引进项目中最成功的项目，只是六价铬测定仪仍需进口且贵。4、酸碱污水工艺：酸碱污水调节池—氧化槽—反应槽—沉淀池—调PH值—外排原设计没有酸碱污水调节池，因水量和水质变化大，操作极困难，出水水质波动很大，所以增建200立方米的调节池。各生产单元的酸性污水、超滤处理碱性污水和含铬处理酸性污水全部进入调节池，用泵打回流匀质。氧化池采用机械充氧，将污水中的二价铁离子氧化成三价铁离子。用石灰乳中和酸性，因含锌，理论计算PH值要7.7才能达到排放标准（5mg/l），按理PH值控制到8应该没有问题，实PH值8.5还不达标，所以PH值控制在8.5~9.0，如果超9可以在出水管加酸调节PH值，所以对这样的操纵认为是合理的，其实是没有找到根源。反应池加助凝剂PAM和沉淀池回流污泥，因水质和水量变化要经常调节加入量，操作要求高。沉淀池是长方形的斜板沉淀池，斜板易积泥。一冷轧有大大小小集水地坑72个，每个地坑装有依液位自动运行的送水泵，这就存在多台泵同时送水的情况。全面投产后，经常发生多路同时送水，造成氧化槽溢流，不要说达标，连正常运行都无法实现，所以增建200立方米的调节池。调节池投运后，能正常运行了，又不定期出现黑水，黑泥，氧化池至沉淀池一片黑，出水考核水质全部超标。经过长时间取样分析，发现黑水是进水二价铁离子浓度过高引起的，纯的二价铁离子是绿色，在衬黑色橡胶的槽中混合的绿水看上去就成黑水。原来的设想是用冷轧酸洗污水中存在的氯化亚铁，若在氧化池中通过充氧和调节PH值，将二价铁离子完全氧化成三价铁离子，生成絮状红色的氢氧化铁就能代替絮凝剂，实现以废治废。但是氯化亚铁浓度高了，氧化能力不够时，PH值提高后，没有来得及氧化的亚铁离子生成泥状氢氧化亚铁，氢氧化亚铁和氢氧化铁混合沉淀物颜色发黑，失去絮凝效果，沉淀池的沉淀效果极差，出水必然超标。高浓度的氯化亚铁在冷轧厂只有酸洗和