钢铁厂废水循环处理技术方案

钢铁厂废水循环处理技术方案钢铁生产全流程（焦化、炼铁、炼钢、轧钢等工序）会产生大量成分复杂的废水，包含重金属离子、悬浮物、油类、氰化物等污染物。若直接排放不仅造成水资源浪费，还会对生态环境构成威胁。构建“分质处理、梯级回用”的废水循环系统，是钢铁企业实现“减污、节水、增效”协同目标的核心路径。本文结合行业实践，从工艺设计、系统集成到运行管理，系统阐述钢铁厂废水循环处理的技术方案。一、废水特性与处理目标钢铁厂废水按来源可分为四类，需针对性设计处理工艺：废水类型污染物特征典型工序处理难点------------------------------------------------------------------------------------冷轧废水含油、乳化液、重金属（锌、铬）冷轧、镀锌油类乳化稳定，重金属需深度去除热轧废水高悬浮物（氧化铁）、高温、含油热轧、连铸悬浮物浓度高，设备磨损风险大焦化废水酚、氰、氨氮、难降解有机物焦化、煤气净化毒性强，生物降解难度大冲渣水高悬浮物、水温波动大高炉、转炉冲渣悬浮物堵塞管道，水温影响回用处理目标回用率：核心工序（如冷轧、热轧）废水回用率≥90%，全厂综合回用率≥85%；回用水质：满足《循环冷却水水质标准》（GB/T____）或生产工艺用水要求（如冷轧乳化液配制需电阻率≥10MΩ·cm）；外排达标：COD≤50mg/L、悬浮物≤30mg/L、重金属（如总锌）≤1.5mg/L（符合《钢铁行业水污染物排放标准》）。二、预处理工艺设计预处理旨在去除大颗粒杂质、浮油、均衡水质，为后续处理减负。1.格栅与沉砂池采用机械格栅（间隙5~10mm）拦截废水中的铁皮、渣块等大颗粒，避免后续设备磨损；沉砂池（停留时间2~4min）去除砂粒，降低管道堵塞风险。2.均质调节池设置厌氧/好氧搅拌调节池，通过曝气或机械搅拌均衡水质（pH波动≤0.5、污染物浓度波动≤10%）与水量，缓解后续工艺冲击。对于热轧高水温废水，可串联冷却塔降温（水温≤40℃），避免影响生物处理活性。3.除油工艺针对含油废水（如冷轧乳化液、热轧含油废水），采用“隔油池+气浮法”组合：隔油池（停留时间2~4h）去除浮油（粒径≥100μm），去除率≥80%；气浮池投加破乳剂（如氯化钙，投加量50~100mg/L），通过溶气水（压力0.3~0.4MPa）产生微气泡，捕捉乳化油（粒径10~100μm），去除率≥90%。三、核心处理技术集成核心处理需根据废水类型选择“物化+生化+深度处理”的组合工艺，实现污染物高效去除。（一）重金属与悬浮物去除（热轧、冷轧废水）1.混凝沉淀投加聚合氯化铝（PAC，20~50mg/L）与聚丙烯酰胺（PAM，0.5~1mg/L），在反应池（pH调至8~10）中形成絮体，经斜管沉淀池分离。该工艺对悬浮物去除率≥95%，重金属（如铁、锌）通过氢氧化物沉淀去除（出水总锌≤1.0mg/L）。2.过滤单元沉淀出水进入石英砂过滤器（滤速8~10m/h）或多介质过滤器（石英砂+活性炭），进一步去除残留悬浮物（出水SDI≤5），为膜处理做准备。（二）有机污染物降解（焦化、冷轧含油废水）1.生物处理针对含酚、氰、氨氮的焦化废水，采用A/O（缺氧/好氧）工艺：缺氧段（DO≤0.5mg/L）：反硝化菌将硝态氮还原为N₂，脱氮效率≥80%；好氧段（DO=2~4mg/L）：好氧菌降解有机物（COD去除率≥80%），氨氮氧化为硝态氮（出水氨氮≤5mg/L）。若废水中油类浓度＞100mg/L，需先经除油预处理（如气浮），避免油膜包裹微生物，降低生化效率。2.高级氧化针对难降解有机物（如乳化液中的长链烃），采用Fenton氧化（H₂O₂投加量0.5~1.5g/L，Fe²⁺投加量0.1~0.3g/L）或臭氧氧化，破坏有机物结构（B/C比从0.2提升至0.4~0.5），提高可生化性。（三）膜分离技术（深度处理与回用）1.超滤（UF）截留分子量10~100kDa的颗粒物、胶体、细菌，产水SDI≤3，作为反渗透（RO）的预处理。膜通量80~120L/(m²·h)，操作压力0.1~0.3MPa，可去除90%以上的悬浮物与胶体。2.反渗透（RO）去除离子、小分子有机物，产水电阻率≥10MΩ·cm，可回用于冷轧工艺用水或循环冷却水补水。RO膜通量15~25L/(m²·h)，操作压力1.5~2.5MPa，回收率70%~80%。3.膜污染控制采用“在线冲洗+离线化学清洗”：在线冲洗：每2h用产水反冲洗（压力0.1MPa，时间30s），去除膜表面截留物；离线清洗：每月用柠檬酸（pH=2~3）或NaOH（pH=10~11）溶液浸泡2~4h，去除钙垢、有机物污染，膜寿命可延长至3~5年。四、循环利用系统构建根据回用水质要求，构建“梯级回用”网络，实现水资源最大化利用：回用水类型水质要求处理工艺回用工序--------------------------------------------------------------------------------------冷却用水悬浮物≤10mg/L，水温≤35℃预处理+混凝沉淀高炉、转炉间接冷却冲渣用水悬浮物≤50mg/L，水温≤60℃沉砂池出水高炉、转炉冲渣工艺用水电阻率≥10MΩ·cm预处理+RO冷轧乳化液配制、连铸结晶器冷却杂用水COD≤50mg/L，悬浮物≤10mg/L深度处理出水厂区绿化、地面冲洗五、运行监控与管理体系1.在线监测在关键节点（调节池、沉淀池、膜产水）安装pH、COD、悬浮物、电导率传感器，实时上传数据至DCS系统。当COD＞80mg/L、悬浮物＞20mg/L时，系统自动报警并调整药剂投加量。2.运维管理制定“三级巡检”制度（班组/车间/厂级），记录药剂投加量、设备能耗、膜通量等参数。每月开展工艺优化（如根据进水水质调整混凝剂投加量），每季度进行膜性能测试（通量衰减＞20%时启动离线清洗）。3.应急预案针对停电、膜污染、药剂泄漏等突发情况，制定应急流程：停电：启动备用柴油发电机，保障关键设备（如泵、风机）运行；膜污染：切换至备用膜组，对污染膜进行离线清洗；药剂泄漏：关闭投加泵，启动应急水池暂存废水，避免冲击后续工艺。六、实施要点与效益分析（一）工艺适配性小型钢铁厂（产能＜100万吨/年）：优先选择“混凝沉淀+过滤+循环冷却”工艺，投资低（吨水投资约800~1200元）、运维简单；大型联合钢铁企业（产能≥500万吨/年）：采用“预处理+生化+膜处理”组合，满足多工序回用需求（吨水投资约1500~2500元）。（二）设备选型泵阀：选用316L不锈钢或衬胶材质，避免重金属、酸碱腐蚀；膜组件：优先选择抗污染型RO膜（如带负电荷的海水淡化膜），降低油污、悬浮物的影响。（三）效益分析以某1000万吨级钢铁厂为例：环境效益：年节水约2000万吨，减排COD1000吨、重金属50吨，外排废水减少90%以上；经济效益：吨水回用成本约3~5元，年节约水费超5000万元，减少排污费支出约800万元；社会效益：助力企业通过“绿色工厂”认证，提升品牌形象，符合“双碳”目标下的产业升级要求。结语钢铁厂废水循环处理需立足“分质处理、梯级