淺談鋼鐵企業(yè)AOP技術(shù)水凈化處理措施

趙冬青

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063001）

概述

最近，根據(jù)我國鋼鐵協(xié)會(huì)聯(lián)合多家單位的權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，在我國鋼鐵企業(yè)中每噸鋼平均耗費(fèi)新水為12.8立方米，全行業(yè)取水量估計(jì)在34億立方米左右。而結(jié)合我國目前是一個(gè)水資源還嚴(yán)重短缺的國家，面對人均水資源量只有2200立方米，只有世界平均水平的1／4，是世界第13個(gè)貧水大國這個(gè)不爭的事實(shí)，此時(shí)此刻，減少浪費(fèi)、減少排放污染，是每個(gè)鋼鐵用水企業(yè)最為首要的根本任務(wù)。

鑒于此，文章闡述了基于鋼鐵企業(yè)AOP技術(shù)水凈化處理措施的一些技術(shù)及觀點(diǎn)。行文如下。

1.鋼鐵企業(yè)AOP技術(shù)介紹

AOP(Advanced Oxidation Processes)是利用臭氧與水中氰化物、鹽類等各種無機(jī)物的反應(yīng)，大量減少水中的COD、BOD、降低SS、TDS、濁度，并在溶液中形成OH-等天然的強(qiáng)氧化性物質(zhì)，逐步使水中有機(jī)物分解、斷裂。而實(shí)際上，AOP技術(shù)水處理效果在很大程度上取決于臭氧水溶液的投加方法，科學(xué)、合理的投加能使臭氧水溶液與循環(huán)冷卻水有效反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)處理循環(huán)冷卻水、實(shí)現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)定的目標(biāo)。

根據(jù)現(xiàn)在我國諸多鋼鐵企業(yè)的實(shí)際使用情況來看，它是一種利用天然強(qiáng)氧化劑產(chǎn)生高氧化性的溶液進(jìn)行水處理的一項(xiàng)無化學(xué)、無污染、高效率的綠色技術(shù)。

從AOP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上它包括了氣源、氣水混合器、監(jiān)控系統(tǒng)、臭氧發(fā)生器、尾氣和現(xiàn)場檢測等。它的氣源可采用空氣或氧氣，但對氣體的純凈度、含量、壓力有一定要求。在實(shí)際工作中，臭氧發(fā)生器是產(chǎn)生臭氧的裝置，而且是AOP系統(tǒng)的核心裝置。

2.AOP技術(shù)工作原理

上面所述，AOP系統(tǒng)是以空氣或氧氣為氣源，由臭氧發(fā)生器制取臭氧，臭氧通過氣水混合器形成臭氧水溶液。臭氧水溶液注入冷水池、凈循環(huán)水管路或冷卻塔填料下側(cè)，最后臭氧水溶液與循環(huán)水接觸混合后開始進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定工作。根據(jù)循環(huán)水的水質(zhì)情況，AOP系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)整臭氧發(fā)生量、壓力、流量、臭氧濃度。

在時(shí)間效應(yīng)上，臭氧水溶液加入點(diǎn)的距離不應(yīng)超過水流10～20min的流程。而對于大型工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，臭氧水溶液的投加位置可選擇在冷水池、循環(huán)水管路等。一般地來說，大型工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的冷水池容積可達(dá)幾千立方米，其有效容積通常不小于20min的循環(huán)水量，因此在冷水池內(nèi)需要設(shè)置多個(gè)臭氧水溶液投加點(diǎn)，一般可在冷水池的兩端設(shè)置。

大型工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)臭氧水溶液投加示意圖如下所示。

3.AOP技術(shù)特點(diǎn)

這種高度氧化法是在水處理過程中以羥基自由基作為主要氧化物，克服了普通氧化法所存在的問題，并以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得到鋼鐵企業(yè)的認(rèn)可。根據(jù)筆者從事工作所知，有以下幾個(gè)較為顯著的特點(diǎn)，具體如下：

3.1 具有強(qiáng)氧化性。從事這方面工作的人都知道，臭氧可與水中氰化物、硫氰酸鹽、亞硝酸鹽、硫代硫酸鹽等無機(jī)物反應(yīng)，并可與酚類、不飽和鍵化合物等有機(jī)物反應(yīng)，它能大量減少水中 COD、BOD、降低 SS、TDS、濁度。下表是各種氧化劑的氧化電位，從表中我們可以看到羥基自由基是一種極強(qiáng)的化學(xué)氧化劑，它的氧化電位比普通氧化劑要高得多，這意味著·OH的氧化能力要大大高于普通化學(xué)氧化劑。

各種氧化劑的氧化電位

3.2 殺菌效果好。根據(jù)有關(guān)單位長期使用來看，在殺菌效果上有很大的潛力。下表是幾種殺菌劑的使用效果比較：

3.3 具有緩蝕作用。根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)得知：鋼鐵企業(yè)經(jīng)過AOP技術(shù)臭氧處理后循環(huán)水的pH值可穩(wěn)定在8.5～9，大大降低了酸性腐蝕。在實(shí)際反應(yīng)中，臭氧有效殺滅引起點(diǎn)腐蝕的細(xì)菌，消除管道內(nèi)壁表層垢下滋長的腐蝕微生物，會(huì)消除點(diǎn)蝕的發(fā)生。另外，在管道內(nèi)壁表面可產(chǎn)生γ-FeO的結(jié)晶，適當(dāng)劑量對鐵、不銹鋼等形成保護(hù)膜，也會(huì)降低腐蝕。

除此之外，它還具備處理效率高，減少THMS的生成量等諸多優(yōu)點(diǎn)，在這筆者就不一一闡述了。

4.應(yīng)用案例

某鋼鐵企業(yè)，工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)水量超過了30000m3/h，在正式運(yùn)行6個(gè)月后管道系統(tǒng)沒有發(fā)現(xiàn)腐蝕和結(jié)垢的現(xiàn)象，同時(shí)工藝設(shè)備換熱器的對數(shù)平均溫差(LMTD)均從采用AOP技術(shù)前的10～11下降至采用后的8左右，節(jié)能效果非常明顯，再有就是新水補(bǔ)充量從約10000m3/d下降至約6500m3/d，工業(yè)水循環(huán)率從98.6%提高至99%。

根據(jù)以上使用情況我們得出結(jié)論：

4.1 采用高度氧化法AOP進(jìn)行凈循環(huán)水水質(zhì)穩(wěn)定沒有化學(xué)污染，符合國家節(jié)能減排措施。

4.2 鋼鐵企業(yè)回用水甚至反滲透系統(tǒng)的濃水在理論上均可成為鋼鐵企業(yè)凈循環(huán)補(bǔ)充水。對于節(jié)約工業(yè)新水并減少工業(yè)廢水的排放具有極大的影響。

4.3 根據(jù)有關(guān)資料數(shù)據(jù)看，在最高電導(dǎo)率達(dá)到6000μScm時(shí)，凈循環(huán)水并無結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。

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