淺談鋼鐵工業(yè)廢水深度處理回用技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：由于鋼鐵工業(yè)耗費(fèi)的水量非常大，為了節(jié)約用水，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須對(duì)其工業(yè)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行回收利用。常規(guī)的廢水處理對(duì)廢水中的錳、鐵以及一些有機(jī)物的去除效果很差，不能夠?qū)崿F(xiàn)廢水回用。而生物活性炭技術(shù)的應(yīng)用能夠很好的避免常規(guī)處理工藝中的缺點(diǎn)，進(jìn)行廢水深度處理，實(shí)現(xiàn)廢水回用。主要探討了生物活性炭技術(shù)在鋼鐵工業(yè)廢水中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼鐵 廢水 深度處理 生物活性炭

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（c）-0151-02

鋼鐵工業(yè)是我國(guó)重要的支柱產(chǎn)業(yè)，是高水耗、高能耗的產(chǎn)業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)在我國(guó)，鋼鐵工業(yè)每年的耗水量大概為32億立方米。眾所周知，我國(guó)水資源非常匱乏，所以如此大的耗水量引起了相關(guān)部門的高度重視，為了節(jié)約用水，必須對(duì)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行深度處理和回收利用，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也能夠減少工業(yè)排放污水的總量，減少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的壓力。生物活性炭的應(yīng)用可以對(duì)工業(yè)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行深度處理，另外水中不易降解的有機(jī)物也能夠通過(guò)該技術(shù)將其去除。尤其是對(duì)鋼鐵工業(yè)廢水中錳、鐵的去除效果非常好。因此探究生物活性炭技術(shù)在深度處理和回收利用鋼鐵工業(yè)廢水中的應(yīng)用具有重要的研究意義。

1 進(jìn)行鋼鐵工業(yè)廢水回用的意義

我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量占據(jù)世界總產(chǎn)量的一半以上，位居世界第一。鋼鐵工業(yè)是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)支柱，關(guān)系著建筑、汽車等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著全球節(jié)約用水的呼聲越來(lái)越高，我國(guó)也積極做出大量的節(jié)水措施，鋼鐵工業(yè)用水量逐年減少，取得了很大的成效，但是我們?nèi)匀豢梢钥匆?jiàn)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)所耗費(fèi)的水量依然非常巨大，也是水體污染物和大氣污染物排放的主要產(chǎn)業(yè)之一。因此循環(huán)用水、減少污染物排放是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2 鋼鐵工業(yè)廢水處理技術(shù)

鋼鐵工業(yè)產(chǎn)生的廢水主要來(lái)源是：沖渣廢水、凈化煙氣產(chǎn)生的廢水、冷卻設(shè)備產(chǎn)生廢水以及沖洗場(chǎng)地的廢水等。冷卻廢水可以分為直接冷卻廢水和間接冷卻廢水，其中直接冷卻廢水中的污染物質(zhì)非常多，而間接冷卻廢水所受污染很少，可以直接經(jīng)過(guò)冷卻回用。

根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，廢水的水質(zhì)也有差別，同種工藝不同時(shí)期排出的廢水水質(zhì)也有很大差異。這些廢水形成的污染主要有：化學(xué)毒物污染、酸污染、熱污染、有機(jī)需氧物污染、固體懸浮物污染等，污染面非常廣。

常見(jiàn)的鋼鐵工業(yè)廢水處理法有：化學(xué)處理、物理處理以及生物處理?；瘜W(xué)處理法中常見(jiàn)的有中合法、混凝法以及氧化還原法等；物理法有氣浮和沉淀、過(guò)濾和隔截、蒸發(fā)濃縮和離心技術(shù)等。這些方法處理廢水量比較大，并且處理的效率也很高，但是設(shè)備的占地面積比較大，經(jīng)過(guò)處理后廢水中含有的污染物容易超標(biāo)，并且回用水質(zhì)并不穩(wěn)定。按照物理和化學(xué)方法處理后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)廢水中錳、鐵以及部分有機(jī)物和濁度超標(biāo)等，在這種情況下并不能達(dá)到廢水回用的標(biāo)準(zhǔn)，因此需要采用生物技術(shù)提高廢水回用率。膜分離技術(shù)和生物活性炭技術(shù)在廢水深度處理中具有很大的作用，能夠有效去除廢水中難以被降解的重金屬和有機(jī)物，提高廢水回用率。

3 生物活性炭在廢水處理中的應(yīng)用

3.1 生物活性炭工藝原理

該方法是將活性炭作為廢水中微生物繁殖和聚集的載體，由于活性炭具有吸附作用，因此在一定的條件和溫度下，可以將廢水中的微生物講解和吸附。當(dāng)廢水中的氧氣比較充足時(shí)，其中存在的污染物就可以被活性炭吸附，由于該活性炭的孔隙中含有很多微生物，所以被吸附的有機(jī)物還可以作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給微生物，保證微生物的生命活力，而微生物在不斷的繁殖過(guò)程中會(huì)形成生物膜，能夠達(dá)到持續(xù)降解污染物的作用，并為活性炭的再生提供了保障。

3.2 應(yīng)用試驗(yàn)分析

為了驗(yàn)證生物活性炭的應(yīng)用效果，筆者在某鋼鐵企業(yè)排放廢水的內(nèi)圍廠河中選取試驗(yàn)原水。該圍廠河中的廢水是經(jīng)過(guò)處理后達(dá)標(biāo)排放的，其中還包括了雨水和少量的生活污水。表1是原水回用應(yīng)達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

選用的試驗(yàn)裝置為生物活性炭濾柱，柱高2.4 m，內(nèi)徑為15 cm，濾柱中生物活性炭層一共高1.2 m，填料為柱狀活性炭。采用自然掛膜的方式，原水溫度是25 ℃左右，在生物膜培養(yǎng)時(shí)期，將濾柱的濾速控制在每小時(shí)1.2 m，空床停留時(shí)間是1 h。生物膜成熟以后將原水從濾柱的頂部跌水曝氣下流通過(guò)濾柱。在試驗(yàn)過(guò)程中，為了保證濾柱的運(yùn)行維持在常態(tài)，筆者對(duì)濾柱進(jìn)行單獨(dú)水沖，每隔4天進(jìn)行一次反沖，每次沖洗時(shí)間為8 min。

試驗(yàn)選用的分析項(xiàng)目有COD、總磷、錳、鐵以及廢水濁度。采用鄰菲啰啉分光光度法測(cè)定鐵，采用高碘酸鉀氧化分光光度法測(cè)定錳，采用重鉻酸鉀測(cè)定COD等。

3.3 結(jié)果分析

在掛膜期間，濾柱對(duì)氨氮和COD的去除率很高，達(dá)到平均61%和72%，后期由于活性炭吸附的污染物量已經(jīng)非常大，這兩種物質(zhì)的吸附率逐漸降低，但是對(duì)污染物的降解效果顯著提升。到第22天時(shí)，濾柱對(duì)氨氮和COD的去除率已經(jīng)穩(wěn)定，保持在42%和61%，并成功掛膜。其對(duì)廢水中錳和

鐵的平均去除率均高達(dá)78%。經(jīng)測(cè)驗(yàn)，二價(jià)錳離子被微生物氧化成四價(jià)錳離子，并吸附在濾料的表層，而在二價(jià)鐵離子則被氧化成了三價(jià)鐵離子，吸附在生物膜的表面，廢水中的錳鐵含量均達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，但是由于生物反應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)，所以是本方法的一大缺陷。由于生物活性炭存在大量的空隙，整體表面積很大，以及微生物繁殖的效率很高所以對(duì)有機(jī)物的降解力度非常高。

試驗(yàn)結(jié)果證明生物活性炭處理工藝不但能夠?qū)﹀i、鐵達(dá)到很高的去除率，并且對(duì)有機(jī)物以及濁度的去除效果也很好，當(dāng)運(yùn)行停留時(shí)間為45 min時(shí)，對(duì)COD、總磷、氨氮以及濁度的去除率分別高達(dá)55%、44%、85%以及43%.通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)濾，微生物能夠?qū)㈠i、鐵離子充分氧化吸附，使廢水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。

4 其他技術(shù)

除了生物活性炭技術(shù)，在我國(guó)鋼鐵企業(yè)中反滲透技術(shù)在廢水深度處理和回用中的作用也很大，其節(jié)能效果非常好。它利用的是膜分離技術(shù)原理，利用反滲透的原理可以將廢水中的有機(jī)物、微生物等有效去除，該技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用也比較廣。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，在鋼鐵工業(yè)廢水處理中，生物技術(shù)對(duì)廢水深處理的效率非常高，合理控制處理工藝條件，利用生物活性炭技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)能夠達(dá)到非常好的處理效果，提高廢水的回用率。隨著科研技術(shù)的不斷發(fā)展，我們一定能夠克服該技術(shù)在使用中的缺點(diǎn)，使生物活性炭工藝得到大量的推廣。

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