無聚合硫酸鐵投加的脫碳實(shí)驗(yàn)

郭景民 張國(guó)祥 段建新 / 河北鋼鐵集團(tuán)承鋼公司能源事業(yè)部

無聚合硫酸鐵投加的脫碳實(shí)驗(yàn)

郭景民 張國(guó)祥 段建新 / 河北鋼鐵集團(tuán)承鋼公司能源事業(yè)部

本文對(duì)承鋼工業(yè)污水處理現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行了初步的分析和探討，指出導(dǎo)致回用水脫碳效率低的主要原因，并從調(diào)整污水廠工藝運(yùn)行方式，改善運(yùn)行環(huán)境，調(diào)整藥劑投加方式等多方面著手采取行之有效的措施，大大提高了脫碳效率，降低了生產(chǎn)成本 、社會(huì)效益和環(huán)境效益明顯。

污水廠；無聚合硫酸鐵投加；提高脫碳效率；經(jīng)濟(jì)效益；環(huán)境效益

1.前言

污水處理廠的穩(wěn)定、高效運(yùn)行一直是鋼鐵公司的重要環(huán)節(jié)，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，承鋼為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)藥劑節(jié)省，并且改善水處理效果，提升各冷卻環(huán)路性能，一直在進(jìn)行著探索和實(shí)踐。鋼鐵工業(yè)是高能耗、高排放的工業(yè)，作為我國(guó)支柱性產(chǎn)業(yè)，隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展，水資源短缺問題日益突出。因此加強(qiáng)水資源的管理尤其具有重要意義。利用生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水資源，提高中水的回用率，不僅可以降低噸鋼耗新水量，有效地節(jié)約水資源，還可以減少污水或廢水的排放量，減輕水環(huán)境的污染，具有明顯的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.承鋼污水處理廠簡(jiǎn)介

隨著承鋼產(chǎn)能的日益擴(kuò)大，在承鋼這樣的缺水地區(qū)，減少新水耗用、提高中水回用率迫在眉睫。

承鋼污水處理廠主要處理鋼鐵工業(yè)廢水和一部分生活污水，該污水處理廠工藝流程為：原水——粗、細(xì)格柵——沉砂池——調(diào)節(jié)池——高密度沉淀池——V型濾池——回用水池——用戶。

3.污水廠脫碳現(xiàn)狀及原因分析

為了進(jìn)一步了解承鋼一期污水廠在運(yùn)行過程中的實(shí)際脫碳效果，采取通過實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行理論分析。

取樣: 污水處理廠進(jìn)水，污水處理廠沉淀池出水，污水處理廠砂濾池出水。

水廠實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 證明無聚合硫酸鐵的投加，污水處理廠仍可運(yùn)行并且改進(jìn)石灰脫碳工藝。

首先，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室調(diào)研：污水處理廠廢水石灰脫碳工藝。在 1 月28 日，檢測(cè)樣品的成分如下：

此實(shí)驗(yàn)展示的是恒定的投加聚合硫酸鐵（60mg/L）和聚丙（1.25mg/L）。 只有石灰投加一個(gè)變量，石灰以粉末投加并反應(yīng)20 分鐘。首先，結(jié)果顯示總硬 度隨著石灰投加量的增加而先降低后增加。

結(jié)論：所以，最優(yōu)的除硬投加石灰的濃度顯示為 160mg/L 左右?？倝A度的走勢(shì)與總硬度一樣。

從實(shí)驗(yàn)pH 的變化顯示最大化的脫碳工藝發(fā)生在 pH 在 10.2 和10.3 之間。

通過對(duì) Ca 和 Mg 的分別測(cè)量，我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)事實(shí)，就是他們的走勢(shì)非常不同。Ca 的變化與總硬度很像（這一點(diǎn)很符合邏輯，由于 Ca 是主宰總 硬度的成分）。

這些走勢(shì)可以解釋為是由于 Ca 和 Mg 發(fā)生的反應(yīng)不同。與結(jié)合的 Ca 會(huì)與石灰中的 OH 反應(yīng)，產(chǎn)生3CaCO 沉淀：

與相比較，3MgCO更容易溶解，因此 Mg 只與OH 反應(yīng)形成。此反應(yīng)只發(fā)生在 Ca 的脫碳反應(yīng)之后，剩余的OH自由的與Mg發(fā)生反應(yīng)：

事實(shí)上，此反應(yīng)是不希望發(fā)生的，原因如下：

因此，我們得出結(jié)論，對(duì)于承鋼廢水的處理，石灰脫碳反應(yīng)的 pH 必須控制 在 10.2 和 10.3 之間。應(yīng)該避免過量和少量的投加石灰。

由于不同的廢水成分，只有石灰投加量是不同的（最優(yōu)在140-150ppm左右）。

另外我們研究了聚合硫酸鐵對(duì)石灰脫碳效率的影響。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)谒型都恿瞬煌康木酆狭蛩徼F，之后分別在每一個(gè)燒杯內(nèi)投 加石灰至 pH 為 10.25 左右，以完成石灰脫碳。廢水成分的測(cè)試結(jié)果如下：

結(jié)果顯示，當(dāng)脫碳在最優(yōu)狀態(tài)下運(yùn)行，聚合硫酸鐵的添加嚴(yán)重降低了結(jié)果（Ca 的剩余量隨著聚合硫酸鐵的投加而增加）。

這意味著，隨著聚合硫酸鐵投加量的增加，Ca 去除效率降低：

我們也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聚合硫酸鐵增加，濁度也隨之退化：

此邏輯為聚合硫酸鐵是酸性藥劑。可以通過下表所示的聚合硫酸鐵的投 加量對(duì) pH 的影響，證明它的添加會(huì)大量的去除總堿度：

因此，在聚合硫酸鐵的投加過程中，石灰脫碳效率會(huì)驟然下降。投加300mg/L 的聚合硫酸鐵會(huì)完全破壞脫碳反應(yīng)。

我們得出的結(jié)論為：在污水處理廠，聚合硫酸鐵的投加不適合石灰脫碳 的完成。

不足：由于石灰投加量受藥劑有效含量和在線儀表的準(zhǔn)確性有很大的關(guān)系。

一旦聚合硫酸鐵和運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定，脫碳性能跳至 19 到 24%去除率，它與實(shí) 驗(yàn)室小試一致?？紤]到總堿度剩余量較高，由于很難手動(dòng)調(diào)整石灰投加量，這 個(gè)仍不能達(dá)到最大的性能。在確保在線儀表準(zhǔn)確的情況下保證前混凝池PH值在10.2～10.3之間運(yùn)行尤為關(guān)鍵。

在砂濾池并沒有發(fā)現(xiàn)有任何影響。

因此，我們得出的結(jié)論為：

（1）聚合硫酸鐵可以完全被暫停，這樣可以提升石灰脫碳的效率，并不干擾其他性能。

（2）石灰自動(dòng)投加，以維持石灰投加池出水口的 pH 值在 10.2和 10.3 之間。脫碳效率最佳，出水濁度滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）該運(yùn)行方法突破傳統(tǒng)，國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，運(yùn)行效果良好，符合國(guó)家環(huán)保、節(jié)能的要求。

[1]藏志偉.試論工業(yè)污水處理系統(tǒng)優(yōu)化與運(yùn)行[J].化工管理，2015(03)：62-63.

[2]郝曉地.可持續(xù)污水-廢物處理技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

[3]郝曉地,汪慧貞,錢易等.歐洲城市污水處理技術(shù)新概念—可持續(xù)生物除磷脫氮工藝（上）[J].給水排水,2002,28(6)：6-11.

[4]郝曉地,汪慧貞,錢易等.歐洲城市污水處理技術(shù)新概念—可持續(xù)生物除磷脫氮工藝（下）給水排水，2002,28(7):5-8.

[5]張書珍,孫曉然.國(guó)內(nèi)鋼鐵工業(yè)廢水處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)鋼鐵業(yè)，2010(9):16-19.

[6]馬魯銘.廢水的催化還原處理技術(shù)——還原及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社.