分析鋼鐵廠污水深度處理的可行性及工藝選擇

胡順利

（1.河鋼股份有限公司承德分公司，河北 承德 067000；2.河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067000）

當(dāng)前我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中面臨著較為嚴(yán)峻的水資源短缺問題，為了能最大程度節(jié)約水資源，國家對各企業(yè)工業(yè)廢水處理提出了更多更高的要求。各企業(yè)逐步開始提出和實施工業(yè)廢水深度處理，旨在促進(jìn)企業(yè)合理利用和分配水資源，對各用水環(huán)節(jié)進(jìn)行管理和優(yōu)化，提高用水效率，減少水資源浪費。在工業(yè)廢水處理中全面踐行深度處理，能有效優(yōu)化傳統(tǒng)廢水處理中粗放式的用水模式，實現(xiàn)廢水資源高效化治理和合理利用。隨著深度處理在各個企業(yè)不斷的推廣和應(yīng)用，將對我國環(huán)境保護(hù)發(fā)展具有較大的推動作用。

1 鋼鐵廠污水深度處理的意義

1.1 更好地滿足用水需求

我國地域遼闊，資源豐富，但是人口眾多，很多城市短缺淡水資源，水污染已經(jīng)成為人們廣泛關(guān)注的環(huán)境問題。目前，我國鋼鐵廠污水處理相對落后，處理效果不是十分理想。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活得到很大的改善，水資源利用的觀念和方式都有了很大的轉(zhuǎn)變。水是生命之源，人們的生產(chǎn)和生活離不開水，所以人們應(yīng)該積極應(yīng)對水污染問題，切實滿足用水需求。當(dāng)前，企業(yè)要合理運用水處理技術(shù)，提高鋼鐵廠污水深度處理效果和經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 環(huán)境保護(hù)的需求

鋼鐵廠需要排放的污水一般含有大量的有毒物質(zhì)。對人體以及動植物有害的污水，一旦排放到大自然中，就會造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境污染，使動植物的生長和人的健康受到嚴(yán)重的威脅。如果不對污水的處理進(jìn)行嚴(yán)加管制，很容易會由于工廠的亂排放造成氣候的惡化，近年來所出現(xiàn)的溫室效應(yīng)就是很好的例子。對于水體和土壤方面的污染，主要在于工廠污水的排放。工廠污水通過河流進(jìn)入整個河流流域，又通過水水資源的流動，流入一些種植地、莊稼地中，使污水中的重金屬物質(zhì)密集在低洼地。污水中的重金屬物質(zhì)，被人們所種植的莊稼吸收。總的來說，處理好工業(yè)污水，對維護(hù)生態(tài)平衡、保護(hù)環(huán)境以及人類生存或和人體健康都具有十分重要的作用，是每一個生產(chǎn)工程負(fù)責(zé)人都應(yīng)該思考的問題。

2 鋼鐵廠污水處理工藝分析

2.1 物理法

運用物理方法，使呈懸浮狀態(tài)不溶于水的雜質(zhì)或殘渣從水中分離出來。常見的物理法有沉淀法、氣浮法、膜分離法、活性炭法等。在處理過程中，主要運用物理分離技術(shù)和方式。此方法在處理工業(yè)污水的過程中，不改變污水的基本化學(xué)性質(zhì)，經(jīng)常作為整套處理工藝流程中的預(yù)處理方式存在。

2.1.1 活性炭吸附技術(shù)

活性炭是生活中比較常見的物質(zhì)，內(nèi)部含有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，可以吸收廢氣中較小的分子，這也是處理廢氣的第一道步驟。但是由于活性炭極易飽和，因此其作用發(fā)揮的時間短，需要不斷的進(jìn)行更換，所以該項技術(shù)的應(yīng)用資金投入過大。并且有相關(guān)的實驗可以證明，活性炭的吸附對于濕度較高的廢氣使用效果并不理想，極易造成二次污染。

2.1.2 普通活性污泥法

傳統(tǒng)活性污泥法，是早期一直沿用至今的活性泥運行方法。隨著污水沿著池長方向流動，有機(jī)物在池內(nèi)的降解主要經(jīng)歷了吸附和代謝兩個階段，微生物也經(jīng)歷了從池首端的對數(shù)增長、中期的減速增長到池末端的內(nèi)源呼吸的完全生長周期。傳統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)對于污水處理的效果極好，且運行較為穩(wěn)定，但也存在很多問題。該活性污泥法的曝氣池由于微生物的降解效應(yīng)，呈現(xiàn)前端高、后端負(fù)荷低的特點，因此為了避免前端出現(xiàn)供養(yǎng)不足的情況，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷不宜過高，或采取漸減供養(yǎng)的方式。

2.2 生物治理法

2.2.1 生物濾池

生物濾池是最早的生物膜法使用形式，因為廢水以從濾池頂部布灑下來的方式進(jìn)入濾床，因此，也被稱成為滴濾池。目前，生物濾池多采用旋轉(zhuǎn)式布水器布灑廢水，水管與濾池表面的距離約為0.46m，在保證廢水順利布灑在濾池表面的基礎(chǔ)上，對濾池中的生物膜形成一定的沖刷，避免生物膜過度堆積。經(jīng)過生物膜和濾料的已凈化廢水可以通過下放的集水排水系統(tǒng)進(jìn)入二沉池，進(jìn)行沉淀，將攜帶出的脫落的生物膜分離出來。在應(yīng)用生物濾池時需要注意的是，濾料間的空隙、進(jìn)水的有機(jī)物含量要和諧，否則濾料空隙過小或進(jìn)水負(fù)荷過高都會導(dǎo)致生物膜無法順利脫落或過度增長，反而堵塞生物濾池，影響濾池的污水處理效果。

2.2.2 超濾膜技術(shù)

首先從概念的角度來講，超濾膜技術(shù)就是以能夠分離的膜為載體，對水體進(jìn)行濃縮和凈化，從而使經(jīng)過過濾的水或溶液能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，超濾膜技術(shù)的應(yīng)用一般處于納濾和微濾之間，即在高壓的狀態(tài)下所形成的半透明或超濾的膜，水體或溶液中的雜質(zhì)在經(jīng)過膜的阻擋之后會得到有效凈化。超濾膜屬于孔徑更小的一類膜，前端通常要添加反滲透等膜處理環(huán)節(jié)，組成膜組件，使污水在經(jīng)過反滲透等環(huán)節(jié)處理后再進(jìn)行進(jìn)一步的施壓，迫使污水通過孔徑更小的超濾膜，將分子直徑更小的物質(zhì)截留下來，進(jìn)一步實現(xiàn)對污水的凈化和處理。超濾膜過程屬于物理過程，僅有膜分離的效果，不具備微生物的處理效果。

2.2.3 生物脫氮除磷技術(shù)

（1）厭氧氨氧化。該技術(shù)適用于低碳氮污水的處理，具體包括異化代謝過程和同化代謝過程。

（2）短程硝化反硝化。該技術(shù)適用于高氨氮廢水的脫氮處理和低碳氮比污水的處理，能夠通過控制溶解氧、污泥齡、PH 值、游離亞硝酸濃度的方式，實現(xiàn)短程反硝化反應(yīng)。

（3）全程自養(yǎng)脫氮工藝。

（4）反硝化除磷工藝。利用內(nèi)碳源實現(xiàn)反硝化與除磷的同步應(yīng)用，較好地節(jié)約碳源量和曝氣量，減少一半的剩余污泥產(chǎn)量。

2.2.4 微電解－生物聯(lián)合工藝

工業(yè)廢水可生物降解性差，微電解工藝預(yù)處理可實現(xiàn)廢水中難降解有機(jī)物開環(huán)斷鏈，從而大幅度提高其可生化性。與所有廢水處理工藝技術(shù)相比，生物工藝最為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，符合當(dāng)今社會可持續(xù)發(fā)展的主題。采用微電解－生物聯(lián)合工藝處理難降解工業(yè)廢水，可大幅降低處理成本，為其規(guī)模化應(yīng)用提供可能。微電解－生物聯(lián)合工藝中微電解工藝可改善廢水可生化性，同時生物工藝可改善FE/C 填料表面堵塞問題。

2.3 化學(xué)法

運用化學(xué)手段對工業(yè)污水進(jìn)行處理，根據(jù)工業(yè)污水分析數(shù)據(jù)運用相應(yīng)的化學(xué)試劑，使其在工業(yè)污水中發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)來分離、轉(zhuǎn)化或回收水中的污染物，從而達(dá)到處理廢水中污染物的目的，繼而使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。此方法在處理工業(yè)污水的過程中，改變了污水本身的理化性質(zhì)。在污水中加入化學(xué)試劑，借助混凝、中和、氧化還原等一系列化學(xué)反應(yīng)對污水進(jìn)行處理。常用的化學(xué)法有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、電解法等。除此之外，還包括以傳質(zhì)理論為基礎(chǔ)的方式，如離子交換、萃取等。

流化床Fenton 氧化技術(shù)的應(yīng)用：在采用二沉池出水實驗的過程中，可以在裝置進(jìn)水COD 過大時引入流化床Fenton 技術(shù)，對現(xiàn)有工藝進(jìn)行優(yōu)化改造，在二沉池出水口增加流化床Fenton工藝，在二沉池降解處理工業(yè)污水BOD、COD 的過程中，可以有效減小工業(yè)污水的可生化性。并且，為了更好地提高降解COD 的濃度，可以采用流化床Fenton 高級氧化工藝，結(jié)合同相/異相化學(xué)氧化、流體床結(jié)晶技術(shù)，對傳統(tǒng)的Fenton 氧化法進(jìn)行優(yōu)化。

3 廢水處理的依據(jù)及方式

（1）大力發(fā)展環(huán)保的綠色健康技術(shù)，積極的改進(jìn)或摒棄原有的落后技術(shù)，最大限度的減少污水的排放。

（2）加大力度監(jiān)管含有毒害物質(zhì)的相關(guān)材料或產(chǎn)品，提升相關(guān)技術(shù)人員的技能，減輕有毒物質(zhì)的危害。

（3）從廢水中分離出含有劇毒、重金屬以及放射性物質(zhì)的廢水，便于進(jìn)行進(jìn)一步的分類處理，切忌直接排放。

（4）對含有可以降解的有毒有機(jī)化合物，需要按照國家的相關(guān)規(guī)定使其符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)再對其進(jìn)行生化處理。

（5）對排放量大且污染較輕的需要處理之后回收利用，不可直接排放。

（6）將無法降解的有毒廢水進(jìn)行單獨的處理，不得與生活廢水一同處理。

（7）食品與紙張的生產(chǎn)廢水與生活廢水可以直接排放。

4 鋼鐵污水深度處理工藝選擇和可行性及工藝選擇

4.1 反滲透+混床處理方式的水處理工藝

此種類型的水處理方式對于水質(zhì)的要求較低，通常來講，地表水、地下水和城市中水都能夠作為水源供給，完成取水工作。水處理的第一步就是實施儲水操作，待達(dá)到相應(yīng)的水體規(guī)模后，向反應(yīng)池內(nèi)添加絮凝劑，進(jìn)行混凝、沉淀。將沉淀池的上清液導(dǎo)入指定的過濾裝置內(nèi)，將水中的懸浮物和大顆粒物過濾掉，再進(jìn)入活性炭過濾器（或石英砂+無煙煤）進(jìn)一步過濾后，通過超濾將懸浮物、膠體、有機(jī)物等去掉。通過阻垢劑加藥裝置，使阻垢劑與超濾產(chǎn)水充分混合后進(jìn)入反滲透裝置，反滲透產(chǎn)水的含鹽量已相當(dāng)?shù)?，再進(jìn)入離子交換器進(jìn)一步純化，制成電導(dǎo)率小于0.15μs/cm 的超純水。此工藝因反滲透已除去了大部分鹽分，離子再生所需的酸堿耗量也相應(yīng)減少，而且投資成本適中，已成為近幾年電廠化學(xué)水處理工藝的首選。但是，此工藝因制水環(huán)節(jié)多，占地面積大，運行維護(hù)費用也相應(yīng)增多，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格以及征地費用的日益提高，也不再是最佳方案。

4.2 曝氣生物濾池

該技術(shù)歸屬于生物處理的范疇，是膜生物反應(yīng)技術(shù)中較為常見的處理工藝，基本的技術(shù)原理如下：以生物濾池處理裝置作為載體，向其中加入適當(dāng)?shù)奶盍?，采用人為供氧的方式，促使填料上生長出大量的微生物。該處理工藝的裝置較為簡單，包括生物濾床、布?xì)?、布水及排水裝置等。生物反應(yīng)池中的污泥具有較高的濃度，各種處理裝置的布局較為緊湊，能夠節(jié)約設(shè)備的占地面積，反應(yīng)時間也比較短。由于該處理技術(shù)能夠?qū)ξ鬯兴碾s質(zhì)進(jìn)行優(yōu)先處理，從而降低了污水凈化過程的負(fù)荷消耗，避免了二次污染。

5 結(jié)語

當(dāng)前，我國環(huán)境污染問題十分突出，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點，水資源供需矛盾越發(fā)突出。工業(yè)廢水排放會導(dǎo)致水環(huán)境惡化，影響我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，因此人們要做好工業(yè)廢水處理。人們要不斷改進(jìn)和創(chuàng)新工業(yè)廢水處理技術(shù)，合理利用先進(jìn)的污水處理設(shè)備，減少工業(yè)廢水排放量，提升工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，加強環(huán)境保護(hù)，共同構(gòu)造和諧美麗的地球家園。