鋼鐵焦化廠污水排放檢測(cè)及治理措施分析

宋 慧

（河鋼邯鋼集團(tuán)焦化廠，河北 邯鄲 056000）

鋼鐵焦化廠污水包括在鋼鐵焦化的過(guò)程產(chǎn)生的廢水和在制備焦炭的過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。無(wú)論是哪個(gè)步驟產(chǎn)生的污水中都含有金屬物質(zhì)，金屬物質(zhì)降解過(guò)程比較困難。大部分鋼鐵焦化廠會(huì)采用物理的污水治理方式，活性炭獲得方便且存在自動(dòng)控制投放的裝置，但活性炭可吸附的物質(zhì)有限[1]，金屬物質(zhì)就無(wú)法被活性炭吸收，治理后的污水還是不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行二次治理，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。膜分離污水治理方法主要將污水中的固體雜質(zhì)和離子污染物進(jìn)行過(guò)濾。通過(guò)調(diào)節(jié)膜孔的直徑進(jìn)行不同的物質(zhì)分離，最終達(dá)到污水凈化的目的。

很多鋼鐵焦化廠的污水排放檢測(cè)方式存在缺陷，導(dǎo)致無(wú)法精準(zhǔn)地檢測(cè)出污水中的成分，才是最終導(dǎo)致污水治理不徹底的原因，因此應(yīng)該雙管齊下，優(yōu)化排放檢測(cè)的方法的同時(shí)優(yōu)化治理措施，最終達(dá)到優(yōu)化污水治理措施的目的。

1 目前工業(yè)污水處理現(xiàn)狀

該廠目前有2股工業(yè)污水水源直接進(jìn)除油池。一種是剩余氨水，由于投產(chǎn)初期焦炭產(chǎn)量小剩余氨水量也小，一般只有2c/h～3c/h。由于飽和器前的蒸氨塔操作難度較大，加之設(shè)備質(zhì)量存在一定問(wèn)題，蒸氨系統(tǒng)一直未開(kāi)。后因各種原因。蒸氨系統(tǒng)被拆除，剩余氨水直接送往生物脫酚系統(tǒng)的除油池。這給生化處理系統(tǒng)帶來(lái)較大的工作難度，造成焦油含量加大。酚、氰濃度超過(guò)細(xì)菌承受分解濃度。第二種水是經(jīng)黃血鹽脫氰的終冷廢水，直接由泵送往除油池。

化產(chǎn)系統(tǒng)由于設(shè)備檢修和個(gè)別泵的跑、冒、滴、漏，需進(jìn)行地坪水清洗。該水一般從下水道直接入除油池。特別是檢修時(shí)污染水量較大，直接影響了外排水水質(zhì)。

2 鋼鐵焦化廠污水排放檢測(cè)方法

鋼鐵焦化廠污水的毒性檢測(cè)可以使用光化學(xué)催化的方法進(jìn)行檢測(cè)，污水中每種物質(zhì)在特殊物質(zhì)加入后的發(fā)光狀態(tài)是不一樣的，在污水檢測(cè)之前需要對(duì)樣品進(jìn)行稀釋，在樣品稀釋的時(shí)候要使用蒸餾水，只有蒸餾水中的物質(zhì)含量不會(huì)改變污水中的物質(zhì)組成。蒸餾水選擇三級(jí)蒸餾水即可，但三級(jí)蒸餾水也要進(jìn)行微量元素檢測(cè)，如果微量元素的含量超過(guò)了稀釋使用標(biāo)準(zhǔn)就要重新進(jìn)行蒸餾水的制作，將蒸餾水加入污水中之后。通過(guò)污水的發(fā)光狀態(tài)可以初步對(duì)污水中的毒性進(jìn)行評(píng)估。首先在鋼鐵焦化廠污水中進(jìn)行取樣，然后按照1:2.5的比例加入檢測(cè)合格的三級(jí)蒸餾水[2]，將化學(xué)測(cè)定儀放入樣品當(dāng)中測(cè)定不同物質(zhì)的吸光值。測(cè)定環(huán)境在常溫環(huán)境下即可，15min后顯示吸光值，將樣品的吸光值與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的吸光值進(jìn)行對(duì)比，對(duì)污水進(jìn)行毒性評(píng)估。

毒性評(píng)估過(guò)后需要分析污水的細(xì)菌病菌構(gòu)成。微生物檢測(cè)是分析污水中細(xì)菌含量和種類的重要方法，微生物對(duì)溫度環(huán)境有一定要求，溫度一定要控制在微生物的活躍生存的溫度閾值內(nèi)。否則由于溫度變化導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，污水中的氧氣含量發(fā)生改變，導(dǎo)致微生物大量死亡，微生物傳感檢測(cè)的原理是分析化學(xué)元素的重組和分裂的規(guī)律并進(jìn)行預(yù)測(cè)。微生物的細(xì)胞對(duì)不同成分的反應(yīng)不同，將進(jìn)過(guò)毒性評(píng)估的污水靜置1h，配置細(xì)菌懸溶液。通過(guò)敲擊杯壁的方式去除溶液中的氣泡，容器中的液面高度不易超過(guò)杯身的2/3。將污水樣品倒入細(xì)菌懸溶液通過(guò)20min的反應(yīng)進(jìn)行細(xì)菌檢測(cè)。

最后檢測(cè)鋼鐵焦化廠污水中的重金屬成分，采用離子體發(fā)射光譜法，將樣品中加入與金屬離子反應(yīng)的特殊離子。金屬離子會(huì)被電離并輻射譜線，譜線的特征不同代表著檢測(cè)出的金屬元素不同[3]，譜線的強(qiáng)度不同代表著金屬離子的含量不同，通常情況下檢測(cè)結(jié)果強(qiáng)度越強(qiáng)說(shuō)明該金屬離子的含量越多。該方法可以檢測(cè)出發(fā)光部分的金屬離子，但鉬離子、釩離子的檢測(cè)需要加入石墨原子，石墨原子在輻射光譜的時(shí)候進(jìn)行光譜吸收，可以吸收光譜表明污水中存在鉬離子和釩離子。

3 鋼鐵焦化廠污水治理措施

3.1 進(jìn)行微生物生態(tài)降解

基于鋼鐵焦化廠污水排放檢測(cè)，對(duì)污水的pH值進(jìn)行檢測(cè)，以9:00～14:00的時(shí)間段為例，污水中的pH值檢測(cè)結(jié)果如下圖。

如圖1可知，鋼鐵焦化廠污水的pH值在檢測(cè)時(shí)間內(nèi)非常穩(wěn)定，在常溫環(huán)境下檢測(cè)pH值大于7證明污水需要堿度去除。在進(jìn)行pH值平穩(wěn)之后，開(kāi)始進(jìn)行細(xì)菌處理，鋼鐵焦化廠污水中采用微生物捕捉水中細(xì)菌并進(jìn)行分解處理，避免污水中的細(xì)菌污染地表水和地下水[4]，微生物除了可以分解有害細(xì)菌之外，也可以降解油脂、多環(huán)芳香族和水中的有機(jī)物。基于鋼鐵焦化廠污水的特征，使用A/O工藝進(jìn)行生態(tài)降解，完全符合生化處理的要求。

圖1 pH值變化曲線

3.2 污水超濾處理降低濁度

傳統(tǒng)的超濾處理技術(shù)會(huì)增加水中的固體懸浮物，設(shè)備操作也比較復(fù)雜，因此在進(jìn)行鋼鐵焦化廠污水濁度降低的過(guò)程中要改進(jìn)傳統(tǒng)的超濾處理技術(shù)。在滲透物溶解的時(shí)候壓力不斷增大，超濾推動(dòng)力也在不斷增加，污水在膜滲透的過(guò)程中隨著推動(dòng)力的提升，超濾膜將污水中的雜質(zhì)先過(guò)濾出來(lái)，保證污水中沒(méi)有固體雜質(zhì)。然后縮小膜的縫隙，利用電解離子之間的靜電的電荷的差別，不改變電流攔截下不同的物質(zhì)，在進(jìn)行降低濁度處理的時(shí)候，針對(duì)不同物質(zhì)的特性更換不同的膜，要比調(diào)節(jié)細(xì)微的縫隙面積更節(jié)省時(shí)間。

3.3 納米復(fù)合材料吸附金屬離子

在鋼鐵焦化廠污水的污水治理中，重金屬離子的處理才是最重要的步驟。納米復(fù)合材料相比于活性炭吸附能力更強(qiáng)，可以在污水中提高重金屬的識(shí)別率?；钚蕴吭谝淮挝鬯幚碇谢揪褪バв肹5]，但納米復(fù)合材料可以反復(fù)使用，也更方便回收。尤其對(duì)金屬鐵離子的吸附效果可達(dá)到98%，在納米復(fù)合材料中MC-O和MC-N材料最適合用于鋼鐵焦化廠污水的處理。它們可吸附的金屬離子種類繁多，并可反復(fù)使用，降低污水治理的成本。

4 測(cè)試實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證本文提出的污水治理措施有效且具有一定的優(yōu)勢(shì)，使用本文設(shè)計(jì)的方法與傳統(tǒng)的吹脫治理法和膜分離污水治理法污水處理的對(duì)比，進(jìn)行處理后的污水電導(dǎo)率的檢測(cè)，電導(dǎo)率越高證明污水中的金屬離子含量越多，污水治理效果不佳。

4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)樣品為A鋼鐵焦化廠在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污水，污水分別來(lái)自于焦化過(guò)程產(chǎn)生的污水和焦炭研制過(guò)程中產(chǎn)生的污水。污水樣品共有三份，污水總量為600m3，將在處理之前進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)檢測(cè)，結(jié)果如表1。

表1 污水水質(zhì)參數(shù)

三份污水樣品的每份都是200 m3，樣品之間水質(zhì)參數(shù)相差不大，水質(zhì)水平相同具備實(shí)驗(yàn)條件。在進(jìn)行污水治理之前首先進(jìn)行污水軟化預(yù)處理，以便后續(xù)的處理措施的實(shí)施，具體流程如圖2。

圖2 預(yù)處理流程

如圖2所示，在進(jìn)行預(yù)處理的時(shí)候，樣品排放進(jìn)調(diào)節(jié)池中，加入NaCO3、NaOH和PAM三種化學(xué)試劑使污水產(chǎn)生軟化沉淀，在沉淀池中放入HCL靜置進(jìn)行檢測(cè)準(zhǔn)備。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

將污水樣品通過(guò)三種污水治理方法進(jìn)行處理，處理完成之后進(jìn)行電導(dǎo)率的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表2所示：

表2 電導(dǎo)率檢測(cè)結(jié)果

由表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，使用本文方法進(jìn)行治理的污水電導(dǎo)率平均下降2028μS/cm，其他兩種方法的電導(dǎo)率下降數(shù)值沒(méi)有本文方法多，電導(dǎo)率下降的越多說(shuō)明金屬離子的排除率越高，鋼鐵焦化廠污水中最難進(jìn)行處理的物質(zhì)就是金屬離子，本文設(shè)計(jì)的方法可以有效的處理污水中的金屬離子。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，焦化廠實(shí)行工業(yè)污水零排放，在理論上是可行的，但要進(jìn)行部分投入和改造。加大工業(yè)用水的循環(huán)利用率，在實(shí)踐中是可以實(shí)行的．這對(duì)企業(yè)、社會(huì)和國(guó)家都具有重大環(huán)境保護(hù)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文設(shè)計(jì)的污水治理措施是針對(duì)鋼鐵焦化廠污水排放中金屬離子含量多的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，有針對(duì)性的解決了鋼鐵焦化廠污水的處理問(wèn)題。解決了傳統(tǒng)治理措施存在的缺陷，為日后鋼鐵焦化廠污水排放和治理奠定了理論基礎(chǔ)。