无聚合硫酸铁投加的脱碳实验

郭景民 张国祥 段建新 / 河北钢铁集团承钢公司能源事业部

无聚合硫酸铁投加的脱碳实验

郭景民 张国祥 段建新 / 河北钢铁集团承钢公司能源事业部

本文对承钢工业污水处理现状和存在的问题进行了初步的分析和探讨，指出导致回用水脱碳效率低的主要原因，并从调整污水厂工艺运行方式，改善运行环境，调整药剂投加方式等多方面着手采取行之有效的措施，大大提高了脱碳效率，降低了生产成本 、社会效益和环境效益明显。

污水厂；无聚合硫酸铁投加；提高脱碳效率；经济效益；环境效益

1.前言

污水处理厂的稳定、高效运行一直是钢铁公司的重要环节，有着巨大的经济效益和社会效益，承钢为了进一步实现药剂节省，并且改善水处理效果，提升各冷却环路性能，一直在进行着探索和实践。钢铁工业是高能耗、高排放的工业，作为我国支柱性产业，随着我国钢铁工业的高速发展，水资源短缺问题日益突出。因此加强水资源的管理尤其具有重要意义。利用生产中产生的废水资源，提高中水的回用率，不仅可以降低吨钢耗新水量，有效地节约水资源，还可以减少污水或废水的排放量，减轻水环境的污染，具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。

2.承钢污水处理厂简介

随着承钢产能的日益扩大，在承钢这样的缺水地区，减少新水耗用、提高中水回用率迫在眉睫。

承钢污水处理厂主要处理钢铁工业废水和一部分生活污水，该污水处理厂工艺流程为：原水——粗、细格栅——沉砂池——调节池——高密度沉淀池——V型滤池——回用水池——用户。

3.污水厂脱碳现状及原因分析

为了进一步了解承钢一期污水厂在运行过程中的实际脱碳效果，采取通过实验的方式进行理论分析。

取样: 污水处理厂进水，污水处理厂沉淀池出水，污水处理厂砂滤池出水。

水厂实验目的: 证明无聚合硫酸铁的投加，污水处理厂仍可运行并且改进石灰脱碳工艺。

首先，我们在实验室调研：污水处理厂废水石灰脱碳工艺。在 1 月28 日，检测样品的成分如下：

此实验展示的是恒定的投加聚合硫酸铁（60mg/L）和聚丙（1.25mg/L）。 只有石灰投加一个变量，石灰以粉末投加并反应20 分钟。首先，结果显示总硬 度随着石灰投加量的增加而先降低后增加。

结论：所以，最优的除硬投加石灰的浓度显示为 160mg/L 左右。总碱度的走势与总硬度一样。

从实验pH 的变化显示最大化的脱碳工艺发生在 pH 在 10.2 和10.3 之间。

通过对 Ca 和 Mg 的分别测量，我们可以发现一个事实，就是他们的走势非常不同。Ca 的变化与总硬度很像（这一点很符合逻辑，由于 Ca 是主宰总 硬度的成分）。

这些走势可以解释为是由于 Ca 和 Mg 发生的反应不同。与结合的 Ca 会与石灰中的 OH 反应，产生3CaCO 沉淀：

与相比较，3MgCO更容易溶解，因此 Mg 只与OH 反应形成。此反应只发生在 Ca 的脱碳反应之后，剩余的OH自由的与Mg发生反应：

事实上，此反应是不希望发生的，原因如下：

因此，我们得出结论，对于承钢废水的处理，石灰脱碳反应的 pH 必须控制 在 10.2 和 10.3 之间。应该避免过量和少量的投加石灰。

由于不同的废水成分，只有石灰投加量是不同的（最优在140-150ppm左右）。

另外我们研究了聚合硫酸铁对石灰脱碳效率的影响。在这个实验中，我们在水中投加了不同量的聚合硫酸铁，之后分别在每一个烧杯内投 加石灰至 pH 为 10.25 左右，以完成石灰脱碳。废水成分的测试结果如下：

结果显示，当脱碳在最优状态下运行，聚合硫酸铁的添加严重降低了结果（Ca 的剩余量随着聚合硫酸铁的投加而增加）。

这意味着，随着聚合硫酸铁投加量的增加，Ca 去除效率降低：

我们也发现，当聚合硫酸铁增加，浊度也随之退化：

此逻辑为聚合硫酸铁是酸性药剂。可以通过下表所示的聚合硫酸铁的投 加量对 pH 的影响，证明它的添加会大量的去除总碱度：

因此，在聚合硫酸铁的投加过程中，石灰脱碳效率会骤然下降。投加300mg/L 的聚合硫酸铁会完全破坏脱碳反应。

我们得出的结论为：在污水处理厂，聚合硫酸铁的投加不适合石灰脱碳 的完成。

不足：由于石灰投加量受药剂有效含量和在线仪表的准确性有很大的关系。

一旦聚合硫酸铁和运营稳定，脱碳性能跳至 19 到 24%去除率，它与实 验室小试一致。考虑到总碱度剩余量较高，由于很难手动调整石灰投加量，这 个仍不能达到最大的性能。在确保在线仪表准确的情况下保证前混凝池PH值在10.2～10.3之间运行尤为关键。

在砂滤池并没有发现有任何影响。

因此，我们得出的结论为：

（1）聚合硫酸铁可以完全被暂停，这样可以提升石灰脱碳的效率，并不干扰其他性能。

（2）石灰自动投加，以维持石灰投加池出水口的 pH 值在 10.2和 10.3 之间。脱碳效率最佳，出水浊度满足设计要求。

（3）该运行方法突破传统，国内首创，运行效果良好，符合国家环保、节能的要求。

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