钢铁工业废水处理工艺设计及应用

和娟娟 王雅丽

摘 要：通过对钢铁工业各生产工艺产生的废水污染物的特征和危害描述，以及行业排放标准的分析，针对不同工艺段的废水合理的选用不同的处理工艺组合，达到钢铁工业废水最终的无害化处理。

关键词：钢铁工业；生产废水；污染物特性；工艺设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.023

1 引言

从20世纪70年代开始，，我国钢铁工业就开始注重环保发展，随着环境保护力度的加大，污染物排放量的不断减少，同时钢铁工业中环保技术的不断引进消化吸收和再创新，国内部分钢铁企业的环境保护技术已经走到了世界的前列，如宝钢、鞍钢、武钢等。由于地区经济发展水平不平衡、地方政府扶持政策差异，技术水平的优劣、以及其他原因，我国钢铁行业整体水平与国外钢铁行业先进水平相比依然存在着很大查的差距。所以目前钢铁领域在我国工业污染中仍旧占据了很大比重，污染还是比较严重，因此，钢铁工业废水的处理仍是当今钢铁工业重要的任务。

2 钢铁工业各生产工艺产生的废水中的污染物特性。

在钢铁工业的各生产工艺都会产生废水，如设备与产品冷却水、生产工序过程用水、设备与场地清洁用水等。其中冷却水占的比重较大，接近所有废水的70%，而生产废水就只占较少部分。这些废水中的污染物主要为生产过程中产生的污染物、污染物排放过程中衍生的中間产物、以及部分流失的生产用原料、和产品。

钢铁工业生产过程中，生产工艺的不同和生产方式的不同产生的废水水质会千差万别。即使同一种生产工艺产生的废水水质波动也会很大。例如氧气顶吹转炉除尘废水的PH值和悬浮变化非常大。钢铁工业中间接冷却水的污染物最少，直接冷却后就可回用。直接接触产品物料的直接冷却水，污染物比较多，水中容易含有同原料、生产产品、燃料等成分有关的多种物质。总的说来，钢铁工业废水中主要含有以下几种污染物：

2.1 无机悬浮物

联合钢铁企业生产过程中（普通钢铁企业）排放污水中主要污染物就是无机悬浮物。各生产工艺中的焦炉生物处理装置的遗留物、原料装卸遗失、高炉、连铸、等湿式除尘净化系统或水处理系统、酸洗系统、以及涂镀作业区水处理装置等产生的废水中或多或少都会含有固体悬浮物，这些固体悬浮物分别为金属氢氧化物、生物污泥、煤、等固体。其中，焦化废水的悬浮物有毒，其他工序产生悬浮物的成份一般情况下在水环境中大多数是无毒的，但会降低水中氧的传导，导致水体缺氧、水质恶化以及变色。

2.2 重金属

钢铁工业生产废水中会含有重金属，例如炼钢过程中会用锰和锌作为原料添加，该工序产生的生产废水中则可能有高浓度的锰和锌。而涂镀区和冷轧机的可能产生含有铬、镉、铝、锌和铜的废水。重金属不能被生物降解，大部分重金属会被水中各种微粒物质或者胶团吸附后集沉到底泥中会通过生物链累积，另一部分排入水体后，一部分会被水生动物（如：鱼虾蟹等）和水生植物（如藕等）吸收外，其他。而被水生动物和水生植物吸收的部分最终费可能通过生物循环、食物链等进入人或动物的体能累积，最终影响健康。

另外，重金属废物可能会与其他有毒成分结合。例如酸、氨、溶剂、有机物、氰化物、润滑油、碱等，他们相互作用，重新生成对环境危害更大的有毒物。因此，必须采用物理、化学、物化、生化法，最大限度的减少重金属废物产生的污染和危害。

2.3 油与油脂

正常情况下，油和油脂是无毒无危害的，但是一旦排入水中后，会在水体表面形成一层薄膜，降低氧的传导作用，导致水体缺氧，引起水体表面变色，水质恶化、发臭，对水生生物、水体鱼类等的生存环境造成了很大的破坏。钢铁工业中的油和油脂主要产生于冷轧、铸造、热轧、涂镀、和废钢贮存与加工等过程。

2.4 酸性废水

一般的钢材通常采用硫酸、盐酸对钢材表面上形成的氧化铁皮（FeO、Fe2O4、Fe2O3）进行酸洗，不锈钢则通常采用硝酸-氢氟酸混酸进行酸洗。酸洗过程中钢材表面上铁的氧化物会与酸发生各种化学氧化反应，不断消耗酸的含量，酸的浓度随清洗的时间不断降低，盐分不断增高，当酸的浓度下降到一定值后，就需要更换酸洗液，更换后的酸洗液因残留了酸液故含高盐度和较低的PH值。冲洗酸洗后的钢材的清水残留了钢材表面浓度含酸废水。

2.5 有机污染物

钢铁工业生产中还会排出许多有机污染物。如炼焦过程和炼钢过程产生有机污染物的其中包括苯、甲苯、二甲苯、萘、酚、多环芳烃（PAH）等。同时如果采用湿式烟气净化处理钢铁工业中产生的废气，废气中的有机污染物不可避免的残存与处理的废水中，这些污染物危害性大，必须妥善处理。

根据工序排污专题调研统计分析，钢铁工业废水中主要污染物如COD、悬浮物、油与油脂、氨氮、酚、氰化物（按氰根计）在各工序中的分布情况如表1：

3 钢铁工业废水的排放标准

国家环保部于2012年6月27日发布《钢铁工业水污染物排放标准》GB13456-2012，并于2012年10月1日正式实施。要求自2012年10月1日开始，新建企业执行标准中表2规定的水污染排放限值；自2015年1月1日开始，现有企业执行标准中表2规定的水污染排放限值。在特殊地区如果过度开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或环境容量较小、生态环境脆弱、容易发生严重环境污染问题的地区的钢铁企业需要执行表3规定的水污染特别排放限值。

4 钢铁工业废水处理工艺选择

针对上述分析的钢铁工业不同的制造工艺段产生的不同性质的废水，在处理过程中应根据污水中污染物的实际情况采用不同的组合工艺。处理工艺如表2所示。

5 结论

钢铁工业废水处理厂在建设阶段需要充分调研考察，合理的选用处理工艺。针对改造的钢铁工业废水处理厂，应该先做中试，确保工艺处理出水水质效果。

参考文献：

[1]王福龙，姜剑，罗富金.钢铁企业综合废水处理与回用工程设计及管理研究[J].给水排水，2014（03）：40.

[2]王绍文，王海东，孙玉亮.冶金工业废水处理技术及回用[M].化学工业出版社，2015（08）.

[3]罗金华.钢铁工业废水零排放中的浓盐水处理技术[J].冶金动力，2011.

[4]李国会.浅谈钢铁工业的清洁生产与可持续发展[J].工业安全与环保，2012.

作者简介：和娟娟（1984-），女，山东泰安人，研究生，工程师，主要研究方向：钢铁冶金行业给排水设计方面。