钢铁企业工业污水处理现状和问题
摘要
1 钢铁企业工业污水的来源及分类 2 钢铁企业工业污水的主要污染物分析 3 现代污水处理
4 国内工业污水处理现状
5 钢铁工业污水处理中存在的问题
6 钢铁工业污水的处置和利用（仅以浓盐水为例） 7 小结
近年来，我国钢铁工业处于高速发展阶段，钢年产量增幅在15%～22%。2007年全国钢铁产量达到4.89亿吨，比上年增长15.66%。钢铁工业作为高能耗、多排放的行业，在全国节能减排的工作中承担着重大的责任。我国重点钢铁企业2005～2007年的吨钢耗用新水量分别为8.6m3/t、6.43m3/t、5.31m3/t，表明我国钢铁工业用水量已从高速增长逐步转变为缓慢增长。2007年全国重点钢铁企业水重复利用率达到了96%。目前，国外先进钢铁企业吨钢耗用新水量是：日本鹿岛为2.1m3/t、阿萨洛为2.4m3/t、德国蒂森克虏伯为2.6m3/t。我国要进一步降低钢铁企业吨钢耗用新水量、提高钢铁企业水的重复利用率，需要积极推广少用水或不用水的工艺技术装备，并应该强化合理串级用水以及加强工业污水的综合处理回用。
1 钢铁企业工业污水的来源及分类
钢铁企业工业污水按其来源来分，可以分为循环冷却水系统排污水；脱盐水、软化水及纯水制取设施产生的浓盐水；钢铁厂各工序在生产运行过程中产生的废水等。 1.1 循环冷却水系统排污水
钢铁企业循环冷却水系统包括敞开式净循环水系统、密闭式纯水或软化水循环水系统以及敞开式浊循环水系统。
1.2 脱盐水、软化水及纯水制取设施产生的浓盐水脱盐水、软化水及纯水常用于钢铁企业炼铁、炼钢、连铸等单元关键设备的间接冷却密闭式循环水系统以及锅炉、蓄热器等的补充用水。
1.3 钢铁厂各工序在生产运行过程中产生的废水钢铁厂各工序在生产运行过程中产生的废水包括：烧结厂的废水、焦化厂的废水、冷轧厂的废水。
2 钢铁企业工业污水的主要污染物分析
对于钢铁企业来说，循环用水量占总用水量的比例常常在95%以上，其它如焦化、冷轧废水等特种废水均在相应主工艺单元处理达到钢铁厂工业污水纳管标准后排至钢铁厂工业污水管网或是直接接入钢铁厂回用水管网，因此无论从水质还是水量上来说，钢铁厂工业污水主要为循环水系统的排污水（浊循环水系统排污水），根据浊循环水系统排污水的特点，钢铁厂工业污水一般含有以下主要污染物：浊度、COD、硬度与碱度、油类、盐类等。 （1）浊度
浊度主要是由水中的悬浮物和胶体物质引起的。工业循环水中存在由泥土、砂粒、尘埃、腐蚀产物、水垢、微生物粘泥等不溶性物质组成的悬浮物和铁、铝、硅的无机胶体物质以及一
些有机胶体物质。悬浮物和胶体物质有从空气进入的，有由补充水带入的，也有的是在循环水系统运行中生成的。这些悬浮物通过排污，由循环水系统进入了工业污水。
另外，工业污水中还存在着由氧化铁皮、金属粉尘等组成的悬浮物，这些悬浮物主要是在煤气清洗、冲渣、火焰切割、喷雾冷却、淬火冷却、精炼除尘等生产过程中进入循环水系统的，这些悬浮物通过排污也由循环水系统进入到了工业污水中。 （2）COD COD是表示水中还原性物质数量的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，主要是有机物。COD主要是通过补水进入工业循环水系统的，在运行过程中，原水中的COD会被不断浓缩。
另外，工业循环冷却水系统需投加水质稳定药剂如缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀菌剂、混凝剂、助凝剂等。该部分水处理药剂中有相当一部分是高分子有机药剂，也有部分是还原性较强的物质。投加水处理药剂也会增加循环水系统的COD，一般增量为1～10mg/L。 （3）硬度与碱度
对于循环水系统而言，随着循环冷却水被浓缩，冷却水的硬度和碱度会增大。循环水系统排污水进入工业污水系统，导致工业污水系统的硬度和碱度相对原水而言也大幅度提高。 （4）油类
工业污水中的油主要是由于连铸、热轧等主工艺设备泄漏的液压油进入了浊循环水系统，从而也进入了工业污水系统。油类包括浮油、乳化油和溶解油。 （5）盐类
盐类物质随补水进入循环水系统并不断被浓缩，随排污水由工业循环水系统进入工业污水系统。
3 现代污水处理
一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD，COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
三级处理：进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。
整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，经过格栅或者筛率器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理（即物理处理），初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，（其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床），生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。
4 国内工业污水处理现状
随着国家对节能减排工作的要求日益提高，即将实行的新版《钢铁工业水污染物排放标准》也对现有企业和新建企业的工业污水排放提出了更为严格的要求（对于烧结、炼铁、炼
钢单元要求总排口零排放）。钢铁厂工业污水作为非传统水资源，已经越来越受到各大钢铁企业的重视。
利用工业污水制成回用水是目前各大钢铁企业对于工业污水的常见处理方式。目前主要是将工业污水收集处理后制成回用水用于生产。工业污水经过常规水处理工艺（如混凝、沉淀、除油、过滤等）处理后制成回用水，原工业污水中的悬浮物、杂质等均得到了有效的去除，但其含盐量并没有降低，因此回用水中的含盐量远高于工业净循环水和浊循环水，同时水中还含有少量的乳化油和溶解油等。
鉴于回用水上述水质特点，因此只能用于烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工艺单元的直流喷渣或浇洒地坪等，无法作为循环水系统的补充水，而直流喷渣或是浇洒地坪这部分的用水量又是相当有限的。而将工业污水制成脱盐水、软化水及纯水等用于生产的水量也仅占工业污水量的很小一部分。因此将全部工业污水进一步深度处理，采取脱盐工艺制成工业新水，已成为工业废水利用的发展趋势。
采用脱盐工艺制取的工业新水，其含盐量远低于采用河水等其他自然水体制取的工业新水。工业新水作为钢铁企业循环水系统的补充水，含盐量的降低可以直接提高循环水系统的浓缩倍数，同时可以有效地减少循环水系统强制排污水量，从而控制整个钢铁厂工业水系统的排污量和补水量。采用水质较好的工业新水，对节能减排有利。
5 钢铁工业污水处理中存在的问题
近两年来，国内大型钢铁企业，如首钢、济钢、太钢、天钢等，均在原有工业污水处理设施的基础上增建了采用双膜法制取脱盐水回用的水处理设施，对工业污水做进一步深度处理。从实际运行效果看，在不同程度上存在着系统易污堵、清洗频繁以及由于此造成的反渗透脱盐率下降、频繁更换保安过滤器滤芯等现象。这主要是由于进入脱盐深度处理系统的原水中含有油及一定的COD造成的。原水中含有少量的油主要是连铸和热轧浊循环排污水所致。据统计，由这些有机物造成的反渗透系统故障占全部系统故障的60%～80%。一般反渗透膜要求进水油的含量应低于0.5mg/L，COD不大于20mg/L（采用低污染膜）。
工业污水经常规处理后，其出水的COD、油含量虽然仍难以满足反渗透的要求，但已经处于低值，COD含量一般为每升水几十毫克，油含量一般为1～5mg/L，再进一步采用生化处理或是气浮法等做到满足反渗透常规进水的要求难度很大。针对上述情况，在现有工业污水常规处理后有的也采取活性炭过滤等方法做进一步处理。
首钢、济钢、太钢、天钢等大型钢铁企业最后都采取了将连铸、热轧等浊循环水系统强制排污水（含油）单独撇开，不让其进入工业污水深度脱盐处理系统的方法。
6 钢铁工业污水的处置和利用（仅以浓盐水为例）
超滤加二级反渗透工艺中的超滤反洗水、超滤化学清洗液、反渗透冲洗水、反渗透化学清洗液等，都有现成的处置方法可以参照；二级反渗透浓水可回流至超滤产水箱，以提高反渗透系统的回收率。一级反渗透浓水量较大（一级反渗透的回收率一般在75%左右，因此将有25%的超滤产水会变为一级反渗透浓水），溶解氧含量低、硫化氢含量高而且偏酸性，直接排放会对环境产生不利影响。但传统的水处理工艺，如混凝、沉淀、过滤、气浮等，目前都无法有效解决这个问题。对于一级反渗透浓水目前常用的处置方法有： （1）用于烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工艺单元的直流喷渣或是浇洒地坪等； （2）将浓水与其它水或废水进行混合后排放；
（3）对反渗透浓水进行蒸发干燥，水分回收利用，将固体渣排放收集； （4）将反渗透浓水回用冲洗多介质过滤器后排放；
（5）增设专门的废水处理装置（如过滤装置）对反渗透浓水进行处理等。
在上述方法中，尽量将浓盐水串级消耗掉应是发展的主要方向。在钢铁企业内部建立独立的浓盐水串级管网，将浓盐水用于钢铁厂，将工业污水或是原先的工厂回用水做深度处理，可使两者有效地结合在一起，实现排水量的最小化。 7 小结
国内钢铁企业现正通过各种技术创新和技术改造，落实工业用水的节能减排，并且已经得到了良好的效果。为不断提高节水减污水平，须不断研究开发新技术和新装备。其研究重点应是如何合理地将含油工业污水引入深度脱盐处理系统，最大程度地提高现有工业污水的利用率，全面促进工业污水的资源化。
