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水处理技术在轧钢生产中的应用


水处理技术在轧钢生产中的应用 摘要:介绍了浊环水系统和净环水系统的物理及化学处理方法, 以及净环水系统的运行检测, 对企业环境保护和降低生产成本具有较 大的应用价值。 关键词:轧钢生产 浊环水 净环水 水处理

一、 前言 随着国家节能环保型社会建设步伐的不断加快, 对环保治理的力 度不断加大,钢铁企业是能耗和污染大户,构建循环经济型企业,减 少能耗和环境污染

是关系到企业生存的重要问题。 水处理技术就是对生产生活用水进行物理化学处理, 以达到循环 利用、改善水质和达到排放,满足生产生活需要的技术。 现代轧钢生产企业中,大都有两大循环水系统:浊环水系统和净 环水系统。浊环水系统主要用于轧机轧辊和轴承冷却、辊道冷却及除 鳞水、冲渣水等;净环水系统主要用于各润滑站、液压站、仪表冷却 及加热炉冷却。我公司热轧 1250 水系统亦然,不过分支更详细一些, 分为浊环水系统、层流浊环水系统、轧线净环及加热炉净环水四个水 循环系统, 本文主要针对最主要的浊环和加热炉净环两大循环系统水 处理技术进行探讨。 二、 浊环水系统的水处理技术 浊环水的污染物主要是钢坯加热和轧制过程中产生的氧化铁 皮、环境和现场的灰尘造成的污泥、各种轴承和传动部位润滑泄漏

的废油和其他无机物、有机物等,浊环水系统的水处理主要针对系 统产生的污染物进行物理化学处理,控制污染物含量,达到循环利 用和达标排放。 1. 浊环水的物理处理 浊环水的物理处理一般采用旋流井的一次沉淀池和平流井的二 次沉淀池沉淀,再经过压力快速过滤装置进行物理处理,经过一次旋 流沉淀后, 水中的氧化铁皮能去除 95%, 经过平流池二次沉淀后悬浮 物含量能降至 100~20mg/L, 最后经过压力滤器过滤后浊度一般能达 到 20mg/L 一下。 浊环水中所含废油的物理处理方法油隔油池隔油法、 气浮池气浮 法、亲油材料吸附法、粗粒化材料粗粒化法、膜过滤法。经过对比实 验用带式除油机去除浊环水中废油操作方便,设备简单,效果较好。 2. 浊环水的化学处理 浊环水的化学处理一般针对循环水中所含的细小悬浮物通过加 入混凝剂和破乳剂发生一系列化学反应进行去除,使水质进一步改 善。 在混凝处理中, 主要通过压缩双电层的电性中和作用和通过吸附 架桥联起作用。目前国内外混凝剂的种类较多,可分为无机混凝剂和 有机混凝剂,主要有高分子、低分子、阳离子型、阴离子型和非离子 型混凝剂等。常用的混凝剂有硫酸铝、无机氯化铝、聚合氯化铝、硫 酸亚铁、氯化铁、聚合氯酸亚铁等。现在一般轧钢厂都选用聚合氯化 铝,聚合氯化铝有较强的交联吸附性能,并能水解生成〔Al(OH)3

(H2O)3〕沉淀。水解过程中伴随电化学、絮凝、吸附、沉淀等物理 化学过程。使用 pH 值范围较广,水温影响不大,用量小,絮凝效果 好,易于过滤,设备简单,操作方便,腐蚀性小,成本低。 浊环水中,油脂成分比较复杂。利用物理方法,只能清除油滴粒 径大于 100μm 的浮上油,要去除分散油和乳化油,还必须对污水进 行破乳处理, ,破坏油珠的界膜,使油珠相互接近并聚集成大滴油珠, 从而浮于水面。常用破乳方法有电场法、药剂法、离心法、超滤法。 药剂法使用比较普遍,药剂法就是向浊环水中投加破乳剂,破坏油珠 界面,压缩双电层,使油珠聚集变大而与水分开。常用药剂有二、三 价钙、镁、铝等盐类和酸类。 3. 浊环水的水质检测 水质检测的目的是为化学处理提供依据, 以确定和调整化学药剂 的投加量,使水质达到生产需要和实现达标排放,因此,定期做水质 监测非常重要。取样应根据水质的具体情况,确定采样的实践间隔, 在生产正常其他条件无大的白哦花的情况下,一天取一次即可。若发 生紧急污染事件,应及时调整水处理投加量,并相应缩短取样时间间 隔。循环水常规检测项目如下: 1) 浊度 浊度一般用 1L 水中含悬浮物的质量来表示,单位 mg/L,它是衡 量水质好坏的重要指标,也是决定达标排放的重要指标之一。 2) 色度 色度是指去除悬浮物后仅有溶解物质产生的颜色, 一般用比色法

和稀释倍数法测定。用以判断水中溶解的无机物和有机物污染的程 度。 3) 含油量的测定 含油量也是废水排放控制的主要指标, 水中含油量指标的升高直 接造成 COD 水平的升高,其危害主要表现在油类覆盖水面,隔绝空 气,使水中溶解氧减少,导致水中生物缺氧死亡,还阻碍水生物的光 合作用,导致水质变臭。 4) COD 的测定 化学需氧量是指水体中易被强氧化剂氧化的还原性物质氧化时 所需的氧化剂的量,以 mg/L 来表示。化学需氧量反映了水中受还原 性物质(主要是有机物)污染的程度,也是国家控制排放的一个非常 重要的指标。其测定方法有重铬酸法和高锰酸钾法。 三、 净循环水的处理 在轧钢厂中净循环水系统主要用于液压站、 润滑站设备的循环冷 却及水冷式加热炉的冷却。对于敞开式循环系统主要问题是结垢、生 物粘泥和腐蚀,净环水处理的目的就是减少结垢、腐蚀和生物粘泥对 系统造成的危害,保证水质和水温,满足生产需要。 净环水处理可分为物理处理和化学处理两种方法。 1. 净循环水的物理处理 由于循环水污染物的量和组成相对较少, 循环水的物理处理较为 简单,主要采取的手段为:冷却构筑物、旁通过滤和定期排污。冷却 构筑物主要是由冷却池和冷却塔组成, 其容积和冷却能力根据空气的

湿球温度和循环冷却水流量进行计算。 旁通过滤是将一部分循环水从 旁路抽出送入过滤装置,以除去一部分悬浮物和微生物,再送回到循 环水系统(根据水质情况确定是否在滤前对循环水进行混凝处理) , 一般净环水系统都设有旁滤装置。 定期排污的作用就是将沉淀在冷却 水池中的唔够排放掉,同时也是为了控制循环水系统烦人浓缩倍数, 使循环水的碳酸盐硬度小于极限碳酸盐硬度,减少系统结垢。 2. 净环水的化学处理 净环水化学处理就是针对系统污染物通过投加各种水处理剂减 少结垢,控制腐蚀和微生物的生长。 1) 新建净环水系统使用前的清洗、预膜和水质稳定 新建净环水系统使用前一般要进行清洗、预膜和水质稳定 a) 清洗 清洗就是对冷却塔、管道的金属表面进行清洗去除杂质,为下一 步预膜处理做准备。清洗分机械清洗和化学清洗,机械清洗包括人工 清洗、 高压水清洗和空气搅动清洗的几种方式。 化学清洗就是利用酸、 碱或有机整合剂、 分散剂等化学药剂通过化学作用, 将不同的附着物、 水垢、污泥等沉积物进行溶解、清洗。 b) 预膜处理 预膜处理是在系统正常运行之前先投加预膜剂, 是金属表面形成 一层完好的缓蚀保护膜,然后投入正常运行。由于保护膜的形成比较 缓慢,需要相当长的实践,因此加大初期头家浓度可以加快保护膜的 形成,然后转入正常预膜。预膜的好坏对缓蚀效果影响很大,常用的

预膜剂有六偏磷酸钠和三聚磷酸钠两种。影响预膜效果的因素主要 有:水中钙离子含量,一般控制在 40~80mg/L 为宜: 水的浊度,一般小于 10mg/L 为宜; 水的 pH,一般 5.5~6.5 为宜; 温度,高温预膜效果较好,一般在 50~60℃,但由于系统容量 较大,不易做到,大多采用常温预膜; 铜离子含量,铜离子含量过高会产生铜盐沉积,很可能破坏预膜 效果,一般要求 CU2+﹤0.7mg/L。 c) 水质稳定处理 水质稳定的目的是为正常运行时投加各种水处理剂, 从系统税制 上创造条件,是各种水处理剂发挥其应有的效果,主要是通过控制循 环水的 pH 值、水温、流苏、总碱度、悬浮物、钙离子含量等几个方 面进行调整和控制。 2) 净环水化学处理 净环水化学处理包括对整个运行系统的结垢、污垢、腐蚀和微生 物等几个方面进行综合控制, 达到缓蚀、 阻垢和分散剥离等多重效果。 国内现大多使用磷系统配方,即泛指聚磷酸盐+酸盐+聚合物+唑 类,另外还有钼类、铬类、钨类、硅类等。选用时应尽量综合考虑, 既考虑满足环保要求,运行成本低,又要考虑缓蚀阻垢灭藻的综合效 果。磷为造成水体富营养化的根被因素,目前更环保,更低廉,效果 更好的缓蚀阻垢剂发展迅速,为化学处理方法选择创造了更好的调 教。

除对循环水系统进行化学处理外,对排污水也要进行化学处理, 因为循环水在运行一段时间后,浓缩位数不断增加,当达到极限碳酸 盐硬度或浊度超过 20mg/L 时系统要进行排污,排污水中有不同程度 的悬浮物、各种盐类、金属氧化物、缓蚀阻垢剂、杀生剂等。如果不 对排污水进行处理,往往超过国家污水排放标准。 对排污水的处理包括除磷、除锌、除滤、除铬等。 四、 净环水的运行检测 净环水实际运行过程中,必须采用各种必要的检测手段,随时掌 握水质处理的实际效果,并根据检测所得的数据及时采取必要的措 施,以达到良好的处理效果。 检测方法分为直接检测和简介检测两种方法。 1. 直接检测法 直接检测法有挂片法、试管法、模拟换热器法、腐蚀仪法。其中 旁路挂片法最常用,其方法是选用与换热器材质相同的钢片,做成 50×25±0.1 厚度 20±0.1 试片,挂在有机玻璃管内,安装在旁通管 路上或特制的冷水槽内以便观察和记录。每年放置 12 个挂片,每月 取出一片进行观察、分析和测定以掌握换热器腐蚀及结垢情况,及时 对水处理剂予以调整以达到最佳效果。我公司 1250 主要采用的就是 这种挂片法。 2. 化学分析法 通过对净环水水样定时进行化学分析, 对系统水处理情况进行检 测, 掌握水质处理的效果, 及时调整水处理药剂配方以达到最佳效果,

常规检测项目如表:
项目 Cl总溶解固 体 电导 K+ SO2 Mg2+ Ca2+ 碱度 PO43总铁 Al3+ pH 浊度 余氯 SO42检测目的 计算浓缩倍数,防止点蚀产生 计算浓缩倍数 计算浓缩倍数 计算浓缩倍数 计算浓缩倍数 计算浓缩倍数,控制硅酸镁垢生成 分析频率 1 次/2h 1 次/日 连续 1 次/日 1 次/周 1 次/2h 1 次/2h 1 次/2h 1 次/4h 3 次/日 1 次/日 连续 1 次/2h 1 次/2h 1 次/日

控制磷酸盐水解 预测正常运转,预膜清洗时腐蚀趋势 检测硫酸铝絮凝的效果,放置 Al(OH)3 的生成 控制污垢粘垢生成 核加酸量

五、 水处理剂投加量的简单计算 G=(P3+P2)QC1/α 其中 P3=(P1-P2(N-1) )/N-1 式中 G——投加量 g/h P1——循环水蒸发水量占循环水量的八分比 P2——循环水系统风吹损失站循环水量百分比 P3——循环水排污量站循环水量的百分比 N——循环水浓缩倍数,N=补充水量/(补充水量-蒸发损失水量) Q——循环水量 m/h C1——循环水中阻垢剂浓度 mg/h

α——阻垢剂纯度 六、 结束语 水处理的关键在管理, 要根据实际运行情况做到勤分析、 勤观察、 秦调整才能保证运行成本低,处理效果好,更好的为轧钢生产服务。

参考文献 1、 顾夏生,李献文水处理微生物学第三版中国建筑工业出 版社,2002 2、 3、 4、 黄君礼, 水分析化学第二版 中国建筑工业出版社, 2003 邹家庆 工业废水处理技术,化学工业出版社,2003 梁家耀 给排水设计手册第四册 工业给排水处理,中国 建筑工业出版社,1986


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