淺談鋼鐵企業工業污水處理現狀和存在的問題
近年來，我國鋼鐵工業處于高速發展階段，鋼年產量增幅在15%～22%。2007年全國鋼鐵產量達到4.89億噸，比上年增長15.66%。鋼鐵工業作為高能耗、多排放的行業，在全國節能減排的工作中承擔著重大的責任。我國重點鋼鐵企業2005～2007年的噸鋼耗用新水量分別為8.6m3/t、6.43m3/t、5.31m3/t，表明我國鋼鐵工業用水量已從高速增長逐步轉變為緩慢增長。2007年全國重點鋼鐵企業水重復利用率達到了96%。目前，國外先進鋼鐵企業噸鋼耗用新水量是：日本鹿島為2.1m3/t、阿薩洛為2.4m3/t、德國蒂森克虜伯為2.6m3/t。我國要進一步降低鋼鐵企業噸鋼耗用新水量、提高鋼鐵企業水的重復利用率，需要積極推廣少用水或不用水的工藝技術裝備，并應該強化合理串級用水以及加強工業污水的綜合處理回用。
1 鋼鐵企業工業污水的來源及分類
鋼鐵企業工業污水按其來源來分，可以分為循環冷卻水系統排污水；脫鹽水、軟化水及純水制取設施產生的濃鹽水；鋼鐵廠各工序在生產運行過程中產生的廢水等。
1.1 循環冷卻水系統排污水
鋼鐵企業循環冷卻水系統包括敞開式凈循環水系統、密閉式純水或軟化水循環水系統以及敞開式濁循環水系統。
（1）敞開式凈循環水系統的排污水一般作為濁循環冷卻水系統的補水。
（2）密閉式純水或軟化水循環水系統一般只有滲水和漏水，基本不用考慮平時運行的排污水。
（3）濁循環水系統常用于煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋等單元的煤氣清洗、沖渣、火焰切割、噴霧冷卻、淬火冷卻、精煉除塵等。因此就循環冷卻水系統排污水而言，主要就是指敞開式濁循環水系統的排污水。
1.2 脫鹽水、軟化水及純水制取設施產生的濃鹽水脫鹽水、軟化水及純水常用于鋼鐵企業煉鐵、煉鋼、連鑄等單元關鍵設備的間接冷卻密閉式循環水系統以及鍋爐、蓄熱器等的補充用水。
隨著全膜法水處理系統造價和運行成本的日益降低，超濾加二級反滲透工藝已廣泛應用于鋼鐵企業脫鹽水的制取。但在制成脫鹽水、軟化水及純水的同時，也將產生約占脫鹽水、軟化水及純水水量40%～50%的濃鹽水。
目前，濃鹽水一般不做處理，串級使用或直接排放。濃鹽水也沒有真正列入企業工業污水處理的范疇。
1.3 鋼鐵廠各工序在生產運行過程中產生的廢水鋼鐵廠各工序在生產運行過程中產生的廢水包括：
（1）燒結廠的廢水
主要為濕式除塵器產生的廢水和沖洗地坪、輸送皮帶產生的廢水，以夾帶固體懸浮物為主，主要成分是燒結混合礦料。
（2）焦化廠的廢水
主要為剩余氨水、產品回收及精制過程中產生的高濃度焦化廢水、蒸氨廢水、低濃度焦化廢水，廢水中酚氰化物、COD物質含量較高。
（3）冷軋廠的廢水
主要為中性鹽及含鉻廢水、酸性廢水、濃堿及乳化液廢水、稀堿含油廢水、光整及平整廢液等。隨著環境保護技術的發展，焦化廢水、冷軋廢水均能夠處理至鋼鐵廠工業污水排放的納管標準或是可以直接接入鋼鐵廠的回用水系統，水中COD等有毒有害物質都能得到有效地回收和控制。燒結廢水為常規性工業污水。
表1是某大型鋼鐵集團工業污水控制水質表。進入鋼鐵廠干管的各單元工業污水應達到納管水質標準，否則應在單元內進行預處理。
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2 鋼鐵企業工業污水的主要污染物分析
對于鋼鐵企業來說，循環用水量占總用水量的比例常常在95%以上，其它如焦化、冷軋廢水等特種廢水均在相應主工藝單元處理達到鋼鐵廠工業污水納管標準后排至鋼鐵廠工業污水管網或是直接接入鋼鐵廠回用水管網，因此無論從水質還是水量上來說，鋼鐵廠工業污水主要為循環水系統的排污水（濁循環水系統排污水），根據濁循環水系統排污水的特點，鋼鐵廠工業污水一般含有以下主要污染物：濁度、COD、硬度與堿度、油類、鹽類等。表2 列舉了國內幾個鋼鐵廠工業污水的主要水質參數。
（1）濁度
濁度主要是由水中的懸浮物和膠體物質引起的。工業循環水中存在由泥土、砂粒、塵埃、腐蝕產物、水垢、微生物粘泥等不溶性物質組成的懸浮物和鐵、鋁、硅的無機膠體物質以及一些有機膠體物質。懸浮物和膠體物質有從空氣進入的，有由補充水帶入的，也有的是在循環水系統運行中生成的。這些懸浮物通過排污，由循環水系統進入了工業污水。
另外，工業污水中還存在著由氧化鐵皮、金屬粉塵等組成的懸浮物，這些懸浮物主要是在煤氣清洗、沖渣、火焰切割、噴霧冷卻、淬火冷卻、精煉除塵等生產過程中進入循環水系統的，這些懸浮物通過排污也由循環水系統進入到了工業污水中。
（2）COD
COD是表示水中還原性物質數量的一個指標。水中的還原性物質有各種有機物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等，主要是有機物。COD主要是通過補水進入工業循環水系統的，在運行過程中，原水中的COD會被不斷濃縮。
另外，工業循環冷卻水系統需投加水質穩定藥劑如緩蝕劑、阻垢劑、分散劑、殺菌劑、混凝劑、助凝劑等。該部分水處理藥劑中有相當一部分是高分子有機藥劑，也有部分是還原性較強的物質。投加水處理藥劑也會增加循環水系統的COD，一般增量為1～10mg/L。
（3）硬度與堿度
對于循環水系統而言，隨著循環冷卻水被濃縮，冷卻水的硬度和堿度會增大。循環水系統排污水進入工業污水系統，導致工業污水系統的硬度和堿度相對原水而言也大幅度提高。
（4）油類
工業污水中的油主要是由于連鑄、熱軋等主工藝設備泄漏的液壓油進入了濁循環水系統，從而也進入了工業污水系統。油類包括浮油、乳化油和溶解油。
（5）鹽類
鹽類物質隨補水進入循環水系統并不斷被濃縮，隨排污水由工業循環水系統進入工業污水系統。
3國內工業污水處理現狀
隨著國家對節能減排工作的要求日益提高，即將實行的新版《鋼鐵工業水污染物排放標準》也對現有企業和新建企業的工業污水排放提出了更為嚴格的要求（對于燒結、煉鐵、煉鋼單元要求總排口零排放）。鋼鐵廠工業污水作為非傳統水資源，已經越來越受到各大鋼鐵企業的重視。
利用工業污水制成回用水是目前各大鋼鐵企業對于工業污水的常見處理方式。目前主要是將工業污水收集處理后制成回用水用于生產。工業污水經過常規水處理工藝（如混凝、沉淀、除油、過濾等）處理后制成回用水，原工業污水中的懸浮物、雜質等均得到了有效的去除，但其含鹽量并沒有降低，因此回用水中的含鹽量遠高于工業凈循環水和濁循環水，同時水中還含有少量的乳化油和溶解油等。
表3列舉了國內幾個鋼廠工業污水經過常規處理后出水的主要水質參數。
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鑒于回用水上述水質特點，因此只能用于燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工藝單元的直流噴渣或澆灑地坪等，無法作為循環水系統的補充水，而直流噴渣或是澆灑地坪這部分的用水量又是相當有限的。而將工業污水制成脫鹽水、軟化水及純水等用于生產的水量也僅占工業污水量的很小一部分。因此將全部工業污水進一步深度處理，采取脫鹽工藝制成工業新水，已成為工業廢水利用的發展趨勢。
采用脫鹽工藝制取的工業新水，其含鹽量遠低于采用河水等其他自然水體制取的工業新水。工業新水作為鋼鐵企業循環水系統的補充水，含鹽量的降低可以直接提高循環水系統的濃縮倍數，同時可以有效地減少循環水系統強制排污水量，從而控制整個鋼鐵廠工業水系統的排污量和補水量。采用水質較好的工業新水，對節能減排有利。
4 鋼鐵工業污水深度脫鹽處理中存在的問題
近兩年來，國內大型鋼鐵企業，如首鋼、濟鋼、太鋼、天鋼等，均在原有工業污水處理設施的基礎上增建了采用雙膜法制取脫鹽水回用的水處理設施，對工業污水做進一步深度處理。從實際運行效果看，在不同程度上存在著系統易污堵、清洗頻繁以及由于此造成的反滲透脫鹽率下降、頻繁更換保安過濾器濾芯等現象。這主要是由于進入脫鹽深度處理系統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連鑄和熱軋濁循環排污水所致。據統計，由這些有機物造成的反滲透系統故障占全部系統故障的60%～80%。一般反滲透膜要求進水油的含量應低于0.5mg/L，COD不大于20mg/L（采用低污染膜）。
工業污水經常規處理后，其出水的COD、油含量雖然仍難以滿足反滲透的要求，但已經處于低值，COD含量一般為每升水幾十毫克，油含量一般為1～5mg/L，再進一步采用生化處理或是氣浮法等做到滿足反滲透常規進水的要求難度很大。針對上述情況，在現有工業污水常規處理后有的也采取活性炭過濾等方法做進一步處理。
首鋼、濟鋼、太鋼、天鋼等大型鋼鐵企業最后都采取了將連鑄、熱軋等濁循環水系統強制排污水（含油）單獨撇開，不讓其進入工業污水深度脫鹽處理系統的方法。
表4為2006年全國重點鋼鐵企業各工序水耗、耗新水量情況表。從中可以看出連鑄（屬于煉鋼）和熱軋也為耗水量大戶，同時也是排污大戶，如果長期不把連鑄、熱軋所排污水納入工業污水深度脫鹽處理系統，將會成為工業污水回用的一大瓶頸，影響工業水系統的節能減排。
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5 濃鹽水的處置和利用
超濾加二級反滲透工藝中的超濾反洗水、超濾化學清洗液、反滲透沖洗水、反滲透化學清洗液等，都有現成的處置方法可以參照；二級反滲透濃水可回流至超濾產水箱，以提高反滲透系統的回收率。一級反滲透濃水量較大（一級反滲透的回收率一般在75%左右，因此將有25%的超濾產水會變為一級反滲透濃水），溶解氧含量低、硫化氫含量高而且偏酸性，直接排放會對環境產生不利影響。但傳統的水處理工藝，如混凝、沉淀、過濾、氣浮等，目前都無法有效解決這個問題。對于一級反滲透濃水目前常用的處置方法有：
（1）用于燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工藝單元的直流噴渣或是澆灑地坪等；
（2）將濃水與其它水或廢水進行混合后排放；
（3）對反滲透濃水進行蒸發干燥，水分回收利用，將固體渣排放收集；
（4）將反滲透濃水回用沖洗多介質過濾器后排放；
（5）增設專門的廢水處理裝置（如過濾裝置）對反滲透濃水進行處理等。
在上述方法中，盡量將濃鹽水串級消耗掉應是發展的主要方向。在鋼鐵企業內部建立獨立的濃鹽水串級管網，將濃鹽水用于鋼鐵廠，將工業污水或是原先的工廠回用水做深度處理，可使兩者有效地結合在一起，實現排水量的最小化。
6 小結
國內鋼鐵企業現正通過各種技術創新和技術改造，落實工業用水的節能減排，并且已經得到了良好的效果。為不斷提高節水減污水平，須不斷研究開發新技術和新裝備。其研究重點應是如何合理地將含油工業污水引入深度脫鹽處理系統，最大程度地提高現有工業污水的利用率，全面促進工業污水的資源化。
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