浅谈冶金废水的综合处理方式

2020-09-09 06:02:31 55

冶金工业废水是指冶金工业生产过程排出的废水。其特点是水量大、种类较多、水质较复杂多变。按废水来源和特点分,主要有冷却水、酸洗废水、除尘废水和煤气、冲渣水、炼焦废水。

钢铁工业用水量大,生产过程中排出的废水,主要来源于生产工艺用水、设备与产品冷却水、设备与场地清洗水等。70%以上废水来源于冷却水,生产工艺过程排出的只占较小的一部分。废水含有随水流失的生产用原料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。

一、冶金钢铁废水处理的废水分类:

1、按所含的主要污染物性质,冶金废水处理可分为有机污染物为主的有机废水和含无机污染物为主的无机废水,以及产生热污染的冷却水。例如焦化厂的含酚氰废水是有机废水,炼钢厂的转炉烟气除尘废水是无机废水。

2、按所含污染物的主要成全,冶金污水处理可分为含酚废水、含油废水、含铬废水、酸性废水、碱性废水以及含氟废水等。

3、按生产和加工对象,钢铁污水处理可分为烧结废水、焦化废水、炼铁废水、炼钢废水、轧钢废水、酸洗废水以及矿山废水、选矿废水等。

二、冶金工业废水的治理

2.1物理方法

A 重力沉降法

在重力作用下,废水中密度大于1的悬浮物下沉,使其从废水中去除,这种方法称为重力沉降法。重力沉降法既可分离废水中原有的悬浮固体(如泥砂、铁屑、焦粉等),又可分离在废水处理过程中生成的次生悬浮固体(如化学沉淀物、化学絮凝体以及微生物絮凝体等)。由于这种方法简单、易行、分离效果较好,而且分离悬浮物又往往是水处理系统不可缺少的预处理或后续工序,因此应用十分广泛。

a 沉降类型

根据废水中可沉物质的浓度高低和絮凝性能的强弱,沉降有下述三种基本类型:

(1)自由沉降。自由沉降也称离散沉降,是指一种无絮凝倾向或有弱絮凝倾向的固体颗粒在稀溶液中的沉降。由于悬浮固体浓度低,而且颗粒间不发生融合,因此在沉降过程中颗粒的形状、粒径和密度都保持不变,各自独立地完成沉降过程。颗粒在泥沙池及初次沉淀池内的初期沉淀即属于自由沉降。

(2)絮凝沉降。絮凝沉降是指一种絮凝性颗粒在稀悬浮液中的沉降。虽然废水中的悬浮固体浓度不高,但在沉降过程中各颗粒之间互相黏合成较大的絮体,因而颗粒的物理性质和沉降速度不断发生变化。初次沉淀池内的后期沉淀及二次沉淀池内的初期沉降即属于絮凝沉降。

(3)成层沉降。成层沉降也称集团沉降。当废水中的悬浮物浓度较高、颗粒彼此靠得很近时,每个颗粒的沉降都受到周围颗粒作用力的干扰,但颗粒之间相对位置不变,成为一个整体的覆盖层共同下沉。此时,水与颗粒群之间形成一个清晰的界面,沉降过程实际上就是这个界面的下沉过程。由于下沉的覆盖层必须把下面同体积的水置换出来,两者之间存在着相对运动,水对颗粒群形成不可忽视的阻力,因此成层沉降又称为受阻沉降。化学混凝中絮体的沉降及活性水淤泥在二次沉淀池中的后期沉降即属于成层沉降。

B 过滤法

(1) 筛滤。通过网目状和格子状设备(如格栅或筛子等)进行液固分离的方法,称为筛滤。格栅是由一组平行的钢质栅条制成的框架,倾斜架设在废水处理构筑物前或水泵站集水池进口处的渠道中,用以拦截废水中的大块漂浮物,以防阻塞构筑物的孔洞、闸门和管道或损坏水泵等机械设备。因此,格栅实际上是一种起保护作用的安全设施。格栅的栅条多用扁钢或圆钢制成。被拦截在栅条上的栅渣有人工和机械两种清除方法。一般日截渣量大于0.2m3时,采用机械清渣。对日截渣量大于1t的格栅,常附设破碎机以便将栅渣粉碎,再用水力输送到污泥处理系统进行处理。

(2) 粒状介质过滤。废水通过粒状滤料(如石英砂)床层时,其中的悬浮物和胶体就被截留在滤料的表面和内部空隙中,这种通过粒状介质层分离不溶性污染物的方法称为粒状介质过滤。它既可用于活性炭吸附和离子交换等深度处理过程之前作为预处理,也可用于化学混凝和生化处理之后作为最终处理过程。过滤工艺包括过滤和反洗两个基本阶段。过滤即截留污染物;反洗即把污染物从滤料层中洗去,使之恢复过滤能力。从过滤开始到结束所延续的时间称为过滤周期(或工作周期),从过滤开始到反洗结束称为一个过滤循环。

C 浮力上浮法

借助于水的浮力,使废水中密度小于1或接近于1的固态或液态原生悬浮污染物浮出水面而加以分离,也可以分离密度大于1而在经过一定的物理化学处理后转为密度小于l的次生悬浮物,这种处理方法称为浮力上浮法。一般浮力上浮法分为三种,即自然上浮法、气泡上浮法和药剂浮选法。

D 离心分离法

物体做高速旋转时将产生离心力。在离心力场内,所有质点都将受到比其本身重量大许多倍的离心力的作用。用这一离心力分离废水中悬浮物的方法,称为离心分离法。

按产生离心力方式的不同,离心分离设备可分为两大类:一类是水旋分离设备,其特点是容器固定不动,而由沿切向高速进入器内的废水本身旋转来产生离心力;另一类是器旋分离设备,其特点是由高速旋转的容器带动器内废水旋转来产生离心力,这类设备实际上就是各种离心机。

2.2物理化学方法

A 吸附法

吸附法是利用多孔性固体吸附剂的表面,吸附废水中一种或多种污染物溶质的方法。对溶质有吸附能力的固体物质称为吸附剂,而被吸附的溶质称为吸附质。这种方法常用于低浓度工业废水的处理。

常用的吸附剂有活性炭、沸石、硅藻土、焦炭、木炭、木屑、矿渣、炉渣、矾土、大孔径吸附树脂以及腐殖酸类吸附剂等,其中以活性炭使用最为广泛。经过活性炭吸附处理后的废水,可以不含色度、气味、泡沫和其他有机物,能达到水质排放标准和回收利用的要求。

a 吸附过程的机理

在废水处理中,吸附发生在液-固两相界面上,由于固体吸附剂表面力的作用,才产生对吸附质的吸附。对表面力的性质还不是十分清楚,因此吸附的本质尚在进一步研究中。有人用表面能来解释,吸附剂要使其表面能减少,只有通过表面张力的减少来达到。也就是说,吸附剂之所以能吸附某种溶质,是因为这种溶质能降低吸附剂的表面张力,所以,吸附剂的表面可以吸附那些能降低其表面张力的物质。

b 吸附工艺过程

吸附操作分为静态间歇式和动态连续式两种,也称为静态吸附和动态吸附。废水处理是在连续流动条件下的吸附,因此主要是动态吸附。静态吸附一般仅用于实验研究或小型废水处理。动态吸附有固定床吸附、移动床吸附和流化床吸附三种方式,其中,固定床吸附是废水处理工艺中最常用的一种方式。

c 活性炭再生

在活性炭本身结构不发生或极少发生变化的情况下活性炭吸附重金属离子,用特殊的方法将其上被吸附的物质从活性炭的孔隙中去除,以便活性炭重新具有接近新活性炭的性能,称为活性炭再生。活性炭再生的方法主要有水蒸气吹脱法,溶剂再生法,酸、碱洗涤法以及焙烧法。

B 离子交换法

利用离子交换剂活性炭吸附重金属离子,等当量地交换废水中离子态污染物的方法称为离子交换法。能置换阳离子的离子交换剂称为阳离子交换剂,能置换阴离子的离子交换剂称为阴离子交换剂。

工业应用的离子交换剂包括有机离子交换剂(如磺化煤和离子交换树脂)和无机离子交换剂(如沸石、磷酸锆等)。无机离子交换剂的颗粒结构致密,仅能进行表面交换,交换容量小,应用不多。有机离子交换剂中,磺化煤是最初使用的交换剂,它是利用煤质本身空间结构为骨架,用硫酸进行磺化,引入活性基因制得。磺化煤成本低、价格便宜,但易粉碎、化学稳定性差,所以被离子交换树脂所取代。在工业中应用最广泛的还是离子交换树脂。离子交换树脂由骨架和活性基团两部分组成。骨架又称为母体,是一种线型结构的高分子有机化合物,再加上一定数量的交联剂,通过横键架桥作用构成不溶性有机高聚物,具有立体网状结构形式。

2.3化学方法

A 混凝沉淀法

对废水中可能用自然沉降法除去的细微悬浮物和胶体污染物,通过投加混凝剂来破坏细微悬浮颗粒和胶体在水中形成的稳定分散系,使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体,然后通过重力沉降法予以分离的方法,称为混凝沉淀法。

混凝沉淀法在工业废水处理中的应用十分广泛,在冶金废水治理中也是十分重要的方法。该法除应用于预处理、中间处理和污泥处理外,在深度处理方面也是重要方法之一;除了用于除色、除浊之外,还可以去除高分子物质、动植物纤维物质、各种有机物、焦油、石油和其他油脂、微生物、氮磷等富营养物质、农药毒物以及汞、镉、铅等重金属毒物和放射性物质。

B 中和法

中和法是处理酸性废水和碱性废水的主要方法。冶金工业生产中会排放出大量酸性废水和碱性废水。尤其是酸性废水,不仅量大,而且往往含有许多重金属离子。中和法不仅能降低废水中的酸、碱度,也能使多种金属离子以氢氧化物沉淀的形式被除去。

2.4生物化学法

废水的生物化学法(简称生化法),是利用自然界大量存在的各种微生物来分解废水中的有机物和某些无机毒物(如氰化物、硫化物等),通过生物化学过程使之转化为较稳定的、无毒的无机物,从而使废水得到净化。生化法主要用来去除废水中呈胶体状态和溶解状态的有机物以及现有物理法不可能去除的细小悬浮颗粒。采用生化法处理废水,不仅比化学法效率高,而且运行费用低。除可用于城市污水处理外,生化法也可广泛应用于炼油、石油化工、合成纤维、焦化、煤气、农药、纺织印染、造纸等工业废水的处理,因此,其在废水处理中十分重要。

对于进行污水治理的厂家来说,需要的是投资少、运行费用低、运行稳定、处理效果好、操作管理简便的处理工艺,在选择工艺时一定要结合自身实际情况进行考虑。如有更多的污水处理情况可咨询杭州近源环保科技有限公司。

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