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钢铁企业环境治理综合利用

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  摘要:本文阐述的是对钢铁企业在焦化、炼钢工艺过程产生的污、废物进行了综合回收利用的工艺,并通过实践得以证实,在节能减排和环境保护方面效果良好。
  关键词:红泥、酚氰废液、混合输送
  在钢铁企业里,在生产过程中,部分工艺环节中会产生废液、废料等副产品,部分有毒,并且无毒部分对环境污染严重。该部分废液、废料处理难度大,运行费用高。因此找到一种合适的处理工艺对上述废液、废料进行处理尤为重要。本文综合了钢铁企业各生产工序的特点,结合实际,找到了一种处理上述废液、废料的处理工艺,工艺流程简单,处理效果较好,并经过实践得到了检验。
  1、各工艺废液、废料的产生处理及烧结工艺
  1.1焦化酚氰废液的产生及废液处理工艺
  1.1.1焦化酚氰废液的产生
  焦化废液是在原煤高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的。其主要来源有三个:一是剩余氨水,它是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废液,其水量占焦化废液总量的一半以上,是焦化废液的主要来源;二是在煤气净化过程中产生出来的废液,如煤气终冷水和粗苯分离水等;三是在焦油、粗苯等精制过程中及其它场合产生的废液。焦化废液是含有大量难降解有机污染物的工业废水,其成分复杂,含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物质,超标排放的焦化废水会对环境造成严重的污染。目前,在炼焦生产过程中所产生的含有苯、酚、氰等有害物质的废水处理难度大,效果差。很多企业上了处理设备为了节约成本也不运行,造成了含有大量有害物质的废水外排,污染环境且造成了对水体中的生物的危害。这部分废水确实难以处理,特别是一些小型炼焦厂,处理后根本无法达标或干脆就不处理。
  1.1.2焦化采用A-A-O法进行废液处理
  A-A-O法的生产工艺,由三段生物处理装置组成,根据微生物存在形式不同,A-A-O工艺又包括活性污泥法和生物膜法。该工艺将预处理的废水依次经过厌氧、缺氧和好氧三段处理,其特点在于在一般缺氧/好氧工艺(A/O)的基础上增加厌氧段。厌氧段能较好地对污水水解酸化,以便提高缺氧/好氧的处理效率(水解酸化促使焦化废水可生化性提高)。目前该工艺是国内较先进的处理焦化废水的生物脱氮工艺。具体工艺如下:
  焦化工艺中经蒸氨处理后的各种焦化废水(冷却后)送入重力除油池,经重力除油处理后,再用泵加压送入浮选系统进行气浮除油。浮选池出水进入厌氧池吸水井,缺氧池内中设有组合填料,浮选出水经泵加压后进入厌氧池中,同时在厌氧池内加入少量回流污泥。通过厌氧活性污泥将废水中难以生物降解的有机物进行水解、酸化,改善废水的可生化性。厌氧池出水与二沉池约3倍回流水充分混合后进入缺氧池。缺氧池内设有组合填料,回流水中的亚硝态氮在缺氧条件下由厌氧菌反硝化还原成氮气从废水中逸出,达到脱氮目的。缺氧池出水靠重力作用流入好氧池,废水中的有机物在好氧池中通过活性污泥在有氧条件下得到降解,同时将废水中的NH4-N氧化成亚硝态氮、硝态氮。好氧池出水一部份靠自流进入二沉池进行泥水分离,分离后的上清液回流到缺氧池进行反硝化脱氮处理,另一部份进入絮凝反应池。在絮凝反应池中投加高分子混凝剂、助凝剂等,经管道混合反应后进入混凝沉淀池,并在此进行泥水分离。混凝沉淀池主要是通过物理化学方法对好氧池出水进行处理,目的是去除出水中的悬浮物和COD。它包括加药混合、反应及泥水分离三个过程。经混凝沉淀处理后出水COD约在300mg/L,为进一步降低出水COD,设置过滤装置。混凝沉淀池出水进入过滤器吸水井,经水泵加压后进入陶瓷管过滤器。废水经过滤后COD降至200mg/L左右。
  具体工艺参数:
  (1)水力停留时间:总水力停留时间为36h,各反应器水力停留时间之比为:A1∶A2∶O=1∶1.8∶4.8;
  (2)混合液回流比:5∶1;
  (3)温度:厌氧反应器:35℃~37℃;缺氧、好氧反应器:25℃~28℃;
  (4)pH值:进水用磷酸控制pH=6.9~7.2,好氧段通过投加20g/L的NaHCO3溶液,使其pH维持在6.7~7.2;
  (5)溶解氧:好氧段DO控制在2~4mg/L,缺氧段DO<0.5mg/L。
  酚所需要的曝气时间为4~6h,硫氰化物为16h,COD为24h(使COD降至200mg/L以下),说明4~6h只能使大多数酚类污染物氧化分解,其它的方法均不能达到此目的。因此,延长曝气池的停留时间是提高焦化废水生化处理的有效办法。
  但是,上述利用生化和物化综合处理的方法对焦化废水进行处理,处理后的污水仍含有酚氰等有害物质。
  1.2炼钢湿法除尘及红泥处理
  转炉炼钢进入一文的转炉烟气温度约为850℃~900℃,含尘量80~150g/m (标准),通过一文除尘降温,烟气温度约70℃~75℃,经重力脱水器后,进入二文进行精除尘,烟气温度降到63℃~67℃,之后进入90°弯头脱水器、旋流脱水器,通过烟气净环系统净化后进行发电。该工艺除尘过程中的尘、水混合物送往斜板沉淀器进行沉淀处理,澄清水循环使用,沉积在斜板沉淀器下部锥形斗的“红泥”经螺旋输泥机排放到泥池。
  该工艺过程各项工艺参数如下:
  炉气成份(体积,%):CO为86;CO 为10;N 为3.5;O 为0.5;
  烟尘主要成份(质量,%):FeO为67.16;Fe O 为16.2;CaO为9.04;SiO 为3.64;MnO为0.74;其它3.22;
  烟气进一文前温度:回收期900℃,燃烧期950℃~1000℃;
  烟尘粒度:<10μm:9%;≥10μm:91%;
  原始含尘浓度:80~150g/Nm 。
  斜板沉淀器参数:
  总处理水量:960m /h;
  进水悬浮物含量:1000mg/L;
  出水悬浮物含量:<50mg/L;
  表面水力负荷:2.5~4m /m .h;
  排浆浓度:≥50%。
  上述 “红泥”粘度大,主要成分时Fe O, 用压滤机处理成型也较难,经常堵塞滤布造成设备故障,该物质滴落哪里都是红红的一片,极难清理,对环境影响很大。
  1.3烧结生产工艺
  利用铁精粉、无烟煤、焦粉、氧化铁皮等含铁杂料,经一次混合机加水混匀,混匀后物料进入二次混匀机内进行混匀和造球。混匀好的物料经皮带运输机送至烧结机主厂房的混合料矿仓,通过梭式布料器向烧结机上布料,烧结生产完后大块烧结矿送入单辊破碎机破碎后进入冷却机内冷却,冷却完的烧结矿经筛分整粒后得到成品矿送往高炉炼铁,炼铁过程中产生的副产品高炉煤气供生产使用。
  2、综合处理工艺
  综合以上的处理工艺和生产工艺,我们把焦化利用A-A-O法处理工艺过程中产生的废液送往炼钢湿法除尘过程中产生的“红泥”池,对“红泥”进行稀释,然后通过污泥泵将该部分红泥送到了送往烧结一次混合机的输送皮带上,经过烧结各道工序,把含有焦化废水的“红泥”与其它物料一起转变为烧结矿,同时使焦化废水中的一些有害物质和氧化铁进一步转化到烧结矿中,送往高炉使用。经过该工艺一方面回收了“红泥”中有用的氧化铁成分,另一方面把焦化废水中的有害物通过烧结、炼铁的高温过程进一步转变到炉渣和煤气中,有害物质逐级递减,使焦化工艺产生的酚氰废水含有有毒物质全部回收利用,对废弃物进行综合利用,减少了对环境的污染,达到最终去除的目的;同时减少了新水用量;整个工艺占地很小,工艺简单、合理,投资少;解决了长期以来焦化废水、炼钢“红泥”处理困难的问题。
  工艺流程如下附图:
  
  
  1、焦化生产设备,2、废液泵,3、红泥池,4、炼钢转炉,5、湿式除尘设备,6、沉淀池,7、渣浆泵,8、混合搅拌机,9、烧结机,10、炼铁高炉,11、煤气用户,12、烟气脱硫设备。
  以上所述的处理系统的技术参数如下:
  1、平均回收炼钢转炉除尘干灰量2吨/小时;
  2、从斜板沉淀器排放的红泥的体积浓度30%~45%;
  3、稀释后的泥浆含水率:85%~90%;
  4、由渣浆泵房送往烧结拌料的浓度为5%~15%,平均每小时稀释用焦化废水13~16吨;
  5、送往烧结的管道规格为Ф219×8mm,长度约1030m;
  6、渣浆泵扬程160米。
  根据实际运行的结果情况,平均回收炼钢转炉除尘干灰量2吨/小时,平均节水14.2 m /h,燃气燃烧后尾气达标。
  结论:经过上述系列工艺的处理,使炼钢和焦化工序中产生的废物、废液得以综合利用,使得两种处理难度较大且处理效果不佳的两种污染物得以回收利用,减少了烧结混合拌料过程中的新水使用量;整个工艺占地很小,工艺流程简化、合理,投资少;解决了长期以来焦化废水、炼钢“红泥”处理困难的问题;节能减排,保护了环境。
  注:文章内的图表及公式请以PDF格式查看


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