宋 偉

(1.昆明理工大學(xué)，昆明 650093；2.攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司提釩煉鋼廠，四川 攀枝花 617062)

煉鋼廠連鑄濁環(huán)水節(jié)能減排的研究與實(shí)踐

宋 偉1,2

(1.昆明理工大學(xué)，昆明 650093；2.攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司提釩煉鋼廠，四川 攀枝花 617062)

就攀鋼提釩煉鋼廠濁環(huán)水循環(huán)過程中水量不斷增加而導(dǎo)致水量富余外排的情況進(jìn)行分析，提出了現(xiàn)有工藝狀況下的解決思路并付諸實(shí)踐，改造后將富余濁環(huán)水處理后作為凈環(huán)補(bǔ)水。不僅可達(dá)標(biāo)排放，還大幅降低了生產(chǎn)新水補(bǔ)水量，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的要求。

水處理;濁環(huán)水;藥劑;化學(xué)除油器

1 概述

攀鋼煉鋼廠為改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)市場競爭力和提高經(jīng)濟(jì)效益，于1994年至2006年間相繼建成了1#（2機(jī)2流，產(chǎn)能140×104t/a）和2#（1機(jī)1流，產(chǎn)能100×104t/a）板坯連鑄及1#（6機(jī)6流，產(chǎn)能120×104t/a）和2#（4機(jī)4流，產(chǎn)能103.5×104t/a）方坯連鑄，同時(shí)建成了相應(yīng)的水處理等配套設(shè)施，從而徹底淘汰了沿襲30多年的落后的模鑄工藝，成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的升級(jí)換代。

該煉鋼廠4套連鑄機(jī)所需的凈環(huán)水主要用于設(shè)備冷卻，閉路循環(huán)，使用后直接回流至水處理凈環(huán)冷卻塔，降溫后重復(fù)使用；連鑄機(jī)所需濁環(huán)水主要用于鑄坯二次噴淋、切割渣?；⒃O(shè)備直接冷卻及沖氧化鐵皮等。煉鋼廠4套連鑄機(jī)的用水量見表1；4臺(tái)連鑄機(jī)水的處理工藝流程基本相同，其濁環(huán)水工藝流程見圖1。

圖1 煉鋼廠連鑄機(jī)濁環(huán)水處理工藝流程

表1 攀鋼煉鋼廠連鑄生產(chǎn)水量（總量）配給情況

2 現(xiàn)狀調(diào)查

煉鋼廠連鑄機(jī)建成投產(chǎn)后，由于多種原因（如設(shè)備冷卻水軟管接頭密封不良等），主線設(shè)備漏水漏油嚴(yán)重，泄漏的設(shè)備冷卻水（凈環(huán)）和設(shè)備潤滑油全部進(jìn)入輥道下方的濁環(huán)排水溝，隨著沖渣水一起進(jìn)入濁環(huán)水處理系統(tǒng)，導(dǎo)致連鑄濁環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)水量不斷增大，給連鑄生產(chǎn)系統(tǒng)或水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來以下困難：

（1）連鑄機(jī)主線設(shè)備漏油進(jìn)入濁環(huán)水后，濁環(huán)水中的乳化油、附著油、分散油大量增加，這些油類與絮凝劑通過電性中和、吸附架橋作用形成油泥，并且不斷膨脹，降低水體水質(zhì)[1]；而為滿足生產(chǎn)水質(zhì)要求，在現(xiàn)有條件下依靠不斷加大投藥量（主要是磷系藥劑）來進(jìn)行破乳、混凝，但過量的藥劑投加又會(huì)導(dǎo)致水體中磷含量增加，水體富營養(yǎng)化，直接導(dǎo)致藻類等微生物的過度生長，在此情況下又需要加入相應(yīng)的殺生劑進(jìn)行“滅藻”處理。如此惡性循環(huán)，造成連鑄機(jī)供水存在水質(zhì)不穩(wěn)定、藥品投加量大、維護(hù)強(qiáng)度增大等多種缺陷，最終給正常的連鑄生產(chǎn)帶來不利影響。

除此之外，連鑄濁環(huán)水處理后沒有完全過濾的殘余藻類與油泥聚附在一起隨管道流經(jīng)二冷噴嘴（通徑0.1 ～2mm），極易導(dǎo)致噴嘴堵塞，影響連鑄正常生產(chǎn)水量供給，同樣會(huì)對連鑄生產(chǎn)造成不利影響。

（2）連鑄濁環(huán)水循環(huán)總量不斷增大后，當(dāng)富余水量超過水處理系統(tǒng)設(shè)施蓄能量，而生產(chǎn)用水系統(tǒng)又無法消化這部分富余水量時(shí)，不可避免地會(huì)導(dǎo)致一部分濁環(huán)水排入外部水環(huán)境。這樣，即使在不考慮能源浪費(fèi)的情況下，這部分外排濁環(huán)水也因主要水質(zhì)指標(biāo)高于外排水指標(biāo)限值而對外界水環(huán)境造成污染，不利于環(huán)境保護(hù)。

根據(jù)煉鋼廠生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，連鑄濁環(huán)水主要生產(chǎn)控制指標(biāo)為SS、pH值、CODCr、油含量、總硬度、氯化物等，為不定期抽查。根據(jù)這一要求，對連鑄濁環(huán)水外排水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)測后與規(guī)定運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行比對，結(jié)果見表2。

表2 攀鋼煉鋼廠連鑄濁環(huán)水質(zhì)規(guī)定指標(biāo)及外排實(shí)測指標(biāo)

從表2數(shù)據(jù)可以看出，煉鋼廠連鑄濁環(huán)水外排廢水懸浮物、油含量高于國家綜合污水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，對環(huán)境造成了二次污染。

（3）連鑄機(jī)主線設(shè)備冷卻水（凈環(huán)）泄漏量增大后，為維持設(shè)備冷卻強(qiáng)度要求需從外部補(bǔ)充生產(chǎn)新水以維持水量平衡，直接導(dǎo)致生產(chǎn)補(bǔ)水量大幅增大，不利于降低生產(chǎn)耗能要求。

煉鋼廠2004年統(tǒng)計(jì)的連鑄機(jī)生產(chǎn)水補(bǔ)充量及外排量見表3。

表3 煉鋼廠連鑄機(jī)補(bǔ)水量及外排水量（未冶理前）

煉鋼廠三套連鑄機(jī)濁環(huán)水系統(tǒng)在未治理前年外排水量達(dá)133.7萬m3，2005年底2#方坯連鑄投產(chǎn)后年外排總水量達(dá)到了165.8萬m3。大量的生產(chǎn)水外排既造成極大的能源浪費(fèi)，又對外部水環(huán)境安全帶來不利影響。

3 連鑄濁環(huán)水節(jié)能減排的研究與實(shí)踐

為保證煉鋼廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)水零排放，鋼廠從2006年開始對連鑄濁環(huán)水進(jìn)行治理，總體思路是新增一套濁環(huán)水處理設(shè)施，將外部泄漏進(jìn)入濁環(huán)水的富余水量分流處理，主要是除油、降懸浮物，達(dá)到凈環(huán)水質(zhì)指標(biāo)后作為凈環(huán)補(bǔ)水。

3.1 連鑄廢水沉降試驗(yàn)

由于連鑄濁環(huán)水中懸浮物并非單一均勻球形顆粒，而是大小、形狀和密度各不相同的顆粒群，其濃度和絮凝性能也因水質(zhì)類型和來源的不同而有差異，為使新增連鑄水處理設(shè)備滿足濁環(huán)水處理要求，首先進(jìn)行連鑄廢水沉降試驗(yàn)。

（1）試驗(yàn)方法、步驟及相關(guān)參數(shù)

取連鑄濁環(huán)水（平流池吸水井內(nèi)取樣）與含油廢水（汽浮機(jī)內(nèi)取樣）按1:1混合，加入25ppm的PS-701（絮凝劑）和0.5ppm的PS-702（緩蝕阻垢劑）藥劑，采用標(biāo)準(zhǔn)沉降柱方法進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

（2）SS去除率Et

根據(jù)原水懸浮物含量計(jì)算去除率Et：

式中：

Et— t時(shí)刻、水深H處、沉降速度u≥u0的濁環(huán)水中SS去除率；

C — 空白SS濃度g/L；

C1— 取樣測定SS濃度g/L。

根據(jù)公式計(jì)算在 t 時(shí)刻、水深在H處、沉降速度u≥u0的濁環(huán)水的SS去除率，結(jié)果見表5。

表4 多點(diǎn)取樣沉降試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表5 不同水深處各沉降時(shí)間的SS去除率

（3）SS去除率與沉淀時(shí)間的關(guān)系

根據(jù)表5數(shù)據(jù)，繪制不同水深的SS去除率與沉淀時(shí)間的關(guān)系曲線（Et－t），見圖2所示。

圖2 不同水深的SS去除率與沉淀時(shí)間關(guān)系曲線

根據(jù)圖2所示的Et－t曲線繪制SS等去除率曲線（見圖3）；再用內(nèi)插法畫出15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%、95%等去除率曲線。

（4）SS總?cè)コ?/p>

選擇水深H=0.8m、1.0m、1.2m，由等去除率曲線及以下公式求總?cè)コ蔈T：

圖3 SS等去除率曲線

圖4 0.8m水深SS總?cè)コ逝c時(shí)間關(guān)系

圖5 1.0m水深SS總?cè)コ逝c時(shí)間關(guān)系

圖6 1.2m水深SS總?cè)コ逝c時(shí)間關(guān)系

圖7 總?cè)コ逝c沉速關(guān)系曲線

根據(jù)上述連鑄濁環(huán)水沉降試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定連鑄濁環(huán)水采用的藥劑投加方案見表6。在生產(chǎn)實(shí)際中，應(yīng)針對水質(zhì)的變化情況，以表6的加藥量為基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

表6 水處理藥劑投加方案

3.2 連鑄濁環(huán)水治理實(shí)踐

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合煉鋼廠四套連鑄機(jī)分布特點(diǎn)，決定在連鑄濁環(huán)水系統(tǒng)新增三套水處理設(shè)施，其中1#、2#板坯連鑄共用一套，1#、2#方坯連鑄分別使用一套。每套新增水處理設(shè)施主要包括高效箱式油渣分離器一座、核桃過濾器二臺(tái)、加藥裝置以及相應(yīng)的計(jì)量設(shè)施等，結(jié)合煉鋼廠連鑄主線間水系統(tǒng)現(xiàn)狀，確定新增濁環(huán)水系統(tǒng)處理能力均為100m3/h。

連鑄濁環(huán)水系統(tǒng)增設(shè)水處理設(shè)施后，根據(jù)生產(chǎn)情況從廢油水池抽取適量濁環(huán)水送到新建高效箱式油渣分離器，并投加絮凝劑和緩蝕阻垢劑，進(jìn)行化學(xué)消油和油渣分離；經(jīng)化驗(yàn)，處理后的水含油量≤8mg/L，懸浮物濃度≤20mg/L；經(jīng)油渣分離器處理后的出水自流入新增吸水井，由水泵壓送至核桃過濾器進(jìn)行深度凈化處理后連續(xù)抽樣化驗(yàn)，處理后出水含油量≤2mg/L，懸浮物濃度≤5mg/L，達(dá)到凈環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)要求；利用余壓送入凈環(huán)吸水井作為凈環(huán)補(bǔ)水。

油渣分離器沉淀下來的油泥混合物以及核桃過濾器反洗水排入連鑄濁環(huán)水處理間原有泥漿池，進(jìn)入污泥處理流程。

改造后新增部分水處理工藝流程見圖8。

圖8 改造后新增部分水處理工藝流程

4 結(jié)語

煉鋼廠連鑄濁環(huán)水富余量分離處理回用實(shí)踐從2006年開始實(shí)施，至2008年底最后完成；新增的化學(xué)除油器年處理濁環(huán)水量總計(jì)可達(dá)244.8萬m3，2009年實(shí)際處理水量達(dá)173.6萬m3，這部分濁環(huán)水處理后經(jīng)檢測合格符合凈環(huán)水質(zhì)指標(biāo)作為凈環(huán)補(bǔ)水，大幅降低了因凈環(huán)泄漏等損耗而相應(yīng)增加的新水補(bǔ)水量，為鋼廠的節(jié)能降耗和廢水零排放工作作出了積極的貢獻(xiàn)。

陳復(fù), 水處理技術(shù)及藥劑大全[M].北京：中國石化出版，2002，6.

Abstract:By analyzing the situation that the increase of muddy recycled water from steelworks resulted in the redundant water emission, solving thoughts are given on the current process. The redundant water can be used as supplement of purified water after the system was rebuilt. It not only reaches the National discharge standard, but also considerably reduces additional water amount and meets the requirements of energy saving and emissions reduction.

Key words:water treatment; the muddy recycled water; medicament; oil guard

Research and Practice on Energy Saving and Emission Reduction of Continuous-casting Muddy Recycled Water from Steel Factory

SONG Wei1,2

(1. University of Science and Technology, Kunming 650093; 2.Vanadium Recovery&Steelmaking Plant of Steel and Vanadium Co., Ltd, Panzhihua 617062, China)

X703

A

1006-5377（2010）06-0039-04