王肖穎，崔秀琴

（三明學院，福建 三明 365001）

鋼鐵行業(yè)在我國經(jīng)濟社會發(fā)展中扮演了重要的角色，也發(fā)揮著重要的基礎(chǔ)作用。鋼廠是水資源消耗的重頭企業(yè)，鋼廠在煉鋼過程中會產(chǎn)生大量的廢水，而水，是工業(yè)命脈。鋼廠廢水如果排放量很大，不僅浪費水資源，而且會推高生產(chǎn)成本，對周邊環(huán)境造成嚴重污染。因此，鋼廠有必要提高廢水的處理回用率，實現(xiàn)節(jié)能減排。

福建省三鋼（集團）有限責任公司（以下簡稱“三鋼”），本部位于福建省三明市，前身是福建省三明鋼鐵廠[1]，是福建省最大的鋼鐵生產(chǎn)基地和化肥生產(chǎn)基地[2]。眾所周知，鋼鐵生產(chǎn)是一個耗費大量能源和水資源的過程：大量的水被應(yīng)用于冷卻、工藝過程及環(huán)境技術(shù)[3]。三鋼不僅僅用水量大，且廢水成分復(fù)雜。鋼鐵產(chǎn)量的逐年增長與水資源的過量使用、廢水大量排放的矛盾成為制約三鋼生產(chǎn)的主要矛盾之一。在解決擴大生產(chǎn)規(guī)模與壓減水資源消耗矛盾時，廢水處理回用成為一項關(guān)鍵技術(shù)。本文通過分析三鋼廢水回用技術(shù)，以期為鋼廠廢水處理工藝的選擇提供參考。

1 鋼廠廢水的來源及分類

鋼鐵從最初的鐵礦石選礦，到不斷地燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋制、熱處理及機械加工等工序最終得到成品，這一過程各個階段都會產(chǎn)生含有不同成分的廢水，如酸堿廢水、脫鹽水、含塵廢水、軟化水、焦化廢水、濃鹽水等。另外，在輔助生產(chǎn)工序中也會產(chǎn)生一些廢水，例如國內(nèi)高爐采用水沖渣法居多，連鑄采用傳統(tǒng)的水冷等，這些都要消耗且污染大量的水[4]。①燒結(jié)廢水。煉鋼中燒結(jié)工序產(chǎn)生的廢水主要來自于濕式除塵器排水、沖洗地坪、輸送帶的水以及設(shè)備冷卻水，通常含高懸浮物及燒結(jié)混合礦料，經(jīng)過處理后進行回用可以減少對環(huán)境的危害，且沉淀濃縮后的污泥有較高的回收價值[5]。

②軋鋼廢水。軋鋼工序產(chǎn)生的廢水按照軋鋼工藝不同分為冷軋廢水和熱軋廢水，主要包括含酸廢水，含堿廢水，含鉻廢水，含油及乳化物廢水[5]。

③焦化廢水。焦化廢水主要來源于煉焦過程，其成分非常復(fù)雜，含有高濃度的酚、氨、多環(huán)芳烴、焦油、氰化物、硫化物等較難處理的污染物[6]。這類廢水若不妥善處理將對環(huán)境造成極大傷害。

④其他廢水。有設(shè)備與產(chǎn)品冷卻水，設(shè)備與場地清洗水等[7]，和脫鹽水、軟化水及純水制取設(shè)施產(chǎn)生的濃鹽水[8]等。

2 我國鋼鐵企業(yè)廢水處理現(xiàn)狀

我國傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè)多未從源頭分質(zhì)收集產(chǎn)生的廢水，而是采用集中處理的方法。隨著鋼鐵企業(yè)節(jié)水意識的增強，鋼鐵企業(yè)逐漸使用分質(zhì)處理方法處理鋼廠廢水，把不同工藝中產(chǎn)生的各類污染物分別進行處理。

當前，我國鋼鐵工業(yè)污、廢水處理方法主要有物理處理法、生物處理法和化學處理法等。常用的物理處理法主要有混凝沉淀過濾、高級氧化、膜分離技術(shù)、藥劑軟化、樹脂吸附等；生物處理法主要有活性污泥、厭氧發(fā)酵、水解酸化、MBBR生物流化床、MBR技術(shù)、曝氣生物濾池等；化學處理法主要有催化濕式氧化、電化學氧化、臭氧氧化等。分質(zhì)處理常常綜合運用這三類處理方法，例如常用的物理化學法，深度處理時再結(jié)合生物膜法、活性污泥法等生物處理方式，如唐山鋼鐵集團有限責任公司的水處理工藝主要使用高密度沉淀池→V型濾池→多介質(zhì)過濾器→MF→RO。下面介紹幾種特征污染物含量較高的鋼廠廢水常用處理回用方法。

①濃鹽水的處理回用。煉鋼過程中的濃鹽水主要源于制備煉鐵、煉鋼、連鑄等過程中所需要使用的脫鹽水、軟化水和純水[8]。目前，國內(nèi)一部分鋼廠的濃鹽水不做處理而直排，一部分大型鋼鐵企業(yè)使用脫鹽處理之后串級回用[8-10]。大部分制取脫鹽回水的鋼廠如太原鋼鐵集團有限公司，即采用超濾系統(tǒng)結(jié)合反滲透系統(tǒng)[11-13]，將溶劑與水中的顆粒及大分子物質(zhì)進行分離，再去除水中的溶解性物質(zhì)、礦物質(zhì)以及大分子有機物等，這個過程可以脫除水中大部分的鹽分。但由于原水內(nèi)部含有一定量的油和COD[7]，膜處理產(chǎn)生的濃鹽水很難在鋼鐵企業(yè)完全消化，太原鋼鐵集團有限公司再通過蒸發(fā)結(jié)晶單元把高濃度鹽水進行蒸發(fā)壓縮制成工業(yè)鹽，可將濃鹽水實施資源化、無害化回用處理[10]。有的鋼廠則使用臭氧活性炭工藝以控制鋼廠廢水的重污染物[14]。

②懸浮物的混凝沉淀處理回用。鋼廠中轉(zhuǎn)爐除塵廢水懸浮物含量高，一般采用物理處理法，即混凝→沉淀→過濾，通過物理的作用分離水中的污染物。具體步驟為：先利用重力的原理，將廢水導(dǎo)入粗顆粒分離裝置，去除大顆粒的懸浮雜質(zhì)，然后導(dǎo)入沉淀池中，往其中投加絮凝劑使懸浮物沉淀，最后再用格柵、濾網(wǎng)等設(shè)備將其過濾。常用的混凝劑主要有無機混凝劑鋁系聚合氯化鋁(PAC)和鐵系聚合硫酸鐵(PAS)，有機高分子絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)等。通?？梢詫AM作為助凝劑配合鋁鹽和鐵鹽使用，以提高混凝效果。鋁鹽絮凝劑適應(yīng)范圍廣，對于污染嚴重或者低濁度、高濁度、高色度的原水都可以達到良好的混凝效果，且水溫低時仍可以保持穩(wěn)定的混凝效果。絮凝法因其成本相對較低，經(jīng)濟實用，操作簡便，在鋼廠廢水處理中廣泛使用[15]。

③煉鋼過程中焦化廢水的處理回用。焦化廢水中含有大量難降解有機物，是典型難處理的高濃度有機廢水，其中典型特征污染物是COD和氨氮。中國首鋼集團試用兩級電催化氧化+電絮凝+電氣浮+超濾+反滲透深度處理工藝，去除率較好但運行成本偏高[16-17]。安陽鋼鐵集團有限責任公司試將生化處理后的焦化廢水添加芬頓試劑氧化并輔以混凝法、臭氧催化氧化的方法，效果好但還需研究添加各類有機混凝劑的比例與企業(yè)效益之間的關(guān)系[18-19]。寶山鋼鐵股份有限公司采用AOAO工藝加物化芬頓及混凝過濾處理，效果明顯。鞍山鋼鐵集團有限公司采用AAOO生化處理+多介質(zhì)過濾+臭氧催化氧化+曝氣生物濾池，去除效果良好但成本較高[20]。目前國內(nèi)焦化廢水主要使用的還是生化處理法，化學氧化法因成本問題還處于實驗階段。

3 三鋼廢水循環(huán)利用

三鋼建于1958年，經(jīng)過60多年的發(fā)展，目前已形成年產(chǎn)鋼1 100萬噸和以鋼鐵業(yè)為主、多元產(chǎn)業(yè)并行的跨行業(yè)、跨地區(qū)、跨所有制的大型企業(yè)集團。目前，三鋼有65孔焦爐2座，年產(chǎn)冶金焦炭90萬噸，燒結(jié)產(chǎn)能320萬噸，350 m3高爐2座，380 m3高爐1座，1 000 m3高爐1座，年產(chǎn)生鐵210萬噸，年產(chǎn)鋼250萬噸，連續(xù)式棒材軋機生產(chǎn)線1條，年產(chǎn)12～32 mm螺紋鋼100萬噸，高速線材生產(chǎn)線2條，年產(chǎn)高速線材110萬噸，企業(yè)形成250萬噸鋼綜合生產(chǎn)能力[1]。三鋼生產(chǎn)包括焦化、煉鐵、煉鋼、燒結(jié)、軋鋼等生產(chǎn)工序，故產(chǎn)生的廢水成分較為復(fù)雜，含有鉛、鋅、鐵、酚、氰、懸浮物等多種污染物[21]。近年來，三鋼走節(jié)水治水型道路，2003年建成三鋼水處理中心，2020年建成三鋼北區(qū)調(diào)節(jié)池，中心主控管理房設(shè)有在線監(jiān)控裝置，監(jiān)控進水流量及外排流量。三鋼的水資源經(jīng)過改造已經(jīng)基本實現(xiàn)了循環(huán)再利用，工業(yè)廢水重復(fù)利用率達到96.42%，排放達標率為100%[22]。由于廢水不斷減少，目前三鋼的實際日處理量約為5.0萬噸，處理后的中水大部分供焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序重復(fù)使用，日回用中水約4.1萬噸，外排水達到排放標準。

以三鋼焦化廠為例，三鋼焦化廠廢水處理系統(tǒng)配套接收本廠的蒸氨廢水，已經(jīng)升級為除油+生化（兩級A/O）+懸浮物混凝沉淀+電催化氧化深度處理四個階段。預(yù)處理階段，先對其通過隔油池、調(diào)節(jié)池及浮選池，再加入聚合氯化鋁進行混凝沉淀，然后通過渦凹氣浮機去除固體懸浮物、油脂及沉淀后的膠狀物等雜質(zhì)，再通入預(yù)曝氣池進行曝氣。生化（兩級A/O）階段，在一級好氧池階段加入活性炭以提高生化處理效率。兩級二沉池分離出的活性污泥，一部分進行回流重復(fù)利用，一部分外排至后續(xù)處理工序。后處理階段，生化段出水通入流化床裝置，再通入混合反應(yīng)池，通過添加硫酸亞鐵作為絮凝劑進行混凝沉淀，再通入催化氧化反應(yīng)池，其中產(chǎn)生的生化污泥和化學污泥通入污泥濃縮池，脫水后運走。最后深度處理階段，采用電催化氧化處理，使用EP-凱森電化學污水處理裝置，利用電解過程中的一系列物理、化學和電化學氧化反應(yīng)，強力高效地去除污水中的COD、氨氮、色度、氣味等。處理后水送至自動加水裝置、除塵濁循環(huán)水及送至燒結(jié)廠進行循環(huán)利用。這一工藝的優(yōu)點，一是廢水經(jīng)過蒸氨之后才進入處理系統(tǒng)，能有效避免氨氮指標波動對系統(tǒng)造成影響。二是采用了兩級生化串聯(lián)工藝。三是壓泥系統(tǒng)為疊螺機壓泥。

4 總結(jié)與展望

鋼鐵產(chǎn)業(yè)仍是推動我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)之一，而鋼廠廢水處理水平是影響鋼鐵企業(yè)發(fā)展的重要因素，是全社會普遍關(guān)注的問題，具有廣闊的發(fā)展前景。目前我國鋼廠廢水主要存在以下的問題：①有的鋼廠并未對產(chǎn)生的廢水進行分質(zhì)收集，使得綜合處理廢水的難度加大。②冷軋廢水含鹽量較高，導(dǎo)致其回用率較低。③鋼廠廢水成分復(fù)雜，其中的有機物、鹽分等污染物會導(dǎo)致膜污染，造成膜壽命縮短；氯離子造成設(shè)備腐蝕和損壞，制約了深度處理，提高了處理成本。④污水反滲透脫鹽后還會產(chǎn)生濃鹽水，目前還存在較大處理困難。

建議：①可以強化串級用水，對循環(huán)水進行串序使用，分質(zhì)供水，以減少排污量，提高水資源的循環(huán)利用率。②收集雨水至回收池回用，提高雨水利用率。③提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，或是請相關(guān)科研中心指導(dǎo)企業(yè)改良工藝方法，提高節(jié)水技術(shù)。④提高鋼廠管理水平，監(jiān)控管理水資源利用，優(yōu)化用水制度及排水制度等。