黃廷林
(西安建筑科技大學環(huán)境工程系)

　　高爐煉鐵過程產(chǎn)生的大量爐氣中含有一定量的一氧化碳氣體(CO>20%)，故稱高爐煤氣。高爐煤氣中含有大量的可燃性成分并夾雜有大量的灰塵，溫度通常為150～400℃。從爐頂排出的廢氣一般先經(jīng)重力除塵器后，再進行洗滌處理和深度除塵。洗滌處理是通過在洗滌塔或文氏管中的氣、水對流接觸實現(xiàn)煤氣的洗滌和冷卻。洗滌冷卻后的水就是高爐煤氣洗滌廢水。這種廢水水溫高達60 ℃以上，主要雜質(zhì)是固體懸浮物、塵泥(瓦斯泥)、氧化物、焦炭粉等。除此之外，還含有一部分無機鹽及酚、氰、重金屬等有毒物質(zhì)，由于該廢水水量大、污染重，必須進行處理，并盡可能循環(huán)使用^[1]?。?

1 治理現(xiàn)狀

　　目前大、中型高爐煤氣洗滌廢水的沉淀處理可分為自然沉淀和混凝沉淀。
1.1 自然沉淀法
　　首都鋼鐵公司、攀枝花鋼鐵公司、湘潭鋼鐵公司、上海第一鋼鐵廠等的高爐煤氣洗滌廢水均采用自然沉淀為主的處理方法。萊蕪鋼鐵廠高爐煤氣洗滌廢水過去靠兩個D=12m的濃縮池處理，未達到工業(yè)用水及排放標準，后來改用平流式沉淀池進行自然沉淀，沉淀效率達90%左右，出水懸浮物含量小于100mg/L，冷卻以后水溫約40℃，水的循環(huán)率達90%，除個別指標(如Pb、酚)有時超標外，處理后的廢水基本可達標排放。國外高爐煤氣洗滌廢水的處理大多數(shù)采用自然沉淀方法^[2]，特點是廢水靠重力排入沉淀池或濃縮池，處理后經(jīng)冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，出水懸浮物SS<85mg/L，循環(huán)率達96%。整個系統(tǒng)設計成閉路循環(huán)，運行期間沒有排污。自然沉淀法的優(yōu)點是節(jié)省藥劑費用，節(jié)約能源；缺點是水力停留時間長，占地面積大，對用地緊張的企業(yè)不宜采用；另外，當瓦斯泥顆粒過細時，自然沉淀后的水中懸浮物含量偏高，輸水管道、水泵吸水井積泥較多，冷卻塔和煤氣洗滌設備污泥堵塞現(xiàn)象較嚴重。
1.2 混凝沉淀法
　　混凝沉淀也是一種廣為采用的處理方法，如武漢鋼鐵廠、寶山鋼鐵總廠、首都鋼鐵公司等的高爐煤氣洗滌廢水多采用混凝沉淀法。武鋼高爐煤氣洗滌廢水處理指標：投加聚丙烯酰胺0.5mg/L，沉淀池出水懸浮物小于50mg/L；本鋼投加無機和有機高分子絮凝劑，沉淀效率達98％；寶山鋼鐵總廠采用混凝沉淀法凈化后可使水中懸浮物由2000mg/L降到100mg/L以下，總循環(huán)率達97%，廢水處理系統(tǒng)運行正常，處理效果良好，但所使用的進口水處理藥劑價格昂貴；首鋼高爐煤氣洗滌廢水采用聚丙烯酰胺(投量為0.3 mg/L)進行混凝沉淀，沉降效率可達90%以上，當循環(huán)時間較長和循環(huán)率較高時，聚丙烯酰胺和少量的FeCl₃復合使用，可去除富集的細小顆粒，取得滿意的處理效果。日本扇島地區(qū)鋼廠的高爐煤氣洗滌廢水首先用粗粒分離機把粗顆粒分離出來，然后加苛性蘇打提高pH值，再向凝聚沉淀槽注入高分子凝聚劑，把Fe和Zn等變成Fe(OH)₂和Zn(OH)₂的形態(tài)沉淀下來。為去除污染環(huán)境的Zn，要使pH值保持在7.5～8.5范圍內(nèi)?；炷恋硖幚磉^的廢水，經(jīng)冷卻塔冷卻后循環(huán)使用。處理后的水懸浮物含量SS<30mg/L。德國蒂森鋼鐵公司和魯奇公司的高爐煤氣洗滌廢水處理采用曝氣法。曝氣的目的是在廢水進入沉淀池之前，將廢水中的游離CO₂吹脫，使溶解在水中的碳酸鹽析出，以便在沉淀池中去除。曝氣池停留時間10～20min。沉淀池出水懸浮物SS為10～20mg/L，停留時間18.9min。該方法與自然沉淀法相比不但懸浮物的去除率高，水中細顆粒懸浮物可有效去除，而且對其它污染物(如酚、氰、重金屬)的去除效率也有較大程度提高；水力停留時間長、占地面積大的矛盾雖然有所緩解，但仍然沒從根本上予以解決。

2 新型處理技術(shù)的開發(fā)

　　廢水中懸浮物的去除效率取決于固液分離速度，而固液分離速度則取決于懸浮物顆粒的成長粒度和密度。成長粒徑越大、密度越高則意味著水處理效率越高。根據(jù)絮凝動力學，傳統(tǒng)處理技術(shù)中由于絮體成長過程的隨機性，在絮體粒徑增大的同時，其有效密度呈指數(shù)關(guān)系急劇降低。目前國內(nèi)所研究的其他高效絮凝技術(shù)，雖然顆粒凝聚速度有所提高，絮體成長粒徑有所增大，但仍然沒有從根本上解決絮體粒徑增大，有效密度急劇降低這一矛盾。而通過改變懸浮顆粒成長過程的動力條件和物理化學條件來限制凝聚過程的隨機性，形成高密度的團粒狀絮凝體--結(jié)團絮凝體，可大幅度提高固液分離速度。該項新型處理技術(shù)稱為結(jié)團凝聚工藝或結(jié)團造粒流化床工藝。關(guān)于該工藝的理論研究和在給水處理、污泥濃縮方面的實驗及應用已有不少成果^[3～5]，在高濃度懸浮物廢水的結(jié)團流化床處理方面也取得了可喜成果。對陜西略陽鋼鐵廠高爐煤氣洗滌廢水的處理結(jié)果表明：在PAC投量為0.5～1.5mg/L、PAM投量為0.06～1.05mg/L條件下，水力負荷(水流上升速度)可高達116cm/min以上，總停留時間僅為2min左右，而出水濁度則低于12NTU。對該廠的選礦廢水處理，在PAC投量為0.75mg/L、PAM投量為0.375mg/L時，水力負荷或表面負荷可高達112cm/min以上，總停留時間亦為2min左右，出水濁度低于2NTU。采用結(jié)團造粒流化床工藝處理上述兩種廢水，其表面負荷比傳統(tǒng)處理工藝可提高10倍左右。對洗煤廢水的處理，表面負荷亦可高達70cm/min以上，出水濁度小于40NTU，總停留時間小于5min，表面負荷比傳統(tǒng)處理工藝亦可提高6倍以上。
　　該項新型處理技術(shù)對于解決目前重點污染源的污染問題具有廣闊的應用前景，因這類廢水如上述的煤礦洗煤廢水、冶金礦山的選礦、尾礦廢水、鋼鐵企業(yè)的煤氣洗滌廢水等都具有水量大、污染重的特點，利用該技術(shù)不僅可去除廢水中的懸浮污染物和大量其它污染物如重金屬、酚、氰等解決污染問題，而且可實現(xiàn)廢水的重復使用，節(jié)約和充分利用水資源，產(chǎn)生顯著的環(huán)境效益和社會效益。

參考文獻

　　1 國家環(huán)境保護局 . 鋼鐵工業(yè)廢水治理 . 北京：中國環(huán)境科學出版社，1992
　　2 國家環(huán)境保護局 . 高爐煤氣凈化與洗氣水處理技術(shù) . 北京：中國環(huán)境科學出版社，1991
　　3 黃廷林，岳曉勤 . 結(jié)團體流化床的運動平衡 . 給水排水，1996；22(3)
　　4 Wang C X, Tambo N, Matsui Y. Kinetic study of fluidized pellet bed processes. J Water SRT-Aqua,1993；42(3)
　　5 Tambo N, Wang X C. The mechanism of pellet flocculation in a fluidized-bed operation. J Water SRT-Aqua, 1993;42(1)

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　　陜西省自然科學基金資助項目

　　作者通訊處：710055 西安建筑科技大學環(huán)境工程系?
　　(收稿日期 1998-09-04)