鋼鐵工業廢水處理解決方案
礦山廢水的處理 礦山廢水的特點是水量、水質變化大，廢水呈酸性。要合理確定礦山廢水的處理規模，并使被處理水的水質波動不要過大，往往需要設調節水池和調節水庫，先把水收集起來，再進行處理。礦山廢水是呈硫酸型的廢水，一般pH值為1.5～6，這樣低的硫酸含量，顯然沒有回收價值，因此往往采用中和處理的方法。 礦山酸性廢水的處理，一般采用石灰中和法。其工藝流程示于圖1－1。
用石灰中和礦山酸性廢水的水質變化見表1－2。 表1-2 用石灰中和酸性廢水的水質變化 項目 原水質 處理后 說明 外觀 黃濁 澄清無色 石灰投量過高,可 pH值 2～3 9～12 適當降低,控制pH 砷/(mg/L) 1.6 0.003～0.2 值為8～9 氟/(mg/L) 10 0.8～1.0 總鐵/(mg/L) 926 0.03～0.22 石灰投量/(g/L) 5～6 鑒于Fe(OH)3在沉淀和脫水性能方面遠比Fe(OH)2好，為使處理構筑物和設備能力減少，從而采取曝氣或用一氧化氮催化氧化，然后以石灰中和，可提高沉淀效果和出水水質。 礦山酸性廢水的處理離不開中和法，常用的中和劑是石灰石和石灰，因為其他中和劑價格高不宜采用，因此處理后水中的Ca2+往往含量很高或者是飽和的，再利用時應特別注意水質穩定問題，否則引起管道和設備的阻塞，給生產帶來更大損失。 第二節燒結廠廢水處理與回用 燒結的生產過程是把礦粉、燃料和溶劑按一定比例配料，混勻，然后在高溫下點火燃燒，利用其中燃料燃燒時所產生的高溫，使混合料局部熔化，將散料顆粒粘結成塊狀燒結礦，作為煉鐵原料，在燃燒過程中，同時去除硫、砷、鋅、鉛、等有害雜質。燒結礦經冷卻、破碎、篩分而成5～50mm粒狀料送入高爐冶煉。工藝流程示于圖2-1。
一、 廢水的來源及水質、水量 燒結廠廢水主要來自濕式除塵排水、沖稀地坪水和設備冷卻排水。濕式除排水含有大量的懸浮物，需經處理后方可串級使用或循環使用，如果排放，必須處理到滿足排放標準；沖洗地坪水為間斷性排水，懸浮物含量高，且含大顆粒物料，經凈化后可以循環使用；設備冷卻水，水質并未受到污物的污染，僅為水溫升高（稱熱污染），經冷卻處理后，一般都能回收重復利用。 所以，燒結廠的廢水污染，主要是指含高懸浮物的廢水，如不經處理直接外排則會有較大危害，且浪費水資源和大量可回收的有用物質。 燒結廠廢水經沉淀濃縮后污泥含鐵量較高，有較好的回收價值。
二、 廢水處理方法 燒結廠廢水處理主要目標是去除懸浮物，換言之就是對除塵、沖洗廢水的治理。這類廢水治理的主要技術難點在于污泥脫水。燒結廠廢水經沉淀后污泥含鐵品位很高，沉淀較快，但由于有一定粘性，故使脫水困難。 我國燒結廠工藝設備先進程度差距很大，廢水處理的工藝也多種并存。國內比較常用的廢水處理工藝有以下五種：平流式沉淀池分散處理工藝、集中濃縮濃泥斗處理工藝、集中濃縮拉鏈機處理工藝、集中濃縮真空過濾機（或壓濾機）處理工藝、集中濃縮綜合處理工藝。
1．平流式沉淀池分散處理工藝 這是一種簡單、“古老”的處理工藝，多為遺留下來設施的延用，目前在中小型燒結廠或大型燒結廠的某些車間中還采用，清泥方法也引進了機械設備，如鏈式刮泥機或機械抓斗起重機。
2．集中濃縮濃泥斗處理工藝 此種工藝是目前中小型燒結廠中常見的工藝。燒結廠廢水先進入濃縮池，經濃縮沉淀后的底部沉泥經砂泵揚送到濃泥斗進行處理，濃泥斗是架設在返礦皮帶口的構筑物，如圖2－2所示。污泥在濃泥斗中一般以靜置3～6d為宜，時間過長，會使污泥壓實，造成排泥困難；時間過短，會使污泥含水鋁過高。排泥是由螺旋推進排泥機完成的。濃泥斗的構造原理如圖2－3所示。
集中濃縮濃泥斗處理工藝是處理燒結廠廢水行之有效的方式，目前我國中小型廠多采用，不僅改善了排水水質，而且還回收了有用物質；但對大型燒結廠不太適用，應選擇其他工藝。 3．集中濃縮拉鏈機處理工藝 此法的特點是處理后的水質可達循環用水的水質要求，通過污泥拉鏈機保證了排泥的連續性。圖2－4為集中濃縮拉鏈機處理工藝的示意圖。
濃縮池的溢流水供循環使用。濃縮后的底部污泥排入拉鏈機，在拉鏈機中再沉淀，沉淀的污泥由拉鏈傳送到返礦皮帶上，送往混合配料。其含水率可以達到20％～30％，拉鏈機的溢流水再返回到濃縮池中。 4．集中濃縮真空過濾（或壓濾）工藝 該法的前部分集中濃縮處理與前述基本相同，而后部分污泥處理則采用真空過濾機（或壓濾機），如圖2－5所示。
近年來通過工業試驗，帶式壓濾機在燒結廠污泥脫水方面有良好效果，為設計提供了新的選擇。 5．集中濃縮綜合處理 集中濃縮綜合處理是燒結廠廢水處理的較先進的工藝。它的特點就是按水質不同，分別采用措施，以達到最有效的重復利用，減少廢水外排。如圖2－6所示。
三、 燒結廠廢水處理技術及發展趨勢 隨著鋼鐵工業技術的發展，燒結廠工藝趨向于帶式燒結機大型化。而對于大型廠的除塵設備多采用電除塵器，從而代替了濕式除塵，燒結廠的主要廢水便得到根本的解決。從我國的實際情況來看，濕式除塵設備還要在較長時期和較大范圍內采用，所以，還是要研究廢水處理的新方法、新工藝。根據國內外發展的狀況分析，燒結廠廢水處理技術的發展趨勢，可歸納為以下幾方面。
1．強化處理，實施重復用水技術 燒結廠產生的廢水，一般不含有毒有害的污染物，通過冷卻、沉淀，就可循環使用或串級利用。對燒結廠廢水強化處理，既能節約用水，又可回收有用物質，其經濟效益十分客觀。只要選擇好處理工藝，使生產廢水可達到或接近零排放的目標。
2．污泥脫水是關鍵技術 如上所述，燒結廠含塵廢水處理的難點是泥漿的脫水技術，燒結生產工藝要求加入混合配料到污泥含水率不大于12％，這是當前污泥脫水工藝難以達到的，采用烘干加熱等措施在經濟上顯然沒有推廣使用價值，故在過濾、壓濾工藝中，必須強化效果，比如選擇適用的絮凝劑，提高脫水效果，或制成球團，直接用于冶煉。
3．應用絮凝劑 國外在燒結廢水處理中都投加絮凝劑，以便提高出水水質，我國亦逐步推廣使用各種類型的絮凝劑。但無論使用何種絮凝劑，都應事先經過試驗，以確定優選藥劑及其最佳投藥量。 第三節 煉鐵廢水的處理與利用 一、概述 煉鐵工藝是將原料（礦石和熔劑）及燃料（焦炭）送入高爐，通入熱風，使原料在高溫下熔煉成鐵水，同時產生爐渣和高爐煤氣。煉鐵產生的高爐渣，經水淬后成水渣，用于生產水泥等制品，是很好的建筑材料。煉鐵廠包含有高爐、熱風爐、高爐煤氣洗滌設施、鼓風機、鑄鐵機、沖渣池等，以及與之配套的輔助設施，見圖3－1。
1.廢水的來源 高爐和熱風爐的冷卻、高爐煤氣的洗滌、爐渣水淬和水力輸送是主要的用水裝置，此外還有一些用水量較小或間斷用水的地方。以用水的作用來看，煉鐵廠的用水可分為：設備間接冷卻水；設備及產品的直接冷卻水；生產工藝過程用水及其他雜用水。隨之而產生的廢水也就是間接冷卻廢水、設備或產品的直接冷卻廢水及生產工藝過程中的廢水。煉鐵廠生產工藝過程中產生的廢水主要是高爐煤氣洗滌水和沖渣廢水。
2.廢水的水量和水質 煉鐵廠的所有給水，除極少量損失外，均轉為廢水，所以用水量基本上與廢水量相當。 高爐煤氣洗滌水是煉鐵廠的主要廢水，其特點是水量的，懸浮物含量高，含有酚、氰等有害物質，危害大，所以它是煉鐵廠具有代表性的廢水。
3.廢水處理的技術路線 主要的處理技術有：懸浮物的去除；溫度的控制；水質穩定；沉渣的脫水與利用；重復用水等五方面內容。
（1）懸浮物的去除 煉鐵廠廢水的污染，以懸浮物污染為主要特征，高爐煤氣洗滌水懸浮物含量達1000～3000mg/L，經沉淀后出水懸浮物含量應小于150mg/L。鑒于混凝藥劑近年來得到廣泛應用，高爐煤氣洗滌水大多采用聚丙烯酰胺與鐵鹽并用，都取得良好效果。
（2）溫度的控制 用水后水溫升高，通稱熱污染，循環用水而不排放，熱污染不構成對環境的破壞。但為了保證循環，針對不同系統的不同要求，應采取冷卻措施。煉鐵廠的幾種廢水都產生溫升，由于生產工藝不同，有的系統可不設冷卻設備，如沖渣水。水溫度的高低，對混凝沉淀效果以及解垢與腐蝕的程度均有影響。設備間接冷卻水系統應設冷卻塔，而直接冷卻水或工藝過程冷卻系統，則應視具體情況而定。 (3)水質穩定 水的穩定性是指在輸送水過程中，其本身的化學成分是否起變化，是否引起腐蝕或結垢的現象。既不結垢也不腐蝕的水稱為穩定水。 控制碳酸鹽解垢的方法如下：①酸化法 酸化法是采用在水中投加硫酸或者鹽酸，利用CaSO4、CaCl3的溶解度遠遠大于CaCO３的原理，防止結垢。②石灰軟化法 在水中投入石灰乳，利用石灰的脫硬作用，去除暫時硬度，使水軟化。③藥劑緩垢法 加藥穩定水質的機理是在水中投加有機磷類、聚羧酸型阻垢劑，利用它們的分散作用，晶格畸變效應等優異性能，控制晶體的成長，使水質得到穩定。最常用的水質穩定劑有聚磷酸鈉、NTMP(氮基膦酸鹽)、EDP(乙醇二膦酸鹽)和聚馬來酸酐等。
（４）沉渣的脫水與利用 煉鐵廠的沉渣主要是高爐煤氣洗滌水沉渣和高爐渣，都是用之為寶、棄之為害的沉渣。高爐水淬渣用于生產水泥，已是供不應求的形勢，技術也十分成熟。高爐煤氣洗滌沉渣的主要成分是鐵的氧化物和焦炭粉，將這些沉渣加以利用，經濟效益十分可觀，同時也減輕了對環境的污染。
（５）重復用水 應該指出，懸浮物的去除、溫度的控制、水質穩定和沉渣的脫水與利用是保證循環用水必不可少的關鍵技術，一環扣一環，哪一環解決不好，循環用水都是空談。它們之間又不是孤立的，互相聯系，互相影響，所以要堅持全面處理，形成良性循環。
二、高爐煤氣洗滌水的處理
１．高爐煤氣洗滌工藝及廢水性質 從高爐引出的煤氣稱荒煤氣，先經過重力除塵，然后進入洗滌設備。煤氣的洗滌和冷卻是通過在洗滌塔和文氏管中水、氣對流接觸而實現的。由于水與煤氣直接接觸，煤氣中的細小固體雜質進入水中，水溫隨之升高，一些礦物質和煤氣中的酚、氰等有害物質也被部分地溶入水中，形成了高爐煤氣洗滌水。有代表性的洗滌有洗滌塔、文氏管并連洗滌工藝（見圖3－2）和雙文氏管串級洗滌工藝（見圖3－3）。
2．高爐煤氣洗滌水處理工藝流程 高爐煤氣洗滌水處理工藝主要包括沉淀(或混凝沉淀)、水質穩定、降溫(有爐頂發電設施的可不降溫)、污泥處理四部分。沉淀去除懸浮物采用輻射式沉淀池為多，效果較好。國內采用的工藝流程有如下幾種。 (1)石灰軟化—碳化法工藝流程 洗滌煤氣后的污水經輻射式沉淀池加藥混凝沉淀后，出水的80％送往降溫設備(冷卻塔)，其余20％的出水泵往加速澄清池進行軟化，軟化水和冷卻水混合流人加煙井，進行碳化處理，然后泵送回煤氣洗滌設備循環使用。從沉淀池底部排出泥漿，送至濃縮池進行二次濃縮，然后送真空過濾機脫水。濃縮池溢流水回沉淀池，或直接去吸水井供循環使用。瓦斯泥送人貯泥倉，供燒結作原料。工藝流程見圖3－4。
(2)投加藥劑法工藝流程 洗滌煤氣后的廢水經沉淀池進行混凝沉淀，在沉淀池出口的管道上投加阻垢劑，阻止碳酸鈣結垢，同時防止氧化鐵、二氧化硅、氫氧化鋅等結合生成水垢，在使用藥劑時應調節pH值。為了保證水質在一定的濃縮倍數下循環，定期向系統外排污，不斷補充新水，使水質保持穩定。其工藝流程見圖3－5。
(3)酸化法工藝流程 從煤氣洗滌塔排出的廢水，經輻射式沉淀池自然沉淀(或混凝沉淀)，上層清水送至冷卻塔降溫，然后由塔下集水池輸送到循環系統，在輸送管道上設置加酸口，廢酸池內的廢硫酸通過膠管適量均勻地加入水中。沉泥經脫水后，送燒結利用。見圖3－6。
(4)石灰軟化—藥劑法工藝流程 本處理法采用石灰軟化(20％～30％的清水)和加藥阻垢聯合處理。由于選用不同水質穩定劑進行組合配方，達到協同效應，增強水質穩定效果，其流程見圖3－7。
三、高爐沖渣廢水處理 高爐渣水淬方式分為渣池水淬和爐前水淬兩種，高爐沖渣廢水一般指爐前水淬所產生的廢水。因為循環水質要求低，所以經渣水分離后即可循環，溫度高一些不影響沖渣，因而，在沖渣水系統中，可以設計成只有補充水、而無排污的循環系統。 渣水分離的方法有以下幾種。
1．渣濾法 將渣水混合物引質一組濾池內，由渣本身作濾料，使渣和水通過濾池將渣截流在池內，并使水得到過濾。過濾后的水懸浮物含量很少，且在渣濾過程中，可以降低水的暫時硬度，濾料也不必反沖洗，循環使用比較好實現。但濾池占地面積大，一般都要幾個濾池輪換作業，并難以自動控制，因此渣濾法只適用于小高爐的渣水分離。
2．槽式脫水法(RASA拉薩法) 將沖渣水用泵打人一個槽內，槽底、槽壁均用不銹鋼絲網攔擋，猶如濾池，但脫水面積遠遠大于濾池，故占地面積較少。脫水后的水渣由槽下部的閥門控制排出，裝車外運；脫水槽出水夾帶浮渣，一并進入沉淀池，沉淀下的渣再返回脫水槽，溢流水經冷卻循環使用。
3．轉鼓脫水法(INBA印巴法) 將沖渣水引至一個轉動著的圓筒形設備內，通過均勻的分配，使渣水混合物進入轉鼓， 由于轉鼓的外筒是由不銹鋼絲編織的網格結構，進入轉鼓內的渣和水很快得到分離。水通過渣和網，從轉鼓的下部流出；渣則隨轉鼓一道做圓周運動。當渣被帶到圓周的上部時，依靠自重落至轉鼓中心的輸出皮帶機上，將渣運出，實現水與渣的分離。由于所有的渣均在轉鼓內被分離，沒有浮渣產生，不必再設沉淀設施，極大地提高了效率，這是先進的渣水分離設備。
第四節 煉鋼廢水的處理與利用
一、概述 煉鋼是將生鐵中含量較高的碳、硅、磷、錳等元素去除或降低到允許值之內的工藝過 程。煉鋼方法一般為轉爐煉鋼，并以純氧頂吹轉爐煉鋼為主。電爐多煉一些特殊鋼，平爐煉鋼是一種老工藝，實際上已被淘汰。由于連鑄工藝的實施，連鑄機廣泛的使用是鋼鐵工業的一次重大工藝改革，所以煉鋼廠包括了連鑄這一部分工藝過程。 煉鋼廢水主要分為三類。
(1)設備間接冷卻水 這種廢水的水溫較高，水質不受到污染，采取冷卻降溫后可循環使用，不外排。但必須控制好水質穩定，否則會對設備產生腐蝕或結垢阻塞現象。
(2)設備和產品的直接冷卻廢水 主要特征是含有大量的氧化鐵皮和少量潤滑油脂，經處理后方可循環利用或外排。
(3)生產工藝過程廢水 實際上就是指轉爐除塵廢水。煉鋼廢水的水量，由于其車間組成、煉鋼工藝、給水條件的不同，而有所差異。 二、轉爐除塵廢水治理 眾所周知，煉鋼過程是一個鐵水中碳和其他元素氧化的過程。鐵水中的碳與吹氧發生反應，生成CO，隨爐氣一道從爐口冒出。回收這部分爐氣，作為工廠能源的一個組成部分，這種爐氣叫轉爐煤氣；這種處理過程，稱為回收法，或叫未燃法。如果爐口處沒有密封，從而大量空氣通過煙道口隨爐氣一道進入煙道，在煙道內，空氣中的氧氣與熾熱的CO發生燃燒反應，使CO大部分變成CO2，同時放出熱量，這種方法稱為燃燒法。這兩種不同的爐氣處理方法，給除塵廢水帶來不同的影響。含塵煙氣一般均采用兩級文丘里洗滌器進行除塵和降溫。使用過后，通過脫水器排出，即為轉爐除塵廢水。 (一)轉爐除塵廢水處理技術 如上所述，要解決轉爐除塵廢水的關鍵技術，一是懸浮物的去除；二是水質穩定問題；三是污泥的脫水與回收。
1．懸浮物的去除
純氧頂吹轉爐除塵廢水中的懸浮物雜質均為無機化合物，采用自然沉淀的物理方法，雖 能使出水懸浮物含量達到150～200mg／L的水平，但循環利用效果不佳，必須采用強化沉淀的措施。一般在輻射式沉淀池或立式沉淀池前加混凝藥劑，或先通過磁凝聚器經磁化后進入沉淀池。最理想的方法應使除塵廢水進入水力旋流器，利用重力分離的原理，將大顆粒大于60μm的懸浮顆粒去掉，以減輕沉淀池的負荷。廢水中投加lmg／L的聚丙烯酰胺，即可使出水懸浮物含量達到100mg／L以下，效果非常顯著，可以保證正常的循環利用。由于轉爐除塵廢水中懸浮物的主要成分是鐵皮，采用磁凝聚器處理含鐵磁質微粒十分有效，氧化鐵微粒在流經磁場時產生磁感應，離開時具有剩磁，微粒在沉淀池中互相碰撞吸引凝成較大的絮體從而加速沉淀，并能改善污泥的脫水性能。
2．水質穩定問題
由于煉鋼過程中必須投加石灰，在吹氧時部分石灰粉塵還未與鋼液接觸就被吹出爐外，隨煙氣一道進入除塵系統，因此，除塵廢水中Ca2＋含量相當多，它與溶入水中的C02反應，致使除塵廢水的暫時硬度較高，水質失去穩定。采用沉淀池后投入分散劑(或稱水質穩定劑)的方法，在螯合、分散的作用下，能較成功地防垢、除垢。投加碳酸鈉(Na2C03)也是一種可行的水質穩定方法。Na2C03和石灰[Ca(OH)2]反應，形成CaC03沉淀： CaO+H20→Ca(OH)2 Na2C03+Ca(OH)2→CaC03↓+2NaOH 而生成的NaOH與水中C02作用又生成Na2C03，從而在循環反應的過程中，使Na2C03得到再生，在運行中由于排污和滲漏所致，僅補充一些量的Na2C03保持平衡。該法在國內一些廠的應用中有很好效果。 利用高爐煤氣洗滌水與轉爐除塵廢水混合處理，也是保持水質穩定的一種有效方法。由于高爐煤氣洗滌水含有大量的HCO3－，而轉爐除塵廢水含有較多的OH－，使兩者結合，發生如下反應： Ca(OH)2+Ca(HC03)2→2CaC03↓+2H20 生成的碳酸鈣正好在沉淀池中除去，這是以廢治廢、綜合利用的典型實例。在運轉過程中如果OH—與HCO3－量不平衡，適當在沉淀池后加些阻垢劑做保證。
總之，水質穩定的方法是根據生產工藝和水質條件，因地制宜地處理，選取最有效、最經濟的方法。 3．污泥的脫水與回收 轉爐除塵廢水，經混凝沉淀后可實現循環使用，但沉積在池底的污泥必須予以恰當處理，否則循環仍是空話。轉爐除塵廢水污泥含鐵達70％，有很高的利用價值。處理此種污泥與處理高爐煤氣洗滌水的瓦斯泥一樣，國內一般采用真空過濾脫水的方法，脫水性能比較差，脫水后的泥餅很難被直接利用，制成球團可直接用于煉鋼。如圖4－1所示。
二）廢水處理工藝流程 1．混凝沉淀-水穩藥劑處理流程 從一級文氏管排出的除塵廢水經明渠流人粗粒分離槽，在粗粒分離槽中將含量約為15％的、粒徑大于60μm的粗顆粒雜質通過分離機予以分離，被分離的沉渣送燒結廠回收利用；剩下含細顆粒的廢水流人沉淀池，加人絮凝劑進行混凝沉淀處理，沉淀池出水由循環水泵送二級文氏管使用。二級文氏管的排水經水泵加壓，再送一級文氏管串聯使用，在循環水泵的出水管內注人防垢劑(水質穩定劑)，以防止設備、管道結垢。加藥量視水質情況由試驗確定。如圖4－2所示。沉淀池下部沉泥經脫水后送往燒結廠小球團車間造球回收利用。 2．藥磁混凝沉淀-永磁除垢工藝 轉爐除塵廢水經明渠進入水力旋流器進行粗細顆粒分離，粗鐵泥經二次濃縮后，送燒結廠利用；旋流器上部溢流水經永磁場處理后進人污水分配池與聚丙烯酰胺溶液混合，隨后分流到立式(斜管)沉淀池澄清，其出水經冷卻塔降溫后流人集水池，清水通過磁除垢裝置后加壓循環使用；立式沉淀池泥漿用泥漿泵提升至濃縮池，污泥濃縮后進真空過濾機脫水，污泥 含水率約達40％～50％，送燒結利用。見圖4－3。
3．磁凝聚沉淀-水穩藥劑工藝 轉爐除塵廢水經磁凝聚器磁化后，流人沉淀池，沉淀池出水中投加Na2C03解決水質穩定問題，沉淀池沉泥送過濾機脫水(廂式壓濾機已在轉爐除塵廢水處理工藝流程中應用，泥餅一般可使含水率為25％～30％，優于真空過濾機)。見圖4－4。 三、連鑄機廢水處理 隨著鋼鐵生產的發展，連鑄技術已被越來越多的鋼鐵企業采用，我國的連鑄比大幅度上升。連鑄工藝省去了模鑄和初軋開坯的工序，鋼水直接流人連鑄機的結晶器，使液態金屬急劇冷卻，從結晶器尾部拉出的鋼坯進入二次冷卻區，二次冷卻區由輥道和噴水冷卻設備構成。在連鑄過程中，供水起著重要作用，為了提高鋼坯的質量，對連鑄機用水水質的要求越來越高，水的冷卻效果好壞直接影響到鋼坯的質量和結晶器的使用壽命。由于連鑄工藝的實施，簡化了加工鋼材的過程，不但大量節省基建投資和運行費用，而且減少能耗，提高成材率。 連鑄生產中廢水主要形成以下三組循環系統。 1．設備間接冷卻水(軟化水系統) 此類冷卻循環水系統是密閉循環，主要指結晶器和其他設備的間接冷卻水。由于水質要求高，一般用軟化水，必須處理好水質穩定問題。采用脫硬后的軟水，伴隨著低硬水腐蝕速度加快，防蝕為主要矛盾。采用投藥方法控制水質穩定應考慮定量強制性排污，以防止鹽類物質的富集。由于備部位對水壓和流速的不同要求，應注意分別情況供水。軟化水系統示意圖見圖4－5。
2．設備和產品的直接冷卻水 主要是指二次冷卻區產生的廢水，大量的噴嘴向拉輥牽引的鋼坯噴水，進一步使鋼坯冷卻固化，此水受熱污染并帶有氧化鐵皮和油脂。二次冷卻區的噸鋼耗水量一般為0.5～0.8m3。含氧化鐵皮、油和其他雜質，以及水溫較高，這是二次冷卻水的特點。處理方法一般采用固-液分離(沉淀)、液-液分離(除油)、過濾、冷卻、水質穩定措施，以達到循環利用。圖4－6表示了連鑄二次冷卻水的常規流程。廢水經一次鐵皮坑，將大顆粒(50μm以上)的氧化鐵皮清除掉，用泵將水送入沉淀池，在此一方面進一步除去水中微細顆粒的氧化鐵皮，另一方面利用除油器將油除去。為了保證沉淀池出水懸浮物含量低一些，以保證冷卻噴嘴不致阻塞，所以一般投藥，采取混凝沉淀的方式(試驗表明，用石灰、25mg/L的活化氧化鈣和lmg/L的聚丙烯酰胺進行混凝處理，可使凈化效率提高10％一20％，同時也減輕快濾池負荷。
3．凈循環水系統 此系統是用于冷卻軟水的，水源一般來自工業給水系統，由泵將水送人熱交換器，交換軟水中的熱量，而凈循環水系統的熱量由冷卻塔降溫，降溫后循環使用。由于冷卻塔和儲水池與外界接觸，應考慮水量損失和風沙污染。 第五節 軋鋼廠廢水處理 細錠或鋼坯通過軋制成板、管、型、線等鋼材。軋鋼分熱軋和冷軋兩類。熱軋一般是將鋼錠或鋼坯在均熱爐里加熱至1150～1250℃后軋制成材；冷軋通常是指不經加熱，在常溫 下軋制。生產各種熱軋、冷軋產品過程中需要大量水冷卻、沖洗鋼材和設備，從而也產生廢水和廢液。軋鋼廠所產生的廢水的水量和水質與軋機種類、工藝方式、生產能力及操作水平等因素有關。 熱軋廢水的特點是含有大量的氧化鐵皮和油，溫度較高，且水量大。經沉淀、機械除油、過濾、冷卻等物理方法處理后，可循環利用，通稱軋鋼廠的濁環系統。冷軋廢水種類繁多，以含油(包括乳化液)、含酸、含堿和含鉻(重金屬離子)為主，要分流處理并注意有效成分的利用和回收。 一、熱軋廢水的處理 熱軋廠的給排水，包括凈環水和濁環水兩個系統。凈環水主要用于空氣冷卻器、油冷卻器的間接冷卻，與一般循環水系統一樣，這里不再贅述。含氧化鐵皮和油的濁循環水是主體廢水，所謂熱軋廠廢水的處理，就是指這部分廢水。主要技術問題是：固液分離、油水分離和沉渣的處理。 1．熱軋廢水的處理工藝 熱軋濁環水常用的凈化構筑物，按治理深度的不同有不同的組合，但總的都要保證循環使用條件。常用流程如下。 （1）一次沉淀工藝流程 如圖5－1所示。僅僅用一個旋流沉淀池來完成凈化水質，既去除氧化鐵皮，又有除油效果，國內還是比較常見的流程。旋流沉淀池設計負荷一般采用．25—30m3/(m2·h)，廢水在沉淀池的停留時間可采用6一l0min。與平流沉淀池相比，占地面積小，運行管理方便，構造示于圖5－2。
(2)二次沉淀工藝流程 如圖5－3所示。系統中根據生產對水溫的要求，可設冷卻塔，保證用水的水溫。 (3)沉淀—混凝沉淀-冷卻工藝流程 如圖5－4所示。這是完整的工藝流程，用加藥混凝沉淀，進一步凈化，使循環水懸浮物含量可小于50mg/L。 (4)沉淀—過濾—冷卻工藝流程 如圖5－5(a)(b)所示。為了提高循環水質，熱軋廢水經沉淀處理后，往往再用單層和雙層濾料的壓力過濾器進行最終凈化。
2．沉泥處理 沉淀于鐵皮坑和一次旋流沉淀池的氧化鐵皮顆粒較大，一般用抓斗取出后，通過自然脫水就可利用。從二次沉淀池和過濾器分離的細顆粒氧化鐵皮，采取絮凝濃縮后，經真空濾機脫水、濾餅脫油后回用，見圖5－6。
3．含油廢水廢渣處理 含油廢水用管道或槽車排人含油廢水調節槽，靜止分離出油和污泥。浮油排人浮油槽，待廢油再生利用。去除浮油和污泥的含油廢水經混凝沉淀和加壓浮上，水得到凈化，重復利用或外排。上浮的油渣排入浮渣槽，脫水后成含油泥餅。流程如圖5－7所示。
廢油再生方法為加熱分離法，其工藝流程見圖5－8。
軋鋼廠的含油泥餅經焚燒處理，灰渣冷卻后送燒結廠或原料場回收利用。 二、冷軋廢水處理 冷軋鋼材必須清除原料的表面氧化鐵皮，采用酸洗清除氧化鐵皮，隨之產生廢酸液和酸洗漂洗水。還有一種廢水就是冷卻軋輥的含乳化液廢水。除此以外，軋鍍鋅帶鋼產生含鉻廢水。 1．中和處理 軋鋼廠的酸性廢水一般采用投藥中和法和過濾中和法。常用的中和劑為石灰、石灰石、白云石等。 投藥中和的處理設備主要由藥劑配制設備和處理構筑物兩部分組成，流程見圖1－1。 由于軋鋼廢水中存在大量的二價鐵離子，中和產生的h(OH)：溶解度較高，沉淀不徹底，采用曝氣方式使二價鐵變成三價鐵沉淀，出水效果好，而且沉泥也較易脫水，如圖5－9的流程所示。過濾中和就是使酸性廢水通過堿性固體濾料層進行中和。濾料層一般采用石灰石和白云石。過濾中和只適用于水量較小的軋鋼廠。
2．乳化液廢水處理 軋鋼含油及乳化液廢水中，有少量的浮油、浮渣和油泥。利用貯油槽除調節水量、保持廢水成分均勻、減少處理構筑物的容量外，還有利于以上成分的靜置分離。所以槽內應有刮油及刮泥設施，同時還設加熱設備。 乳化液的處理方法有化學法、物理法、加熱法和機械法，以化學法和膜分離法常見。化學法治理時，一般對廢水加熱，用破乳劑破乳后，使油、水分離。化學破乳關鍵在于選好破乳劑。冷軋乳化液廢水的膜分離處理主要有超濾和反滲透兩種，超濾法的運行費用較低，正在推廣使用。 三、廢液的處理與利用 軋鋼酸洗車間在酸洗鋼材過程中，酸洗液的濃度逐漸下降，以致不能再用而需要排出廢酸更換新酸。這種不能繼續使用的酸液叫做酸洗廢液。用硫酸酸洗產生硫酸廢液，含有游離硫酸和硫酸亞鐵；用鹽酸酸洗產生含鹽酸的氯化亞鐵的廢液；在酸洗不銹鋼時，用硝酸—氫氟酸混合酸液，廢液除含游離酸外，還含有鐵、鎳、鈷、鉻等金屬鹽類。所有的廢酸液均含有有用物質，應予以回收利用。
1．硫酸酸洗廢液的回收
用硫酸酸洗鋼材的廢液，一般含有硫酸5％一13％，含硫酸亞鐵17％～23％。這種酸洗廢液回收方法較多，下面介紹比較常用的方法。 (1)真空濃縮冷凍結晶法(減壓蒸發冷凍結晶法) 由于硫酸亞鐵在硫酸溶液中的溶解度隨硫酸濃度的升高而下降，因此要使過飽和的硫酸亞鐵結晶析出，就需要提高硫酸的濃度。 本法就是在真空狀態下通過加熱和蒸發除去廢酸中的部分水分，來提高硫酸和硫酸亞鐵的濃度，然后再經冷凍降溫到0～10C，使硫酸亞鐵結晶，再經固液分離，便得到再生酸和 FeS04·7H20副產品。前者可返回酸洗工藝使用，后者可外售作為凈水混凝劑和化工原料。 真空濃縮冷凍結晶工藝流程見圖5－10。 (2)加酸冷凍結晶法(無蒸發冷凍結晶法) 加酸冷凍結晶法與真空濃縮冷凍結晶法基本相同，唯一區別是，后者通過真空蒸發來提高廢酸濃度，而前者則采用加濃硫酸來提高酸濃度。工藝流程見圖5－11。
此法比真空濃縮冷凍結晶法工藝簡單，投資較少，不需要加熱。 (3)加鐵屑生產硫酸亞鐵法 將鐵屑加入廢酸中，鐵屑與其中的游離酸反應生成硫酸亞鐵，工藝流程見圖5－12。
本法工藝流程簡單，投資較少，廢酸量較少的場合使用較多。缺點是工作環境較差，最后殘液仍含有酸性(pH值為1.5～2.0)，并含有一定量的FeS04，仍需中和處理后才能排放。此外，因反應中放出氫氣，故采用此法時需注意防火，并應將反應氣體排出室外。 (4)自然結晶—擴散滲析法 利用自然結晶回收硫酸亞鐵，用擴散滲析回收硫酸。滲析器由陰離子交換膜和硬聚乙烯隔板所組成，其擴散液補加新酸后即可回用于鋼材酸洗。 (5)聚合硫酸鐵 聚合硫酸鐵法是使硫酸酸洗廢液經過催化氧化聚合反應，從而得到一種高分子絮凝劑——聚合硫酸鐵，這種絮凝劑有良好的混凝沉淀性能，其澄清效果比硫酸亞鐵、三氯化鐵、堿式氯化鋁要好，所以此法較快被企業接受，予以推廣應用。 2．鹽酸酸洗廢液的回收 鹽酸酸洗鋼材所產生的廢液，一般含游離鹽酸30～40g/L，氯化亞鐵，100～140g/L，可用下述方法處理利用。 （1）噴霧燃燒法 它是將鹽酸通過噴霧燃燒變成氣態，使氯化亞鐵分解成為HCl和Fe203。 (2)真空蒸發法 真空蒸發法是利用真空蒸發裝置，在低溫下使游離鹽酸變為氣相，而后采用冷凝回收得到酸，氯化亞鐵則結晶析出，其工藝流程見圖5－13。
在蒸發器中加入硫酸與FeCl2起置換反應，取得更好的回收效果。 3．硝酸—氫氟酸的回收 酸洗不銹鋼材是用硝酸—氫氟酸的混合酸，采用減壓蒸發法回收這種混酸液。 減壓蒸發法回收硝酸—氫氟酸的工作原理是利用硫酸的沸點遠大于硝酸和氫氟酸的特點，向廢酸中投加硫酸并在負壓條件下加熱蒸發，則硫酸與廢酸中的金屬鹽類發生復分解反應，使其中的金屬鹽轉化為硫酸鹽；H＋與F-和NO3－結合生成HN03和HF，它們同廢酸中的游離酸均變成氣相，經冷凝即得到再生的混合酸。