钢厂废水处理回用方法探讨——以福建省三钢（集团）有限责任公司为例

王肖颖，崔秀琴

（三明学院，福建 三明 365001）

钢铁行业在我国经济社会发展中扮演了重要的角色，也发挥着重要的基础作用。钢厂是水资源消耗的重头企业，钢厂在炼钢过程中会产生大量的废水，而水，是工业命脉。钢厂废水如果排放量很大，不仅浪费水资源，而且会推高生产成本，对周边环境造成严重污染。因此，钢厂有必要提高废水的处理回用率，实现节能减排。

福建省三钢（集团）有限责任公司（以下简称“三钢”），本部位于福建省三明市，前身是福建省三明钢铁厂[1]，是福建省最大的钢铁生产基地和化肥生产基地[2]。众所周知，钢铁生产是一个耗费大量能源和水资源的过程：大量的水被应用于冷却、工艺过程及环境技术[3]。三钢不仅仅用水量大，且废水成分复杂。钢铁产量的逐年增长与水资源的过量使用、废水大量排放的矛盾成为制约三钢生产的主要矛盾之一。在解决扩大生产规模与压减水资源消耗矛盾时，废水处理回用成为一项关键技术。本文通过分析三钢废水回用技术，以期为钢厂废水处理工艺的选择提供参考。

1 钢厂废水的来源及分类

钢铁从最初的铁矿石选矿，到不断地烧结、炼铁、炼钢、轧制、热处理及机械加工等工序最终得到成品，这一过程各个阶段都会产生含有不同成分的废水，如酸碱废水、脱盐水、含尘废水、软化水、焦化废水、浓盐水等。另外，在辅助生产工序中也会产生一些废水，例如国内高炉采用水冲渣法居多，连铸采用传统的水冷等，这些都要消耗且污染大量的水[4]。①烧结废水。炼钢中烧结工序产生的废水主要来自于湿式除尘器排水、冲洗地坪、输送带的水以及设备冷却水，通常含高悬浮物及烧结混合矿料，经过处理后进行回用可以减少对环境的危害，且沉淀浓缩后的污泥有较高的回收价值[5]。

②轧钢废水。轧钢工序产生的废水按照轧钢工艺不同分为冷轧废水和热轧废水，主要包括含酸废水，含碱废水，含铬废水，含油及乳化物废水[5]。

③焦化废水。焦化废水主要来源于炼焦过程，其成分非常复杂，含有高浓度的酚、氨、多环芳烃、焦油、氰化物、硫化物等较难处理的污染物[6]。这类废水若不妥善处理将对环境造成极大伤害。

④其他废水。有设备与产品冷却水，设备与场地清洗水等[7]，和脱盐水、软化水及纯水制取设施产生的浓盐水[8]等。

2 我国钢铁企业废水处理现状

我国传统钢铁企业多未从源头分质收集产生的废水，而是采用集中处理的方法。随着钢铁企业节水意识的增强，钢铁企业逐渐使用分质处理方法处理钢厂废水，把不同工艺中产生的各类污染物分别进行处理。

当前，我国钢铁工业污、废水处理方法主要有物理处理法、生物处理法和化学处理法等。常用的物理处理法主要有混凝沉淀过滤、高级氧化、膜分离技术、药剂软化、树脂吸附等；生物处理法主要有活性污泥、厌氧发酵、水解酸化、MBBR生物流化床、MBR技术、曝气生物滤池等；化学处理法主要有催化湿式氧化、电化学氧化、臭氧氧化等。分质处理常常综合运用这三类处理方法，例如常用的物理化学法，深度处理时再结合生物膜法、活性污泥法等生物处理方式，如唐山钢铁集团有限责任公司的水处理工艺主要使用高密度沉淀池→V型滤池→多介质过滤器→MF→RO。下面介绍几种特征污染物含量较高的钢厂废水常用处理回用方法。

①浓盐水的处理回用。炼钢过程中的浓盐水主要源于制备炼铁、炼钢、连铸等过程中所需要使用的脱盐水、软化水和纯水[8]。目前，国内一部分钢厂的浓盐水不做处理而直排，一部分大型钢铁企业使用脱盐处理之后串级回用[8-10]。大部分制取脱盐回水的钢厂如太原钢铁集团有限公司，即采用超滤系统结合反渗透系统[11-13]，将溶剂与水中的颗粒及大分子物质进行分离，再去除水中的溶解性物质、矿物质以及大分子有机物等，这个过程可以脱除水中大部分的盐分。但由于原水内部含有一定量的油和COD[7]，膜处理产生的浓盐水很难在钢铁企业完全消化，太原钢铁集团有限公司再通过蒸发结晶单元把高浓度盐水进行蒸发压缩制成工业盐，可将浓盐水实施资源化、无害化回用处理[10]。有的钢厂则使用臭氧活性炭工艺以控制钢厂废水的重污染物[14]。

②悬浮物的混凝沉淀处理回用。钢厂中转炉除尘废水悬浮物含量高，一般采用物理处理法，即混凝→沉淀→过滤，通过物理的作用分离水中的污染物。具体步骤为：先利用重力的原理，将废水导入粗颗粒分离装置，去除大颗粒的悬浮杂质，然后导入沉淀池中，往其中投加絮凝剂使悬浮物沉淀，最后再用格栅、滤网等设备将其过滤。常用的混凝剂主要有无机混凝剂铝系聚合氯化铝(PAC)和铁系聚合硫酸铁(PAS)，有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)等。通常可以将PAM作为助凝剂配合铝盐和铁盐使用，以提高混凝效果。铝盐絮凝剂适应范围广，对于污染严重或者低浊度、高浊度、高色度的原水都可以达到良好的混凝效果，且水温低时仍可以保持稳定的混凝效果。絮凝法因其成本相对较低，经济实用，操作简便，在钢厂废水处理中广泛使用[15]。

③炼钢过程中焦化废水的处理回用。焦化废水中含有大量难降解有机物，是典型难处理的高浓度有机废水，其中典型特征污染物是COD和氨氮。中国首钢集团试用两级电催化氧化+电絮凝+电气浮+超滤+反渗透深度处理工艺，去除率较好但运行成本偏高[16-17]。安阳钢铁集团有限责任公司试将生化处理后的焦化废水添加芬顿试剂氧化并辅以混凝法、臭氧催化氧化的方法，效果好但还需研究添加各类有机混凝剂的比例与企业效益之间的关系[18-19]。宝山钢铁股份有限公司采用AOAO工艺加物化芬顿及混凝过滤处理，效果明显。鞍山钢铁集团有限公司采用AAOO生化处理+多介质过滤+臭氧催化氧化+曝气生物滤池，去除效果良好但成本较高[20]。目前国内焦化废水主要使用的还是生化处理法，化学氧化法因成本问题还处于实验阶段。

3 三钢废水循环利用

三钢建于1958年，经过60多年的发展，目前已形成年产钢1 100万吨和以钢铁业为主、多元产业并行的跨行业、跨地区、跨所有制的大型企业集团。目前，三钢有65孔焦炉2座，年产冶金焦炭90万吨，烧结产能320万吨，350 m3高炉2座，380 m3高炉1座，1 000 m3高炉1座，年产生铁210万吨，年产钢250万吨，连续式棒材轧机生产线1条，年产12～32 mm螺纹钢100万吨，高速线材生产线2条，年产高速线材110万吨，企业形成250万吨钢综合生产能力[1]。三钢生产包括焦化、炼铁、炼钢、烧结、轧钢等生产工序，故产生的废水成分较为复杂，含有铅、锌、铁、酚、氰、悬浮物等多种污染物[21]。近年来，三钢走节水治水型道路，2003年建成三钢水处理中心，2020年建成三钢北区调节池，中心主控管理房设有在线监控装置，监控进水流量及外排流量。三钢的水资源经过改造已经基本实现了循环再利用，工业废水重复利用率达到96.42%，排放达标率为100%[22]。由于废水不断减少，目前三钢的实际日处理量约为5.0万吨，处理后的中水大部分供焦化、炼铁、炼钢、轧钢等工序重复使用，日回用中水约4.1万吨，外排水达到排放标准。

以三钢焦化厂为例，三钢焦化厂废水处理系统配套接收本厂的蒸氨废水，已经升级为除油+生化（两级A/O）+悬浮物混凝沉淀+电催化氧化深度处理四个阶段。预处理阶段，先对其通过隔油池、调节池及浮选池，再加入聚合氯化铝进行混凝沉淀，然后通过涡凹气浮机去除固体悬浮物、油脂及沉淀后的胶状物等杂质，再通入预曝气池进行曝气。生化（两级A/O）阶段，在一级好氧池阶段加入活性炭以提高生化处理效率。两级二沉池分离出的活性污泥，一部分进行回流重复利用，一部分外排至后续处理工序。后处理阶段，生化段出水通入流化床装置，再通入混合反应池，通过添加硫酸亚铁作为絮凝剂进行混凝沉淀，再通入催化氧化反应池，其中产生的生化污泥和化学污泥通入污泥浓缩池，脱水后运走。最后深度处理阶段，采用电催化氧化处理，使用EP-凯森电化学污水处理装置，利用电解过程中的一系列物理、化学和电化学氧化反应，强力高效地去除污水中的COD、氨氮、色度、气味等。处理后水送至自动加水装置、除尘浊循环水及送至烧结厂进行循环利用。这一工艺的优点，一是废水经过蒸氨之后才进入处理系统，能有效避免氨氮指标波动对系统造成影响。二是采用了两级生化串联工艺。三是压泥系统为叠螺机压泥。

4 总结与展望

钢铁产业仍是推动我国经济社会发展的重要产业之一，而钢厂废水处理水平是影响钢铁企业发展的重要因素，是全社会普遍关注的问题，具有广阔的发展前景。目前我国钢厂废水主要存在以下的问题：①有的钢厂并未对产生的废水进行分质收集，使得综合处理废水的难度加大。②冷轧废水含盐量较高，导致其回用率较低。③钢厂废水成分复杂，其中的有机物、盐分等污染物会导致膜污染，造成膜寿命缩短；氯离子造成设备腐蚀和损坏，制约了深度处理，提高了处理成本。④污水反渗透脱盐后还会产生浓盐水，目前还存在较大处理困难。

建议：①可以强化串级用水，对循环水进行串序使用，分质供水，以减少排污量，提高水资源的循环利用率。②收集雨水至回收池回用，提高雨水利用率。③提高企业技术创新能力，或是请相关科研中心指导企业改良工艺方法，提高节水技术。④提高钢厂管理水平，监控管理水资源利用，优化用水制度及排水制度等。