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钢铁厂的工业废气废水的处理

发布日期 2016-11-07 16:01:02  作者:  浏览次数:

    近十年来,钢铁工业得到迅速发展,对环境的污染也越来越严重,冶金工业的所制造的环境问题也日益引起人们的重视。冶金企业污染物具有排放量大/成分复杂的特点,治理的技术难度很大。这不仅需要国家有关环境保护政策的和法规的保证,更需要环境工程技术的支撑。  

    工业的对环境的污染物可以分为三类:废气、废水、固体废弃物,这三类污染物从不同 的角度和程度污染我们周围的环境。在冶金生产中不同的工艺过程生产出的污染物也是不同的,因此我们在处理冶金工业对环境污染问题时首先要知道各个生产工业过程所产生的废弃物有哪些,再去寻找处理污染物的方法。

    现代钢铁冶金最大一部分是采用的火法冶金的方法冶炼钢铁。火法冶金是在高温下从冶金原料提取或精炼金属的冶炼工艺,是物理化学原理在高温化学反应中的应用。在火法冶金中天然矿石或人工精炼矿中的部分或者全部矿物在高温下经过经过一系列物理化学变化,生成另一种新形态的化合物或者单质,分别富集在气体、液体或固体产物中,达到所要提取的金属与脉石级其他杂质分离的目的。实现火法冶金过程所需的热能通常是依靠燃料燃烧来供给,也有依靠过程中的化学反应来供给。火法冶金一般包括三大过程:原料的制备、熔炼吹炼、精炼。其中进行的化学反应则有热分解、还原、氧化、等等。过程中的产物出金属或金属化合物以外,还有炉渣、烟气和烟尘。  

    现代炼钢的过程也是如此,炼钢的步骤可以概述为:首先选矿,然后将铁矿石烧结成适合高炉冶炼的烧结矿,将优质的烧结矿跟焦炭等加入高炉内,在高炉里还原铁矿石得到铁水,然后铁水经过预处理送到炼钢厂,铁水在炼钢厂的转炉内脱碳、磷、硫等有害元素跟杂质,然后将优质的钢水连铸,连轧得到我们需要的钢铁产品。在这过程中,选矿跟烧结以粉尘为主要污染源;高炉炼铁以高炉煤气的气态污染物为主;连铸跟连轧以冷却水为主要污染物;同时在这过程中还有很多的矿渣、炼铁渣、炼钢渣的固体废弃物以及运输途中的烟尘污染。这些污染物如果不加以处理而直接排放到环境中,对环境的损害是不可估计的。同时这些污染物中也有很多有价元素以及一些可回收的资源直接排放也是一种对资源的浪费。       

                        

废气处理  

    人的生命和空气的健康息息相关。空气里的物质直接进入人体,对人体产生有益的帮助,人的生命物质就会健康,反之,就会生病。空气中的有害物质是致使人体得病的主要根源。人每天都要吸收大量的空气,这些空气里的物质会对人体产生很强的刺激。空气健康,就会对人体产生有益的帮助,空气如果不健康,人的生命就会受到威胁。空气是人的生命因子。人类要知道保护空气的健康,就是保护生命。空气的健康是人类生存的保障,没有健康的空气,人类就死亡了。  

    冶金过程的废气的主要污染物有:含二氧化硫烟气、含氟烟气、含尘煤气、含氮氧化物烟气等。冶金的废气的排放量大,污染面广;温度高,成分复杂,粉尘颗粒细,吸附力强;废气中具有高的回收价值。这些特点使得我们在处理废气时要特别注意废气的处理方法。

    冶金废气流量大,而且多为含尘烟气,因此在净化冶金废气时,应首先进行除尘作业。冶金废气中还有大量的有毒污染物若这些污染物直接排放就会污染大气,同时烟气中有很多的有价金属进入的烟尘中,现代的冶金技术已将收尘纳入生产过程中,如果没有完善的高效除尘方法,现在的冶金技术的发展降收到很大的影响。选矿厂是冶金粉尘产出最高的地方,对于破碎系统和皮带运输系统采用密闭抽尘和净化措施相结合的的方法来控制废气中的颗粒物的含量,对于储存和运输等做作业时,采用湿式作业来减少粉尘的产量,湿式作业可以使用的方法有:喷水降尘喷水点可以覆盖在整个料场,可以起到抑制扬尘的作用;在混合料堆上用尼龙网或者秸秆编织帘覆盖。这些方法都只是在简单的解决了烟尘问题遇到大风,大雨的天气很难起到实质性的作用。现代的除尘的方法是使用扬尘抑制剂喷洒在料堆表面。对于其他生产过程中产生的烟气由于其中不仅含有粉尘还有其他的有害气体我们需要在除尘后有进一步的操作。就不能仅仅这简单的除尘我们需要更科学的方法,对这类烟尘有两种除尘方法干式与湿式,干式要求整个作业过程都是在烟气温度大于露点条件下进行的,常用的干式收尘设备有降尘室、旋风除尘器、布袋收尘器和电除尘器等;湿式适用于含湿量大的含尘烟气,多为南方冶金企业使用,常用的湿式除尘设备有水膜旋风收尘器、自激式收尘器和文氏管等,由于整个作业都处于湿式状态下因此对设备管道的腐蚀比较严重,需要定期检修,并且收下的烟尘呈浆状有废水的产生,后续的废水处理也要跟上。

处理完废气中的粉尘只是简单的处理烟气中的颗粒物,其中的有毒物质以及一些有价元素的回收并不能解决,因此后续的处理要从根本上把冶金废气处理掉,需要对其成分的分析并加以处理。根据其物化性质的不同,采用冷凝、吸附、催化转化等方法进行进化处理。冷凝净化法是一种回收高浓度的有机蒸气和硫、磷等有效的净化方法,利用不同物质在同一温度下有不同的饱和蒸气压以及同一物质在不同温度有不同的饱和蒸气压这一性质将混合气体冷却或者加压,使其中某种或几种污染物降凝成液体或固体,从而从混合气体中分离出来,同时还能回收废气中的某些有价成分。把经过一级净化的废气通过吸附法再净化,吸附法是利用吸附剂净化废气中低浓度的污染物质。吸附使废气与多孔性固体(吸附剂)接触,使其中污染物(吸附质)吸附在固体表面上而从气流中分离出来。当吸附质在气相中的浓度低于吸附质的平衡浓度时,或者更容易被吸附的物质达到吸附剂表面时,原来的吸附质会从吸附质表面上脱离而进入气相,会出现脱附现象,吸附质失效,因此吸附质的选择应该满足比表面积和孔隙率大、吸附能力强、选择性好、粒度均匀、具有良好的机械强度、化学稳定性和热稳定性、使用寿命长、易于再生、制造简单、成本低廉的优点,常常用的吸附质有活性、硅胶活性氧化铝等等。最后一步是催化转化,利用催化剂的催化作用把剩余在废气中的污染物转化成无害的化合物。

冶金废气净化处理的有些产品同时也具有很高利用价值。选矿厂净化出的泥浆脱水后可以成为烧结矿和球团矿的原料,提高了高炉炼钢的金属收得率。高炉煤气的经过分离出来的一氧化碳、氢气、甲烷等简单的有机物能作为燃料,分离出来的甲烷、氮化物同时能够作为化工原料生产甲酸钠和合成氨。高温的蒸汽能够被其他蒸汽用户(RH真空炉或自备电厂)使用。火法冶金蒸汽中含有大量的二氧化硫,二氧化硫回收后能够制酸。这是工业制酸的一个重要的来源。  

冶金废气的综合利用处理利国利民,也能为钢铁厂产生可观的经济价值,可能在短期里投资不能得到快速的回报,综合考虑长久的利益以及不可估算的生态环境的价值,这份投资还是很值得的。大气也是不可再生资源,地球上任何物种的生存都需要大气的维持。人可以一天不吃饭不喝水,但是不能不呼吸。  

                          废水的处理  

水是生命之源是人类生产生活不可缺少的生命要素,古文明的发展都是从水边发展起来

的可见水对人生存的重要性。  

冶金工业废水可以分为以下类型:悬浮物(包括含油)工业废水,主要是湿法除尘水、煤气洗涤水、铸轧钢废水等;含无机溶物工业废水,以含有重金属离子、酸、碱为主的废水;含有有机物工业废水,包括炼焦废水、化工废水等;冷却废水。  

由于冶金废水温度高于常温,废水中含有悬浮物(油类和污泥)和溶解化学物质,所以废水的处理步骤包括废水冷却、去悬浮物、溶解物质提取等。根据不同污染物质的特征,发展了各种不同的废水处理方法,这些方法我可按其作用原理划分为四大类:物理处理法,主要通过物理作用如重力作用、离心力作用、过滤作用、浮力作用等,以分离、回收水中不溶解的呈悬浮状态污染物质(包括油膜和油珠)的废水处理法;化学处理法,通过化学反应和传质作用来分离、去除水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理方法;物理化学法,利用物理化学作用除去废水中的污染物质,主要有吸附分离法、萃取法、气提法和吹脱法等;生物化学处理法,通过微生物的代谢作用,是废水中呈溶液、胶体、以及微细悬浮状态的有机性污染物转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。下面我们根据废水类型选择合适的处理的方法。  

悬浮物(包括含油)废水的处理根据其的废水特性,可以采用自然沉降、混凝沉淀、过滤等方法净化。自然沉降是根据重力作用将废水的悬浮物沉降进化废水的方法,在重力作用下,废水中比重大于1的悬浮物下沉,使其从废水中去除,可以分离废水中的原有的悬浮固体如泥沙、铁屑、焦粉等。重力沉降根据废水的中可沉物质的浓度高低和絮凝性的强弱可以用以不同的沉降方法:自由沉降,是一种无絮凝性倾向或者弱絮凝倾向的固体颗粒在洗溶液中沉降,由于悬浮物固体浓度低,而且颗粒间不发生黏合,因此在沉降过程中颗粒的形状、粒径和比重都保持不变,各自独立地完成沉降过程,自由沉降作为颗粒在泥沙池及初次沉淀池池内的初次沉淀;絮凝沉降,一种絮凝性颗粒在稀悬浮液中的沉降,虽然废水中的悬浮固体浓度也不高,但在沉降过程中课颗粒之间相互黏合成较大的絮体,因而颗粒的物理性质和沉降速度不断变化,絮凝沉淀作为初次沉淀后期沉淀以及二次沉淀池的初次沉淀;成层沉降,当废水中的悬浮物浓度较高,颗粒彼此靠得很近时,每个颗粒的沉降都受到周围颗粒的作用力的干扰,氮颗粒之间相对位置不变,成为一个整体的覆盖层共同下沉,成层沉降作为二次沉淀池中的后期沉降;压缩,废水中的悬浮物固体浓度很高时,颗粒之间便相互接触,彼此支撑,在上层颗粒的重力作用下,下层颗粒间隙中的水被挤出界面,颗粒相对位置发生变化,颗粒群被压缩,作为沉淀的最后步炒作。过滤法包括过滤跟反洗两个阶段,过滤就是截留污染物,反洗就是把污染物从滤料层中洗去,使之恢复过滤能力,以供不断循环利用。  

处理含无机溶解物的工业废水的处理选用物理化学法处理。物理化学法主要有吸附法和离子交换法。吸附法主要是用于处理低浓度工业废水,利用多孔性固体吸附剂的表面吸附废水中一种或多种污染物溶质的方法。常用的吸附剂有活性炭、沸石、硅藻土、焦炭、木炭、矿渣、炉渣、矾土,以及大孔径吸附树脂等。其中活性炭是应用最广泛的,经过活性炭处理过的废水可以不含色度、气味、泡沫和其他有机物,能达到水质排放标准和回收利用的要求。在废水处理过程中,吸附发生在液-固两相界面上,吸附剂要使其表面能减少,只有通过表面力的减少达到,也就是溶质能降低吸附剂的表面张力,因而能被吸附剂吸附。吸附工艺主要有如下三种:固定床吸附,把吸附剂填充在吸附柱(或塔)中,废水通过吸附柱(或塔)而使其中的溶质吸附到吸附剂上;移动吸附床,废水从吸附柱底部进入,处理后的水由柱顶排出,在此过程中要不断更换其中的吸附剂;流化床,流化床的吸附剂在柱内呈膨胀和悬浮状态,废水从多段吸附塔底部流入,与装在各段的吸附剂接触,同时再生后的吸附剂冲最上段通过溢流管往下流动,废水废水依次与饱和的吸附剂新的吸附剂接触,最后达到出水水质要求。吸附剂在使用时要注意对吸附剂的定期更换才能达到良好的吸附要求,同时可以用一些特殊的办法将被吸附的物质从活性炭的空隙中除去以达到对吸附介质的循环利用。离子交

换法是利用离子交换剂的交换基团同废水中的金属离子进行交换反应,将金属离子置换到交换剂上予以除去。常用的离子交换剂有无机离子交换剂如沸石、磷酸锆,有机离子交换剂如各种人工合成的树脂。常用的离子交换剂是人工合成树脂,树脂是一种高分子聚合物,其骨架有高分子电解质和横键交联物质组成的空间网状结构,其上面结合着许多能进行交换的基团,酸性基团能交换废水中的阳离子(交换反应为Na2R+M2+==MR+2Na+或者H2R+M2+==MR+2H+),碱性基团能交换废水中的阴离子(交换反应为R(OH)2+A2+==RA+2OH-)。

    处理有机物工业废水,这种废水耗氧且有毒,应采用物化与生化相结合的方法净化。生化法是生物化学法的简称,利用自然界大量存在的各种微生物来分解废水中的有机物和某些无机毒物(如氰化氢、硫化氢等),通过生物化学过程使之转化为较为稳定的、无毒的无机物,从而使废水得到净化。生化法常用的微生物有细菌、真菌、原生动物、后生动物、藻类,这些微生物大量聚集在活性污泥中。活性污泥是是一个培养基在有溶解氧的条件下,连续培养活性污泥,再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化污水中的有机污染物。生化法废水处理实际可以看做是一个微生物的连续培养过程,即不断的给微生物供给食物使微生物数量不断增加。掌握微生物的处理规律是有效地进行废水生化处理的关键其生长期可以分为如下四个阶段:一,适应期,细菌适应新环境的时期,菌体逐渐增大,不分裂或者少分裂,也有不适应新环境而死亡的,故细菌总数没有打的增加略有减少;二,对数期,这个时期的细菌已适应了新环境,细菌所需食料非常充足,细菌活力强,新陈代谢十分旺盛,分裂繁殖速度很快,细菌的个体数一几何数量级增加;三,平衡期,在这个期间细胞总数达到最大值,但由于培养基中食料逐渐消耗,代谢产物逐渐积累并对细菌产生抑制和有害作用,以致细菌开始死亡,虽然也有新分裂的细菌产生,但细菌总数基本不变,呈现出一个动态平衡;四,衰老期,这个时期培养基中食物已经消耗尽代谢产物中的大量积累,对细菌的毒害也原来越大,结果造成细菌大量死亡,此时细菌总数不断减少。  

    冷却水占冶金工业总用水量的三分之二以上,直接排放或以低循环率利用都会造成对受纳水体的热污染,也会产生危害。冷却水主要是连铸过程中使用到,对于冷却水的处理我们要分净循环水和浊循环水。净循环水主要是结晶器、设备间接冷却等用水,用后的水温度升高,水质没有收到污染主要是对循环水进行降温、控制浓缩率和水质的稳定。浊循环水主要来之设备和铸坯喷淋冷、切割渣粒化及冲氧化铁皮用水,用后水温升高,水质收到污染,水中还有大量的氧化铁皮颗粒和少量油类。除冲氧化铁皮用水(水质、水温要求低),只经一级沉淀即可循环使用外,其余水一般经二级沉淀、过滤、除油、冷却后循环使用。

国家在倡导企业的节能减排,冶金企业作为国民生产企业的根本,也是占国家企业比重巨大的行业,我们更应该做好节能减排的任务。

    多年的实践证明,人类改造自然、发展生产,必须同时注意自然界的英豪彩票开奖“报复”,注意发展生产给包括人类在内的整个生态系统所带来的影响,而不能超过一某一限度。随着生产力的发展和工农业生产的发展的现代化,保护和改善环境就成为劳动力再生产的必要条件。发达的资本主义国家已走过的道路早就证明,没有一个清洁的环境也就没有现代化。我国是发展中的社会主义国家,如果不注重环境保护,甚至造成了环境的严重污染和退化,则不只与我们发展生产力的根本目的不相符合,而且还会危害社会主义现代化建设本身。



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