氣的“混戰”———煙氣綜合治理技術
新環保法實施以來,鋼鐵企業最頭疼、首當其沖的就是煙氣治理,不光要去除二氧化硫、氮氧化物甚至二噁英等有害氣體,還要保證顆粒物排放時刻達標。然而,煙氣綜合治理也是各種技術工藝層出不窮的領域,選對適合自己的技術工藝,煙氣綜合治理才能走上正軌。
焦化煤氣脫硫技術。寶鋼在這方面進行了有益的實踐。寶鋼焦爐煤氣中含H2S4g/m3~6g/m3,HCN1.5g/m3~2.0g/m3,萘0.9g/m3~1.2g/m3。煤氣先進行初冷(包括直接和間接兩部分),溫度由42℃~55℃降到25℃;然后經排風機、電捕焦油器輸入煤氣精制系統的中間冷卻脫萘塔,進一步除萘和焦油等雜質。脫萘塔出口煤氣溫度為36℃,含萘≤0.36g/m3。
在寶鋼一期工程中,煤氣從脫萘塔出來后進入脫硫脫氰吸收塔,為保證脫硫效率,脫硫吸收液定量抽送到濕式氧化的希洛哈克斯裝置,將H2S、HCN的吸收液氧化成含3%游離硫酸的硫銨母液,送下一道工序硫銨工段生產硫銨。脫硫脫氰后的煤氣去氨吸收塔,吸氨后進終冷塔,最后進吸萘塔。該塔為空塔,頂部噴淋洗油吸苯后,煤氣中含H2S小于200mg/m3、HCN小于150mg/m3,進入總煤氣柜。
在寶鋼二期工程中,煤氣經中間冷卻除萘后,進入吸氨裝置,用75%的磷酸二氫銨((NH4)2HPO4)做吸收液,富液為磷酸二氫銨((NH4)2HPO4),進解吸塔獲得18%的氨水,進一步加壓濃縮生產99.8%的無水氨,解吸氨后的磷酸二氫銨循環使用。吸氨后的煤氣進入終冷塔,脫酚脫氰后的煤氣進吸苯塔,吸收粗苯后再進入脫硫脫氰工藝,脫硫后去煤氣柜儲存,供全廠使用;脫硫富液去解吸裝置,在111℃~112℃、58800Pa(0.6kg/cm2)條件下解吸,解吸出的H2S、HCN、CO2進燃燒爐生成SO2/NOX,再經過冷卻、減濕、干燥、觸媒作用等制備硫酸。尾氣經氨水除害塔排入大氣。
燒結煙氣綜合治理技術。國家提出要對燒結煙氣進行綜合治理,即脫硫、脫硝、脫二噁英、除塵聯合進行,不能再單一進行脫硫了。燒結點火器后約1/3風箱處的煙氣含硫不高,且溫度高,這部分廢氣可不必脫硫,直接返回燒結作熱風燒結,既節能又能降低脫硫運行費。
燒結煙氣脫硫技術。燒結煙氣脫硫技術分為干法、半干法和濕法。濕法主要有石灰—石膏法、硫銨法、氧化鎂法、雙堿法、離子液法等。干法主要有LJS循環流化床法、ENS法、密相干塔法、GSCA雙循環流化床法、MEROS煙道噴射法、活性炭吸附法、NID煙道循環法等。半干法主要有SDA旋轉噴霧法等??傮w來看,干法脫硫效率偏低,脫硫副產物主要成分為亞硫酸鈣,其物理化學性質不穩定,直接應用困難。濕法脫硫效率高,但是易造成低溫腐蝕和煙囪雨,是PM2.5的主要產生源,很難實現多污染物的協同控制。以SDA旋轉噴霧干燥法為代表的半干法有濕法的制漿系統,而副產物的成分和狀態類似干法。目前,我國已有480多套燒結煙氣脫硫裝置,約有80%是濕法??傮w效果濕法比干法要好些,但尚沒有一種方法為最優的脫硫方法。已建成的設施約有一半以上沒有達到設計水平,有工藝設計缺陷、設備選型不合理、施工質量不合格(施工單位資質不合規定)等問題。
二噁英治理技術。二噁英形成的前提是有氯元素存在。燒結生產具備形成二噁英的所有條件(不要再對燒結和焦炭噴灑氯化鈣了)。燒結煙氣中二噁英濃度在30ng-TEQ/Nm3~60ng-TEQ/Nm3,占總量的17.6%,僅次于垃圾焚燒。
降低二噁英的技術措施包括:降低燒結煙氣中氯元素含量,高效強化除塵(除去細小的含二噁英塵顆粒),對收集的二噁英氣體進行加熱分解(加熱溫度大于850℃)或急速冷卻,采用活性炭吸附或有機溶劑溶解吸收等。在廢氣中添加尿素顆粒、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化鈣,使煙氣溫度急冷到200℃以下,均有利于降低二噁英產生。
燒結煙氣脫硝技術。燒結煙氣的溫度和氧、水含量較高,產生的NOX主要是NO2。在燒結煙氣中,NO含量≤160mg/m3。煙氣脫硝技術有濕法和干法之分,主要有氣相反應法、液體吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等。其中脫硝效率最高、技術最為成熟的是選擇性催化還原(SCR)法。但目前得到廣泛商業應用的釩鈦系SCR催化劑反應溫度一般在300℃~400℃,故反應器需布置在除塵器之前,因粉塵等雜質的毒害作用,導致催化劑的使用壽命嚴重縮短。低溫煙氣脫硝催化劑的研究和開發是脫硝技術應用的關鍵。此外,可以將NOX進行焚燒,使之成為水和氮氣;也可對NOX進行吸附、減量化處理。
煙氣除塵技術。新環保法對大氣中固體顆粒物的控制標準嚴格,除塵自然成為鋼企環保的重中之重。
高爐出鐵場除塵技術。出鐵場煙塵排放點包括出鐵口、撇渣器、擺動流嘴的3處,3處煙塵量約占總塵量的70%。出鐵場排風量占系統總量的50%,巨型高爐3個以上出鐵口的煙塵量占總塵量的80%~90%。應在各排煙點設排煙罩,除塵效果好,又節電。出鐵口排煙罩有上吸、側吸、吹吸多種形式,上吸效果好。由于鐵口上方容納不下罩子必要的容積,應加大風速,加大排風量。撇渣器排煙罩多數為低拱型方罩。擺動流嘴排煙罩普遍采用矩形傘形上吸式。罩子可設多個排煙管,由上部接出煙氣。排煙管道不許架空敷設,為免影響天車行走,只能埋在平臺樓板層內。每個排風點均安裝手動和電動閥各一個,安裝在溝道旁的閥門井內,手動閥調節平衡風量用,電動閥在出鐵口交替使用。
燒結電除塵技術。電除塵技術裝備分為濕式靜電除塵器(沒有二次粉塵飛揚,清灰、廢水要處理,易腐蝕設備)、干式靜電除塵器(有二次粉塵飛揚)、霧狀粒子電除塵器(塵捕集后呈液體流下)、半濕式靜電除塵器(濕式除塵室的洗滌水可循環使用,排出的泥漿在濃縮池用泥漿泵送入干燥機烘干,再從干式除塵室的灰斗排出)。
電除塵技術設裝備的優點是阻力小,耗能少;除塵效率高(可捕集PM2.5以下的灰塵,布袋除塵只能捕集大于10ppm的粉塵)效率可在99%;使用范圍廣范,允許通過300℃~400℃高溫煙氣;處理煙氣量大,自動化程度高,維修量小等。
其存在的問題主要是燒結除塵效率不穩定,難以實現排放濃度控制在50mg/m3。主要原因是燒結原燃料質量波動大,含有害雜質高;振打系統剛度不夠,安裝質量差,高壓電源不能滿足工況要求,極板和極線被腐蝕等。
提高電除塵效率的措施是,煙氣溫度在150℃以下,除塵器本體密封好,在除塵器頂部和灰斗上安裝聲波清灰器,加大燒結主降塵管直徑。
高爐煤氣除塵技術。過去,重力除塵器可除去85%大顆粒的塵,文式管除去細顆粒的塵。現在,布袋干法除塵得到推廣使用,效果好,節水又節電,可提高TRT發電量30%。高爐煤氣干法除塵技術已比較普及,有節水和節電效果。但廢布袋的處理成為難點之一,TRT的葉片易結白色晶體,影響發電能力。
轉爐煤氣凈化技術。OG法濕式除塵在國內外被廣泛使用。將OG系統與轉爐爐口的連接活動裙罩改為密封式,燃燒率降低到3%,煤氣回收量提高100m3/t。LT法干式除塵技術在寶鋼250噸轉爐上應用,爐口煙氣溫度為1600℃,經冷卻煙道間接冷卻到1000℃,經蒸發冷卻后進圓形電除塵器除塵。煙(煤)氣在蒸發冷卻器內由霧狀噴水直接冷卻,噴水煙氣始終為干的。伴隨噴水降溫,煙氣在蒸發冷卻器內產生了一個調質過程,使粉塵的比電阻發生變化,這對于干式除塵器的除塵效果是非常有利的。煙氣在蒸發冷卻器內的流速低,有40%的粗顆粒會沉降到底部,經鏈式輸送機和滑動卸灰閥排出。煙氣出蒸發冷卻器時的溫度為170℃,排煙含塵量可達10mg/m3。
水的“攻堅”———焦化污水深度處理技術
焦化污水深度處理技術由預處理、生化處理、深度處理和污泥處理等工藝組成。
污水生物處理采用缺氧—好氧生物脫氮工藝,深度處理采用膜分離技術,即生化處理(A-A/O)+超濾(UF)+納濾(NF)(或反滲透(RO)),或者生化處理(A-A/O)+膜生物反應器(MBR)+納濾(NF)(或反滲透(RO))。
在預處理階段,蒸氨廢水首先進入重力除油器除油,再進入調節池,去除殘留油并進行水量、水質的均勻化,最后進入浮選系統進行氣浮除油,為下段生化處理創造條件。
在生化處理階段,預處理后的廢水進入厭氧池,進行水解和酸化,然后進入缺氧池,進行反硝化脫氮,最后自流入好氧池去除廢水中的酚、氰和COD(化學需氧量)等其他有害物質,并對氨氮進行硝化反應。
生化出水經過混凝沉處理后,進入超濾膜處理,去除懸浮物和膠體物等,同時進一步降低COD。好氧池出水也可以采用膜生物反應器(簡稱MBR)的形式,其中空纖維超濾膜可高效截留各類菌種,使生化反應得以順利進行;有效去除相應的污染物,避免污泥的流失;同時可截留難以降解的大分子有機物,延長其在MBR停留的時間,使之得到最大限度的分解。MBR產水可直接作為深度處理的原料水。
超濾(UF)產水進入反滲透(簡稱RO)系統。RO是以壓力為驅動力,并利用反滲透膜只能透過水而不能透過溶質的選擇性,使水溶液中溶質與水分離。RO的產水率為70%左右。為了提高產水率和節約能量,也可以采用納濾(NF)膜組件代替反滲透膜,納濾膜對鈣、鎂離子有很高的去除效率,并能有效去除水中大分子量的可溶性組分,使產水率增加至90%左右。深度處理的產水水質,可以達到循環水補充的要求。
深度處理產出占原料水量10%~30%左右的濃縮液,濃縮液可給煤場防塵噴灑或除塵卸灰加濕用,或送活性炭吸附塔去除COD,活性炭可再配入煉焦。
寶鋼焦化廢水深度處理及回用技術的工藝路線如下:焦化生化出水→膜生物反應器(MBR)或超濾(UF)→保安過濾器→一級RO→二級RO→產水。其技術特點是水質穩定(滿足寶鋼工業水要求),產水率高(70%)。出水濁度穩定在0.5NTU,SDI穩定≤5,滿足后續反滲透膜的要求。
組合式膜處理工藝的成功應用,實現了裝置連續穩定運行,得到了合格的產水,而且實現了真正意義的回用———一級RO濃縮水給燒結配料,二級RO濃縮水給燒結煙氣脫硫。
固廢的“逆襲”———渣、塵泥、氧化鐵皮回收處理技術
冶金渣處理技術。冶金渣的處理主要包括高爐爐渣和鋼渣的處理技術。
高爐爐渣處理技術。高爐爐渣處理方式有:干渣法、水淬法、半水淬膨脹法和INBA法等。水淬法有爐前渣池水淬、水力輸送渣池、爐前脫水倉式等。水渣脫水方式有轉鼓脫水式、渣池過濾式、脫水槽式和提升脫水式。高爐渣處理工藝有INBA法、圖拉法、明特克法、拉薩法和底濾法等。圖拉法安全性最高,明特克法占地面積相對小,INBA法技術成熟,應用的量大。
水淬渣進行細磨后生產礦渣微粉,作為水泥添加劑,可以提高水泥性能,附加值高。目前,我國約有240條生產線,處理能力約為1.2億噸。高爐渣慢冷卻的干渣可做骨料,用作筑路、建筑沙石料,但經濟性不高。
鋼渣處理技術。鋼渣處理技術有熱潑工藝、水淬工藝、風淬工藝、熱燜工藝和滾筒法工藝等。目前,熱燜法占多數。鋼渣經處理后,經過破碎、篩分、磁選后回收廢鋼,可返回燒結和煉鋼工序,在道路工程中應用,生產鋼渣水泥和鋼渣微粉等。
含鐵塵泥和軋鋼氧化鐵皮處理技術。
含鐵塵泥的質量和處理技術。鋼鐵企業含鐵塵泥包括燒結系統除塵灰、高爐系統除塵灰、轉爐煤氣回收過程中的除塵灰,以及球團和電爐系統的除塵灰、水系統的塵泥等。鋼鐵聯合企業噸材塵泥量約為50kg~80kg。
因煉鐵原燃料含有害雜質,造成除塵灰中含有有害雜質;這些灰回到燒結生產中,就會出現雜質的富集。因高爐生產過程有循環富集作用,會使有害雜質含量被富集到10倍~60倍,這樣對高爐生產產生較大的副作用(特別是爐墻結瘤,爐底耐火材料破壞,使高爐壽命降低,生產指標惡化)。
為提高鋼鐵企業鐵素體的循環利用效率,含鐵塵泥要最大化地在企業內部利用,但含有害雜質高的塵泥應進行處理后再用。轉底爐處理含有害雜質高的塵泥是有效的,可以除去有害雜質,還可回收大部分Pb和Zn,有一定的經濟效益。出來的產品是海綿鐵,其還原度在60%~65%,FeO含量在15%左右,煉鋼不能用,只能給高爐用。因此,轉低爐的經濟性低,能耗高,不應作為處理鐵礦石的手段來代替高爐生產。
含有害雜質特別高的塵泥,一般不要給燒結用(高爐布袋除塵灰中含有害雜質含量比重力除塵灰高許多),以便有效地消除富集循環的作用。轉爐除塵灰可進行脫水壓塊,回轉爐使用,作為冷卻劑,切斷循環富集鏈。
水中的塵泥可用沉淀法進行回收,但用的水池多,沉淀時間長;建議用斜井旋轉沉淀技術(如同斜置的罐頭盒形狀),可大大提高沉淀效率。
軋鋼氧化鐵皮利用技術。大多數企業將軋鋼氧化鐵皮給燒結使用,有降低燒結固體燃料消耗的作用。部分企業將氧化鐵皮除油、還原、細磨,制成電子工業用的磁氧體,大大提高了附加值。寶鋼、鞍鋼等企業的磁氧體的生產規模較大,是其高效、高利潤的部門。
新環保法實施以來,鋼鐵企業最頭疼、首當其沖的就是煙氣治理,不光要去除二氧化硫、氮氧化物甚至二噁英等有害氣體,還要保證顆粒物排放時刻達標。然而,煙氣綜合治理也是各種技術工藝層出不窮的領域,選對適合自己的技術工藝,煙氣綜合治理才能走上正軌。
焦化煤氣脫硫技術。寶鋼在這方面進行了有益的實踐。寶鋼焦爐煤氣中含H2S4g/m3~6g/m3,HCN1.5g/m3~2.0g/m3,萘0.9g/m3~1.2g/m3。煤氣先進行初冷(包括直接和間接兩部分),溫度由42℃~55℃降到25℃;然后經排風機、電捕焦油器輸入煤氣精制系統的中間冷卻脫萘塔,進一步除萘和焦油等雜質。脫萘塔出口煤氣溫度為36℃,含萘≤0.36g/m3。
在寶鋼一期工程中,煤氣從脫萘塔出來后進入脫硫脫氰吸收塔,為保證脫硫效率,脫硫吸收液定量抽送到濕式氧化的希洛哈克斯裝置,將H2S、HCN的吸收液氧化成含3%游離硫酸的硫銨母液,送下一道工序硫銨工段生產硫銨。脫硫脫氰后的煤氣去氨吸收塔,吸氨后進終冷塔,最后進吸萘塔。該塔為空塔,頂部噴淋洗油吸苯后,煤氣中含H2S小于200mg/m3、HCN小于150mg/m3,進入總煤氣柜。
在寶鋼二期工程中,煤氣經中間冷卻除萘后,進入吸氨裝置,用75%的磷酸二氫銨((NH4)2HPO4)做吸收液,富液為磷酸二氫銨((NH4)2HPO4),進解吸塔獲得18%的氨水,進一步加壓濃縮生產99.8%的無水氨,解吸氨后的磷酸二氫銨循環使用。吸氨后的煤氣進入終冷塔,脫酚脫氰后的煤氣進吸苯塔,吸收粗苯后再進入脫硫脫氰工藝,脫硫后去煤氣柜儲存,供全廠使用;脫硫富液去解吸裝置,在111℃~112℃、58800Pa(0.6kg/cm2)條件下解吸,解吸出的H2S、HCN、CO2進燃燒爐生成SO2/NOX,再經過冷卻、減濕、干燥、觸媒作用等制備硫酸。尾氣經氨水除害塔排入大氣。
燒結煙氣綜合治理技術。國家提出要對燒結煙氣進行綜合治理,即脫硫、脫硝、脫二噁英、除塵聯合進行,不能再單一進行脫硫了。燒結點火器后約1/3風箱處的煙氣含硫不高,且溫度高,這部分廢氣可不必脫硫,直接返回燒結作熱風燒結,既節能又能降低脫硫運行費。
燒結煙氣脫硫技術。燒結煙氣脫硫技術分為干法、半干法和濕法。濕法主要有石灰—石膏法、硫銨法、氧化鎂法、雙堿法、離子液法等。干法主要有LJS循環流化床法、ENS法、密相干塔法、GSCA雙循環流化床法、MEROS煙道噴射法、活性炭吸附法、NID煙道循環法等。半干法主要有SDA旋轉噴霧法等??傮w來看,干法脫硫效率偏低,脫硫副產物主要成分為亞硫酸鈣,其物理化學性質不穩定,直接應用困難。濕法脫硫效率高,但是易造成低溫腐蝕和煙囪雨,是PM2.5的主要產生源,很難實現多污染物的協同控制。以SDA旋轉噴霧干燥法為代表的半干法有濕法的制漿系統,而副產物的成分和狀態類似干法。目前,我國已有480多套燒結煙氣脫硫裝置,約有80%是濕法??傮w效果濕法比干法要好些,但尚沒有一種方法為最優的脫硫方法。已建成的設施約有一半以上沒有達到設計水平,有工藝設計缺陷、設備選型不合理、施工質量不合格(施工單位資質不合規定)等問題。
二噁英治理技術。二噁英形成的前提是有氯元素存在。燒結生產具備形成二噁英的所有條件(不要再對燒結和焦炭噴灑氯化鈣了)。燒結煙氣中二噁英濃度在30ng-TEQ/Nm3~60ng-TEQ/Nm3,占總量的17.6%,僅次于垃圾焚燒。
降低二噁英的技術措施包括:降低燒結煙氣中氯元素含量,高效強化除塵(除去細小的含二噁英塵顆粒),對收集的二噁英氣體進行加熱分解(加熱溫度大于850℃)或急速冷卻,采用活性炭吸附或有機溶劑溶解吸收等。在廢氣中添加尿素顆粒、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化鈣,使煙氣溫度急冷到200℃以下,均有利于降低二噁英產生。
燒結煙氣脫硝技術。燒結煙氣的溫度和氧、水含量較高,產生的NOX主要是NO2。在燒結煙氣中,NO含量≤160mg/m3。煙氣脫硝技術有濕法和干法之分,主要有氣相反應法、液體吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等。其中脫硝效率最高、技術最為成熟的是選擇性催化還原(SCR)法。但目前得到廣泛商業應用的釩鈦系SCR催化劑反應溫度一般在300℃~400℃,故反應器需布置在除塵器之前,因粉塵等雜質的毒害作用,導致催化劑的使用壽命嚴重縮短。低溫煙氣脫硝催化劑的研究和開發是脫硝技術應用的關鍵。此外,可以將NOX進行焚燒,使之成為水和氮氣;也可對NOX進行吸附、減量化處理。
煙氣除塵技術。新環保法對大氣中固體顆粒物的控制標準嚴格,除塵自然成為鋼企環保的重中之重。
高爐出鐵場除塵技術。出鐵場煙塵排放點包括出鐵口、撇渣器、擺動流嘴的3處,3處煙塵量約占總塵量的70%。出鐵場排風量占系統總量的50%,巨型高爐3個以上出鐵口的煙塵量占總塵量的80%~90%。應在各排煙點設排煙罩,除塵效果好,又節電。出鐵口排煙罩有上吸、側吸、吹吸多種形式,上吸效果好。由于鐵口上方容納不下罩子必要的容積,應加大風速,加大排風量。撇渣器排煙罩多數為低拱型方罩。擺動流嘴排煙罩普遍采用矩形傘形上吸式。罩子可設多個排煙管,由上部接出煙氣。排煙管道不許架空敷設,為免影響天車行走,只能埋在平臺樓板層內。每個排風點均安裝手動和電動閥各一個,安裝在溝道旁的閥門井內,手動閥調節平衡風量用,電動閥在出鐵口交替使用。
燒結電除塵技術。電除塵技術裝備分為濕式靜電除塵器(沒有二次粉塵飛揚,清灰、廢水要處理,易腐蝕設備)、干式靜電除塵器(有二次粉塵飛揚)、霧狀粒子電除塵器(塵捕集后呈液體流下)、半濕式靜電除塵器(濕式除塵室的洗滌水可循環使用,排出的泥漿在濃縮池用泥漿泵送入干燥機烘干,再從干式除塵室的灰斗排出)。
電除塵技術設裝備的優點是阻力小,耗能少;除塵效率高(可捕集PM2.5以下的灰塵,布袋除塵只能捕集大于10ppm的粉塵)效率可在99%;使用范圍廣范,允許通過300℃~400℃高溫煙氣;處理煙氣量大,自動化程度高,維修量小等。
其存在的問題主要是燒結除塵效率不穩定,難以實現排放濃度控制在50mg/m3。主要原因是燒結原燃料質量波動大,含有害雜質高;振打系統剛度不夠,安裝質量差,高壓電源不能滿足工況要求,極板和極線被腐蝕等。
提高電除塵效率的措施是,煙氣溫度在150℃以下,除塵器本體密封好,在除塵器頂部和灰斗上安裝聲波清灰器,加大燒結主降塵管直徑。
高爐煤氣除塵技術。過去,重力除塵器可除去85%大顆粒的塵,文式管除去細顆粒的塵。現在,布袋干法除塵得到推廣使用,效果好,節水又節電,可提高TRT發電量30%。高爐煤氣干法除塵技術已比較普及,有節水和節電效果。但廢布袋的處理成為難點之一,TRT的葉片易結白色晶體,影響發電能力。
轉爐煤氣凈化技術。OG法濕式除塵在國內外被廣泛使用。將OG系統與轉爐爐口的連接活動裙罩改為密封式,燃燒率降低到3%,煤氣回收量提高100m3/t。LT法干式除塵技術在寶鋼250噸轉爐上應用,爐口煙氣溫度為1600℃,經冷卻煙道間接冷卻到1000℃,經蒸發冷卻后進圓形電除塵器除塵。煙(煤)氣在蒸發冷卻器內由霧狀噴水直接冷卻,噴水煙氣始終為干的。伴隨噴水降溫,煙氣在蒸發冷卻器內產生了一個調質過程,使粉塵的比電阻發生變化,這對于干式除塵器的除塵效果是非常有利的。煙氣在蒸發冷卻器內的流速低,有40%的粗顆粒會沉降到底部,經鏈式輸送機和滑動卸灰閥排出。煙氣出蒸發冷卻器時的溫度為170℃,排煙含塵量可達10mg/m3。
水的“攻堅”———焦化污水深度處理技術
焦化污水深度處理技術由預處理、生化處理、深度處理和污泥處理等工藝組成。
污水生物處理采用缺氧—好氧生物脫氮工藝,深度處理采用膜分離技術,即生化處理(A-A/O)+超濾(UF)+納濾(NF)(或反滲透(RO)),或者生化處理(A-A/O)+膜生物反應器(MBR)+納濾(NF)(或反滲透(RO))。
在預處理階段,蒸氨廢水首先進入重力除油器除油,再進入調節池,去除殘留油并進行水量、水質的均勻化,最后進入浮選系統進行氣浮除油,為下段生化處理創造條件。
在生化處理階段,預處理后的廢水進入厭氧池,進行水解和酸化,然后進入缺氧池,進行反硝化脫氮,最后自流入好氧池去除廢水中的酚、氰和COD(化學需氧量)等其他有害物質,并對氨氮進行硝化反應。
生化出水經過混凝沉處理后,進入超濾膜處理,去除懸浮物和膠體物等,同時進一步降低COD。好氧池出水也可以采用膜生物反應器(簡稱MBR)的形式,其中空纖維超濾膜可高效截留各類菌種,使生化反應得以順利進行;有效去除相應的污染物,避免污泥的流失;同時可截留難以降解的大分子有機物,延長其在MBR停留的時間,使之得到最大限度的分解。MBR產水可直接作為深度處理的原料水。
超濾(UF)產水進入反滲透(簡稱RO)系統。RO是以壓力為驅動力,并利用反滲透膜只能透過水而不能透過溶質的選擇性,使水溶液中溶質與水分離。RO的產水率為70%左右。為了提高產水率和節約能量,也可以采用納濾(NF)膜組件代替反滲透膜,納濾膜對鈣、鎂離子有很高的去除效率,并能有效去除水中大分子量的可溶性組分,使產水率增加至90%左右。深度處理的產水水質,可以達到循環水補充的要求。
深度處理產出占原料水量10%~30%左右的濃縮液,濃縮液可給煤場防塵噴灑或除塵卸灰加濕用,或送活性炭吸附塔去除COD,活性炭可再配入煉焦。
寶鋼焦化廢水深度處理及回用技術的工藝路線如下:焦化生化出水→膜生物反應器(MBR)或超濾(UF)→保安過濾器→一級RO→二級RO→產水。其技術特點是水質穩定(滿足寶鋼工業水要求),產水率高(70%)。出水濁度穩定在0.5NTU,SDI穩定≤5,滿足后續反滲透膜的要求。
組合式膜處理工藝的成功應用,實現了裝置連續穩定運行,得到了合格的產水,而且實現了真正意義的回用———一級RO濃縮水給燒結配料,二級RO濃縮水給燒結煙氣脫硫。
固廢的“逆襲”———渣、塵泥、氧化鐵皮回收處理技術
冶金渣處理技術。冶金渣的處理主要包括高爐爐渣和鋼渣的處理技術。
高爐爐渣處理技術。高爐爐渣處理方式有:干渣法、水淬法、半水淬膨脹法和INBA法等。水淬法有爐前渣池水淬、水力輸送渣池、爐前脫水倉式等。水渣脫水方式有轉鼓脫水式、渣池過濾式、脫水槽式和提升脫水式。高爐渣處理工藝有INBA法、圖拉法、明特克法、拉薩法和底濾法等。圖拉法安全性最高,明特克法占地面積相對小,INBA法技術成熟,應用的量大。
水淬渣進行細磨后生產礦渣微粉,作為水泥添加劑,可以提高水泥性能,附加值高。目前,我國約有240條生產線,處理能力約為1.2億噸。高爐渣慢冷卻的干渣可做骨料,用作筑路、建筑沙石料,但經濟性不高。
鋼渣處理技術。鋼渣處理技術有熱潑工藝、水淬工藝、風淬工藝、熱燜工藝和滾筒法工藝等。目前,熱燜法占多數。鋼渣經處理后,經過破碎、篩分、磁選后回收廢鋼,可返回燒結和煉鋼工序,在道路工程中應用,生產鋼渣水泥和鋼渣微粉等。
含鐵塵泥和軋鋼氧化鐵皮處理技術。
含鐵塵泥的質量和處理技術。鋼鐵企業含鐵塵泥包括燒結系統除塵灰、高爐系統除塵灰、轉爐煤氣回收過程中的除塵灰,以及球團和電爐系統的除塵灰、水系統的塵泥等。鋼鐵聯合企業噸材塵泥量約為50kg~80kg。
因煉鐵原燃料含有害雜質,造成除塵灰中含有有害雜質;這些灰回到燒結生產中,就會出現雜質的富集。因高爐生產過程有循環富集作用,會使有害雜質含量被富集到10倍~60倍,這樣對高爐生產產生較大的副作用(特別是爐墻結瘤,爐底耐火材料破壞,使高爐壽命降低,生產指標惡化)。
為提高鋼鐵企業鐵素體的循環利用效率,含鐵塵泥要最大化地在企業內部利用,但含有害雜質高的塵泥應進行處理后再用。轉底爐處理含有害雜質高的塵泥是有效的,可以除去有害雜質,還可回收大部分Pb和Zn,有一定的經濟效益。出來的產品是海綿鐵,其還原度在60%~65%,FeO含量在15%左右,煉鋼不能用,只能給高爐用。因此,轉低爐的經濟性低,能耗高,不應作為處理鐵礦石的手段來代替高爐生產。
含有害雜質特別高的塵泥,一般不要給燒結用(高爐布袋除塵灰中含有害雜質含量比重力除塵灰高許多),以便有效地消除富集循環的作用。轉爐除塵灰可進行脫水壓塊,回轉爐使用,作為冷卻劑,切斷循環富集鏈。
水中的塵泥可用沉淀法進行回收,但用的水池多,沉淀時間長;建議用斜井旋轉沉淀技術(如同斜置的罐頭盒形狀),可大大提高沉淀效率。
軋鋼氧化鐵皮利用技術。大多數企業將軋鋼氧化鐵皮給燒結使用,有降低燒結固體燃料消耗的作用。部分企業將氧化鐵皮除油、還原、細磨,制成電子工業用的磁氧體,大大提高了附加值。寶鋼、鞍鋼等企業的磁氧體的生產規模較大,是其高效、高利潤的部門。