淮北疾控中心實(shí)驗(yàn)室污水處理設(shè)備

染物外，還有高濃度的酚類、吡啶、喹啉、多環(huán)芳烴等有機(jī)污染物，是一種典型的高濃度、高污染、有毒、難降解的工業(yè)廢水。2009年我國(guó)焦化廢水排放總量為20690萬(wàn)t，占全國(guó)廢水總排放量0.99%，CODcr排放量占全國(guó)工業(yè)總排放量1.26%，氨氮排放量占全國(guó)工業(yè)總排放量3.25%。而我國(guó)目前污水處理能力只占20%，70%～80%的污水被直接排放，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了目前的環(huán)境容量。污水處理方法主要有以下幾種：

1)物理法：主要有蒸汽吹脫、溶劑萃取、吸附、離子交換等;

2)物理化學(xué)法：主要有超聲波、電解氧化法等;

3)化學(xué)氧化法：主要有臭氧氧化法等;

4)生物化學(xué)法：主要有活性污泥、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)氧化塘等。

目前，傳統(tǒng)污水處理方法存在投資大、運(yùn)行成本高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大及能耗高等問(wèn)題。

河鋼集團(tuán)宣鋼焦化廠焦化廢水量為80t/h，經(jīng)硝化—反硝化(A/O)及后續(xù)混凝沉淀，處理后的水用于煉焦?jié)裣ń辜盁掕F沖渣。由于混凝沉淀處理方法對(duì)抗系統(tǒng)波動(dòng)能力較差，在生化進(jìn)水指標(biāo)發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，出水指標(biāo)CODcr和氨氮含量超出排放濃度限值。考慮到日愈嚴(yán)峻的環(huán)保要求和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，河鋼集團(tuán)宣鋼焦化廠對(duì)目前的焦化廢水處理技術(shù)進(jìn)行研究，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，將低溫超導(dǎo)磁分離技術(shù)應(yīng)用到處理焦化廢水領(lǐng)域，取得了非常好的效果。

1、低溫超導(dǎo)磁分離焦化廢水處理技術(shù)

1.1 低溫超導(dǎo)磁分離技術(shù)原理

隨著環(huán)保要求的提高，開(kāi)展新型、高效、低成本污水處理技術(shù)越來(lái)越重要和迫切，對(duì)于環(huán)境和生態(tài)保護(hù)具有重要意義。強(qiáng)磁場(chǎng)超導(dǎo)磁分離污水凈化技術(shù)是近幾年國(guó)外剛開(kāi)始研究的新技術(shù)，在國(guó)內(nèi)也引起了關(guān)注，但尚未得到充分發(fā)展，它被認(rèn)為是繼超導(dǎo)磁體在醫(yī)用核磁譜儀、礦物磁性雜質(zhì)分離領(lǐng)域應(yīng)用后，又一有希望工業(yè)應(yīng)用的新技術(shù)。

傳統(tǒng)磁分離的磁體為普通電磁體或永磁體，電磁

廠現(xiàn)有脫硫廢水技術(shù)

（1）煙道噴霧干燥技術(shù)。

脫硫廢水泵入除塵器前面的煙道。通過(guò)壓縮空氣將脫硫廢水通過(guò)固定的霧化噴嘴輸送到煙氣中。煙氣溫度用來(lái)干燥液滴，收集廢水中的各種固體，由除塵器收集。流程簡(jiǎn)單，投資、運(yùn)營(yíng)和管理成本相對(duì)較低，國(guó)外應(yīng)用成果較少，在我國(guó)還沒(méi)有成功的運(yùn)營(yíng)案例，目前尚處于試用階段或尚未實(shí)施。污水引起的煙氣堵塞、磨損、腐蝕和煙氣溫度等問(wèn)題需要通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)。

（2）預(yù)處理-傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶。

脫硫廢水通過(guò)添加石灰(碳酸鈉)、有機(jī)硫、絮凝劑和重力沉降，去除大部分懸浮物、重金屬以及F-、硬度、SiO2等結(jié)垢物質(zhì)。經(jīng)過(guò)多效蒸發(fā)器或機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)器蒸發(fā)結(jié)晶，冷凝水回用，結(jié)晶鹽處理.該技術(shù)成熟可靠，但投資和運(yùn)營(yíng)成本高。

（3）預(yù)處理-膜濃縮-傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶。

脫硫廢水經(jīng)石灰(碳酸鈉)、絮凝劑和重力沉降預(yù)處理后，去除了大部分懸浮物、重金屬以及F-、硬度、SiO2等結(jié)垢物質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，采用明流道反滲透膜-盤(pán)管反滲透膜、納濾-專用通道反滲透膜、正滲透膜等對(duì)預(yù)處理廢水進(jìn)行濃縮處理，對(duì)淡水進(jìn)行回用，濃縮水進(jìn)入傳統(tǒng)的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。冷凝水被重復(fù)使用，結(jié)晶鹽被分開(kāi)處理。

3、五種預(yù)處理的軟化工藝特點(diǎn)分析

雖然脫硫廢水采用三容器處理，但后續(xù)膜處理的硬度、懸浮物、SiO2、Fe、HCO3濃度仍然很高，因此仍需加強(qiáng)軟化預(yù)處理。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，出水水質(zhì)達(dá)到膜入口的要求，才能進(jìn)入膜系統(tǒng)，達(dá)到濃縮和減少水量的目的。脫硫廢水軟化預(yù)處理主要有兩種方案。

淮北疾控中心實(shí)驗(yàn)室污水處理設(shè)備（1）石灰(或燒堿-碳酸鈉)軟化工藝。

石灰（或燒堿-碳酸鈉）軟化法已廣泛應(yīng)用于廢水的軟化處理。該工藝具有穩(wěn)定性和可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。例如，某電廠廢水軟化處理可將兩級(jí)化學(xué)軟化處理后的總硬度降低到小于100ppm。在將pH調(diào)節(jié)到蒸發(fā)系統(tǒng)之后，可以保證蒸發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。該工藝的缺點(diǎn)是需要消耗大量的化學(xué)品，在軟化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污泥。同時(shí)污泥的處理成本也會(huì)增加。

（2）離子交換軟化工藝。

穩(wěn)定可靠是這個(gè)系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)。離子交換后，出水的硬度可降低到10ppm以內(nèi)，不過(guò)脫硫廢水的硬度過(guò)高，存在設(shè)備投資過(guò)多、再生廢水產(chǎn)量過(guò)大等問(wèn)題。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，可以考慮增加化學(xué)軟化廢水中的離子交換軟化，進(jìn)一步降低廢水的硬度，并保證后續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。少量的再生廢水可以返回到原來(lái)的化學(xué)軟化系統(tǒng)，以確保該系統(tǒng)不產(chǎn)生新的污染物，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“”效果。

（3）硫酸鈉-石灰-煙道氣軟化工藝。

鈉-石灰煙氣軟化過(guò)程的主要原理是Ca（OH）2在三相CaSO4-Ca（OH）2-H2O體系中的溶解影響CaSO4的溶解度。該工藝可分為兩步：添加硫酸鈉和石灰乳，將pH值調(diào)整為12~13，沉淀石膏顆粒；在第二步中，脫硫煙氣經(jīng)第一步處理后引入廢水中，煙氣中加入CO2。它與廢水中的OH-反應(yīng)生成CO32-，然后與廢水中的Ca2+結(jié)合形成碳酸鈣沉淀，去除鈣離子，并將pH控制在11左右。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以降低預(yù)處理柔軟劑的成本，但軟化過(guò)程的pH值難以控制，很難達(dá)到良好的軟化效果。

（4）納濾膜作為軟化預(yù)處理工藝。

在海水淡化預(yù)處理過(guò)程中，采用納濾膜作為軟化預(yù)處理工藝?，F(xiàn)今，工業(yè)上

體所提供的磁場(chǎng)通常在1T左右，耗電量大;磁體體積大，目前最大僅能做到0.5T，磁分離效果不明顯。隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，采用超導(dǎo)材料繞制的超導(dǎo)磁體可獲得4～10T的磁場(chǎng)。由于超導(dǎo)體在臨界溫度以下無(wú)電阻，因此，運(yùn)行時(shí)耗電極低;而且能在較大的空間范圍內(nèi)提供強(qiáng)磁場(chǎng)及高梯度磁場(chǎng)，可顯著提高磁分離系統(tǒng)處理效率。其造價(jià)低，日處理量達(dá)萬(wàn)噸級(jí)超導(dǎo)磁分離污水處理系統(tǒng)的總投資遠(yuǎn)小于同量級(jí)化學(xué)或生物法污水處理廠投資，這將使得超導(dǎo)磁分離技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域大大拓寬。

我國(guó)在超導(dǎo)磁分離污水處理方面的研究工作主要集中于嘗試采用超導(dǎo)磁分離技術(shù)分離凈化鋼廠中廢水中磁性金屬雜質(zhì)顆粒。這些研究還是局限在分離污水中的磁性雜質(zhì)，而由于多數(shù)污水中的有毒有害物質(zhì)大多為酸、堿、有機(jī)物等，它們本身沒(méi)有磁性，用磁分離無(wú)法有效分離，為了使磁分離法可以分離無(wú)磁性的有害物質(zhì)，將Fe3O4表面進(jìn)行有機(jī)功能化處理，研制出具有磁性又有絮凝效果的所謂“磁種”顆粒材料。利用磁種表面上的活性基團(tuán)吸附污水中污染物。然后通過(guò)超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)磁分離凈化污水的目的。因此，宣鋼焦化廠采用的整個(gè)超導(dǎo)磁分離處理污水系統(tǒng)，可分為兩個(gè)關(guān)鍵部分：氣氦冷卻的超導(dǎo)磁分離裝置和磁種。

1.2 低溫超導(dǎo)磁分離水處理工藝

低溫超導(dǎo)磁分離處理污水系統(tǒng)，由氦氣制冷機(jī)系統(tǒng)、超導(dǎo)磁分離裝置、絮凝劑和磁種添加裝置、磁種回收裝置，污