UED技術(shù)在鋼廠廢水處理中的應(yīng)用

一、鋼廠廢水來(lái)源

鋼廠工業(yè)是我國(guó)水污染物排放重點(diǎn)行業(yè)，鋼廠廢水的來(lái)源分為生產(chǎn)工藝廢水和冷卻水兩個(gè)方面。

其中生產(chǎn)工藝廢水包含：煉鐵車(chē)間廢水、軋鋼車(chē)間廢水；

冷卻廢水包含：間接冷卻水、直接冷卻水；各類(lèi)廢水的來(lái)源與水質(zhì)特征如下表所示。

鋼廠工業(yè)廢水分類(lèi)表

二、鋼廠廢水特點(diǎn)

2.1、主要污染物種類(lèi)

重金屬離子：鋼廠廢水中含有大量的重金屬離子，如鐵、鋅、鉻、鎳、鉛等。這些重金屬離子對(duì)人體健康和環(huán)境具有一定的危害性。

油脂和乳化液：廢水中常含有油脂和乳化液，這些物質(zhì)難以自然降解，會(huì)給廢水處理帶來(lái)較大難度。

酸堿廢水：鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水往往呈酸性或堿性，pH值不穩(wěn)定，需要進(jìn)行中和處理。

有機(jī)污染物：鋼鐵生產(chǎn)中使用的潤(rùn)滑油、冷卻液和清洗劑等會(huì)產(chǎn)生有機(jī)廢水，這些有機(jī)物在水體中難以降解，會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。

2.2、污染物特點(diǎn)：

成分復(fù)雜：鋼廠廢水中不僅含有上述污染物，還包含其他復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)和雜質(zhì)，如懸浮物、機(jī)械雜質(zhì)等。

濃度高：廢水中污染物的濃度往往較高，如含油廢水中的油脂濃度高、乳化濃度高，給處理帶來(lái)挑戰(zhàn)。

毒性大：部分重金屬離子和有機(jī)污染物具有較大的毒性，如六價(jià)鉻等重金屬離子對(duì)環(huán)境和生物體具有嚴(yán)重的危害。

處理難度大：由于廢水成分復(fù)雜、濃度高、毒性大，傳統(tǒng)的廢水處理方法往往難以有效去除其中的污染物，需要采用先進(jìn)的處理技術(shù)。

回收利用價(jià)值高：盡管鋼廠廢水含有大量污染物，但同時(shí)也含有豐富的熱能和水資源，具有很高的回收利用價(jià)值。通過(guò)合理的處理和回收系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)廢水的減量化、資源化和無(wú)害化。

三、鋼廠廢水常用處理工藝

鋼廠廢水常用處理工藝主要可以歸納為以下幾種：：物化處理、化學(xué)處理、生化處理以及多種方法的組合處理等。

物化法主要有初沉池、化學(xué)沉淀法、堿沉淀、酸沉淀、混凝+氣浮法、吸附法等方法，在不同的工藝階段處理掉不同的污染物。

化學(xué)處理主要有氧化還原法、臭氧氧化法和Fenton試劑法。

生化處理主要有活性污泥法、生物膜法、固定化床法等。

深度處理工藝主要有反滲透系統(tǒng)等傳統(tǒng)膜法等。

上述單一處理方法效果不理想，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，通常采用多種工藝聯(lián)合處理，才能保證穩(wěn)定的處理效果，同時(shí)產(chǎn)生大量的污泥、氣體、廢棄物。

四、UED設(shè)備

1、UED設(shè)備簡(jiǎn)介

UED(Ultimate Electrocatalytic Decomposer)是目前已知最先進(jìn)、處理能力最強(qiáng)的清潔環(huán)保氧化技術(shù)，它采用FCD電極(功能導(dǎo)電金剛廠)為陽(yáng)極，在接通低壓電(<12V)情況下，可瞬間產(chǎn)生大量強(qiáng)氧化性物質(zhì)如羥基自由基(OH·)等，將各類(lèi)復(fù)雜的有機(jī)分子快速分解并最終轉(zhuǎn)化為無(wú)害的CO₂和H₂O，其反應(yīng)速率較常規(guī)高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)提高3-5倍，且對(duì)有機(jī)分子的分解更為徹底，是去除高難廢水中COD、TOC、氨氮等指標(biāo)的最佳工藝選擇。

2、反應(yīng)機(jī)理

UED電催化氧化技術(shù)降解有機(jī)物的途徑包括直接氧化和間接氧化。直接氧化是通過(guò)有機(jī)污染物吸附在陽(yáng)極表面以電子轉(zhuǎn)移形式實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的氧化去除，有機(jī)物可直接轉(zhuǎn)變成CO₂和H₂O。間接氧化是通過(guò)在陽(yáng)極表面間接產(chǎn)生自由基等活性中間產(chǎn)物或高氧化性的高價(jià)態(tài)金屬氧化物來(lái)實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的氧化去除。

反應(yīng)機(jī)理：H₂O → OH· + e- +  H+

2OH·→ H₂O₂

Cl- +OH·→ ClOH·-

降解污染物方式：

(1) 直接氧化：污染物在電極表面直接被氧化。

(2) 間接氧化：通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化性的中間產(chǎn)物，來(lái)間接氧化降解污染物。

機(jī)理示意圖

3、設(shè)備優(yōu)勢(shì)

(1) 廣譜：普遍適用于各行業(yè)高難度廢水處理，且能耐受極端的原水條件(如高鹽、高生物毒性、高濃度)。

(2) 高效：超強(qiáng)的催化氧化分解能力，極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)有機(jī)分子的破環(huán)、斷鏈反應(yīng)。

(3) 靈活：源頭處理、預(yù)處理、達(dá)標(biāo)保障，可與常規(guī)工藝無(wú)縫銜接。

(4) 清潔：只需用電，無(wú)二次污染，常溫常壓運(yùn)行。

(5) 便捷：標(biāo)準(zhǔn)模塊裝備，無(wú)需土建及其他構(gòu)筑物，生產(chǎn)、安裝、維護(hù)極度便捷。

4、UED設(shè)備對(duì)鋼廠廢水的處理效果

采用UED設(shè)備對(duì)鋼廠企業(yè)的煉鋼車(chē)間廢水進(jìn)行了處理，結(jié)果如下表所示。

表1 某煉鋼廠廢水處理效果表

該煉鋼廢水中主要含COD、高色度等有機(jī)溶劑，水量約100m3/d，廢水降解難度大。原處理工藝包括了臭氧、芬頓、生化等，但難以達(dá)標(biāo)。如表1所示，經(jīng)UED設(shè)備處理，反應(yīng)時(shí)間不到2h，原水COD由1500mg/L降低至300mg/L以下，達(dá)標(biāo)后排入工業(yè)園區(qū)污水系統(tǒng)。

表2 某鋼廠生產(chǎn)工藝廢水處理效果表

表2為某鋼廠產(chǎn)生工藝過(guò)程中產(chǎn)生的含酚、氰和氨廢水。處理量200m3/d，原水COD濃度很高，且可生化性極差，采用UED設(shè)備進(jìn)行處理，反應(yīng)32小時(shí)后達(dá)到500mg/L以下水平，表明該設(shè)備對(duì)高COD、含酚、氰和氨廢水具有良好的去除能力。