淮北疾控中心实验室污水处理设备

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染物外，还有高浓度的酚类、吡啶、喹啉、多环芳烃等有机污染物，是一种典型的高浓度、高污染、有毒、难降解的工业废水。2009年我国焦化废水排放总量为20690万t，占全国废水总排放量0.99%，CODcr排放量占全国工业总排放量1.26%，氨氮排放量占全国工业总排放量3.25%。而我国目前污水处理能力只占20%，70%～80%的污水被直接排放，这远远超过了目前的环境容量。污水处理方法主要有以下几种：

1)物理法：主要有蒸汽吹脱、溶剂萃取、吸附、离子交换等;

2)物理化学法：主要有超声波、电解氧化法等;

3)化学氧化法：主要有臭氧氧化法等;

4)生物化学法：主要有活性污泥、生物滤池、生物转盘氧化塘等。

目前，传统污水处理方法存在投资大、运行成本高、反应时间长、占地面积大及能耗高等问题。

河钢集团宣钢焦化厂焦化废水量为80t/h，经硝化—反硝化(A/O)及后续混凝沉淀，处理后的水用于炼焦湿熄焦及炼铁冲渣。由于混凝沉淀处理方法对抗系统波动能力较差，在生化进水指标发生较大波动时，出水指标CODcr和氨氮含量超出排放浓度限值。考虑到日愈严峻的环保要求和企业的可持续发展，河钢集团宣钢焦化厂对目前的焦化废水处理技术进行研究，并结合实际生产情况，将低温超导磁分离技术应用到处理焦化废水领域，取得了非常好的效果。

1、低温超导磁分离焦化废水处理技术

1.1 低温超导磁分离技术原理

随着环保要求的提高，开展新型、高效、低成本污水处理技术越来越重要和迫切，对于环境和生态保护具有重要意义。强磁场超导磁分离污水净化技术是近几年国外刚开始研究的新技术，在国内也引起了关注，但尚未得到充分发展，它被认为是继超导磁体在医用核磁谱仪、矿物磁性杂质分离领域应用后，又一有希望工业应用的新技术。

传统磁分离的磁体为普通电磁体或永磁体，电磁

厂现有脱硫废水技术

（1）烟道喷雾干燥技术。

脱硫废水泵入除尘器前面的烟道。通过压缩空气将脱硫废水通过固定的雾化喷嘴输送到烟气中。烟气温度用来干燥液滴，收集废水中的各种固体，由除尘器收集。流程简单，投资、运营和管理成本相对较低，国外应用成果较少，在我国还没有成功的运营案例，目前尚处于试用阶段或尚未实施。污水引起的烟气堵塞、磨损、腐蚀和烟气温度等问题需要通过实践检验。

（2）预处理-传统蒸发结晶。

脱硫废水通过添加石灰(碳酸钠)、有机硫、絮凝剂和重力沉降，去除大部分悬浮物、重金属以及F-、硬度、SiO2等结垢物质。经过多效蒸发器或机械蒸汽再压缩蒸发器蒸发结晶，冷凝水回用，结晶盐处理.该技术成熟可靠，但投资和运营成本高。

（3）预处理-膜浓缩-传统蒸发结晶。

脱硫废水经石灰(碳酸钠)、絮凝剂和重力沉降预处理后，去除了大部分悬浮物、重金属以及F-、硬度、SiO2等结垢物质。在此基础上，采用明流道反渗透膜-盘管反渗透膜、纳滤-专用通道反渗透膜、正渗透膜等对预处理废水进行浓缩处理，对淡水进行回用，浓缩水进入传统的蒸发结晶系统。冷凝水被重复使用，结晶盐被分开处理。

3、五种预处理的软化工艺特点分析

虽然脱硫废水采用三容器处理，但后续膜处理的硬度、悬浮物、SiO2、Fe、HCO3浓度仍然很高，因此仍需加强软化预处理。经过预处理后，出水水质达到膜入口的要求，才能进入膜系统，达到浓缩和减少水量的目的。脱硫废水软化预处理主要有两种方案。

淮北疾控中心实验室污水处理设备（1）石灰(或烧碱-碳酸钠)软化工艺。

石灰（或烧碱-碳酸钠）软化法已广泛应用于废水的软化处理。该工艺具有稳定性和可靠性好的优点。例如，某电厂废水软化处理可将两级化学软化处理后的总硬度降低到小于100ppm。在将pH调节到蒸发系统之后，可以保证蒸发系统的稳定运行。该工艺的缺点是需要消耗大量的化学品，在软化过程中会产生大量的污泥。同时污泥的处理成本也会增加。

（2）离子交换软化工艺。

稳定可靠是这个系统的工艺特点。离子交换后，出水的硬度可降低到10ppm以内，不过脱硫废水的硬度过高，存在设备投资过多、再生废水产量过大等问题。所以，在实际应用中，可以考虑增加化学软化废水中的离子交换软化，进一步降低废水的硬度，并保证后续系统的稳定运行。少量的再生废水可以返回到原来的化学软化系统，以确保该系统不产生新的污染物，以实现系统的“"效果。

（3）硫酸钠-石灰-烟道气软化工艺。

钠-石灰烟气软化过程的主要原理是Ca（OH）2在三相CaSO4-Ca（OH）2-H2O体系中的溶解影响CaSO4的溶解度。该工艺可分为两步：添加硫酸钠和石灰乳，将pH值调整为12~13，沉淀石膏颗粒；在第二步中，脱硫烟气经第一步处理后引入废水中，烟气中加入CO2。它与废水中的OH-反应生成CO32-，然后与废水中的Ca2+结合形成碳酸钙沉淀，去除钙离子，并将pH控制在11左右。该方法的优点是可以降低预处理柔软剂的成本，但软化过程的pH值难以控制，很难达到良好的软化效果。

（4）纳滤膜作为软化预处理工艺。

在海水淡化预处理过程中，采用纳滤膜作为软化预处理工艺。现今，工业上

体所提供的磁场通常在1T左右，耗电量大;磁体体积大，目前最大仅能做到0.5T，磁分离效果不明显。随着超导技术的发展，采用超导材料绕制的超导磁体可获得4～10T的磁场。由于超导体在临界温度以下无电阻，因此，运行时耗电极低;而且能在较大的空间范围内提供强磁场及高梯度磁场，可显著提高磁分离系统处理效率。其造价低，日处理量达万吨级超导磁分离污水处理系统的总投资远小于同量级化学或生物法污水处理厂投资，这将使得超导磁分离技术的应用领域大大拓宽。

我国在超导磁分离污水处理方面的研究工作主要集中于尝试采用超导磁分离技术分离净化钢厂中废水中磁性金属杂质颗粒。这些研究还是局限在分离污水中的磁性杂质，而由于多数污水中的有毒有害物质大多为酸、碱、有机物等，它们本身没有磁性，用磁分离无法有效分离，为了使磁分离法可以分离无磁性的有害物质，将Fe3O4表面进行有机功能化处理，研制出具有磁性又有絮凝效果的所谓“磁种"颗粒材料。利用磁种表面上的活性基团吸附污水中污染物。然后通过超导磁体产生的强磁场实现超导磁分离净化污水的目的。因此，宣钢焦化厂采用的整个超导磁分离处理污水系统，可分为两个关键部分：气氦冷却的超导磁分离装置和磁种。

1.2 低温超导磁分离水处理工艺

低温超导磁分离处理污水系统，由氦气制冷机系统、超导磁分离装置、絮凝剂和磁种添加装置、磁种回收装置，污