高炉煤气洗涤废水处理(treatment of waste water from blast–gas washing)

除去高炉煤气洗涤过程中所产生废水的杂质，使之达到排放标准或可循环使用的过程。高炉煤气中含有大量炉尘，经干式除尘和湿式除尘后，方可用作冶金工厂的气体燃料。湿式除尘是在洗涤塔和文氏管中用水完成的，排出的水即为高炉煤气洗涤废水。因水与热煤气直接接触，排水除温度升高外，煤气中的细小固体物质及酚、氰等有害杂质一并进入水中。高炉煤气洗涤废水的水质除受原料、燃料、冶炼条件的影响外，还与洗涤水的供水压力和温度有关。常压供水的压力为392～490kPa，高压供水的压力为588～637kPa。供水温度应小于40℃，1000m³(煤气在标准状态下)高炉煤气洗涤水的用量为4～6m³。其在沉淀前后的水质见表1。

高炉煤气洗涤废水通常在适当处理后循环使用。循环率视补充水源、废水处理技术及费用、管理水平的不同而异。由于给水水源的短缺以及国家对水污染控制的严格要求，高炉煤气洗涤废水的循环利用率逐年提高；例如中国1981年利用率为55.78％，而1985年上升至80％，有些厂家已达95％。

高炉煤气洗涤废水的处理工序主要包括沉淀、冷却和水质稳定。污泥处理工序包括浓缩、脱水、利用。

沉淀 大多数钢铁厂采用自然沉淀法。在水质要求高时，也可采用混凝沉淀法。处理构筑物有辐流式沉淀池和平流式沉淀池(见沉淀池)。前者由于排泥方便，应用较后者广泛。首都钢铁公司建造的四座辐流式沉淀池，直径30m，可将进水的悬浮物浓度为1000mg／L降至70mg／L左右，满足悬浮物浓度不大于100mg／L的循环水水质要求。武汉钢铁公司在设计中采用0.5mg／L的聚丙烯酰胺，可使出水的悬浮物降至50mg／L以下。

冷却 高炉煤气洗涤废水通常采用冷却塔降温冷却，风筒式冷却塔和机力式冷却塔均有应用。首都钢铁公司建造了两座400m³的双曲线型风筒式冷却塔，处理水量为4000m³／h，淋水密度为5.5m³／(m²•h)。设计夏季上塔水温为55℃，下塔水温低于40℃，满足洗涤用水的温度要求。湘潭钢铁公司建造了六座机力通风冷却塔，冷却水量为800m³／h，淋水密度1.65m³／(m²•h)。设计的夏季上塔水温为55℃，下塔水温低于40℃，也满足使用要求。比较两种塔型，前者的建造费用较高，但免去了机械维修带来的麻烦；后者则正好相反。

水质稳定 在高炉煤气洗涤过程中，由于与煤气的直接接触，使水的硬度、含盐量和游离二氧化碳大量增加。高炉煤气每洗涤一次的水中物质增值见表2。在废水的沉淀和冷却过程中，由于水的蒸发和二氧化碳的逸出，使水的硬度和含盐量进一步增大，导致结垢的趋势增强，产生了水质的不稳定。通过多年来的试验研究和生产实践，高炉煤气洗涤废水的水质稳定处理技术已取得了较大的进展和较满意的效果。采用较多的方法有：石灰–碳化法、酸化法、旁路软化与药剂联合法、药剂与串级用水结合法。

(1)石灰–碳化法，可分两步实施。先向废水中投加石灰乳使酸式碳酸盐产生沉淀而析出，反应如下：

Ca(HCO₃)₂+Ca(OH)₂=2CaCO₃↓+2H₂O

Mg(HCO₃)₂+2Ca(OH)₂=2CaCO₃↓+Mg(OH)₂↓+H₂O

上述沉淀物经固液分离后可除去大多数结垢物质。在处理水进行洗涤前，再用废气中的CO₂对废水进行碳化，使残存的结垢物质复溶于水中。反应如下：

CaCO₃+CO₂+H₂O→Ca(HCO₃)₂

该法在某钢铁厂使用后，效果良好，保证了循环率高达94％。处理流程见图1。

(2)酸化法，其基本原理是通过向废水中投加硫酸或盐酸，使水中溶解度较小的碳酸盐硬度转化为溶解度较大的非碳酸盐硬度，从而减缓结垢趋势。反应如下：

Ca(HCO₃)₂+H₂SO₄=CaSO4+2CO₂+2H₂O

Ca(HCO₃)2+2HCl=CaCl₂+2CO₂+2H₂O

某厂采用该法处理，使高炉煤气洗涤水的循环率达到80％。处理流程见图2。

(3)旁路软化与药剂联合法，其技术特点是：从循环水中引出一小部分进行软化，并投加少量药剂进行稳定处理，然后进入系统中循环使用。这种处理方法耗资少，操作方便，某厂采用后使循环率达到92.9％。处理流程见图3。

(4)药剂与串级用水结合法。其技术特点是：对处理后水串级使用。对洗涤排水投加苛性钠、高分子絮凝剂和阻垢剂以保持预期的较好水质(悬浮物小于100mg／L，锌含量小于10mg／L、氯化物约2000mg／L)。某厂采用该法使循环率达95％。处理流程见图4。

高炉煤气洗涤水产生的沉淀污泥量很大。一般大中型高炉每冶炼1t铁吹出的炉尘量占其原料的2％～3％，进入湿式除尘系统的炉尘量约占总炉尘量的40％。污泥固体中含有20％的铁。一般将污泥通过真空脱水使含水率降至26％左右，返回烧结作炼铁原料。但小高炉的炉尘污泥含铁量低，常用作建筑材料。