包钢中水水质特性分析及其在高炉循环水系统的应用研究

北方环境第23卷第3期2011 年3月包钢中水水质特性分析及其在高炉循环水系统的应用研究(包头市环境科学研究院，内蒙古014010)摘要: 通过现场测试对包钢中水水质类型及其用于高炉循环冷却系统的现状进行了调查研究。确定了在现有条件下4#高炉循环冷却水系统的水质类型为腐蚀为主,兼有结垢;包钢中水为微量结垢和腐蚀型水质,随着浓缩倍数的增加逐步转化为严重结垢型水质。关键词:包钢中水;循环冷却水 系统;结垢;腐蚀中图分类号:X703.1文献标识码:A文章 编号:1007 -0370 (2011) 03 -0090-03 ,The Reused Water Quality Characteristics of Baotou Steel Corp. AndApplied Research in the Water Circulation System in the Blast FurnaceHan Huan，Bai LanAbstract:The Type of the reused water quality of Baotou Steel Corp. and the status of the recirculation cooling water system of BF areinvestigated by field tests. The type of water quality of No.4 BF is mainly corrosive and microscaling, and is changing to a kind of seriousscaling water with the condensing.Key words : the reused water of Baotou Steel Corp. ; circulation and cooling system of BF ; scale; corrosion钢铁产业发展政策目标规定,2005年吨钢耗新水降至12t污水经该工艺处理后,回用的中水水质见表1。以下,2010年降到8t以下,2010年降到6t以下。在水资源消耗由此可见,受总排污水处理厂处理工艺限制,包钢中水水总量减少或者增加不多的前提下实现钢铁总量的适度发展,是质硬度 、含盐量、硫酸根、氨氮等指标偏高,制约了包钢中水的包钢(集团)公司打造新包钢的重要目标。回用址和使用范围。因此,开展包钢中水的科学应用研究,从1包钢循环水 状况而提高包钢工业用水的重复利用率,进一步降低吨钢耗新水的循环水在工业总用水量中占有很大的比例,一般循环水的用量是十分必要的。用量占企业用水总址的70% ~ 90%。2009年包钢总用水量为总排污水加药向1376156591吨,新水用量为76200284 吨，循环水量为1299956307 吨,循环率94. 46%。包钢循环水系统分间接冷却风板隔懂提升象明+[ 预沉池]一混合反严也一抗淀池]中水回用水(包括敞开系统和密闭软水系统)和直接冷却水。在间接冷却水的敞开系统中,冷却水仅有温度的升高、没有受到污染,经过间]=台}= 5冷却塔降温后循环使用;循环冷却水和空气直接接触,在空气非放的氧化作用和蒸发损失作用下,水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加,从而造成循环水系统的结垢和腐蚀,为了维图1包钢总排污水处理工艺护各种矿物质和离子含量稳定在某一个定值上,系统需定时排3包钢中水回用中存在的问题污并补人- -定 量的新水。而间接冷却水密闭软水系统中,冷却目前,包钢采用中水作为高炉循环冷却水补水，可节约部水不暴露于空气中所以水量损失很少,水中各种矿物质和离子分新水用量。通过对包钢总排污水处理厂的运行状况,使用情含量一般不发生变化"。直接冷却水与污染物直接接触,水质恶劣且成分复杂,直况及存在问题进行调研,并对中水目前的水质状况进行测定，接冷却水经沉淀或旋流井除去杂质后循环使用，由于消耗量大基本弄清了目前包钢中水的水质现状,同时对其在使用中存在要不断补，人新水。包钢循环水的溢流和排放均排人包钢总排的问题有了一定的认识。目的是为将来扩大中水的使用范围污水处理厂,污水经总排处理后一部分达标排放,一部分回用提供科学依据、并为今后的循环冷却系统水稳静态试验、水稳焦化烧结、高线、炼钢等单位代替黄河新水作为补水,节约了药剂的选择莫定基础。目前,中水在使用方面存在的主要问题是:大量新水。(1)中水回用率偏低,中水使用范围受到很大程度的限制，2包钢中水水 质成分使用量达不到设计指中国煤化工目前,包钢总排污水处理厂处理工艺流程如图1。(2)缺乏对中水YHCN M H G水系统进行90 NOTTHERN ENVRONMENT包钢中水水质特性分析及其在高炉循环水系统的应用研究韩环白岚系统实验研究的测定数据。如现高炉冷却循环水使用中水,但结垢指数:未根据系统情况进行回水补水率的实验研究，以确定中水对高PSI = 2PHs - PHeq(2)炉冷却壁的腐蚀、结垢程度,是否会对高炉的正常使用寿命造饱和PH值(PHe)的简化计算方法:成影响;如何使用才能达到最佳使用条件等。PHs= (9.3+A+B)-(C-D)(3)4包钢中水 用于高炉循环冷却水系统的可行性分析式中:A -总溶解固体系数;B-温度系数;目前,包钢中水已经回用于包钢4#高炉循环冷却水系统。C -钙硬度系数;为了解循环冷却系统的水质,对4#高炉循环冷却水供排水水质D-M-碱度系数;进行了测定,结果见表2。根据现场测定结果计算判定中水、高PH -实测值炉循环冷却水系统的水质类型。平衡PH值( PHeq)的简化计算方法:4.1水质指数分析利用稳定指数RSI、结垢指数PSI对中水及循环冷却系统PHeq = 1. 465lg(M-碱度) +4. 54(4)式中:M -碱度-系统中水的总碱度的水质作定性判定,主要计算公式如下:稳定指数RSI结垢指数PSI的判别依据见表3。稳定指数:RSI=2PHs-PH(1)表1包钢中水水质成分(单位:mg/L)项目FPHssCOD盼氟内容范围4.83~12.077. 42~8.7231.0~94.044.0~ 108.00. 050 ~0.0947. 42~8.72，平均值8.118. 1250.6755.580.394Cr+PIs-氨氦总硬度0.01~0.05 0.05~0.264 0.309~1.282 0.24~1.0820.41 ~32.67370.7 -501.430.0230.110. 7660.5729. 12 _409.35MgZ*Clso2-含盐量由Ca2*44.10-82.48 211.6 ~426.54285.5~397.2 987 -21997.42-8.72 44. 03 -99.6362. 93277.2340. 681358_ 3.43 _58. 68表2 4#高炉循环冷 却水系统水质现场调查结果第二次项目.进口平均(mg/L)出口平均(mg/L)进 口平均( mg/L)出口平均(mg/L)7.857.908.298.0039. 9821.6535.4336. 77NTU45. 4511.1010. 1577.4179. 16Mg?*26.9826. 2237.7536. 97CL-141.48142.46 .246. 22265. 83总碱度141.89139.26109. 70107.73304.37304.56379.11378.63SO:191.04189.25278. 80258. 53氨氮0.020.151.500.67TFe0.44 .304. 560.860.75IP0.120.210.09.TDS822.01250.001245.50SiO26.8418.0418.74水温31C42心42C。根据中水的水质和4#高炉循环冷却水系统的水质测定值表3稳定指数 RSI、结垢指数PSI的判别依据在浓缩倍数为1.5.2、2.5、3且不投加水处理药剂的情况下分稳定指数 RSI结垢指数PSI析计算的稳定指数RSI、结垢指数PSI见表4。严重结垢4.2水质类 型的初步确定<结垢5.0-6.0轻度结垢根据表3的判定依据和表4计算的水质指数可看出,包钢=.稳定6.0~7.0微量结垢或扃蚀中水水质类型为微量结垢和腐蚀型水质;4#高炉循环水系统供7.0~7.5腐蚀显著水水质类型为轻微结垢型水质;排水为腐蚀型水质。但随浓缩严重腐蚀倍数的增加,逐步转化为严重结垢型水质。>6中国煤化工午的腐蚀YTHCNMH GNORTHERN ENVIRONMENT 91北方环境第23卷 第3期2011年3月民4 中水高炉循环冷却水稳定指数RSI、结垢指数PSI判别稳定指数RSI结垢指数PSIPSI在不同的浓缩倍数的值T(C) RSI 值.判别1.01.52.0 2.5包钢中水(2009)275.72轻微结垢6.205.244.593.63微量结垢或腐蚀-严重结垢4#高炉供水5.93 轻微结垢 6.09 5.19 4.55 3.58微量结垢或腐蚀~严重结垢4#高炉排水26.4扃蚀6.625.74 5.064.155.63 轻微结垢6.395.54 4.84 3.8642.腐蚀_6.97 5.33 4.88 4.73这说明包钢中水在目前的运行条件下对4#高炉循环冷却盐量硫酸根、氨氮等指标,最终扩大包钢中水使用范围,增大水系统腐蚀严重,即该循环冷却水是腐蚀型水质,影响设备的其使用量。(2) 控制敞开式循环冷却水的腐蚀。常用的方法有以下四使用寿命。5结论与对策种:添加缓蚀剂如铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、锌盐等或复合缓蚀剂;提高冷却水的PH值;工艺设备选用耐蚀材料制造;用防综上所述,可得出以下结论:(1)根据测定的现场水质参数理论计算,在现有条件下4#腐阻垢涂料涂數。因此,可根据具体情况确定缓蚀方法来提高高炉循环冷却水系统的水质类型为腐蚀为主,兼有结垢。循环冷却系统的循环率,使系统稳定运行。(2)通过现场调研，明确了总排回水为微量结垢和腐蚀型参考文献水质,随着浓缩倍数的增加逐步转化为严重结垢型水质。这一[1] 郑淳之,梅建. 水处理剂和工业循环冷却水系统分结果为水稳药剂的选择提供了理论依据,为下一步进行水稳试析方法[M].北京:化学工业出版社,2000..验奠定基础。[2] 周本省.工业水处理技术[M].北京:化学工业出版提高包钢中水使用量的对策:社,202.(1)可对包钢总排污水处理厂处理工艺增设深度处理工[3] 《环境監 测技术规范).序。工业污水回用深度处理的方法包括:反渗透、电渗析、离子收稿日期: 2010 -12 -20交换法、活性炭吸附法、生物脱氮除磷等方法。根据包钢中水作者简介:韩环(1971- ),女,高级工程师,主要从事环境水质状况,推荐采用反渗透法进一步处理,以降低中水硬度、含科研、环境影响评价、环境工程设计等工作.(上接第77页)为能源利用的一-种方式,使农作物秸秆综合利用率≥95%。4环境保护措 施4.6南城子水库保护区内保护措施一级保护区内居民1609人在2011年前搬迁完毕。二级保4.1 过村段河道治理措施对莲花镇域内的四条主要河流叶赫河、王家河、糖坊河、保 护区规划在源头水源林营造 30米宽林带及水源保护区建设工安河拆除沿河违规建筑物、清理主河道、建设景观橡胶坝、修筑4.7有机食 品基地建设工程浆砌石护坡完成河两岸的亮化、绿化、美化工程。在两岸栽植.乔木60000株;栽植灌木150000株，在其它17条支流人河口处规划建设优质有机稻米基地200公顷专用玉米基地2333各建成两侧1000米小型石砌护城,并修建桥函和筑过村段河公顷 绿色水果基地33公顷绿色蔬菜基地533公顷绿色山野菜产业基地366公顷、人工管护榛子基地1733公顷、花生种植堤,总计34000米。4.2 畜禽粪便综合利用措施基地100公顷。在养殖场、养殖户中推广污水处理新模式,改水冲圈舍为4.8 湿地工程建设和生态旅游工程干清理。实施集中式沼气池工程建设,利用禽畜粪便、废弃秸然生态景观带。在叶赫河人南城子水库人口处建设湿地处理工程,建立自杆厌氧发酵,生产沼气供取暖和蔬菜大棚使用，沼液、沼渣作肥4.9 村屯环境综合整治工程料使用。建符合环保要求的防雨、防渗漏、防流失的储粪发酵池,所储粪便经发酵无害化处理后还田。可解决畜禽养殖粪便10个村共建设环保卫生厕所4857个,设置垃圾箱536个,的污染问题减少了化肥施用量,增加了土壤的有机含量。规垃圾转运站 13个。健全农村垃圾收集、分类运输和处理系划到2015年,在流域内建18个大型沼气池，总容积3250m ,处统。 到2015年建成S个国家级环境优美乡镇。理粪便总量15607吨,年产沼渣1795吨,年减少化肥施用量5 小结1795吨。通过对莲花镇实际调研和数据分析,找出了莲花镇存在的.3 农药化肥污染控制措施污染问题及影响水源水质安全的环境问题提出了有针对性的在饮用水源保护区范围内,采取禁止或者限制使用含磷洗环境 保护对策，以期为饮用水源保护区污染控制提供参考。涤剂化肥农药以及限制种植、养殖等措施。发展生态农业，参 考文献推广施用生物肥、有机肥和平衡施肥打桩.落实测土配方施肥[1]徐丽。 重要水源地浦城县东风库区生态环境问题措施，在全镇范围内实施规范化科学种田.改进施用肥料的结构,破少化肥流失量。调整农业种植结构，加快建设农产品产及保护对策 ，亚热带本土保转2008,17(2)。[2]刘震. 推进生态修复加快治理步伐,中国水土保业带、绿色农业和种养沼模式的生态农业。4.4 水土流失治理措施持,2004, (10).通过水土保持措施体系与工程措施进行小流域综合治理，[3] 张中杰。农业非点源污染来源及其防治措施.地下实现荒山绿化33公顷,栽植樟子松、落叶松共计300万株。’水 .007,(5)98 -1004.5清洁能源利用措施收稿日期: 2011-01-19到2015年.在镇域内建设4个秸秆气化工程,也可将秸杆作者简介:吕兴中国煤化士亚,硕士研究粉碎混入禽畜粪便有机垃圾等填人招气池中，也是将秸杆作生,主要从事水资源伟fYHCNMHG92 NORTHERN EMVIRONMENT