电吸附针对不同污废水的处理工艺.docx
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电吸附针对不同污废水的处理工艺
电吸附针对不同污废水的处理工艺
电吸附针对不同污废水的处理工艺
2010．2
电吸附针对不同污废水的处理工艺
一、电吸附工艺分类
1、电吸附工艺分类原则
电吸附脱盐处理是以污水或废水为水源，从原水中去除无机盐和部分有机物，使得产品水符合回用水的水质标准，回用于冷却循环水补水，工艺用水。
电吸附处理工艺根据污水或废水的水质而选择适当处理单元组合，以达到电吸附进水要求，满足电吸附稳定运行所需的水质要求。
2、电吸附处理工艺
达标排放二级处理预处理电吸附脱盐处理
（三级处理）（四级处理）
3、电吸附进水要求
名称
单位
限值
进水电导率
μS/cm
1000～5000
CODCr
mg/L
≤100
浊度
NTU
≤5
固体悬浮物
mg/L
≤5
油
mg/L
≤3
碱度
mg/L
≤150
4、电吸附分类
（1）根据污染物不同对电吸附水源进行分类
1）无机物：
含盐量的多少；
2）有机物：
CODCr、油、油脂的含量；
3）悬浮物、胶体的含量，浊度的高低。
（2）根据行业不同对电吸附水源进行分类
1）钢铁冷轧废水生化尾水脱盐回用处理系统
2）钢铁综合废水生化尾水脱盐回用处理系统
3）煤气化（化肥、煤化工）生化尾水脱盐回用处理系统
4）石化炼油废水生化尾水脱盐回用处理系统
5）造纸生化尾水除盐回用处理系统
6）火电厂循环冷却水排污水回用处理处理系统
7）市政废水提质处理系统（由一级B提高到地表四类或工业回用）
（3）、按污废水处理对象对电吸附水源进行分类
1）生化尾水
钢铁冷轧、钢铁综合、煤气化、石化炼油、造纸、市政污水处理厂的生化尾水
2）循环水排污水
火电厂循环冷却水排污水、煤气化工厂循环冷却水排污水、石化炼油厂循环冷却水排污水
（4）、按含主要污染物的性质对电吸附水源进行分类
1）含无机污染物为主并以无机物、悬浮物为去除目标
钢铁综合废水生化尾水、火电厂循环冷却水排污水、市政废水提质处理
2）含有机污染物为主并以有机物、悬浮物为去除目标
钢铁冷轧废水生化尾水、石化炼油废水生化尾水、煤气化（化肥、煤化工）生化尾水、造纸生化尾水
二、按行业划分对比双膜法与电吸附处理的工艺流程
工业用水主要包括冷却用水、热力和工艺用水、洗涤用水。
其中工业冷却水用量占工业用水总量的80%左右，取水量占工业取水总量的30-40%。
火力发电、钢铁、石油、石化、化工、造纸、纺织、有色金属、食品与发酵等八个行业取水量约占全国工业总取水量的60%（含火力发电直流冷却用水）。
有效的将这些耗水行业的污废水重复利用，可减少工业用水对新鲜水的取水量，缓解生产用水短缺与排放废水污染严重的矛盾。
1钢铁综合废水处理
我国土地、淡水、能源、矿产资源和环境状况对经济发展已构成严重制约。
钢铁工业是能源、水资源、矿产资源消耗的密集型产业，也是最具潜力、最有条件、最迫切需要发展循环经济的产业。
钢铁工业在全国工业当中，能耗约占总能耗的11％；水耗占9％左右；排放的废水和废气约占14％；固体废弃物约占16％；而且我国钢铁工业的能耗、水耗指标大大高于国外的先进水平。
2005年我国钢产量已达到3.49亿吨，到2008年，粗钢产量就已经达到了5亿吨。
2009年全球粗钢产量11.65亿吨。
2010年国内钢铁供求平衡或略紧。
预计2010年粗钢表观消费量在2009年5.63亿吨基础上增长10％，达到6.19亿吨，而粗钢有效供给是6.43亿吨左右，实际过剩0.24亿吨左右，全年产能利用率在90%左右。
2005年钢铁厂厂区用水总量389.75亿吨。
吨钢新水耗量8.6m3/t，2010年粗钢产量将比2005年提高近一倍，《钢铁产业调整和振兴规划》（下称“振兴规划”）2010年吨钢耗新水8吨以下；用水量将大幅度提升。
如此巨大的生产总量，加剧了能源、矿产资源的紧张，运输困难。
水资源状况也不例外，同样紧张，仅靠节水以保证钢铁工业的发展用水也将困难较大。
解决途径必将从调整和改善钢铁工业布局和寻求新水源找出路，中水回用与城市污水回用等也是可选择的新水源。
大的钢铁企业（集团公司）用水，对行业和地区用水都是重要的。
年产1000万吨粗钢以上企业由2004年两家（宝钢、鞍钢）发展到2005年8家500万吨粗钢以上企业有10家，300－500万吨粗钢以上企业16家，占全国的46.36％。
可见，抓好大型钢铁企业的节水工作是非常重要的。
截至2008年底，全国出现了1000多家钢铁企业，粗钢生产企业平均规模不足100万吨，排名前5位的企业钢产量仅占全国总量的28.5%。
中国钢材产量突破500万吨的特大企业有13家企业，这是世界上最多的。
但是从这些钢铁企业单一来看，生产集中度仍旧过分分散，而且就在这钢铁行业第一阶梯的特大钢铁企业中产能相差也是很大。
目前，中国钢铁行业正在进行新一轮大规模的重组整合，为加快钢铁行业的产业结构调整和提高产品竞争力迈出了重要的一步。
未来３年中国钢铁工业将迎来历史上最大规模的重组，到２０１０年达成前１０大钢铁企业产能占全国钢铁产能５０％的目标。
《钢铁产业发展政策》修订稿（下称“新政策”）制订“到2015年，全国将形成1~2个规模达亿吨级的具有国际竞争力的特大型钢铁集团，形成若干个5000万吨以上具有较强竞争力的集团。
排名前十位的企业集中度达到65%以上，2020年要达到75%以上。
”
这一目标也比今年年初公布的《钢铁产业调整和振兴规划》（下称“振兴规划”）更进一步。
振兴规划提出，力争到2011年，全国形成宝钢集团、鞍本集团、武钢集团等几个产能在5000万吨以上、具有较强国际竞争力的特大型钢铁企业；形成若干个产能在1000万～3000万吨级的大型钢铁企业。
钢铁产业政策要求2005年底，全行业吨钢综合能耗降至0.76吨标煤；吨钢可比能耗降至0.7吨标煤；吨钢耗新水12吨以下；2010年分别降到0.73吨标煤、0.685吨标煤、8吨以下；2020年分别降到0.7吨标煤、0.64吨标煤、6吨以下。
即今后十年，钢铁工业在水资源消耗总量减少和能源消耗总量增加不多的前提下实现总量适度发展。
从2005年开始，国内即提出钢铁产能过剩问题，但是这个言论都被随后几年每年五六千万吨的增量事实击碎，形成了“年年喊过剩，年年产量暴涨”的尴尬局面。
在严峻的供过于求的形势下，本次淘汰产业政策的落实力度将会比以往都强。
目前国内钢铁业中不符合产业政策的落后产能为：
300立方米以下高炉的炼铁能力估计在1亿吨左右；30吨以下转炉、5吨以下电炉的炼钢能力在8000万吨左右。
因此，如果能够成功淘汰落后，国内优势产能仍然具备较好的发挥空间。
“十一五规划的建议”指出“要把节约资源作为基本国策，发展循环经济，在冶金开展循环经济试点，探索发展循环经济的有效模式。
”钢铁工业主要从提高原料利用效率、能源循环利用率、水循环利用率和固体废弃物利用率等四个方面人手实施循环经济。
从走在前列的企业来看，其主要考虑的是经济效益，而推动短期发展并不受原燃料制约、水环境制约的钢厂实施循环经济是关键。
循环经济做得较好的钢厂除了可以获得循环经济带来的经济效益外，还可以获得如下好处：
国家政策支持和补贴；攻克某项技术后可以申请专利，获得技术转让费和政府补贴。
第一，由于原料循环和能源循环最能节约成本的环节，技术创新能力越强，对产能规模越大和外部购买越多的钢厂越能产生经济效益。
此类企业包括宝钢、武钢、济南钢铁，华菱管线在获得米塔尔的资金和技术支持后，也将在此方面获得较大突破。
第二，处于政策扶持对象的钢厂，如西部大开发的八一钢铁、东北的鞍本，很可能会获得较多的无偿技术支持，使其在原料节约和能耗上有较大的挖掘潜力。
（1）钢铁综合污水的水质特点
污水来源主要来自钢铁的各个生产环节。
如炼铁、炼钢、焦化、热轧、冷轧的排污水。
间接冷却水在使用过程中仅受热污染，经冷却常可回用（也称为净环水）；
直接冷却水（也称为浊环水），因与产品物料等直接接触，含有同原料、燃料、产品等成分有关的多种物质。
水中有机物含量低、悬浮物含量高、无机物含量低，属于低污染废水，利于回收利用。
钢铁工业废水造成的污染主要有以下五种:
1）无机悬浮物
悬浮固体是钢铁生产过程中所要排放的主要水中污染物。
悬浮固体主要由加工过程中铁鳞形成产生的氧化铁所组成，其它来源产生煤、生物污泥、金属氢氧化物和其固体。
还与轧钢作业生产的油和原料厂外排废水有关。
2）重金属
如炼钢过程的水可能含有高浓度的锌和锰，而冷轧机和涂镀区的排放物可能含有锌、镉、铬、铝和铜。
3）油与油脂
主要来源于冷轧、热轧、铸造、涂镀和废钢贮存与加工等。
多数重油和含酯物质是不溶于水的，但乳化油则不同，在冷轧中乳化油使用非常普遍，是该工艺流程的重要组成部分。
4）酸性废水
钢材表面上形成的氧化铁皮（FeO、Fe3O4、Fe2O3）都是不溶于水的碱性物质（氧化物），当把它们浸泡在酸液里，或在表面喷洒酸液时，这些碱性氧化物与酸发生一系列化学反应。
经酸洗的钢材常需用水冲洗以去除钢材表面的游离酸和亚铁盐类，这些酸洗或冲洗水产生低浓度含酸废水。
5）有机需氧污染物
钢铁行业排放的有机污染物种类较多，如炼焦过程中排放各类各样的有机物。
除焦化和冷轧废水的其他废水有机污染物浓度较低。
图1现代大型联合钢铁厂主要生产工艺与节点排污水示意图
（2）达标排放二级处理难点
1）达标排放标准
《钢铁工业水污染物排放标准》GB13456—1992
①1989年1月1日之前立项的钢铁工业建设项目及其建成后投产的企业按表1执行。
表1
行业类别
分级
最低允许水
循环利用率
污染源最高允许排放浓度，mg/l
pH值
悬浮物
挥发酚
氰化物
化学需氧量（CODCr）
油类
六价铬
总硝基
化合物
治金
系统
选矿
一级
大、中（75%），
小（60%）
6～9
150
1.0
0.5
150
15
二级
400
1.0
0.5
200
20
3.0
三级
2.0
1.0
500
30
5.0
钢铁、铁合金、
钢铁联合企业
（不包括选矿厂）1）
一级
缺水区2）
（85％）
丰水区2）
（60%）
6～9
150
1.0
0.5
150
15
0.5
二级
300
1.0
0.5
200
20
0.5
三级
400
2.0
1.0
500
30
注：
1）包括以单独工艺生产并设有自己单独外排口的企业
2）丰水区：
水源取自长江、黄河、珠江、湘江、松花江等大江、大河为丰水区；
缺水区：
水源取自水库、地下水及国家水资源行政主管部门确定为缺水的地区为缺水区。
②1989年1月1日至1992年6月30日之间立项的钢铁工业建设项目及建成后投产的企业按表2执行。
表2
行业类别
分级
最低允许
水循环
利用率
污染物最高允许排放浓度，mg/l
pH值
悬浮物
挥发酚
氰化物
化学需氧量（CODCr）
油类
六价铬
锌
氨氮2）
治金系统选矿
一级
90%
6～9
70
0.5
0.5
100
10
2.0
二级
300
0.5
0.5
150
10
4.0
三级
400
2.0
1.0
500
30
5.0
钢铁、铁合金、钢铁联合企业
（不包括选矿厂）1）
一级
缺水区2）（85％）
丰水区2）（60%）
6～9
70
0.5
0.5
100
10
0.5
2.0
15.0
二级
200
0.5
0.5
150
10
0.5
4.0
40.0
三级
400
2.0
1.0
500
30
5.0
150
注：
1）包括以单独工艺生产并设有自己单独外排口的企业
2）焦化的氨氮，指标1994年1月1日执行。
3）丰水区：
水源取自长江、黄河、珠江、湘江、松花江等大江、大河为丰水区；
缺水区：
水源取自水库、地下水及国家水资源行政主管部门确定为缺水的地区为缺水区。
③1992年7月1日起立项的钢铁工业建设项目及建成后投产的企业按下表执行。
生产
工艺
分类
分级
排水量1）
（m3/t产品）2）
pH值
悬浮物
（mg/L）
挥发酚
（mg/L）
氰化物
（mg/L）
化学
需氧量
（CODCr）
（mg/L）
油类
（mg/L）
六价铬
（mg/L）
氨氮
（mg/L）
锌
缺水区3）
丰水区3）
c
焦化
焦化4）
一级
3.0
（7）
4.0
（7）
6～9
70
0.5
0.5
100
8
15
二级
150
0.5
0.5
150
10
25
三级
400
2.0
1.0
500
30
40
d
炼铁
炼铁
一级
3.0
10.0
6～9
70
2.0
二级
150
4.0
三级
400
5.0
e
炼钢
转炉
一级
1.5
5.0
6～9
70
二级
150
三级
400
电炉
一级
1.2
5.0
6～9
70
二级
150
三级
400
f
连铸
连铸
一级
1.0
2.0
6～9
70
二级
150
三级
400
g
轧钢
钢坯
一级
1.5
3.0
6～9
70
8
二级
150
10
三级
400
30
型钢
一级
3.0
6.0
6～9
70
8
二级
150
10
三级
400
30
线材
一级
2.5
4.5
6～9
70
8
二级
150
10
三级
400
30
热轧
板带
一级
4.0
8.0
6～9
70
8
二级
150
10
三级
400
30
钢管
一级
4.0
10.0
6～9
70
8
二级
150
10
三级
400
30
冷轧
板带
一级
3.0
6.8
6～9
70
8
0.5
二级
150
10
0.5
三级
400
30
1.0
h
联合企业
钢铁
联合
企业
一级
10
20
6～9
70
0.5
0.5
100
8
0.5
10
2.0
二级
150
0.5
0.5
150
10
0.5
25
4.0
三级
400
2.0
1.0
500
30
1.0
40
5.0
注：
1）由于农业灌溉需要，允许多排放的水量，不计算在执法的指标之内。
2）选矿为原矿，烧结为烧结矿，焦化为焦炭，炼铁为生铁，炼钢为粗钢，连铸为钢坯，轧钢为钢材，钢铁联合企业为粗钢。
3）丰水区：
水源取自长江、黄河、珠江、湘江、松花江等大江、大河为丰水区；
缺水区：
水源取自水库、地下水及国家水资源行政主管部门确定为缺水的地区为缺水区。
4）使用地下水作冷却介质，排水指标均为7m3/t产品（不采用冷冻水）。
焦化的氨氮指标1994年1月1日执行（表格空白栏没有数值。
）
新版《钢铁工业水污染物排放标准》GB13456－200X意见稿正在讨论，近期将要发布。
①自2009年1月1日起，现有企业水污染物排放浓度不得超过表1中规定的限值。
②新建生产线从本标准实施之日起，现有生产线自2011年1月1日起水污染排放浓度不得超过表2规定的限值。
③根据环境保护工作的要求，在国土开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，应严格控制企业的污染物排放行为，在上述地区的钢铁企业执行表3规定的水污染物特别排放限值
2）二级处理难点
混凝沉淀是常用处理手段。
处理效率要高，出水悬浮物要低，由于水量大，药剂费用较高。
3）三级处理难点
（3）双膜法预处理要求
水中含有部分轧钢用的乳化油和药剂，有机物、油脂易造成反渗透膜的污堵，需要预处理中采用有效方法去除，如超滤等；另外含有氟等易成垢难溶无机物，会造成反渗透膜结垢，需要加入阻垢剂以防止膜结垢。
（4）电吸附处理要求
电吸附预处理以去除成垢无机物和悬浮物为目标。
突出的优点体现在长期运行过程中通量降低很少，污堵对模块产水的影响很少。
2火电厂循环冷却水排污水处理
目前，中国已成为全球仅次于美国的能源消费大国。
随着能源需求的增长，煤炭发电企业也在扩大生产，煤炭发电占到能源总发电量的80%左右。
2007年，中国的总装机容量达到了71.3万兆瓦，仅次美国。
（1000千瓦=1兆瓦（MW））。
这主要与中国廉价的煤炭资源有关，随着环保压力加大、能源结构的调整成为必然。
中国近年来建立煤炭火力发电厂的狂潮，曾经引起世界环保人士的担忧。
中国目前的煤炭使用量，已经超过美国、欧洲和日本的总和，并已成为最大的温室气体排放国。
2007年时，共计12.82亿吨煤炭被用于火力发电，占我国原煤产量的51%。
大约全国９０％的ＳO2排放由煤电产生，８０％的ＣＯ2排放量由煤电排放。
据预测中国今后能源的投资80％用于电力行业，2001－2030年，每年平均投资5000亿元，其中发电、输电各占50％，即发电投入2500亿元。
火力发电厂作为工业耗水大户,对水的消费是可观的。
根据2005年全国水资源公报和行业统计分析，我国火电用水占工业用水总量的45％，耗水量占工业用水量的4.5％,火电每千瓦时发电量耗水约3.1～3.5千克,所以节水的空间也很大。
火电厂是耗水大户，对一个地区来说，水已经构成火电厂能否上马的必要条件。
对投入运行的火电厂来说，水的消耗高低直接影响到电厂的经济效益。
因此火电厂应该大力实施节水战略，不仅是为自身的经济效益，
我国水资源浪费严重，特别是工业用水效率总体水平较低。
2001年，我国每万元工业产值取水量为90立方米左右，约为发达国家的3-7倍，工业用水重复利用率约52%，远低于发达国家80%的水平，与世界先进水平相比差距悬殊。
火电厂废水的水量大，各用水系统水质差别大，除灰废水和冷却水系统排水水量占整个电厂废水的80%左右。
2005年废水排放总量19.2亿m3。
2010年废水排放总量约24亿m3。
国家在“十一五”规划中制定了相应的政策，以控制水污染和用水量的增长。
为什么要处理循环水排污水？
循环水经过加水稳剂处理后，浓缩倍率控制在2.5-3.0倍以上，与补充水的水量相比，排污水的水量相对较小。
对这水量相对较小的循环水排污水再采用脱盐法处理，这样既提高了脱盐设备的利用率，又可以节约大量投资。
冷却水系统排水水量占整个电厂废水的60%左右，若这部分废水能够充分利用或处理后进行回用，将会提高水的重复利用率和废水资源化程度，在生产过程中减少用水和排水，这不仅技术上可行，经济上电厂也是可以承担的。
（1）水质特点
污染物的来源
循环排污水中污染物种类较多，来源一部分由补水带来，冷却系统靠蒸发水分带走大部分冷却水中的热量，经循环系统蒸发、排污、风吹失去水分，为维持循环水量的稳定，需要向系统中补充水，补水中的各种污染物随之带入循环水系统。
由于水质发生浓缩，水中成垢污染物浓缩析出，造成结垢、腐蚀等无机物污染，如果是污水作为补水水源，其原水中有机污染物也同样富集；
另一部分来自空气，由于开放型冷却塔通过空气对流带走一部分水中热量，空气中灰尘、微生物带入冷却水系统，造成有机污染、生物污染。
第三部分在循环水系统中滋生的杂质，循环水含氮、磷和有机污染物等营养物，有利于细菌、微生物（藻类）的生长、繁衍，附着在凝汽器、冷却塔的填料表面上，最终以生物粘泥的形式沉积在系统中。
污染物的成分
污染物虽季节、温度、补水水源不同一直在变化，含量也在变化。
无机物含量高、有机物含量低、悬浮物含量低，耗水量大，处理难道低，利用回用，氯离子去除是重点
（2）达标排放二级处理难点
1）达标排放标准
达到《污水综合排放标准》GB8978-1996中各级排放标准
标准中表2第二类污染物最高允许排放浓度
（1997年12月31日之前建设的单位单位：
mg/L
序号
污染物
适用范围
一级标准
二级标准
三级标准
1
pH
一切排污单位
6～9
6～9
6～9
2
色度（稀释倍数）
染料工业
50
180
-
其他排污单位
50
80
-
3
悬浮物（SS）
采矿、选矿、选煤工业
100
300
-
脉金选矿
100
500
-
边远地区砂金选矿
100
800
-
城镇二级污水处理厂
20
30
-
其他排污单位
70
200
400
4
五日生化需氧量（BOD5）
甘蔗制糖、苎麻脱胶、湿法纤维板工业
30
100
600
甜莱制糖、酒精、味精、皮革、化纤浆粕工业
30
150
600
城镇二级污水处理厂
20
30
-
其他排污单位
30
60
300
5
化学需氧量（COD）
甜莱制糖、焦化、合成脂肪酸、湿法纤维板、染料、洗毛、有机磷农药工业
100
200
1000
味精、酒精、医药原料药、生物制药、苎麻脱胶、皮革、化纤浆粕工业
100
300
1000
石油化工工业（包括石油炼制）
100
150
500
城镇二级污水处理厂
60
120
-
其他排污单位
100
150
500
6
石油类
一切排污单位
10
10
30
7
氨氮
其他排污单位
15
25
——
8
磷酸盐（以P计）
一切排污单位
0.5
1.0
——
9
阴离子表面活性剂（LAS）
其他排污单位
5.
升级会员 