[科普中国]-煤气洗涤水

简介

高炉煤气洗涤循环水与一般浊循环水具有共同点为，由于水温升高、蒸发浓缩、二氧化碳逸散而形成结垢，以及由于水中游离无机酸和二氧化碳的作用产生化学腐蚀，金属和水接触产生电化学腐蚀。

与净循环水的不同点为，在洗涤过程中与产品直接接触，被带进过量的钙、镁和锌金属离子等，以致结垢严重；煤气洗涤循环水中不生长藻类，也没有生物细菌的繁殖。

为了解决高炉煤气洗涤循环水的水质稳定问题，国内对此进行了大量研究。根据高炉煤气洗涤循环冷却水水质稳定的特点，首先建立了防止碳酸盐结垢的技术路线，认为结垢主要由于水中重碳酸盐、碳酸盐和二氧化碳之间的平衡遭到破坏所致，即Ca(HCO3)2→ CaCO3+CO2 +H2O是可逆反应。由此可见，水质稳定，当水中游离二氧化碳少于平衡需要量时，则产生碳酸钙沉淀；如超过平衡量时，则产生二氧化碳腐蚀。可以认为该循环水水质同时具有结垢和腐蚀两种属性，即需解决高炉煤气水循环使用的水质稳定问题，

高炉煤气洗涤循环水水质稳定技术，基本上随同其他循环水水质稳定技术发展而发展，但仍有其独特之处。对于高炉煤气洗涤循环水而言，首先是采取化学沉淀处理，把某些可溶物转化成难溶的化合物，并使其在沉淀过程中析出沉淀，在此基础上再采取净循环水水质稳定所必需的措施（但不需杀菌灭藻），也就不难实现高度循环。要解决循环水水质稳定问题，必须对循环水水质进行全面处理，即控制悬浮物、控制成垢盐、控制腐蚀、控制微生物、控制水温等。1

控制技术途径石灰软化法在水中投入石灰乳，利用石灰的脱硬作用，去除暂时硬度，使水软化。

CaO+H2O→Ca(OH)2

Ca( HCO3)2 +Ca(OH)2→2CaCO3+2H2O

石灰的投加量可以采用理论计算求出，而实际工作中多用试验方法确定。要特别提出注意的是，在用石灰软化时，为使细小的CaCO3颗粒长大，同时要加絮凝剂（如FeCI3）。

CO2吹脱法CO2吹脱法就是在洗涤废水进入沉淀池之前进行曝气处理，曝气的目的是吹脱溶解于废水中的CO2破坏成垢物质的溶解平衡，促其结晶析出，并直接在沉淀池中随同悬浮物一起被去除，从而避免系统中的结垢发生。不过，曝气只有随着时间的延长才逐渐发生作用。试验表明，曝气30min以上，水中CO2的吹出效果方能明显，pH值可以上升到8左右。但在此过程中，洗涤废水中的悬浮物比较容易沉淀，进而曝气池的清泥又成为一个难题。并且曝气的强度、空气的分配不好掌握，安装维护也不方便，加之曝气所需的鼓风机耗电较多，使得此方法的运用受到限制。

碳化法有的炼铁厂将烟道废气（含有部分CO2）通人洗涤废水中，以增加洗涤水中CO2，使CO2与循环水中易结垢的CaCO3反应，生成溶解度大的Ca( HCO3)2，该物质是不稳定物质，为抑制Ca(HCO3)2分解，防止CaCO3结晶析出，需保持水中有少许过量CO2，使水中游离CO2的质量浓度维持在1~3mg/L，从而使Ca(HCO3)2不分解，保证供水管道不结垢，这就是碳化稳定水质的基本原理。其化学平衡式为：

CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2

不完全软化法有的炼铁厂将沉淀池处理后的洗涤废水一部分送到加速澄清池，向池中加入石灰乳和絮凝剂，利用石灰的脱硬作用去除洗涤水部分暂时硬度，然后再往循环水中通人CO2，使之形成溶解度较大的Ca(HCO3)2，以达到消除水垢的目的。

煤气洗涤水处理高炉煤气洗涤水的处理原则应从经济运行、节约用水和保护水资源三方面考虑，对废水进行适当处理，最大限度地循环使用。高炉煤气洗涤水的处理工艺主要包括沉淀（或混凝沉淀）、水质稳定、降温（有炉顶发电设施的可不降温）、污泥处理四部分、高炉煤气洗涤水中的悬浮物粒径在50~600μm，因此主要利用沉淀法去除悬浮物，并根据水质情况，采用自然沉淀或投加凝聚剂进行混凝沉淀。澄清水经冷却后可循环使用。煤气洗涤水的沉淀，多数厂采用辐射式沉淀池．少数厂也有采用平流沉淀池和斜板沉淀池的。采用自然沉淀，出水悬浮物的质量浓度约100mg/L。采用混凝沉淀，一般投加聚丙烯酰胺0.5mg/L，沉淀池出水悬浮物的质量浓度小于50mg/L。实践证明，投加聚丙烯酰胺大于0.3mg/L进行混凝沉淀，可以使沉降效率达到90%以上。对于特难处理煤气洗涤废水，目前已做混凝-电化学处理的尝试，效果良好。此外，也有用磁场进行处理，研究结果表明，可强化出水的净化效果，有利于废水的回用。

降温构筑物常采用机械通风冷却塔，玻璃钢结构与硬塑料薄型花纹板填料，其淋水密度可以达到30m3/(m2·h)以上。污泥脱水设备可针对颗粒级配情况进行选择，宜采用压滤或真空过滤，泥饼含水率最好控制在15%左右，否则瓦斯泥回用会有一定困难。

防止高炉煤气洗涤系统结垢的废水处理方法主要有软化法、酸化法和化学药剂法及其组合工艺等，有代性的应用有首钢的石灰-碳化法，鞍钢的酸化法，宝钢、武钢的化学药剂法。2