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第八章 鋼鐵工業(yè)廢水處理,現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程包括采選、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼(連鑄)、軋鋼等生產(chǎn)工藝。 自19世紀(jì)50年代開(kāi)始用轉(zhuǎn)爐煉鋼以來(lái),鋼鐵產(chǎn)品迅猛增長(zhǎng),鋼材產(chǎn)品也與日俱增,以滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。 目前我國(guó)已成為世界產(chǎn)鋼大國(guó)。鋼鐵工業(yè)用水量很大,每煉1t鋼,約用水200250m3。鋼鐵工業(yè)廢水主要來(lái)源于生產(chǎn)工藝過(guò)程用水、設(shè)備與產(chǎn)品冷卻水、煙氣洗滌和場(chǎng)地沖洗等,但70的廢水還是源于冷卻用水。間接冷卻水在使用過(guò)程中僅受熱污染,經(jīng)冷卻后即可回用;直接冷卻水因與產(chǎn)品物料等直接接觸,含有污染物質(zhì),需經(jīng)處理后方可回用或串級(jí)使用。,鋼鐵工業(yè)廢水的水質(zhì),因生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)方式不同而有很大差異。有的即使采用同一種工藝,水質(zhì)也有很大變化。特別是我國(guó)的鋼鐵工業(yè)是在老底于上發(fā)展起來(lái)的,老企業(yè)的落后工藝和設(shè)備致使污染嚴(yán)重,水的循環(huán)利用率很低。而近年來(lái)發(fā)展和建設(shè)的現(xiàn)代鋼鐵企業(yè),如寶山鋼鐵公司,水的循環(huán)利用率在95以上,兩者相差懸殊,極不平衡。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,全行業(yè)開(kāi)展節(jié)能降耗,優(yōu)化工藝結(jié)構(gòu),淘汰平爐煉鋼,以發(fā)展連鑄作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化的中心環(huán)節(jié),取得了巨大進(jìn)步。,經(jīng)過(guò)多年的努力,我國(guó)很多鋼鐵企業(yè)已經(jīng)從不重視節(jié)水和不注意開(kāi)發(fā)非傳統(tǒng)水資源轉(zhuǎn)變?yōu)楣?jié)流優(yōu)先、治污為本、多渠道開(kāi)源提高水循環(huán)使用。從2003年以來(lái),我國(guó)很多企業(yè)的噸鋼好新水指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平,其中寶鋼、萊鋼、濟(jì)鋼等企業(yè)節(jié)水成績(jī)顯著。如2000年到2006年,我國(guó)噸鋼耗新水已經(jīng)由25.24噸下降到6.56噸,工業(yè)水重復(fù)利用率87.84%上升到94.8%.但是,鋼鐵工業(yè)的節(jié)能環(huán)保之路還很長(zhǎng)。 年我國(guó)鋼材需求增長(zhǎng)左右,鋼產(chǎn)量將達(dá)到億噸。,鋼鐵工業(yè)廢水中主要含有酸、堿、酚、氰化物、石油類(lèi)及重金屬等有害物質(zhì),這些廢水如果不達(dá)標(biāo)外排,造成的危害很大,因此必需進(jìn)行治理。 治理的原則是: 首先壓縮用水量,積極研究采用不排污或少排污的工藝; 同時(shí)要重復(fù)利用,實(shí)施清濁分流,一水多用,提高循環(huán)率; 并盡量回收有用物質(zhì)和余熱。 鋼鐵工業(yè)把生產(chǎn)過(guò)程排出的廢水及其污染物作為有用資源加以回收利用,并實(shí)行高度循環(huán)或閉路循環(huán)(包括水和污染物的循環(huán)),其實(shí)質(zhì)是模擬自然生態(tài)的無(wú)廢料生產(chǎn)過(guò)程,是優(yōu)化過(guò)程。因此,高度循環(huán)和閉路循環(huán)用水技術(shù),必須成為控制鋼鐵企業(yè)水污染的最佳技術(shù)。我國(guó)鋼鐵工業(yè)廢水治理在20世紀(jì)如年代取得較大發(fā)展,從治理“排污口”向控制“工藝全過(guò)程”轉(zhuǎn)移,井把廢水及其主要污染物作為資源予以回收,實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。,第一節(jié) 礦山廢水的處理,硫化礦床在氧氣和水的作用下,其中的硫、鐵等元素會(huì)生成硫酸和金屬硫酸鹽,溶解于水而成為礦山酸性廢水。其化學(xué)反應(yīng)式為: 硫化礦山酸性廢水的水量與水質(zhì)和礦床的形成及埋藏條件、礦物的組成、礦山開(kāi)采方法、水文地質(zhì)和氣象條件等因素有關(guān)。酸性廢水中多含有銅、鋅等金屬離子。,礦山廢水的特點(diǎn)是水量、水質(zhì)變化大,廢水呈酸性。要合理確定礦山廢水的處理規(guī)模,并使被處理水的水質(zhì)波動(dòng)不要過(guò)大,往往需要設(shè)調(diào)節(jié)水池和調(diào)節(jié)水庫(kù),先把水 收集起來(lái),再進(jìn)行處理。礦山廢水是呈硫酸型的廢水,一般pH值為1.56,這樣低的硫酸含量,顯然沒(méi)有回收價(jià)值,因此往往采用中和處理的方法。 礦山酸 性廢水的處理,一般采用石灰中和法。其工藝流程示于圖。,一次投藥中和流程圖,用石灰中和礦山酸性廢水的水質(zhì)變化見(jiàn)表。,鑒于Fe(OH)3在沉淀和脫水性能方面遠(yuǎn)比Fe(OH)2好,為使處理構(gòu)筑物和設(shè)備能力減少,從而采取曝氣或用一氧化氮催化氧化,然后以石灰中和,可提 高沉淀效果和出水水質(zhì)。 礦山酸性廢水的處理離不開(kāi)中和法,常用的中和劑是石灰石和石灰,因?yàn)槠渌泻蛣﹥r(jià)格高不宜采用,因此處理后水中的Ca2+ 往往含量很高或者是飽和的,再利用時(shí)應(yīng)特別注意水質(zhì)穩(wěn)定問(wèn)題,否則引起管道和設(shè)備的阻塞,給生產(chǎn)帶來(lái)更大損失。,第二節(jié) 燒結(jié)廠(chǎng)廢水處理與回用,燒結(jié)的生產(chǎn)過(guò)程是把礦粉、燃料和溶劑按一定比例配料,混勻,然后在高溫下點(diǎn)火燃燒,利用其中燃料燃燒時(shí)所產(chǎn)生的高溫,使混合料局部熔化,將散料顆粒粘結(jié)成塊狀燒結(jié)礦,作為 煉鐵原料,在燃燒過(guò)程中,同時(shí)去除硫、砷、鋅、鉛、等有害雜質(zhì)。燒結(jié)礦經(jīng)冷卻、破碎、篩分而成550mm粒狀料送入高爐冶煉。 工藝流程示于圖。,一、 廢水的來(lái)源及水質(zhì)、水量 燒結(jié)廠(chǎng)廢水主要來(lái)自濕式除塵排水、沖洗地坪水和設(shè)備冷卻排水。濕式除塵排水含有大量的懸浮物,需經(jīng)處理后方可串級(jí)使用或循環(huán)使用,如果排放,必須處理到滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn);沖洗地坪水為間斷性排水,懸浮物含量高,且含大顆粒物料,經(jīng)凈化后可以循環(huán)使用;設(shè)備冷卻水,水質(zhì)并未受到污物 的污染,僅為水溫升高(稱(chēng)熱污染),經(jīng)冷卻處理后,一般都能回收重復(fù)利用。 所以,燒結(jié)廠(chǎng)的廢水污染,主要是指含高懸浮物的廢水,如不經(jīng)處理直接外排則會(huì) 有較大危害,且浪費(fèi)水資源和大量可回收的有用物質(zhì)。 燒結(jié)廠(chǎng)廢水經(jīng)沉淀濃縮后污泥含鐵量較高,有較好的回收價(jià)值。,二、 廢 水處理方法 燒結(jié)廠(chǎng)廢水處理主要目標(biāo)是去除懸浮物,換言之就是對(duì)除塵、沖洗廢水的治理。這類(lèi)廢水治理的主要技術(shù)難點(diǎn)在于污泥脫水。燒結(jié)廠(chǎng)廢水經(jīng)沉淀后污泥 含鐵品位很高,沉淀較快,但由于有一定粘性,故使脫水困難。 我國(guó)燒結(jié)廠(chǎng)工藝設(shè)備先進(jìn)程度差距很大,廢水處理的工藝也多種并存。國(guó)內(nèi)比較常用的廢水處理工 藝有以下五種:平流式沉淀池分散處理工藝、集中濃縮濃泥斗處理工藝、集中濃縮拉鏈機(jī)處理工藝、集中濃縮真空過(guò)濾機(jī)(或壓濾機(jī))處理工藝、集中濃縮綜合處理 工藝.,1平流式沉淀池分散處理工藝 這是一種簡(jiǎn)單、“古老”的處理工藝,多為遺留下來(lái)設(shè)施的延用,目前在中小型燒結(jié)廠(chǎng)或大型燒結(jié)廠(chǎng)的某些車(chē)間中還采用,清泥方法也引進(jìn)了機(jī)械設(shè)備,如鏈?zhǔn)焦文鄼C(jī)或機(jī)械抓斗起重機(jī)。 2 集中濃縮濃泥斗處理工藝 此種工藝是目前中小型燒結(jié)廠(chǎng)中常見(jiàn)的工藝。燒結(jié)廠(chǎng)廢水先進(jìn)入濃縮池,經(jīng)濃縮沉淀后的底部沉泥經(jīng)砂泵揚(yáng)送到濃泥斗進(jìn)行處理,濃泥斗 是架設(shè)在返礦皮帶口的構(gòu)筑物, 如圖所示。,污泥在濃泥斗中一般以靜置36d為宜,時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)使污泥壓實(shí),造成排泥困難;時(shí)間過(guò)短,會(huì)使污泥含水量過(guò)高。排泥是由螺旋推進(jìn)排泥機(jī)完成的。濃泥斗的構(gòu)造原理 如圖所示。,集中濃縮濃泥斗處理工藝是處理燒結(jié)廠(chǎng)廢水行之有效的方式,目前我國(guó)中小型廠(chǎng)多采用,不僅改善了排水水質(zhì),而且還回收了有用物質(zhì);但對(duì)大型燒結(jié)廠(chǎng)不太適用, 應(yīng)選擇其他工藝。,3集中濃縮拉鏈機(jī)處理工藝 此法的特點(diǎn)是處理后的水質(zhì)可達(dá)循環(huán)用水的水質(zhì)要求,通過(guò)污泥拉鏈機(jī)保證了排泥的連續(xù)性。 下圖為集中濃 縮拉鏈機(jī)處理工藝的示意圖。,濃縮池的溢流水供循環(huán)使用。濃縮后的底部污泥排入拉鏈機(jī),在拉鏈機(jī)中再沉淀,沉淀的污泥由拉鏈傳送到返礦皮帶上,送往混合配料。其含水率可以達(dá)到20 30,拉鏈機(jī)的溢流水再返回到濃縮池中。,4集中濃縮真空過(guò)濾(或壓濾)工藝 該法的前部分集中濃縮處理與前述基本相同,而后部分污泥處理則采用真 空過(guò)濾機(jī)(或壓濾機(jī)),如圖所示。,一個(gè)過(guò)濾室的截面圖 1-隔條;2-筒皮;3-過(guò)濾板;4-管子;5-膠條;6-濾布,自動(dòng)排液裝置,鏈帶式轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī) 1-卸料輥;2-洗滌輥;3洗滌槽;4-進(jìn)口輥;5-沖洗水;6-三角打布器,近年來(lái)通過(guò)工業(yè)試驗(yàn),帶式壓濾機(jī)在燒結(jié)廠(chǎng)污泥脫水方面有良好效果,為設(shè)計(jì)提供了新的選擇。,水平式滾壓脫水機(jī),三、 燒結(jié)廠(chǎng)廢水處理技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì) 隨著鋼鐵工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,燒結(jié)廠(chǎng)工藝趨向于帶式燒結(jié)機(jī)大型化。而對(duì)于大型廠(chǎng)的除塵設(shè)備多采用電除塵器,從而代替了 濕式除塵,燒結(jié)廠(chǎng)的主要廢水便得到根本的解決。從我國(guó)的實(shí)際情況來(lái)看,濕式除塵設(shè)備還要在較長(zhǎng)時(shí)期和較大范圍內(nèi)采用,所以,還是要研究廢水處理的新方法、 新工藝。根據(jù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展的狀況分析,燒結(jié)廠(chǎng)廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),可歸納為以下幾方面。,1強(qiáng)化處理,實(shí)施重復(fù)用水技術(shù) 燒結(jié)廠(chǎng)產(chǎn)生的廢水,一般不含有毒有害的污染物,通過(guò)冷卻、沉淀,就可循環(huán)使用或串級(jí)利用。對(duì)燒結(jié)廠(chǎng)廢水強(qiáng)化處理,既能節(jié)約用水,又可回收有用物質(zhì),其經(jīng)濟(jì)效益十分客觀。只要選擇好處理工藝,使生產(chǎn)廢水可達(dá)到或接近零排放的目標(biāo)。,2 污泥脫水是關(guān)鍵技術(shù) 如上所述,燒結(jié)廠(chǎng)含塵廢水處理的難點(diǎn)是泥漿的脫水技術(shù),燒結(jié)生產(chǎn)工藝要求加入混合配料的污泥含水率不大于12,這是當(dāng)前污泥脫水工 藝難以達(dá)到的,采用烘干加熱等措施在經(jīng)濟(jì)上顯然沒(méi)有推廣使用價(jià)值,故在過(guò)濾、壓濾工藝中,必須強(qiáng)化效果,比如選擇適用的絮凝劑,提高脫水效果,或制成球 團(tuán),直接用于冶煉。,3應(yīng)用絮凝劑 國(guó)外在燒結(jié)廢水處理中都投加高效絮凝劑,以便提高出水水質(zhì),我國(guó)亦逐步推廣使用各種類(lèi)型的高效絮凝劑。但無(wú) 論使用何種絮凝劑,都應(yīng)事先經(jīng)過(guò)試驗(yàn),以確定優(yōu)選藥劑及其最佳投藥量。,第三節(jié) 煉鐵廢水的處理與利用,一、概述 煉鐵工藝是將原料(礦石和熔劑)及燃料 (焦炭)送入高爐,通入熱風(fēng),使原料在高溫下熔煉成鐵水,同時(shí)產(chǎn)生爐渣和高爐煤氣。煉鐵產(chǎn)生的高爐渣,經(jīng)水淬后成水渣,用于生產(chǎn)水泥等制品,是很好的建筑 材料。煉鐵廠(chǎng)包含有高爐、熱風(fēng)爐、高爐煤氣洗滌設(shè)施、鼓風(fēng)機(jī)、鑄鐵機(jī)、沖渣池等,以及與之配套的輔助設(shè)施, 見(jiàn)圖。,1.廢水的來(lái)源 高爐和熱風(fēng)爐的冷卻、高爐煤氣的洗滌、爐渣水淬和水力輸送是主要的用水裝置,此外還有一些用水量較小或間斷用水的地方。以用水的作用來(lái) 看,煉鐵廠(chǎng)的用水可分為:設(shè)備間接冷卻水;設(shè)備及產(chǎn)品的直接冷卻水;生產(chǎn)工藝過(guò)程用水及其他雜用水。隨之而產(chǎn)生的廢水也就是間接冷卻廢水、設(shè)備或產(chǎn)品的直 接冷卻廢水及生產(chǎn)工藝過(guò)程中的廢水。煉鐵廠(chǎng)生產(chǎn)工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢水主要是高爐煤氣洗滌水和沖渣廢水。,2.廢水的水量和水質(zhì) 煉鐵廠(chǎng)的所有給水,除極少量損失外,均轉(zhuǎn)為廢水,所以用水量基本上與廢水量相當(dāng)。 高爐煤氣洗滌水是煉鐵廠(chǎng)的主要廢水,其特點(diǎn)是水量的,懸浮物含量高,含有酚、氰等有害物質(zhì),危害大,所以它是煉鐵廠(chǎng)具有代表性的廢水。,3.廢水處理的技術(shù)路線(xiàn) 主要的處理技術(shù)有:懸浮物的去除;溫度的控制;水質(zhì)穩(wěn)定;沉渣的脫水與利用;重復(fù)用水等五方面內(nèi)容。 (1)懸浮物的去除 煉鐵廠(chǎng)廢水的污染,以懸浮物污染為主要特征,高爐煤氣洗滌水懸浮物含量達(dá)10003000mg/L,經(jīng)沉淀后出水懸浮物含量應(yīng)小于150mg/L。鑒于混凝藥劑近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用,高爐煤氣洗滌水大多采用聚丙烯酰胺與鐵鹽并用,都取得良好效果。 (2)溫度的控制 用水后水溫升高,通稱(chēng)熱污染,循環(huán)用水而不排放,熱污染不構(gòu)成對(duì)環(huán)境的破壞。但為了保證循環(huán),針對(duì)不同系統(tǒng)的不同要求,應(yīng)采取冷卻措 施。煉鐵廠(chǎng)的幾種廢水都產(chǎn)生溫升,由于生產(chǎn)工藝不同,有的系統(tǒng)可不設(shè)冷卻設(shè)備,如沖渣水。水溫度的高低,對(duì)混凝沉淀效果以及解垢與腐蝕的程度均有影響。設(shè) 備間接冷卻水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)冷卻塔,而直接冷卻水或工藝過(guò)程冷卻系統(tǒng),則應(yīng)視具體情況而定。,(3)水質(zhì)穩(wěn)定 水的穩(wěn)定性是指在輸送水過(guò)程中,其本身的化學(xué)成分 是否起變化,是否引起腐蝕或結(jié)垢的現(xiàn)象。既不結(jié)垢也不腐蝕的水稱(chēng)為穩(wěn)定水。,控制碳酸鹽解垢的方法如下: 酸化法 酸化法是采用在水中投加硫酸或者鹽酸, 利用CaSO4、CaCl2的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CaCO的原理,防止結(jié)垢。,向水中投加二氧化碳也屬于酸化法。,二氧化碳的來(lái)源可以利用煙道氣,其中二氧化碳含量不低于40,采用前應(yīng)加以除塵凈化。,石灰軟化法 在水中投入石灰乳,利用石灰的脫硬作用,去除暫時(shí)硬度,使水軟 化。 石灰的投加量可以采用理論計(jì)算求出,而實(shí)際工作中多用試驗(yàn)方法確定。要特別提出注意的是,在用石灰軟化時(shí),為使細(xì)小的CaCO3顆粒長(zhǎng)大,同時(shí)要加絮凝劑(如FeCl3)。,藥劑緩垢法 加藥穩(wěn)定水質(zhì)的機(jī)理是在水中投加有機(jī)磷類(lèi)、聚羧酸型阻垢劑,利用它們的分散作用,晶格畸變效應(yīng)等優(yōu)異性能,控制晶體的成長(zhǎng),使水質(zhì)得到 穩(wěn)定。最常用的水質(zhì)穩(wěn)定劑有聚磷酸鈉、NTMP(氮基膦酸鹽)、EDP(乙醇二膦酸鹽)和聚馬來(lái)酸酐等。,()沉渣的脫水與利用 煉鐵 廠(chǎng)的沉渣主要是高爐煤氣洗滌水沉渣和高爐渣,都是用之為寶、棄之為害的沉渣。高爐水淬渣用于生產(chǎn)水泥,已是供不應(yīng)求的形勢(shì),技術(shù)也十分成熟。高爐煤氣洗滌 沉渣的主要成分是鐵的氧化物和焦炭粉,將這些沉渣加以利用,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀,同時(shí)也減輕了對(duì)環(huán)境的污染。 ()重復(fù)用水 應(yīng)該指出,懸浮物的去除、溫度的控制、水質(zhì)穩(wěn)定和沉渣的脫水與利用是保證循環(huán)用水必不可少的關(guān)鍵技術(shù),一環(huán)扣一環(huán),哪一環(huán)解決不好,循環(huán)用水都是空談。它們之間又不是孤立的,互相聯(lián)系,互相影響,所以要堅(jiān)持全面處理,形成良性循環(huán)。,煉鐵廠(chǎng)的用水量大,用水水質(zhì)要求有明顯差別,十分有利于串級(jí)用水,保證各類(lèi)水循環(huán)中濃縮倍數(shù)不必太高,有定量“排污”到下一道用水系統(tǒng)中,全廠(chǎng)就可以達(dá)到無(wú)廢水排放的水平。見(jiàn)圖。,二、高爐煤氣洗滌水的處理,高爐煤氣洗滌工藝及廢水性質(zhì) 從高爐引出的煤氣稱(chēng)荒煤氣,先經(jīng)過(guò)重力除塵,然后進(jìn)入洗滌設(shè)備。煤氣的洗滌 和冷卻是通過(guò)在洗滌塔和文氏管中水、氣對(duì)流接觸而實(shí)現(xiàn)的。由于水與煤氣直接接觸,煤氣中的細(xì)小固體雜質(zhì)進(jìn)入水中,水溫隨之升高,一些礦物質(zhì)和煤氣中的酚、 氰等有害物質(zhì)也被部分地溶入水中,形成了高爐煤氣洗滌水。 有代表性的洗滌有洗滌塔、文氏管并連洗滌工藝(見(jiàn)圖)和雙文氏管串級(jí)洗滌工藝(見(jiàn)圖)。,洗滌塔、文氏管并聯(lián)供水洗滌工藝流程,雙文氏管串級(jí)洗滌工藝流程,高爐煤氣洗滌水的水質(zhì)變化很大,不同的高爐或即便同一座高爐,在不同的工況下所產(chǎn)生的廢水都不相同,其物理化學(xué)性質(zhì)與原水有一定關(guān)系,但主要取決于高爐爐料的成分、爐頂煤氣壓力、洗滌水溫度等。一般物理化學(xué)成分見(jiàn)表,2高爐煤氣洗滌水處理工藝流程 高爐煤氣洗滌水處理工藝主要包括沉淀(或混凝沉淀)、水質(zhì)穩(wěn)定、降溫(有爐頂發(fā)電設(shè)施的可不降溫)、污泥處理四部分。沉淀 去除懸浮物采用輻射式沉淀池為多,效果較好。國(guó)內(nèi)采用的工藝流程有如下幾種。,(1)石灰軟化碳化法工藝流程 洗滌煤氣后的污水經(jīng)輻射式沉淀池加藥混凝 沉淀后,出水的80送往降溫設(shè)備(冷卻塔),其余20的出水泵往加速澄清池進(jìn)行軟化,軟化水和冷卻水混合流入加煙井,進(jìn)行碳化處理,然后泵送回煤氣洗 滌設(shè)備循環(huán)使用。從沉淀池底部排出泥漿,送至濃縮池進(jìn)行二次濃縮,然后送真空過(guò)濾機(jī)脫水。濃縮池溢流水回沉淀池,或直接去吸水井供循環(huán)使用。瓦斯泥送入貯 泥倉(cāng),供燒結(jié)作原料。 工藝流程見(jiàn)圖。,(2)投加藥劑法工藝流程 洗滌煤氣后的廢水經(jīng)沉淀池進(jìn)行混凝沉淀,在沉淀池出口的管道上投加阻垢劑,阻止碳酸鈣結(jié)垢,同時(shí)防止氧化鐵、二氧化硅、氫氧化 鋅等結(jié)合生成水垢,在使用藥劑時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)pH值。為了保證水質(zhì)在一定的濃縮倍數(shù)下循環(huán),定期向系統(tǒng)外排污,不斷補(bǔ)充新水,使水質(zhì)保持穩(wěn)定。 其工藝流程見(jiàn)圖。,(3)酸化法工藝流程 從煤氣洗滌塔排出的廢水,經(jīng)輻射式沉淀池自然沉淀(或混凝沉淀),上層清水送至冷卻塔降溫,然后由塔下集水池輸送到循環(huán)系統(tǒng),在輸送管道上設(shè)置加酸口,廢酸池內(nèi)的廢硫酸通過(guò)膠管適量均勻地加入水中。沉泥經(jīng)脫水后,送燒結(jié)利用。 見(jiàn)圖。,(4)石灰軟化藥劑法工藝流程 本處理法采用石灰軟化(2030的清水)和加藥阻垢聯(lián)合處理。由于選用不同水質(zhì)穩(wěn)定劑進(jìn)行組合配方,達(dá)到協(xié)同效應(yīng),增強(qiáng)水質(zhì)穩(wěn)定效果。 其流程見(jiàn)圖。,三、高爐沖渣廢水處理,高爐渣水淬方式分為渣池水淬和爐前水淬兩種,高爐沖渣廢水一般指爐前水淬所產(chǎn)生的廢水。因?yàn)檠h(huán)水質(zhì)要求低,所以經(jīng)渣水分離后即可 循環(huán),溫度高一些不影響沖渣,因而,在沖渣水系統(tǒng)中,可以設(shè)計(jì)成只有補(bǔ)充水、而無(wú)排污的循環(huán)系統(tǒng)。 渣水分離的方法有以下幾種。,1渣濾法 將渣水混合物引至一組濾池內(nèi),由渣本身作濾料,使渣和水通過(guò)濾池將渣截流在池內(nèi),并使水得到過(guò)濾。過(guò)濾后的水懸浮物含量很少,且在渣濾過(guò)程中,可以 降低水的暫時(shí)硬度,濾料也不必反沖洗,循環(huán)使用比較好實(shí)現(xiàn)。但濾池占地面積大,一般都要幾個(gè)濾池輪換作業(yè),并難以自動(dòng)控制,因此渣濾法只適用于小高爐的渣 水分離。,2槽式脫水法(RASA拉薩法) 將沖渣水用泵打入一個(gè)槽內(nèi),槽底、槽壁均用不銹鋼絲網(wǎng)攔擋,猶如濾池,但脫水面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 濾池,故占地面積較少。脫水后的水渣由槽下部的閥門(mén)控制排出,裝車(chē)外運(yùn);脫水槽出水夾帶浮渣,一并進(jìn)入沉淀池,沉淀下的渣再返回脫水槽,溢流水經(jīng)冷卻循環(huán) 使用。,3轉(zhuǎn)鼓脫水法(INBA印巴法) 將沖渣水引至一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)著的圓筒形設(shè)備內(nèi),通過(guò)均勻的分配,使渣水混合物進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓, 由于轉(zhuǎn)鼓 的外筒是由不銹鋼絲編織的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的渣和水很快得到分離。水通過(guò)渣和網(wǎng),從轉(zhuǎn)鼓的下部流出;渣則隨轉(zhuǎn)鼓一道做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)渣被帶到圓周的上部 時(shí),依靠自重落至轉(zhuǎn)鼓中心的輸出皮帶機(jī)上,將渣運(yùn)出,實(shí)現(xiàn)水與渣的分離。由于所有的渣均在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)被分離,沒(méi)有浮渣產(chǎn)生,不必再設(shè)沉淀設(shè)施,極大地提高了效 率,這是先進(jìn)的渣水分離設(shè)備。,第四節(jié) 煉鋼廢水的處理與利用,一、概述 煉鋼是將生鐵中含量較高的碳、硅、磷、錳等元素去除或降低到允許值之內(nèi)的工藝過(guò) 程。煉鋼方 法一般為轉(zhuǎn)爐煉鋼,并以純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼為主。電爐多煉一些特殊鋼,平爐煉鋼是一種老工藝,實(shí)際上已被淘汰。由于連鑄工藝的實(shí)施,連鑄機(jī)廣泛的使用是鋼鐵 工業(yè)的一次重大工藝改革,所以煉鋼廠(chǎng)包括了連鑄這一部分工藝過(guò)程。 煉鋼廢水主要分為三類(lèi)。,(1)設(shè)備間接冷卻水 這種廢水的水溫較高,水質(zhì)不受到污染,采取冷卻降溫后可循環(huán)使用,不外排。但必須控制好水質(zhì)穩(wěn)定,否則會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕或結(jié)垢阻塞現(xiàn)象。 (2)設(shè)備和產(chǎn)品的直接冷卻廢水 主要特征是含有大量的氧化鐵皮和少量潤(rùn)滑油脂,經(jīng)處理后方可循環(huán)利用或外排。,(3) 生產(chǎn)工藝過(guò)程廢水 實(shí)際上就是指轉(zhuǎn)爐除塵廢水。煉鋼廢水的水量,由于其車(chē)間組成、煉鋼工藝、給水條件的不同,而有所差異。,二、轉(zhuǎn)爐除塵廢水治理,眾所周 知,煉鋼過(guò)程是一個(gè)鐵水中碳和其他元素氧化的過(guò)程。鐵水中的碳與吹氧發(fā)生反應(yīng),生成CO,隨爐氣一道從爐口冒出?;厥者@部分爐氣,作為工廠(chǎng)能源的一個(gè)組成 部分,這種爐氣叫轉(zhuǎn)爐煤氣;這種處理過(guò)程,稱(chēng)為回收法,或叫未燃法。如果爐口處沒(méi)有密封,從而大量空氣通過(guò)煙道口隨爐氣一道進(jìn)入煙道,在煙道內(nèi),空氣中的 氧氣與熾熱的CO發(fā)生燃燒反應(yīng),使CO大部分變成CO2,同時(shí)放出熱量,這種方法稱(chēng)為燃燒法。這兩種不同的爐氣處理方法,給除塵廢水帶來(lái)不同的影響。含塵 煙氣一般均采用兩級(jí)文丘里洗滌器進(jìn)行除塵和降溫。使用過(guò)后,通過(guò)脫水器排出,即為轉(zhuǎn)爐除塵廢水。,(一)轉(zhuǎn)爐除塵廢水處理技術(shù) 如上所述,要解決轉(zhuǎn)爐除塵 廢水的關(guān)鍵技術(shù),一是懸浮物的去除;二是水質(zhì)穩(wěn)定問(wèn)題;三是污泥的脫水與回收。,1懸浮物的去除 純氧頂吹轉(zhuǎn)爐除塵廢水中的懸浮物雜質(zhì)均為無(wú)機(jī)化合物,采用自然沉淀的物理方法,雖 能使出水懸浮物含量達(dá)到 150200mgL的水平,但循環(huán)利用效果不佳,必須采用強(qiáng)化沉淀的措施。一般在輻射式沉淀池或立式沉淀池前加混凝藥劑,或先通過(guò)磁凝聚器經(jīng)磁化后進(jìn) 入沉淀池。最理想的方法應(yīng)使除塵廢水進(jìn)入水力旋流器,利用重力分離的原理,將大顆粒大于60m的懸浮顆粒去掉,以減輕沉淀池的負(fù)荷。廢水中投加 lmgL的聚丙烯酰胺,即可使出水懸浮物含量達(dá)到100mgL以下,效果非常顯著,可以保證正常的循環(huán)利用。由于轉(zhuǎn)爐除塵廢水中懸浮物的主要成分是鐵 皮,采用磁凝聚器處理含鐵磁質(zhì)微粒十分有效,氧化鐵微粒在流經(jīng)磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生磁感應(yīng),離開(kāi)時(shí)具有剩磁,微粒在沉淀池中互相碰撞吸引凝成較大的絮體從而加速沉 淀,并能改善污泥的脫水性能。,2水質(zhì)穩(wěn)定問(wèn)題 由于煉鋼過(guò)程中必須投加石灰,在吹氧時(shí)部分石灰粉塵還未與鋼液接觸就 被吹出爐外,隨煙氣一道進(jìn)入除塵系統(tǒng),因此,除塵廢水中Ca 2含量相當(dāng)多,它與溶入水中的CO2反應(yīng),致使除塵廢水的暫時(shí)硬度較高,水質(zhì)失去穩(wěn)定。采用 沉淀池后投入分散劑(或稱(chēng)水質(zhì)穩(wěn)定劑)的方法,在螯合、分散的作用下,能較成功地防垢、除垢。投加碳酸鈉(Na2CO3)也是一種可行的水質(zhì)穩(wěn)定方法。 Na2CO3和石灰Ca(OH)2反應(yīng),形成CaCO3沉淀: CaO+H2OCa(OH)2 Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+ 2NaOH 而生成的NaOH與水中CO2作用又生成Na2CO3,從而在循環(huán)反應(yīng)的過(guò)程中,使Na2C03得到再生,在運(yùn)行中由于排污和滲漏所致,僅補(bǔ) 充一些量的Na2CO3保持平衡。該法在國(guó)內(nèi)一些廠(chǎng)的應(yīng)用中有很好效果。,利用高爐煤氣洗滌水與轉(zhuǎn)爐除塵廢水混合處理,也是保持水質(zhì)穩(wěn)定的一種有效方法。 由于高爐煤氣洗滌水含有大量的HCO3,而轉(zhuǎn)爐除塵廢水含有較多的OH,使兩者結(jié)合,發(fā)生如下反應(yīng): Ca(OH)2+Ca(HCO3) 22CaCO3+2H2O 生成的碳酸鈣正好在沉淀池中除去,這是以廢治廢、綜合利用的典型實(shí)例。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中如果OH與HCO3量不平衡,適當(dāng) 在沉淀池后加些阻垢劑做保證。,總之,水質(zhì)穩(wěn)定的方法是根據(jù)生產(chǎn)工藝和水質(zhì)條件,因地制宜地處理,選取最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法。,3污泥的脫水與回收 轉(zhuǎn)爐除塵廢水,經(jīng)混凝沉淀后可實(shí)現(xiàn) 循環(huán)使用,但沉積在池底的污泥必須予以恰當(dāng)處理,否則循環(huán)仍是空話(huà)。轉(zhuǎn)爐除塵廢水污泥含鐵達(dá)70,有很高的利用價(jià)值。處理此種污泥與處理高爐煤氣洗滌水 的瓦斯泥一樣,國(guó)內(nèi)一般采用真空過(guò)濾脫水的方法,脫水性能比較差,脫水后的泥餅很難被直接利用,制成球團(tuán)可直接用于煉鋼。 如圖所示。,(二)廢水處理工藝流程 1混凝沉淀-水穩(wěn)藥劑處理流程 從一級(jí)文氏管排出的除塵廢水經(jīng)明渠流人粗粒分離槽,在粗粒分離槽中將含量約為15的、粒徑大 于60m的粗顆粒雜質(zhì)通過(guò)分離機(jī)予以分離,被分離的沉渣送燒結(jié)廠(chǎng)回收利用;剩下含細(xì)顆粒的廢水流人沉淀池,加人絮凝劑進(jìn)行混凝沉淀處理,沉淀池出水由循 環(huán)水泵送二級(jí)文氏管使用。二級(jí)文氏管的排水經(jīng)水泵加壓,再送一級(jí)文氏管串聯(lián)使用,在循環(huán)水泵的出水管內(nèi)注人防垢劑(水質(zhì)穩(wěn)定劑),以防止設(shè)備、管道結(jié)垢。 加藥量視水質(zhì)情況由試驗(yàn)確定。 如圖所示。沉淀池下部沉泥經(jīng)脫水后送往燒結(jié)廠(chǎng)小球團(tuán)車(chē)間造球回收利用。,2藥磁混凝沉淀-永磁除垢工藝 轉(zhuǎn)爐除塵廢 水經(jīng)明渠進(jìn)入水力旋流器進(jìn)行粗細(xì)顆粒分離,粗鐵泥經(jīng)二次濃縮后,送燒結(jié)廠(chǎng)利用;旋流器上部溢流水經(jīng)永磁場(chǎng)處理后進(jìn)人污水分配池與聚丙烯酰胺溶液混合,隨后 分流到立式(斜管)沉淀池澄清,其出水經(jīng)冷卻塔降溫后流人集水池,清水通過(guò)磁除垢裝置后加壓循環(huán)使用;立式沉淀池泥漿用泥漿泵提升至濃縮池,污泥濃縮后進(jìn) 真空過(guò)濾機(jī)脫水,污泥 含水率約達(dá)4050,送燒結(jié)利用。 見(jiàn)圖。,3磁凝聚沉淀-水穩(wěn)藥劑工藝 轉(zhuǎn)爐除塵廢水經(jīng)磁凝聚器磁化后,流人沉淀池,沉淀池出水中投加Na2C03解決水質(zhì)穩(wěn)定問(wèn)題,沉淀池沉泥送過(guò)濾機(jī)脫水(廂式 壓濾機(jī)已在轉(zhuǎn)爐除塵廢水處理工藝流程中應(yīng)用,泥餅一般可使含水率為2530,優(yōu)于真空過(guò)濾機(jī))。 見(jiàn)圖.,三、連鑄機(jī)廢水處理 隨著鋼鐵生產(chǎn)的 發(fā)展,連鑄技術(shù)已被越來(lái)越多的鋼鐵企業(yè)采用,我國(guó)的連鑄比大幅度上升。連鑄工藝省去了模鑄和初軋開(kāi)坯的工序,鋼水直接流人連鑄機(jī)的結(jié)晶器,使液態(tài)金屬急劇 冷卻,從結(jié)晶器尾部拉出的鋼坯進(jìn)入二次冷卻區(qū),二次冷卻區(qū)由輥道和噴水冷卻設(shè)備構(gòu)成。在連鑄過(guò)程中,供水起著重要作用,為了提高鋼坯的質(zhì)量,對(duì)連鑄機(jī)用水 水質(zhì)的要求越來(lái)越高,水的冷卻效果好壞直接影響到鋼坯的質(zhì)量和結(jié)晶器的使用壽命。由于連鑄工藝的實(shí)施,簡(jiǎn)化了加工鋼材的過(guò)程,不但大量節(jié)省基建投資和運(yùn)行 費(fèi)用,而且減少能耗,提高成材率。 連鑄生產(chǎn)中廢水主要形成以下三組循環(huán)系統(tǒng)。,1設(shè)備間接冷卻水(軟化水系統(tǒng)) 此類(lèi)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)是密閉循環(huán),主要 指結(jié)晶器和其他設(shè)備的間接冷卻水。由于水質(zhì)要求高,一般用軟化水,必須處理好水質(zhì)穩(wěn)定問(wèn)題。采用脫硬后的軟水,伴隨著低硬水腐蝕速度加快,防蝕為主要矛 盾。采用投藥方法控制水質(zhì)穩(wěn)定應(yīng)考慮定量強(qiáng)制性排污,以防止鹽類(lèi)物質(zhì)的富集。由于備部位對(duì)水壓和流速的不同要求,應(yīng)注意分別情況供水。 軟化水系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖。,2設(shè)備和產(chǎn)品的直接冷卻水 主要是指二次冷卻區(qū)產(chǎn)生的廢水,大量的噴嘴向拉輥牽引的鋼坯噴水,進(jìn)一步使鋼坯冷卻固化,此水受熱污染并帶有氧化鐵皮和油 脂。二次冷卻區(qū)的噸鋼耗水量一般為0.50.8m3。含氧化鐵皮、油和其他雜質(zhì),以及水溫較高,這是二次冷卻水的特點(diǎn)。處理方法一般采用固-液分離(沉 淀)、液-液分離(除油)、過(guò)濾、冷卻、水質(zhì)穩(wěn)定措施,以達(dá)到循環(huán)利用。 下圖表示了連鑄二次冷卻水的常規(guī)流程。,廢水經(jīng)一次鐵皮坑,將大顆粒(50m 以上)的氧化鐵皮清除掉,用泵將水送入沉淀池,在此一方面進(jìn)一步除去水中微細(xì)顆粒的氧化鐵皮,另一方面利用除油器將油除去。為了保證沉淀池出水懸浮物含量 低一些,以保證冷卻噴嘴不致阻塞,所以一般投藥,采取混凝沉淀的方式(試驗(yàn)表明,用石灰、25mg/L的活化氧化鈣和lmg/L的聚丙烯酰胺進(jìn)行混凝處 理,可使凈化效率提高10一20,同時(shí)也減輕快濾池負(fù)荷。,3凈循環(huán)水系統(tǒng) 此系統(tǒng)是用于冷卻軟水的,水源一般來(lái)自工業(yè)給水系統(tǒng),由泵將水送人熱交換器,交換軟水中的熱量,而凈循環(huán)水系統(tǒng)的熱量由冷卻塔降溫,降 溫后循環(huán)使用。由于冷卻塔和儲(chǔ)水池與外界接觸,應(yīng)考慮水量損失和風(fēng)沙污染。,第五節(jié) 軋鋼廠(chǎng)廢水處理,細(xì)錠或鋼坯通過(guò)軋制成板、管、型、線(xiàn)等鋼材。軋鋼分 熱軋和冷軋兩類(lèi)。熱軋一般是將鋼錠或鋼坯在均熱爐里加熱至11501250后軋制成材;冷軋通常是指不經(jīng)加熱,在常溫 下軋制。生產(chǎn)各種熱軋、冷軋產(chǎn) 品過(guò)程中需要大量水冷卻、沖洗鋼材和設(shè)備,從而也產(chǎn)生廢水和廢液。軋鋼廠(chǎng)所產(chǎn)生的廢水的水量和水質(zhì)與軋機(jī)種類(lèi)、工藝方式、生產(chǎn)能力及操作水平等因素有關(guān)。 熱軋廢水的特點(diǎn)是含有大量的氧化鐵皮和油,溫度較高,且水量大。經(jīng)沉淀、機(jī)械除油、過(guò)濾、冷卻等物理方法處理后,可循環(huán)利用,通稱(chēng)軋鋼廠(chǎng)的濁環(huán)系統(tǒng)。冷 軋廢水種類(lèi)繁多,以含油(包括乳化液)、含酸、含堿和含鉻(重金屬離子)為主,要分流處理并注意有效成分的利用和回收。,一、熱軋廢水的處理 熱軋廠(chǎng)的給 排水,包括凈環(huán)水和濁環(huán)水兩個(gè)系統(tǒng)。凈環(huán)水主要用于空氣冷卻器、油冷卻器的間接冷卻,與一般循環(huán)水系統(tǒng)一樣,這里不再贅述。含氧化鐵皮和油的濁循環(huán)水是主 體廢水,所謂熱軋廠(chǎng)廢水的處理,就是指這部分廢水。主要技術(shù)問(wèn)題是:固液分離、油水分離和沉渣的處理。,1熱軋廢水的處理工藝 熱軋濁環(huán)水常用的凈化構(gòu) 筑物,按治理深度的不同有不同的組合,但總的都要保證循環(huán)使用條件。常用流程如下。 (1)一次沉淀工藝流程 如圖所示。,僅僅用一個(gè)旋流沉淀池來(lái)完 成凈化水質(zhì),既去除氧化鐵皮,又有除油效果,國(guó)內(nèi)還是比較常見(jiàn)的流程。旋流沉淀池設(shè)計(jì)負(fù)荷一般采用2530m3/(m2h),廢水在沉淀池的停留時(shí) 間可采用6一l0min。與平流沉淀池相比,占地面積小,運(yùn)行管理方便, 構(gòu)造示于圖。,(2)二次沉淀工藝流程 如圖所示。,系統(tǒng)中根據(jù)生產(chǎn)對(duì)水溫的要求,可設(shè)冷卻塔,保證用水的水溫。,(3)沉淀混凝 沉淀-冷卻工藝流程如圖所示。,這是完整的工藝流程,用加藥混凝沉淀,進(jìn)一步凈化,使循環(huán)水懸浮物含量可小于50mg/L。,(4)沉淀過(guò)濾冷卻工藝流程 如圖所示。為了提高循環(huán)水質(zhì),熱軋廢水經(jīng)沉淀處理后,往往再用單層和雙層濾料的壓力過(guò)濾器進(jìn)行最終凈化。,2沉泥處理 沉淀于鐵皮坑和一次旋流沉淀池的氧化鐵皮顆粒較大,一般用抓斗取出后,通過(guò)自然脫水就可利用。從二次沉淀池和過(guò)濾器分離的細(xì)顆粒氧化鐵皮,采取絮凝濃縮后,經(jīng)真空濾機(jī)脫水、濾餅脫油后回用,見(jiàn)圖。,3含油廢水廢渣處理 含油廢水用管道或槽車(chē)排人含油廢水調(diào)節(jié)槽,靜止分離出油和污泥。浮油排人浮油槽,待廢油再生利用。去除浮油和污泥的含油廢水經(jīng)混凝沉淀和加壓浮上,水得到凈化,重復(fù)利用或外排。上浮的油渣排入浮渣槽,脫水后成含油泥餅。 流程如圖所示。,廢油再生方法為加熱分離法,其工藝流程見(jiàn)圖。,軋鋼廠(chǎng)的含油泥餅經(jīng)焚燒處理,灰渣冷卻后送燒結(jié)廠(chǎng)或原料場(chǎng)回收利用。,二、冷軋廢水處理 冷軋鋼材必須清除原料的表面氧化鐵皮,采用酸洗清除氧化鐵皮,隨 之產(chǎn)生廢酸液和酸洗漂洗水。還有一種廢水就是冷卻軋輥的含乳化液廢水。除此以外,軋鍍鋅帶鋼產(chǎn)生含鉻廢水。,1中和處理 軋鋼廠(chǎng)的酸性廢水一般采用投藥 中和法和過(guò)濾中和法。常用的中和劑為石灰、石灰石、白云石等。 投藥中和的處理設(shè)備主要由藥劑配制設(shè)備和處理構(gòu)筑物兩部分組成,流程見(jiàn)圖。,由于軋 鋼廢水中存在大量的二價(jià)鐵離子,中和產(chǎn)生的Fe(OH)2溶解度較高,沉淀不徹底,采用曝氣方式使二價(jià)鐵變成三價(jià)鐵沉淀,出水效果好,而且沉泥也較易脫水, 如圖的流程所示。,過(guò)濾中和就是使酸性廢水通過(guò)堿性固體濾料層進(jìn)行中和。濾料層一般采用石灰石和白云石。過(guò)濾中和只適用于水量較小的軋鋼廠(chǎng)。,2乳化液廢水處理 軋鋼含油及乳化液廢水中,有少量的浮油、浮渣和油泥。利用貯油槽除調(diào)節(jié)水量、保持廢水成分均勻、減少處理構(gòu)筑物的容量外,還有利于以 上成分的靜置分離。所以槽內(nèi)應(yīng)有刮油及刮泥設(shè)施,同時(shí)還設(shè)加熱設(shè)備。 乳化液的處理方法有化學(xué)法、物理法、加熱法和機(jī)械法,以化學(xué)法和膜分離法常見(jiàn)?;瘜W(xué) 法治理時(shí),一般對(duì)廢水加熱,用破乳劑破乳后,使油、水分離?;瘜W(xué)破乳關(guān)鍵在于選好破乳劑。冷軋乳化液廢水的膜分離處理主要有超濾和反滲透兩種,超濾法的運(yùn) 行費(fèi)用較低,正在推廣使用。,三、廢液的處理與利用 軋鋼酸洗車(chē)間在酸洗鋼材過(guò)程中,酸洗液的濃度逐漸下降,以致不能再用而需要排出廢酸更換新酸。這種不 能繼續(xù)使用的酸液叫做酸洗廢液。用硫酸酸洗產(chǎn)生硫酸廢液,含有游離硫酸和硫酸亞鐵;用鹽酸酸洗產(chǎn)生含鹽酸的氯化亞鐵的廢液;在酸洗不銹鋼時(shí),用硝酸氫氟 酸混合酸液,廢液除含游離酸外,還含有鐵、鎳、鈷、鉻等金屬鹽類(lèi)。所有的廢酸液均含有有用物質(zhì),應(yīng)予以回收利用。,1硫酸酸洗廢液的回收 用硫酸酸洗鋼材的廢液,一般含有硫酸5一13,含硫酸亞鐵1723。 這種酸洗廢液回收方法較 多,下面介紹比較常用的方法。,(1)真空濃縮冷凍結(jié)晶法(減壓蒸發(fā)冷凍結(jié)晶法) 由
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