水處理論文綜述

1、 TOC o 1-5 h z 1文獻綜述21.1包鋼尾礦壩廢水現(xiàn)狀特征21.2鋼鐵工業(yè)廢水回用現(xiàn)狀與差距2 HYPERLINK l bookmark1 o Current Document 1.21鋼鐵工業(yè)用水與廢水回用現(xiàn)狀2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.22鋼鐵工業(yè)用水回用技術(shù)與差距3 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 1.2用于循環(huán)冷卻水處理劑性能評價方法3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.21高爐循環(huán)冷卻水特點與相關(guān)水質(zhì)標準3

2、HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1.3緩蝕阻垢性能的測定方法4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.31緩釋性能的測定方法4 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 1.32緩蝕劑4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 1.33阻垢性能的測定方法5 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 1.34阻垢劑5 HYPERLINK l bookmark28 o C

3、urrent Document 1.4循環(huán)冷卻水的阻垢緩蝕研究現(xiàn)狀51.41國內(nèi)研究現(xiàn)狀51.42國外研究現(xiàn)狀7 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 1.5選題的目的及意義91.51選題的目的9 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 1.52選題的意義9 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 1.53研究內(nèi)容10 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 1.54試驗儀器與設備10 HYPERLINK l book

4、mark46 o Current Document 1.55試驗藥劑11 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 1.6參考文獻121文獻綜述1.1包鋼尾礦壩滲漏水現(xiàn)狀特征包鋼尾礦庫位于包頭市昆都侖區(qū)以西的包鋼場區(qū)西南部。庫壩呈矩形，為四 面圍壩而成的平地型尾礦庫，南北長3.5km，東西寬約3.2km，壩體總長11.5km， 庫區(qū)面積約為10km2,為內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的尾礦庫之一。尾礦庫于1955年開 始建設，1963年建成投入使用至今已存放了大量的尾礦資源。庫區(qū)南距包蘭鐵 路250400m，北部為九原區(qū)工業(yè)園區(qū)，鄰近110國道，東與包鋼熱電廠的第

5、一灰渣場毗鄰，西部2km是郊區(qū)打拉亥村。根據(jù)包鋼技術(shù)中心環(huán)保所提供數(shù)據(jù)表明（2011.4.11-2011.5.9分析數(shù)據(jù)）：按 工業(yè)用水排放標準，包鋼尾礦壩滲漏水氯化物1390mg/L，超標4.63倍；氨氮 147.7mg/L，超標5.91倍；硫酸鹽3319mg/L，超標2.21倍；鈣鎂離子分別為634 mg/L和912 mg/L，超標3.17倍。因此，可以確定鈣鎂離子、氯化物、氨氮、SO42- 是我們的主要研究對象。包鋼尾礦壩滲漏水和壩內(nèi)水的兩月污染物濃度見表1。表1尾礦壩內(nèi)廢水各污染物兩月平均值（mg/L）名稱、 項目F-pHSSSO42 -Cl-氨氮尾礦滲漏水7.047.27163334

6、31390100.915尾礦壩內(nèi)水61.787.06511810988.5121131625.031.2工業(yè)廢水回用現(xiàn)狀與差距1.21工業(yè)用水與廢水回用現(xiàn)狀鋼鐵工業(yè)是基礎產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟發(fā)展有著舉足輕重的作用。近幾十年來由 于鋼鐵行業(yè)的技術(shù)進步與結(jié)構(gòu)調(diào)整，鋼產(chǎn)量持續(xù)增長。鋼鐵企業(yè)用水量持續(xù)增長， 但所用新水量有著逐年下降的趨勢，如以1996年鋼產(chǎn)耗水量為基數(shù)，在同等產(chǎn) 鋼量條件下，2005年要比1996年節(jié)省新水85.92億噸，說明近年來我國鋼鐵工 業(yè)用水與節(jié)水成效顯著。但是，由于鋼產(chǎn)量增加，用水量仍呈上升趨勢，用水短 缺問題有增無減。1.22工業(yè)用水回用技術(shù)與差距我國廢水處理與回用技術(shù)具有自

7、身特色，與國外一些發(fā)達國家相比并不遜 色。但就鋼鐵行業(yè)水處理技術(shù)整體而言，有些與國外水平相當，有些尚存在一定 的差距，主要有以下一些具體表現(xiàn)：1就鋼鐵企業(yè)的廢水回用技術(shù)而言，已經(jīng)基本掌握了串級用水、循環(huán)用水、 一水多用、分級使用等廢水重復利用技術(shù)與工藝。2對料廠廢水、燒結(jié)廢水、高爐沖渣水、轉(zhuǎn)爐除塵廢水、連鑄機冷卻水等 也基本掌握了處理與回用工藝與技術(shù)。3用于處理軋鋼乳狀油廢水和破乳技術(shù)，超濾與反滲透技術(shù)，以及廢酸回 收技術(shù)、低濃度酸堿廢水處理技術(shù)，已經(jīng)形成較完整的有效技術(shù)。但就總體水平、 監(jiān)控儀表與膜材料上仍有較大差距。4水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)與藥劑，目前我國在藥劑品質(zhì)、品種上及生產(chǎn)工藝與技術(shù) 上還存在

8、一些差距。5焦化廢水處理技術(shù)差距不大，但焦化廢水的質(zhì)與量差別很大。1.2用于循環(huán)冷卻水處理劑性能評價方法1.21高爐循環(huán)冷卻水特點與相關(guān)水質(zhì)標準水在冷卻過程中，由于蒸發(fā)、風吹、生產(chǎn)損失、排污等損失一部分水，所以 循環(huán)水要求不斷補充，這也將帶進一部分懸浮物、鹽類及氣體等，由于水分不斷 蒸發(fā)，循環(huán)水被濃縮，造成系統(tǒng)水中含鹽量的增高，從而造成結(jié)垢與腐蝕。要使循環(huán)水取得良好效果，對于循環(huán)水和補充水的各項雜質(zhì)應當有限制性的 要求。鋼鐵企業(yè)敞開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水誰知標準大致與下表接近：項目單位要求和使用條件允過量時危害懸浮物mg/L根據(jù)生產(chǎn)工藝要求確定W污泥沉淀換熱設備為板式、翹片管式、螺WPH值根據(jù)藥劑配

9、方確定7.0 9.2甲基mg/L根據(jù)藥劑配方及工況條件確定W產(chǎn)生黏性強的污垢Ca2+mg/L根據(jù)藥劑配方及工況條件確定30結(jié)垢Fe2+mg/L導致局部腐蝕、結(jié)垢cl-mg/L碳鋼換熱設備W加速局部腐蝕，主要為隙 縫腐蝕、點蝕和應力腐蝕不銹鋼換熱設備WSO42-mg/L有問W腐蝕對系統(tǒng)中混凝土材質(zhì)的要求按現(xiàn)行的巖土工程勘察規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行硅酸mg/LW污泥沉積、硅垢有問題？游離mg/L在回水總管處0.黏結(jié)作用，促進污泥沉積石油類mg/L污泥油垢沉積煉油企業(yè)9的特殊設計的堿性運行系統(tǒng)，其中的共 聚物分散劑用來抑制氫氧化鋅、磷酸鋅和磷酸鈣的沉淀。目前，美國冷卻水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢是：（1）水處理化學品

10、的需求量將繼 續(xù)穩(wěn)定增長；（2）新技術(shù)以及新產(chǎn)品的采用，將允許在冷卻水系統(tǒng)中使用復用水； （3）含漠殺生劑的用量進一步增加，這不僅可以提高堿性冷卻水的處理效率， 還可以強化對系統(tǒng)污垢的控制；（4）全有機方案將進一步得到發(fā)展；（5）鋅鹽仍 將在各種配方中出現(xiàn)，特別是煉油廠的冷卻水系統(tǒng)；（6）更加強調(diào)開發(fā)和使用自 動給藥設備和計算系統(tǒng)，減少化學藥劑用量。使用專用計算機取代目前所依靠的 復雜主機程序的趨勢即將出現(xiàn)。日本冷卻水的耗用量約占工業(yè)水用量的70%，由于供水日趨緊張，一些地區(qū) 的供需已失去平衡。因此，日本逐漸加快了以循環(huán)冷卻水取代直流冷卻水系統(tǒng)的 步伐，循環(huán)水的濃縮倍數(shù)也在不斷提高。據(jù)報道，在

11、開式、直流式和密閉式的冷 卻系統(tǒng)中，敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)約占90%，平均濃縮倍數(shù)已由原先的2倍上升至3 -4倍，在缺水地區(qū)可達到6倍。冷卻水處理方案在六十年代廣泛的使用銘酸鹽，由于環(huán)境法規(guī)的嚴格限制， 大約到1970年，開始以磷酸鹽取代，直至最近普及使用并以聚磷酸鹽為主。但 考慮到日本地理環(huán)境的特點以及冷卻水排污水中所含磷酸鹽對湖泊、河流與近海 水域中藻類繁殖所造成的嚴重環(huán)境問題。因此，對水處理化學品的篩選傾向是使 用含低濃度磷或不含磷的配方。目前，取代磷酸鹽的有機磷酸鹽配方化學品已滲 透到市場中。典型的化學配方為有機磷酸鹽、聚丙烯酸和鋅鹽，其中有機磷酸鹽（如氨基 三亞甲基磷酸、磷?；⊥槿人?/p>

12、）和聚合物（聚丙烯酸和聚馬來酐）是當前取 代聚磷酸鹽最廣泛采用的配方。在對粘泥控制方面，日本與美國和西歐一樣，使 用氯和氯化合物，季銨鹽曾被廣泛地用于殺菌滅藻，但因其泡沫間題用量已經(jīng)減 少。有機漠化物可減少微生物的吸附作用，許多有機氮/硫化物也用作粘泥控制 劑，其中以亞甲基雙硫氤酸最為常用。目前，用酶作粘泥控制劑的開發(fā)工作正在 積極進行，輔助的酶基粘泥控制劑也因此得到發(fā)展。阻垢性能優(yōu)越、無磷、非氮且易生物降解的水處理劑一直是研究者感興趣的 方向之一，目前有工業(yè)應用報道的均聚物主要有聚環(huán)氧琥珀酸（PESA ）和聚天冬 氨酸（PASP）兩種產(chǎn)品。作為阻垢劑，PESA主要用于冷卻水處理，適用于高堿、

13、 高硬、高溫條件。它與氯的相容性好、阻垢性能不受氯濃度的影響。PESA與磷 酸鈉、PBTCA等多種藥劑復配使用均有較好的協(xié)同效應。在高硬度、高堿度的 水質(zhì)條件下，PESA對碳酸鈣的阻垢效果優(yōu)于ATMP和HEDP。實驗表明，相對 分子質(zhì)量在400800的PESA阻垢性能最好。實驗證明聚天冬氨酸具有良好的緩 蝕阻垢性能能抑制CaCO3、CaSO4和BaSO4垢的形成，可耐高溫，熱穩(wěn)定性好， 可應用于高溫、高鈣水系統(tǒng)及反滲透膜處理系統(tǒng)。近年來，共聚物阻垢劑一直是 循環(huán)冷卻水處理藥劑研究的熱點。由于大多數(shù)共聚物結(jié)構(gòu)中不僅含有羧基，而且 含有羥基、酯基、磺酸基或磷?；扔H水性基團，因此共聚物的阻垢分散性

14、能遠 比水溶性均聚物優(yōu)異。它們的特點是不僅能夠抑制碳酸鈣垢，同時對磷酸鈣垢、 磷酸鈣垢、氧化鐵、黏泥等也有很好的抑制分散作用。從早期的均聚物，發(fā)展到 二元共聚物、三元共聚物，共聚物阻垢分散劑的品種在不斷增多。因此，國內(nèi)對 其的應用也較為顯著。1.43研究緩蝕阻垢性能的必要性緩釋阻垢劑對于減緩循環(huán)冷卻水的腐蝕、阻垢有著重要的的作用，可以減緩 機器的損耗、以及更新等。經(jīng)過研究來確定在不同環(huán)境下使用緩釋阻垢劑最佳的 方案，從而減少不必要的資源損失，所以研究緩蝕阻垢性能是一項必不可少的工 作。1.5選題的目的及意義1.51選題的目的課題主要目的為：解決包鋼尾礦壩水質(zhì)污染環(huán)境問題，減少尾礦壩污染負荷，

15、維持恢復尾礦壩及周邊地區(qū)的生態(tài)平衡，以免造成尾礦壩及周邊地區(qū)環(huán)境的深度 惡化，造成巨大的經(jīng)濟損失。故將尾礦壩廢水進行污染物達標治理，實現(xiàn)工業(yè)廢 水循環(huán)再利用，降低成本，提高廢水的回用率。與此同時，本課題的實施符合可 持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟的理念，可為包鋼用水找到新的水源，解決包頭地區(qū)水缺乏 的問題，最大限度地提高三廢綜合利用水平。1.52選題的意義包鋼尾礦壩內(nèi)廢水因污染物多年循環(huán)富集水質(zhì)已嚴重惡化，其最明顯的一個 特征是：2000年左右壩內(nèi)魚消失，2005年后壩內(nèi)水草也難以找到，各種鳥類也 消失，動物多樣性不復存在。與此同時，尾礦壩還存在著嚴重的滲漏現(xiàn)象，對尾 礦壩周圍的地下水及環(huán)境造成嚴重污染，

16、尾礦壩周圍農(nóng)田基本喪失耕種功能，周 圍農(nóng)民被迫搬遷，引發(fā)大量農(nóng)民上訪糾紛。包鋼尾礦壩目前存在的環(huán)境污染問題 已引起國家環(huán)境保護部的高度重視，被環(huán)境保護部列入2009年“關(guān)于報送環(huán)境 與健康相關(guān)資料的函”（環(huán)科便函200928號）名單。因此，包鋼尾礦壩廢水 的綜合治理刻不容緩。包鋼是包頭市用水大戶，目前包鋼噸鋼耗水量是7.5噸，水循環(huán)利用率僅為 40%。隨著包鋼產(chǎn)能的不斷擴大，降低噸鋼耗水量，提高水循環(huán)利用率，是包鋼 亟待解決的問題之一。而且包鋼地處缺水的包頭市，要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須下 大力氣做好節(jié)水工作。高爐循環(huán)冷卻水是包鋼的用水大戶，包鋼煉鐵廠1#5#高爐循環(huán)水系統(tǒng)為敞 開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

17、，循環(huán)水量約41800m3/h，其中高壓水量10200m3/h，常壓水 量31600m3/h。目前包鋼循環(huán)冷卻水的補水大部分是黃河新水，黃河水資源并不 是取之不盡、用之不竭的資源，隨著黃河來水偏少，節(jié)約使用黃河水迫在眉睫。 稀土廠也是包頭市用水大戶，僅稀土高科每天用于焙燒礦水浸用水的量即達到 5000噸/天，由此產(chǎn)生的廢水除部分經(jīng)處理后循環(huán)使用外，大部分均排往包鋼尾 礦壩，生產(chǎn)補水也依靠黃河水。將處理后的尾礦壩選礦廢水滲漏水用于包鋼和稀土廠補水。并且，因為包鋼 高爐循環(huán)冷卻水對水質(zhì)要求最高，只要是包鋼高爐循環(huán)冷卻水能用的水，就能滿 足其他企業(yè)生產(chǎn)用水。要實現(xiàn)這一目標，尾礦壩選礦廢水滲漏水中的高

18、氨氮、含 鹽量、SO42-、Cl-、F-是必須攻克的難點。我們的目標是：經(jīng)過本技術(shù)處理后水質(zhì) 可以達到城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標準(GB/T19923-2005)，再經(jīng)過進 一步深度處理，使水質(zhì)達到包鋼高爐循環(huán)冷卻水的要求。綜上所述，通過對尾礦壩廢水(選礦廢水和稀土廠污水)滲漏水的綜合治理， 及對綜合治理后的水循環(huán)利用，可以為包鋼與尾礦壩附近的華美稀土廠及周圍企 業(yè)用水提供新的水源。同時可以降低尾礦壩對周邊地下水的污染，改善周邊的生 態(tài)環(huán)境，回收稀有金屬，符合我國加強能源資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護，增強可持 續(xù)發(fā)展能力的宏觀經(jīng)濟發(fā)展要求，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。1.53研究內(nèi)容1利用旋轉(zhuǎn)

19、掛片法對緩蝕劑的緩釋性能進行研究2利用碳酸鈣沉淀法對阻垢劑的阻垢性能進行研究3利用摩爾法來測定氯離子，從而研究氯離子濃度對腐蝕的影響4根據(jù)實際情況，如對不同溫度、不同轉(zhuǎn)速、不同緩蝕阻垢劑的濃度、 不同原水濃度等重要因素進行試驗分析，從而確定最佳的試驗方案與結(jié)果。1.54試驗儀器與設備表2試驗儀器設備一覽表名稱規(guī)格數(shù)量旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕試驗儀RCC-ffl1臺電熱恒溫鼓風干燥箱101-1-S1臺電熱恒溫水浴鍋HH.SY21-Ni8-c1臺電子天平FA2004N1臺試片GB20#碳鋼I型30個試驗管I型-循環(huán)冷卻水動態(tài)模擬實驗系 統(tǒng)WDM-D1套吸附柱多級并聯(lián)1套X射線衍射儀Pw1700,Cu 靶1臺1.55試驗藥劑氧化鉀溶液、硼砂緩沖溶液、乙二胺四乙酸二鈉標準滴定溶液、鹽酸標準滴 定溶液、鈣-羧酸指示劑、漠甲酚綠-甲基紅指示液、碳酸氫鈉標準溶液、丙酮、 無水乙醇、鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液、六次甲基四胺以及阻垢緩蝕劑。1.6參考文獻賈豐春，李自托等.工業(yè)循環(huán)冷卻水阻垢劑研究現(xiàn)狀與發(fā)展J.工業(yè)水處理，2006, 26(4)： 12-14D M Zaver