淮北疾控中心實驗室污水處理設備

染物外，還有高濃度的酚類、吡啶、喹啉、多環芳烴等有機污染物，是一種典型的高濃度、高污染、有毒、難降解的工業廢水。2009年我國焦化廢水排放總量為20690萬t，占全國廢水總排放量0.99%，CODcr排放量占全國工業總排放量1.26%，氨氮排放量占全國工業總排放量3.25%。而我國目前污水處理能力只占20%，70%～80%的污水被直接排放，這遠遠超過了目前的環境容量。污水處理方法主要有以下幾種：

1)物理法：主要有蒸汽吹脫、溶劑萃取、吸附、離子交換等;

2)物理化學法：主要有超聲波、電解氧化法等;

3)化學氧化法：主要有臭氧氧化法等;

4)生物化學法：主要有活性污泥、生物濾池、生物轉盤氧化塘等。

目前，傳統污水處理方法存在投資大、運行成本高、反應時間長、占地面積大及能耗高等問題。

河鋼集團宣鋼焦化廠焦化廢水量為80t/h，經硝化—反硝化(A/O)及后續混凝沉淀，處理后的水用于煉焦濕熄焦及煉鐵沖渣。由于混凝沉淀處理方法對抗系統波動能力較差，在生化進水指標發生較大波動時，出水指標CODcr和氨氮含量超出排放濃度限值。考慮到日愈嚴峻的環保要求和企業的可持續發展，河鋼集團宣鋼焦化廠對目前的焦化廢水處理技術進行研究，并結合實際生產情況，將低溫超導磁分離技術應用到處理焦化廢水領域，取得了非常好的效果。

1、低溫超導磁分離焦化廢水處理技術

1.1 低溫超導磁分離技術原理

隨著環保要求的提高，開展新型、高效、低成本污水處理技術越來越重要和迫切，對于環境和生態保護具有重要意義。強磁場超導磁分離污水凈化技術是近幾年國外剛開始研究的新技術，在國內也引起了關注，但尚未得到充分發展，它被認為是繼超導磁體在醫用核磁譜儀、礦物磁性雜質分離領域應用后，又一有希望工業應用的新技術。

傳統磁分離的磁體為普通電磁體或永磁體，電磁

廠現有脫硫廢水技術

（1）煙道噴霧干燥技術。

脫硫廢水泵入除塵器前面的煙道。通過壓縮空氣將脫硫廢水通過固定的霧化噴嘴輸送到煙氣中。煙氣溫度用來干燥液滴，收集廢水中的各種固體，由除塵器收集。流程簡單，投資、運營和管理成本相對較低，國外應用成果較少，在我國還沒有成功的運營案例，目前尚處于試用階段或尚未實施。污水引起的煙氣堵塞、磨損、腐蝕和煙氣溫度等問題需要通過實踐檢驗。

（2）預處理-傳統蒸發結晶。

脫硫廢水通過添加石灰(碳酸鈉)、有機硫、絮凝劑和重力沉降，去除大部分懸浮物、重金屬以及F-、硬度、SiO2等結垢物質。經過多效蒸發器或機械蒸汽再壓縮蒸發器蒸發結晶，冷凝水回用，結晶鹽處理.該技術成熟可靠，但投資和運營成本高。

（3）預處理-膜濃縮-傳統蒸發結晶。

脫硫廢水經石灰(碳酸鈉)、絮凝劑和重力沉降預處理后，去除了大部分懸浮物、重金屬以及F-、硬度、SiO2等結垢物質。在此基礎上，采用明流道反滲透膜-盤管反滲透膜、納濾-專用通道反滲透膜、正滲透膜等對預處理廢水進行濃縮處理，對淡水進行回用，濃縮水進入傳統的蒸發結晶系統。冷凝水被重復使用，結晶鹽被分開處理。

3、五種預處理的軟化工藝特點分析

雖然脫硫廢水采用三容器處理，但后續膜處理的硬度、懸浮物、SiO2、Fe、HCO3濃度仍然很高，因此仍需加強軟化預處理。經過預處理后，出水水質達到膜入口的要求，才能進入膜系統，達到濃縮和減少水量的目的。脫硫廢水軟化預處理主要有兩種方案。

淮北疾控中心實驗室污水處理設備（1）石灰(或燒堿-碳酸鈉)軟化工藝。

石灰（或燒堿-碳酸鈉）軟化法已廣泛應用于廢水的軟化處理。該工藝具有穩定性和可靠性好的優點。例如，某電廠廢水軟化處理可將兩級化學軟化處理后的總硬度降低到小于100ppm。在將pH調節到蒸發系統之后，可以保證蒸發系統的穩定運行。該工藝的缺點是需要消耗大量的化學品，在軟化過程中會產生大量的污泥。同時污泥的處理成本也會增加。

（2）離子交換軟化工藝。

穩定可靠是這個系統的工藝特點。離子交換后，出水的硬度可降低到10ppm以內，不過脫硫廢水的硬度過高，存在設備投資過多、再生廢水產量過大等問題。所以，在實際應用中，可以考慮增加化學軟化廢水中的離子交換軟化，進一步降低廢水的硬度，并保證后續系統的穩定運行。少量的再生廢水可以返回到原來的化學軟化系統，以確保該系統不產生新的污染物，以實現系統的“”效果。

（3）硫酸鈉-石灰-煙道氣軟化工藝。

鈉-石灰煙氣軟化過程的主要原理是Ca（OH）2在三相CaSO4-Ca（OH）2-H2O體系中的溶解影響CaSO4的溶解度。該工藝可分為兩步：添加硫酸鈉和石灰乳，將pH值調整為12~13，沉淀石膏顆粒；在第二步中，脫硫煙氣經第一步處理后引入廢水中，煙氣中加入CO2。它與廢水中的OH-反應生成CO32-，然后與廢水中的Ca2+結合形成碳酸鈣沉淀，去除鈣離子，并將pH控制在11左右。該方法的優點是可以降低預處理柔軟劑的成本，但軟化過程的pH值難以控制，很難達到良好的軟化效果。

（4）納濾膜作為軟化預處理工藝。

在海水淡化預處理過程中，采用納濾膜作為軟化預處理工藝。現今，工業上

體所提供的磁場通常在1T左右，耗電量大;磁體體積大，目前最大僅能做到0.5T，磁分離效果不明顯。隨著超導技術的發展，采用超導材料繞制的超導磁體可獲得4～10T的磁場。由于超導體在臨界溫度以下無電阻，因此，運行時耗電極低;而且能在較大的空間范圍內提供強磁場及高梯度磁場，可顯著提高磁分離系統處理效率。其造價低，日處理量達萬噸級超導磁分離污水處理系統的總投資遠小于同量級化學或生物法污水處理廠投資，這將使得超導磁分離技術的應用領域大大拓寬。

我國在超導磁分離污水處理方面的研究工作主要集中于嘗試采用超導磁分離技術分離凈化鋼廠中廢水中磁性金屬雜質顆粒。這些研究還是局限在分離污水中的磁性雜質，而由于多數污水中的有毒有害物質大多為酸、堿、有機物等，它們本身沒有磁性，用磁分離無法有效分離，為了使磁分離法可以分離無磁性的有害物質，將Fe3O4表面進行有機功能化處理，研制出具有磁性又有絮凝效果的所謂“磁種”顆粒材料。利用磁種表面上的活性基團吸附污水中污染物。然后通過超導磁體產生的強磁場實現超導磁分離凈化污水的目的。因此，宣鋼焦化廠采用的整個超導磁分離處理污水系統，可分為兩個關鍵部分：氣氦冷卻的超導磁分離裝置和磁種。

1.2 低溫超導磁分離水處理工藝

低溫超導磁分離處理污水系統，由氦氣制冷機系統、超導磁分離裝置、絮凝劑和磁種添加裝置、磁種回收裝置，污