石灰软化法处理高炉煤气洗涤水
ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ
工业用水与废水
Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．３Ｊｕｎ．，２００７
石灰软化法处理高炉煤气洗涤水
王森，李风亭，张冰如，何永智
（同济大学环境科学与工程学院国家污染控制与资源化研究重点实验室，上海
２０００９２）
摘要：采用石灰软化法与混凝、缓蚀、阻垢相结合处理高炉煤气洗涤水，处理后的水回用于高炉系统。添加聚环氧琥珀酸，２－膦酸丁烷－１，２，４三羧酸等阻垢分散剂，系统中碳钢设备的腐蚀速率平均为０．０４５２８ｍｍ／ａ，结垢速率平均为１７．７８ｍｇ／（ｍ・ｃｍ２），满足生产要求，节约了用水。通过理论及试验确定了石灰用量。采用反应釜制备石灰浆，采用罐车及潜水泵运输及投加石灰浆，
关键词：高炉煤气；石灰；缓蚀；阻垢；分散中图分类号：ＴＱ０８５
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９－２４５５（２００７）０３－００６１－０３操作方便。
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｇａｓｗａｓｈｉｎｇｗａｔｅｒｆｒｏｍｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅ
ｂｙｌｉｍｅｓｏｆｔｅｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ
ＷＡＮＧＳｅｎ，ＬＩＦｅｎｇ－ｔｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＢｉｎｇ－ｒｕ，ＨＥＹｏｎｇ－ｚｈｉ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅＲｅｕｓｅ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｍｅｓｏｆｔｅｎｉｎｇ，ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｓｃａｌｅｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｗｅｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｔｒｅａｔｗａｓｈｉｎｇｗａｔｅｒｆｒｏｍｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｌｕｅｎｔｗａｔｅｒａｆｔｅｒｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓｒｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅｓｙｓｔｅｍ．Ｗｈｅｎａｄｄｉｎｇｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓｕｃｈａｓｐｏｌｙｅｐｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｃａｃｉｄ，ＰＢＴＣＡ，ａｎｄｓｏｏｎ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅａｎｄｔｈｅｓｃａｌｉｎｇｒａｔｅｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅ０．０４５２８ｍｍ／ａ，１７．７８ｍｇ／（ｍ・ｃｍ２）ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈｓａｔｉｓｆｉｅｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｓａｖｅｄｗａｔｅｒ．Ｔｈｅｄｏｓａｇｅｏｆｌｉｍｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ，ｌｉｍｅｓｌｕｒｒｙｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｒｅａｃｔｉｏｎｋｅｔｔｌｅ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄａｎｄｄｏｓｅｄｂｙｔａｎｋｃａｒａｎｄｓｕｂｍｅｒｇｅｄｐｕｍｐ，ｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅｇａｓ；ｌｉｍｅ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ；ｓｃａｌｅｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ；ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ
采用石灰软化法处理循环冷却水只有少数应用实例［１－３］，且用于高炉煤气洗涤水循环系统进行水质软化处理还未见报道。石灰软化法由于实际操作中存在一定的难度，但如妥善解决好这些问题，石灰软化将是处理循环冷却水的一个很好的方法。在本工程中，我们将石灰软化法与混凝沉降相结合处理高炉煤气洗涤水，使高炉煤气洗涤水循环系统得以正常运行，节约了用水。
夫洗涤系统。该洗涤系统耗水量大（流量达到２３００
ｍ３／ｈ），如果采用直排方式会增加生产成本，浪费
水资源。为了达到节约用水、降低生产成本的目的，该洗涤系统排出的高浊水经混凝、沉降处理后循环再利用，其水质循环流程见图１。
１．２煤气洗涤水水质分析
本高炉水质成分见表１，其中碱度、硬度、钙
离子浓度均以ＣａＣＯ３计。该系统最关键的问题是水质波动较大，悬浮物与钙离子的质量浓度分别为
１工艺及水质１．１工艺概况
本高炉是我国目前容积最大、工艺最先进的大型高炉之一。设计有效容积为３２００ｍ３，生铁日产量将达到７５００ｔ以上，为了保护环境，采用比肖
１０００～３０００和３０７．７～５５０ｍｇ／Ｌ。对洗涤水的腐
基金项目：上海市科学技术委员会科研计划项目（０４ＤＺ０５０６３）收稿日期：２００６－０８－２３；修回日期：２００７－０３－２６
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图１
高炉煤气洗涤水循环流程
Ｆｉｇ．１
Ｆｌｏｗｏｆｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｇａｓｗａｓｈｉｎｇｗａｔｅｒ
ｆｒｏｍｂｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅ
表１
浊环系统水质
Ｔａｂ．１
Ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｕｒｂｉｄｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
总碱度／酚酞碱度／
总硬度／
（ｍｇ・Ｌ－１）
（ｍｇ・Ｌ－１）
ｐＨ值（ｍｇ・Ｌ－１）
７９６．０～１３５２．０１６．３～１３０．０７．９３～８．５９３０７．７～５５０ρ
（Ｃｌ－）／ρ
（Ｃａ２＋）／ρ
（悬浮物）／电导率／
（ｍｇ・Ｌ－１）
（ｍｇ・Ｌ－１）
（ｍｇ・Ｌ－１）
（μＳ・ｃｍ－１）
６９５．１～８０４．９１７０．２～３１０１０００～３０００４３００～５５００
蚀结垢倾向计算显示，该水呈严重结垢型。根据本高炉现场监测数据，每洗涤一次，煤气废水中
Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋的质量浓度平均增加１５～４０ｍｇ／Ｌ。
２处理方法２．１
石灰软化
石灰投加量的确定：以去除水中的Ｃａ（ＨＣＯ３）２
为目的。石灰加入量计算公式如下［４］：ρ
（Ｃａ（ＯＨ）２）＝３７×（ｃ（ＣＯ２）＋ｃ（Ｃａ（ＨＣＯ３）２））（１）
式中：ρ（Ｃａ（ＯＨ）２）———石灰投加量，ｍｇ／Ｌ；ｃ（ＣＯ２）———
原水中ＣＯ２的浓度，ｍｍｏｌ／Ｌ；ｃ（Ｃａ（ＨＣＯ３）２）———
原水中Ｃａ（ＨＣＯ３）２的浓度，ｍｍｏｌ／Ｌ。
因循环冷却水的温度通常约为４０℃，而ＣＯ２
在４０℃水中的含量约为９７３ｍｇ／Ｌ［５］
，即２２．１１
ｍｍｏｌ／Ｌ；取表１水质数据的中间值，用总碱度与酚酞碱度的关系可求得Ｃａ（ＨＣＯ３）２的浓度为４．６４ｍｍｏｌ／Ｌ。所以，理论计算Ｃａ（ＯＨ）２的投加量为９８９．７５ｍｇ／Ｌ。
对Ｃａ（ＯＨ）２的理论投加量加以实际验证后，我们发现当只去除Ｃａ（ＨＣＯ３）２，而不去除Ｍｇ（ＨＣＯ３）２时，实际Ｃａ（ＯＨ）２的需要量大约为７００～８００ｍｇ／Ｌ。试验取７００ｍｇ／Ｌ。２．２混凝剂及絮凝剂用量
采用ＰＡＣ与ＰＡＭ复配对水样进行处理，先
投加石灰再投加ＰＡＣ与ＰＡＭ。
结合实际效果及经济因素，经试验确定ＰＡＣ
投加量为２５ｍｇ／Ｌ，ＰＡＭ投加量为０．２ｍｇ／Ｌ。
・６２
・２．３
阻垢剂的筛选
经过大量的筛选后，阻垢剂选定为聚环氧琥珀酸（ＰＥＳＡ）、２－膦酸丁烷－１，２，４三羧酸（ＰＢＴＣＡ）、双１，６－亚己基三胺五亚甲基膦酸（ＢＨＭＴＰＭＰＡ）、三元共聚物以及葡萄糖酸钠。并且做了药剂之间的
协同阻垢试验，最终确定了８组药剂配方进行进一步的筛选。
试验步骤：
①取１０Ｌ高炉煤气洗涤水，投加Ｃａ（ＯＨ）２０．７
ｇ／Ｌ，ＰＡＣ２５ｍｇ／Ｌ，ＰＡＭ０．２ｍｇ／Ｌ，匀速搅拌１ｍｉｎ；
②沉淀２０ｍｉｎ后取上清液分析，结果为：浊度５１．２ＮＴＵ、Ｃａ２＋的质量浓度２８．６５ｍｇ／Ｌ、ｐＨ值８．８３；
③取上清液加入不同的阻垢剂进行静态阻垢试验，静态阻垢试验方法见ＧＢ／Ｔ１６６３２－１９９６碳
酸钙沉积法测定水处理剂的阻垢率。
试验结果见表２。
表２
阻垢率测试结果
Ｔａｂ．２
Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｎｓｃａｌｅｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｒａｔｅ
配方序号
药剂名称
投加量／（ｍｇ・Ｌ－１）
阻垢率／％
１ＰＥＳＡ３ＰＢＴＣＡ３９８．３２ＰＥＳＡ５ＰＢＴＣＡ７９９．０３三元共聚物
３ＢＨＭＴＰＭＰＡ３７６．２４三元共聚物
７６４．６５ＰＥＳＡ３Ｇｌｕ－Ｎａ１７８．３６ＰＥＳＡ１ＰＢＴＣＡ１７１．７７ＰＥＳＡ０四元共聚物
１５０．６８
ＰＥＳＡ３四元共聚物
３
８５．６
从表２可以看出ＰＥＳＡ与ＰＢＴＣＡ有良好的复配效果，综合考虑试验效果与经济因素我们选用
１＃配方，即ＰＥＳＡ、ＰＢＴＣＡ的投加量分别为３、３ｍｇ／Ｌ。
３现场试验结果
现场加药量：Ｃａ（ＯＨ）２为０．７ｇ／Ｌ；ＰＡＣ为２５ｍｇ／Ｌ、ＰＡＭ为０．２ｍｇ／Ｌ、ＰＥＳＡ为３ｍｇ／Ｌ、
王森，李风亭，张冰如，等：石灰软化法处理高炉煤气洗涤水
ＰＢＴＣＡ为３ｍｇ／Ｌ。
加药方式与加药点：
初始钙离子浓度再投加石灰，所以石灰的投加是间歇性的，但要视具体情况而定。根据我们的现场监测数据，低暂硬状态会保持１个月以上。最后结合实际采用可行的操作方案，石灰软化是一种较好的水处理方法。
①石灰：将石灰配制成５％～１０％的溶液，运
送到现场。现场高炉煤气洗涤水通过高架渠输送，通过潜水泵将石灰浆抽送至高架渠上，同时在管道出口安置一块塞子，使石灰水流均匀地加入煤气洗涤水中。控制流速，以防止局部石灰过量；
②根据文献计算所得ＣＯ２含量不能代表高炉
煤气洗涤水中ＣＯ２的含量。理论计算时，水中ＣＯ２的含量应找出具体方法进行测量。
②混凝剂：通过自动加药装置把混凝剂与助
凝剂输送至距沉淀池入口处１０ｍ远的高架渠处；
③对于高炉浊环水，投加石灰可以大大降低
水中的钙镁硬度（主要为暂时硬度），从而可以大降低水处理成本。
③阻垢剂缓蚀剂：通过自动加药装置把阻垢
缓蚀剂输送至浊环冷水井。
现场沉积速率、腐蚀速率测定结果见表３。
表３
现场挂片结果
腐蚀速率／（ｍｍ・ａ－１）
④石灰投加时，浊度将会有大幅度增加，但
增大ＰＡＣ的量可以将浊度降至满意的程度。并且在投加完石灰后ＰＡＣ用量可以降为正常值。
Ｔａｂ．３
挂片位置热水井旁路旁路冷水井冷却塔冷水井平均值
Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐｒａｃｔｉｃａｌｃｏｕｐｏｎｔｅｓｔ
１７．３０１９．３０１９．１２２０．４１１０．８６１９．６７１７．７８
０．０８６６００．０３５０９０．０３６６８０．０２３９００．０４５５７０．０４３８５０．０４５２８
沉积速率／（ｍｇ・・ｍ－１ｃｍ－２）
⑤ＰＥＳＡ是一种无磷无氮，绿色可生物降解水
处理药剂，将ＰＥＳＡ用于高炉煤气洗涤水不仅能达到水处理效果，也可以减轻对环境的污染。
参考文献：
［１］齐振华，周开君．高炉煤气净化与洗气水处理技术［Ｍ］．北京：
中国环境科学出版社，１９９１．
［２］尹连庆，关新玉．石灰软化法处理循环冷却水系统排污水［Ｊ］．
工业用水与废水，２００５，３６（４）：３２－３５．
［３］乔庆云．石灰软化地下水处理工程应用研究［Ｊ］．扬州大学学报
（自然科学版），２００３，６（４）：７４－７７．
［４］雷仲存，钱凯，刘念华．工业水处理原理技术及应用［Ｍ］．北
京：化学工业出版社，２００３．２３－２４．
从表３可知，热水井、冷水井、冷却塔、旁路各处所挂挂片的腐蚀速率均可以达到国家标准。
４结语
①由于在高炉浊环水中钙离子的累积是周期
性的，因此每次投加熟石灰后系统会在低暂硬状态下运行一段时间，然后钙离子逐渐累积，直到高至
作者简介：王森（１９８２－），男，安徽砀山人，硕士生，（电话）
０２１－６５９８０５６７（电子信箱）ｗａｎｇｓｅｎ２００５＠１２６．ｃｏｍ。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
水处理专利・・
专利名称：水处理生物载体申请号：２００６２００８９９８７摘要：
本实用新型属于一种生活水处理、工业水处理和城市综合
专利名称：一种水处理器申请号：２００６２０００８３５６
摘要：本实用新型公开了一种水处理器，其特征在于：其包括一个管体和一个置于管体内通道中的采用铜合金制成的滤芯，所述滤芯大致呈圆柱状，在其外表面上设有曲折的、轴向贯通整个滤芯柱面的水流通道，所述管体的两端具有用于连接到水管路中的连接部，在所述管体与接地线连接。其解决了现有技术中采用化学法水处理化学试剂对环境所带来的污染，以及采用物理法造成能源上浪费的弊端，是一种不需要化学试剂、无需要电力、不需软化设备的水处理器。
污水处理填料的技术领域，尤其涉及一种水处理生物载体。本实用新型是在外部设有５个环形凸台的空心柱体内延周向均布设有８组大小不等的小翼片和大翼片，相互穿插排列构成；大翼片的中部与空心柱体的定向轴相连，该定向轴为由空心柱体的中部向空心柱体一侧开口处延伸的结构。本实用新型比表面积较大，可提高水处理效率，ＣＯＤ去除率达到９８％、ＢＯＤ去除率达到９５％以上，对我国现阶段提倡的中水回用是必不可少的一项先进的技术。处理的污水容积负荷大，污泥浓度高，出水效果好；流经的污水水质变化大时，抗冲击负荷能力强、适应范围大，污水在反应池
内停留时间短。池容可小、节省占地，且具有很好的市场前景。
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