淺談鋼鐵企業AOP技術水凈化處理措施

趙冬青

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063001）

概述

最近，根據我國鋼鐵協會聯合多家單位的權威統計數據來看，在我國鋼鐵企業中每噸鋼平均耗費新水為12.8立方米，全行業取水量估計在34億立方米左右。而結合我國目前是一個水資源還嚴重短缺的國家，面對人均水資源量只有2200立方米，只有世界平均水平的1／4，是世界第13個貧水大國這個不爭的事實，此時此刻，減少浪費、減少排放污染，是每個鋼鐵用水企業最為首要的根本任務。

鑒于此，文章闡述了基于鋼鐵企業AOP技術水凈化處理措施的一些技術及觀點。行文如下。

1.鋼鐵企業AOP技術介紹

AOP(Advanced Oxidation Processes)是利用臭氧與水中氰化物、鹽類等各種無機物的反應，大量減少水中的COD、BOD、降低SS、TDS、濁度，并在溶液中形成OH-等天然的強氧化性物質，逐步使水中有機物分解、斷裂。而實際上，AOP技術水處理效果在很大程度上取決于臭氧水溶液的投加方法，科學、合理的投加能使臭氧水溶液與循環冷卻水有效反應，從而實現處理循環冷卻水、實現水質穩定的目標。

根據現在我國諸多鋼鐵企業的實際使用情況來看，它是一種利用天然強氧化劑產生高氧化性的溶液進行水處理的一項無化學、無污染、高效率的綠色技術。

從AOP系統結構上它包括了氣源、氣水混合器、監控系統、臭氧發生器、尾氣和現場檢測等。它的氣源可采用空氣或氧氣，但對氣體的純凈度、含量、壓力有一定要求。在實際工作中，臭氧發生器是產生臭氧的裝置，而且是AOP系統的核心裝置。

2.AOP技術工作原理

上面所述，AOP系統是以空氣或氧氣為氣源，由臭氧發生器制取臭氧，臭氧通過氣水混合器形成臭氧水溶液。臭氧水溶液注入冷水池、凈循環水管路或冷卻塔填料下側，最后臭氧水溶液與循環水接觸混合后開始進行水質穩定工作。根據循環水的水質情況，AOP系統可自動調整臭氧發生量、壓力、流量、臭氧濃度。

在時間效應上，臭氧水溶液加入點的距離不應超過水流10～20min的流程。而對于大型工業循環冷卻水系統，臭氧水溶液的投加位置可選擇在冷水池、循環水管路等。一般地來說，大型工業循環水系統的冷水池容積可達幾千立方米，其有效容積通常不小于20min的循環水量，因此在冷水池內需要設置多個臭氧水溶液投加點，一般可在冷水池的兩端設置。

大型工業循環冷卻水系統臭氧水溶液投加示意圖如下所示。

3.AOP技術特點

這種高度氧化法是在水處理過程中以羥基自由基作為主要氧化物，克服了普通氧化法所存在的問題，并以其獨特的優點得到鋼鐵企業的認可。根據筆者從事工作所知，有以下幾個較為顯著的特點，具體如下：

3.1 具有強氧化性。從事這方面工作的人都知道，臭氧可與水中氰化物、硫氰酸鹽、亞硝酸鹽、硫代硫酸鹽等無機物反應，并可與酚類、不飽和鍵化合物等有機物反應，它能大量減少水中 COD、BOD、降低 SS、TDS、濁度。下表是各種氧化劑的氧化電位，從表中我們可以看到羥基自由基是一種極強的化學氧化劑，它的氧化電位比普通氧化劑要高得多，這意味著·OH的氧化能力要大大高于普通化學氧化劑。

各種氧化劑的氧化電位

3.2 殺菌效果好。根據有關單位長期使用來看，在殺菌效果上有很大的潛力。下表是幾種殺菌劑的使用效果比較：

3.3 具有緩蝕作用。根據實際工作經驗得知：鋼鐵企業經過AOP技術臭氧處理后循環水的pH值可穩定在8.5～9，大大降低了酸性腐蝕。在實際反應中，臭氧有效殺滅引起點腐蝕的細菌，消除管道內壁表層垢下滋長的腐蝕微生物，會消除點蝕的發生。另外，在管道內壁表面可產生γ-FeO的結晶，適當劑量對鐵、不銹鋼等形成保護膜，也會降低腐蝕。

除此之外，它還具備處理效率高，減少THMS的生成量等諸多優點，在這筆者就不一一闡述了。

4.應用案例

某鋼鐵企業，工業循環冷卻水系統循環水量超過了30000m3/h，在正式運行6個月后管道系統沒有發現腐蝕和結垢的現象，同時工藝設備換熱器的對數平均溫差(LMTD)均從采用AOP技術前的10～11下降至采用后的8左右，節能效果非常明顯，再有就是新水補充量從約10000m3/d下降至約6500m3/d，工業水循環率從98.6%提高至99%。

根據以上使用情況我們得出結論：

4.1 采用高度氧化法AOP進行凈循環水水質穩定沒有化學污染，符合國家節能減排措施。

4.2 鋼鐵企業回用水甚至反滲透系統的濃水在理論上均可成為鋼鐵企業凈循環補充水。對于節約工業新水并減少工業廢水的排放具有極大的影響。

4.3 根據有關資料數據看，在最高電導率達到6000μScm時，凈循環水并無結垢和腐蝕現象發生。

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