金亞飚，劉 勇，趙 湧，袁 軍，田 麟，王樂(lè)為，王智銘

(1.寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海201900;2.寶鋼不銹鋼有限公司，上海200431;3.安德里茨技術(shù)有限公司上海分公司，上海200021;4.上海遂川環(huán)保有限公司，上海200941)

寶鋼不銹鋼有限公司擁有國(guó)內(nèi)先進(jìn)的冷軋生產(chǎn)線，年產(chǎn)冷軋不銹鋼和碳鋼二百余萬(wàn)噸，是國(guó)內(nèi)重要的冷軋不銹鋼和碳鋼生產(chǎn)基地之一。冷軋生產(chǎn)的工藝包括酸洗、冷軋、退火、脫脂、熱鍍鋅、平整、修磨等工藝段。

冷軋廢水因其來(lái)源廣、水質(zhì)差異大、排放無(wú)規(guī)律而被業(yè)內(nèi)稱為冶金行業(yè)最難處理的廢水之一。本文就寶鋼不銹鋼有限公司配套建設(shè)的冷軋廢水處理的工藝進(jìn)行介紹和分析，供實(shí)際工程或生產(chǎn)實(shí)踐參考。

1 冷軋廢水的來(lái)源

1.1 酸洗機(jī)組廢水

熱軋帶鋼表面含有很多氧化鐵皮，進(jìn)行冷軋前須用酸洗去除氧化鐵皮，酸洗后進(jìn)行噴洗和漂洗，噴洗槽、漂洗槽的水循環(huán)使用。噴洗槽、漂洗槽廢水先送酸再生，濃度較低或酸再生能力不足時(shí)送廢水處理站。

酸洗段產(chǎn)生酸性廢水，不銹鋼酸洗會(huì)產(chǎn)生含鉻廢水。另外，酸洗機(jī)組配套酸再生裝置的尾氣洗滌塔等也會(huì)產(chǎn)生少量酸性廢水。

1.2 冷軋機(jī)組廢水

在軋機(jī)軋制過(guò)程中，須采用乳化液對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑。乳化液是在油或脂類物質(zhì)中加入表面活性劑，然后加入水。在表面活性劑的作用下，油和脂以極其微小的顆粒分散在水中，就象溶解在水中一樣。乳化液有機(jī)物含量很高，COD值很高，不僅因?yàn)橛杏停惨驗(yàn)楸砻婊钚詣?/p>

乳化液循環(huán)使用，但定期排放，產(chǎn)生廢乳化液。冷軋機(jī)組主要產(chǎn)生濃油廢水。

1.3 脫脂段廢水

軋制后的帶鋼在退火、鍍鋅處理前必須進(jìn)行脫脂處理。脫脂，即采用堿洗方法去除經(jīng)冷軋后帶鋼表面的油膜。脫脂一般要經(jīng)歷預(yù)清洗、清洗、漂洗三個(gè)階段。預(yù)清洗、清洗段產(chǎn)生濃油含堿廢水，而漂洗段產(chǎn)生稀油含堿廢水。

1.4 熱鍍鋅機(jī)組廢水

熱鍍鋅機(jī)組是在冷軋帶鋼退火后表面鍍鋅，鍍鋅后退火，退火后的帶鋼進(jìn)入淬水箱快速冷卻，而后進(jìn)入鈍化段處理。

鍍鋅機(jī)組的淬水冷卻段排放酸性廢水。熱鍍鋅帶鋼鈍化一般采用鉻酸，鉻酸循環(huán)使用，定期排放。同時(shí)配置鉻酸霧凈化裝置，用水循環(huán)噴淋洗滌，循環(huán)系統(tǒng)溢流水排至廢水系統(tǒng)。鈍化段排放含鉻廢水。

1.5 平整機(jī)組廢水

冷軋帶鋼進(jìn)行平整時(shí)，向帶鋼表面噴灑平整液，就可以清洗帶鋼及軋輥表面，提高帶鋼表面質(zhì)量。平整液本品由軟水及水溶性防銹劑、清洗劑、潤(rùn)滑劑調(diào)配而成，主要為小分子有機(jī)物和表面活性劑。

平整液循環(huán)使用，定期排放。平整液廢水的含油量介于冷軋乳化液與濃油強(qiáng)堿廢水和稀油含堿廢水之間。廢水有機(jī)物含量很高，COD值很高。

1.6 修磨機(jī)組廢水

在修磨過(guò)程中，也采用乳化液對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑。機(jī)組也產(chǎn)生濃油廢水。修磨機(jī)脫脂堿洗段排放濃油廢水和稀油含堿廢水［1］。

1.7 事故廢水

事故廢水是指冷軋主線事故狀態(tài)下排放的酸液、高濃度含鉻廢水、廢硫酸等。

2 冷軋廢水按水質(zhì)分類及主要成分 (表1)

表1 常規(guī)冷軋廢水分類及主要成分表

3 寶鋼不銹鋼有限公司冷軋廢水水量及主要水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo)

3.1 廢水水量

寶鋼不銹鋼有限公司冷軋廢水具體包括中性鹽及含鉻廢水、酸性廢水、濃油廢水、稀堿油廢水、平整液廢水。這些廢水由各機(jī)組排至廢水處理站，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排至全廠站后污水管道。

目前實(shí)際運(yùn)行情況為，中性鹽及含鉻廢水與酸性廢水總量約1100～3200m3/d，稀油廢水總量約300～2100m3/d，濃油廢水總量約20～350m3/d。平整液的數(shù)量非常少，每月只有300kg，目前進(jìn)入濃油系統(tǒng)一并處理，不單獨(dú)處理。

3.2 主要水質(zhì)檢測(cè)指標(biāo) (表2)

表2 寶鋼不銹鋼有限公司冷軋廢水主要檢測(cè)指標(biāo) (mg/L)

4 寶鋼不銹鋼有限公司冷軋廢水處理工藝

4.1 中性鹽及含鉻廢水處理

中性鹽及含鉻廢水處理工藝流程為:含鉻廢水→調(diào)節(jié)池→一級(jí)還原罐→二級(jí)還原罐→出水→酸性廢水處理設(shè)施。

中性鹽及含鉻廢水主要來(lái)自不銹鋼熱帶退火酸洗機(jī)組、不銹鋼冷帶退火酸洗機(jī)組以及碳鋼連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組，用泵輸送至廢水處理站含鉻廢水調(diào)節(jié)池，再用泵抽送至一級(jí)還原罐及二級(jí)還原罐。還原罐內(nèi)投加鹽酸和廢酸 (含F(xiàn)e2+)，調(diào)整pH值，使反應(yīng)池的pH值控制在2～3，同時(shí)投加NaHSO3或Fe2+作為還原劑將Cr6+還原成Cr3+。

在兩級(jí)還原罐中設(shè)有pH計(jì)及ORP計(jì)，測(cè)定值與鹽酸和廢酸投加閥連鎖以控制投藥量，二級(jí)還原罐出口還設(shè)置Cr6+計(jì)，其測(cè)定值與出水控制閥連鎖，當(dāng)Cr6+濃度達(dá)標(biāo)則出水控制閥打開(kāi)，出水進(jìn)入酸性廢水處理系統(tǒng)，若Cr6+濃度不達(dá)標(biāo)則關(guān)閉出水控制閥，出水回流至調(diào)節(jié)池重新處理。

4.2 酸性廢水處理

酸性廢水處理工藝流程為:酸性廢水→調(diào)節(jié)池→一級(jí)中和池→二級(jí)中和池→出水→反應(yīng)澄清池→中間水池→砂濾池→出水。

酸性廢水主要來(lái)自不銹鋼熱帶退火酸洗機(jī)組、不銹鋼冷帶退火酸洗機(jī)組、碳鋼酸洗機(jī)組、混酸再生站、鹽酸再生站、新酸站等，碳鋼熱鍍鋅機(jī)組的淬水冷卻段和鋅鍋地坑的含鋅廢水和碳鋼連退機(jī)組的淬水槽地坑含SS廢水也進(jìn)入酸性廢水處理系統(tǒng)。

各機(jī)組排出的酸性廢水以及含鉻廢水處理二級(jí)還原罐出水經(jīng)分配池流入酸性廢水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池的出水用泵提升至一級(jí)中和池，一級(jí)中和池的出水自流到二級(jí)中和池，中和池內(nèi)投加石灰乳并加以曝氣處理，使廢水中的Fe2+氧化為Fe3+，最終形成易于沉淀的Fe(OH)3。

二級(jí)中和池出水通過(guò)分配槽流入反應(yīng)澄清池，分配槽中投加絮凝劑及高分子助凝劑，使絮體進(jìn)一步增大以易于沉淀進(jìn)行固液分離，澄清池的出水流入中間水池，投加鹽酸及氫氧化鈉進(jìn)行pH調(diào)整，然后用泵提升至砂濾池，經(jīng)過(guò)濾處理后出水流入最終排放池集中排放，部分處理后出水由回用水泵提升作為站內(nèi)沖洗用水及污泥管道清洗用水。砂濾池的反洗排水用泵回送至反應(yīng)澄清池。

反應(yīng)澄清池底部排出的污泥通過(guò)污泥泵一部分回流至高密度污泥罐，投加石灰乳后自流至一級(jí)中和罐，另一部分送入污泥處置系統(tǒng)污泥濃縮池。

4.3 濃油廢水處理

濃油廢水處理工藝流程為:乳化液與濃油強(qiáng)堿廢水→分配池→調(diào)節(jié)池→紙帶過(guò)濾器→超濾循環(huán)池→超濾→MBR生化池→出水。

碳鋼連退機(jī)組、碳鋼重卷機(jī)組、碳鋼熱鍍鋅機(jī)組、不銹鋼冷退酸洗機(jī)組、不銹鋼重卷機(jī)組、不銹鋼離線平整機(jī)、軋輥磨床、不銹鋼熱帶退火酸洗機(jī)組、五機(jī)架冷連軋機(jī)組、不銹鋼廿輥機(jī)組以及不銹鋼修磨機(jī)組排出的廢乳化液及各機(jī)組脫脂段堿洗廢水，包括碳鋼熱鍍鋅機(jī)組和碳鋼連續(xù)退火機(jī)組所排放的平整液廢水，由泵輸送入廢水處理站，經(jīng)分配池流入濃油廢水調(diào)節(jié)池進(jìn)行均量調(diào)節(jié)和預(yù)處理。

分配池加硝酸破乳。酸化法破乳是目前最常用的方法，優(yōu)點(diǎn)在于工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，處理效果比較穩(wěn)定，作為含油廢水的預(yù)處理。

調(diào)節(jié)池內(nèi)通入蒸汽以維持池內(nèi)廢水溫度，將部分浮油及可沉淀物去除。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)除油機(jī)及刮油刮渣機(jī)。開(kāi)蒸汽加熱，浮渣上浮后，開(kāi)啟刮油刮渣機(jī)將漂浮濃油、浮渣刮至浮渣池。浮渣池通蒸汽加熱，待油完全溶化開(kāi)啟廢油泵將油外運(yùn)處置。調(diào)節(jié)池底部的油泥定期收集外運(yùn)處理。

調(diào)節(jié)后的廢水用泵送紙帶過(guò)濾器。過(guò)濾去除粗渣進(jìn)入陶瓷膜超濾系統(tǒng)進(jìn)行油水分離。超濾循環(huán)池內(nèi)通入蒸汽以維持池內(nèi)廢水溫度。超濾出水流入MBR系統(tǒng)。乳化液滲透液常規(guī)情況下排入MBR系統(tǒng)進(jìn)行處理，若MBR系統(tǒng)故障排入稀有調(diào)節(jié)池進(jìn)行處理。

陶瓷膜超濾系統(tǒng)采用錯(cuò)流過(guò)濾的運(yùn)行方式，待過(guò)濾的料液平行通過(guò)膜表面，截留的效果取決于膜的精度，小分子的物質(zhì)透過(guò)膜，大分子的被截留;被截留的物質(zhì)又不斷被流體帶離膜表面，這樣膜孔不易被堵塞，設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)，清洗更容易。超濾系統(tǒng)排出的的廢油 (包括超濾循環(huán)槽定期排油和超濾反洗排油)外運(yùn)處置。

膜生物反應(yīng)器 (MBR)是將膜技術(shù)與微生物技術(shù)相結(jié)合的一種先進(jìn)的廢水處理方法，既以超濾、微濾膜等取代常規(guī)活性污泥法中二沉池的污水處理新工藝。該法利用膜的高效截留作用，克服了傳統(tǒng)活性污泥法中污泥膨脹對(duì)處理效果的影響，還可以將污水中可生化性差的乳化液、懸浮物、膠體進(jìn)行截留，可靈活控制反應(yīng)器水力停留時(shí)間(HRT)和污泥停留時(shí)間 (SRT)，增加了曝氣池活性污泥的濃度，提高了生物的降解速率，降低了負(fù)荷率。MBR有兩種工藝類型，既浸沒(méi)式 (submerged)MBR和外置式 (external)MBR。不銹鋼事業(yè)部采用的是浸沒(méi)式MBR。MBR生化池污泥濃度為8000～15000mg/L。

4.4 稀油廢水處理

稀油廢水處理工藝流程為:稀油廢水→調(diào)節(jié)池→混合反應(yīng)槽→一級(jí)氣浮→二級(jí)氣浮→一級(jí)冷卻塔→二級(jí)冷卻塔→生化處理→出水。

4.4.1 物化處理段

碳鋼熱鍍鋅機(jī)組、碳鋼連續(xù)退火機(jī)組、不銹鋼冷帶退火酸洗機(jī)組、碳鋼連續(xù)酸洗機(jī)組及不銹鋼修磨機(jī)組等各機(jī)組排出的稀油廢水首先進(jìn)入廢水處理站的配水槽。配水槽出水經(jīng)重力流流入稀油廢水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池進(jìn)水通壓縮空氣裝置，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)鼓撇油器。將部分浮油去除后由調(diào)節(jié)池泵提升進(jìn)入混合反應(yīng)槽。混合槽內(nèi)加酸及絮凝劑，加酸破乳、凝聚再經(jīng)pH調(diào)整后流入后續(xù)兩級(jí)氣浮池。

一級(jí)氣浮采用渦凹?xì)飧。?jí)氣浮采用溶氣氣浮，浮渣由空氣隔膜泵送入污泥濃縮池。出水經(jīng)冷卻塔降溫后進(jìn)入生化處理單元。但生化處理單元水池冬季的水溫控制在18～20℃。

4.4.2 生化處理段

經(jīng)物化預(yù)處理后的含油廢水首先進(jìn)入缺氧池，缺氧池水力停留時(shí)間4～8h。廢水在缺氧池內(nèi)進(jìn)行水解酸化，將高分子量難以生化處理的有機(jī)物降解為低分子量可生化處理的有機(jī)物后進(jìn)入好氧池。缺氧池內(nèi)溶解氧為0.2～0.5mg/L。

好氧池水力停留時(shí)間約8～15h。好氧池出水投加絮凝劑后進(jìn)入二次沉淀池。好氧池溶解氧為1～3.0mg/L。

二次沉淀池采用斜板沉淀器形式，二沉池底部污泥由污泥泵送入污泥濃縮池，也可回流至缺氧池，污泥回流比按50%～100%。出水流入中間水池，投加鹽酸及氫氧化鈉進(jìn)行pH調(diào)整，然后用泵提升至砂濾池，經(jīng)過(guò)濾處理后出水流入最終排放池與含鉻/酸性廢水集中排放。

4.5 污泥處置系統(tǒng)

各廢水處理工藝的澄清池底部污泥、二次沉淀池底部污泥、氣浮池浮渣、調(diào)節(jié)池浮渣以及砂濾器反洗水等送入污泥濃縮池，經(jīng)投加絮凝劑進(jìn)一步降低污泥含水率。濃縮池底部污泥采用污泥泵送入板框壓濾機(jī)脫水，脫水后泥餅含固率＞35%。濃縮池溢流出水及板框壓濾機(jī)濾液存于濾液池再由濾液泵提升返回酸性廢水澄清池。

4.6 事故廢水處置

事故廢水進(jìn)入專門的事故水池，后續(xù)進(jìn)入酸性廢水處理系統(tǒng)或含鉻廢水處理系統(tǒng)處理。根據(jù)事故廢水的性質(zhì)將事故送至相應(yīng)調(diào)節(jié)池。

5 廢水處理后的出水水質(zhì)

5.1 廢水處理設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

經(jīng)廢水處理站處理后的設(shè)計(jì)廢水排放主要水質(zhì)指標(biāo)如下:

pH:6～9;SS:≤70mg/L;CODCr:≤100mg/L;油:≤5mg/L;Cr6≤0.5mg/L;總Cr:≤1.5mg/L;總Fe:≤10mg/L;總Ni≤1mg/L。

5.2 廢水處理運(yùn)行實(shí)際出水水質(zhì)

pH:7～8;SS:30～50mg/L;CODCr:40～80mg/L;油:≤3～5mg/L;

Cr6+:0.1～0.3mg/L;總Cr:0.4～0.6mg/L;總Fe:2～4mg/L;總Ni:0.1～0.3mg/L。

6 小結(jié)

寶鋼不銹鋼有限公司冷軋廠2007年建成投產(chǎn)，冷軋廢水處理設(shè)施一直運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

［1］王笏曹.鋼鐵工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2002:638－641.