冷轧含油和乳化液废水深度处理回用工艺研究

Posted 2023-01-14 水质

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　　冷轧含油和乳化液废水主要来自于冷轧机组、磨辊间和带钢脱脂机组以及各机组的油库排水等，由于对冷轧产品的要求越来越高，冷轧过程中采用的表面处理技术也不断提高，随之产生的含油和乳化液废水成分日趋复杂。该类废水具有污染物杂质多、油及COD含量高、化学稳定性好、水质变化幅度大、废水排放量大等特点，是冷轧废水中最难处理的一类污水〔1〕。

　　笔者对含油和乳化液废水的各种处理方法进行分析比较，针对某厂冷轧废水的水质特点，研究提出了对乳化液废水进行分质处理，再与含油废水混和进行多级处理并深度处理回用的工艺流程。深度处理后出水含油为0.1 mg/L以下，COD在5 mg/L以下，远优于GB 13456—2012《钢铁工业水污染物排放标准》规定的排放标准，并符合冷轧回用水水质要求，大大降低了冷轧生产中含油污水的排放量和新鲜水消耗量，具有良好的经济效益和环保效益。

　　1 含油和乳化液废水深度处理回用工艺的确定

　　1.1 含油和乳化液废水处理方法介绍

　　对于含油和乳化液废水的处理方法，按原理可分为物理法、化学法、生物法等。物理法包括重力分离法、气浮法、吸附法和膜分离法等;化学法包括絮凝法、电解法等;生物法包括活性污泥法和生物膜法等。目前国内钢铁企业多采用将含油、含乳化液废水二者混合，统一经物理沉降、化学破乳、絮凝、气浮的方法进行处理并排放的处理方式，处理难度大、成本高，已成为现代绿色钢铁工业发展的一个重要制约因素〔2〕。

　　1.2 冷轧含油和乳化液废水的水质特点

　　乳化液废水的特点是水量小，水中的COD和油含量高，油在水中多呈现乳化状态。含油废水的特点是水量大，水溶液呈碱性，水中主要是游离油和分散油。含油废水的来源不同，水中油污染物的成分和存在状态也不同，将导致其处理方法不同。某厂冷轧含油和乳化液废水的水质分析结果如表 1所示。

　　1.3 冷轧含油和乳化液废水深度回用工艺流程的制定

　　通过现场调研，根据含油和乳化液废水水质特点，笔者提出分质处理、联合多级处理、深度回用的处理思路，以期达到处理后废水实现工业回用的目标。最终制定出符合该废水水质特点的深度回用处理工艺流程，整体工艺流程共分3个工序，即乳化液废水处理工序、含油废水处理工序、深度处理工序，如图 1所示。

图 1 冷轧含油和乳化液废水的处理工艺

　　(1)乳化液废水处理工序说明。乳化液废水进入调节池以调节废水水质、水量，同时向调节池中添加破乳剂进行化学破乳，使油水初步分离，再通过气浮过滤去除浮油和机械性杂质，随后自流到不锈钢膜超滤系统的循环池，经超滤系统过滤后与冷轧含油废水合并一起处理。

　　(2)含油和乳化液废水处理工序说明。此处的含油和乳化液废水包括上述工序处理后的废水，与冷轧其他含油废水合并，处理工序主要是两级气浮和两级生化处理。调节池中的含油和乳化液废水通过提升泵送至一级含油废水絮凝池，并向絮凝池内投加化学絮凝剂，同时进入气浮池进行气浮处理，处理后的废水继续进入第2座絮凝池进行二级处理。经过二级气浮处理后的废水经冷却塔冷却后进入一级生物接触氧化池，在该池内通过好氧微生物的好氧活动降解废水中的COD。一级生物接触氧化池出水自流进入一级高密度沉淀池进行泥水分离，部分污泥进入浓缩池进行污泥处理，部分污泥则回流进入一级接触氧化池提高污泥浓度，沉淀池上清液溢流进入二级生物接触氧化池进一步降解废水中的COD，二级沉淀池的出水则进入深度处理环节。

　　(3)深度处理工序说明。深度处理工序主要是两级过滤技术和双膜法的组合。通过多介质过滤器截留上一工序出水中预处理沉淀不完全的悬浮物颗粒。多介质过滤器启动时投加杀菌剂，以保证进入超滤的水和超滤膜内部不受微生物污染。多介质过滤后的水再经过活性炭过滤，以确保进入PVDF超滤膜的油在0.3 mg/L以下，此后经过超滤、保安过滤和反渗透处理，出水水质远远优于国家规定的排放标准，符合冷轧回用水水质要求。

　　1.4 主要构建物及设计参数

　　该厂产生的乳化液废水水量为15 m3/h，含油废水水量为450 m3/h，含油和乳化液废水是主要处理对象。工艺主要构建物及参数如表 2所示。

　　2 工程运行情况分析

　　2.1 系统运行效果

　　乳化液废水经处理后COD降低到2 000 mg/L以下，去除率达到83.7%，虽然来水含油极不稳定，但经过超滤膜处理后水中含油都能降低到50 mg/L以下，油去除率达到93.9%。含油废水(包括乳化液处理后的废水和冷轧厂其他含油废水)经处理后 COD由500～1 000 mg/L降低到30～40 mg/L，去除率达到92.04%，水中含油由100 mg/L降到1 mg/L以下，去除率达到97.81%。在深度回用环节，超滤膜能够完全满足生产运行，SDI大部分时间保持在2以下，运行情况良好。整体工程于2014年6月建成投产，到目前为止运行良好，水质基本稳定，出水水质达到厂方规定的回用标准要求。各工序处理效果如表 3所示。

　　由表 3可以看出，经深度回用工序处理后，出水COD在10 mg/L以下，油基本为0，水质情况远在国家规定的排放标准之上，也充分满足了厂方生产回用的需求，特别是对冷轧冲洗钢板表面水回用的需求，处理效果十分显著。

　　2.2 冷轧用水与深度回用处理出水的水质对比

　　对比了冷轧用水与深度回用处理出水的水质，见表 4。不难看出，深度回用处理出水水质完全符合冷轧用水的水质要求。

　　2.3 系统运行成本及经济效益分析

　　对设备折旧、能源消耗、药剂费、人工费进行统计，2014 年6—12月的运行成本为9.4元/t。但该废水深度处理回用项目实施后，每年可处理含油废水394万t，制备207万t工业新水回用于生产，每年多回收约292万t除盐水，按照工业新水4.5元/t、除盐水5.5元/t计算，则该厂处理含油废水的成本为(394×9.4-207×4.5-292×5.5)÷394=2.96元/t。。

　　3 结论

　　(1)冷轧含油和乳化液废水深度处理回用项目处理出水不仅能达到GB 13456—2012《钢铁工业水污染物排放标准》的要求，而且能满足冷轧回用要求，尤其是冷轧冲洗钢板表面对水质的要求。

　　(2)冷轧含油和乳化液废水经严格的工艺过程控制，深度回用处理是完全可实现的。

　　(3)废水经深度处理后回用降低了钢铁企业的生产成本，该钢厂总生产系统的工业污水回用率提高约15%，同时降低了COD排放量约1 576 t/a，具有良好的环境效益和社会效益，同时为行业废水资源化开辟了一条新路，对整个行业内的节能减排具有推进意义。