冷軋含油和乳化液廢水深度處理回用工藝研究

　　冷軋含油和乳化液廢水主要來(lái)自于冷軋機(jī)組、磨輥間和帶鋼脫脂機(jī)組以及各機(jī)組的油庫(kù)排水等，由于對(duì)冷軋產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，冷軋過(guò)程中采用的表面處理技術(shù)也不斷提高，隨之產(chǎn)生的含油和乳化液廢水成分日趨復(fù)雜。該類廢水具有污染物雜質(zhì)多、油及COD含量高、化學(xué)穩(wěn)定性好、水質(zhì)變化幅度大、廢水排放量大等特點(diǎn)，是冷軋廢水中最難處理的一類污水〔1〕。

　　筆者對(duì)含油和乳化液廢水的各種處理方法進(jìn)行分析比較，針對(duì)某廠冷軋廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，研究提出了對(duì)乳化液廢水進(jìn)行分質(zhì)處理，再與含油廢水混和進(jìn)行多級(jí)處理并深度處理回用的工藝流程。深度處理后出水含油為0.1 mg/L以下，COD在5 mg/L以下，遠(yuǎn)優(yōu)于GB 13456—2012《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，并符合冷軋回用水水質(zhì)要求，大大降低了冷軋生產(chǎn)中含油污水的排放量和新鮮水消耗量，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

　　1 含油和乳化液廢水深度處理回用工藝的確定

　　1.1 含油和乳化液廢水處理方法介紹

　　對(duì)于含油和乳化液廢水的處理方法，按原理可分為物理法、化學(xué)法、生物法等。物理法包括重力分離法、氣浮法、吸附法和膜分離法等;化學(xué)法包括絮凝法、電解法等;生物法包括活性污泥法和生物膜法等。目前國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)多采用將含油、含乳化液廢水二者混合，統(tǒng)一經(jīng)物理沉降、化學(xué)破乳、絮凝、氣浮的方法進(jìn)行處理并排放的處理方式，處理難度大、成本高，已成為現(xiàn)代綠色鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要制約因素〔2〕。

　　1.2 冷軋含油和乳化液廢水的水質(zhì)特點(diǎn)

　　乳化液廢水的特點(diǎn)是水量小，水中的COD和油含量高，油在水中多呈現(xiàn)乳化狀態(tài)。含油廢水的特點(diǎn)是水量大，水溶液呈堿性，水中主要是游離油和分散油。含油廢水的來(lái)源不同，水中油污染物的成分和存在狀態(tài)也不同，將導(dǎo)致其處理方法不同。某廠冷軋含油和乳化液廢水的水質(zhì)分析結(jié)果如表 1所示。

　　1.3 冷軋含油和乳化液廢水深度回用工藝流程的制定

　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，根據(jù)含油和乳化液廢水水質(zhì)特點(diǎn)，筆者提出分質(zhì)處理、聯(lián)合多級(jí)處理、深度回用的處理思路，以期達(dá)到處理后廢水實(shí)現(xiàn)工業(yè)回用的目標(biāo)。最終制定出符合該廢水水質(zhì)特點(diǎn)的深度回用處理工藝流程，整體工藝流程共分3個(gè)工序，即乳化液廢水處理工序、含油廢水處理工序、深度處理工序，如圖 1所示。

 圖 1 冷軋含油和乳化液廢水的處理工藝

　　(1)乳化液廢水處理工序說(shuō)明。乳化液廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池以調(diào)節(jié)廢水水質(zhì)、水量，同時(shí)向調(diào)節(jié)池中添加破乳劑進(jìn)行化學(xué)破乳，使油水初步分離，再通過(guò)氣浮過(guò)濾去除浮油和機(jī)械性雜質(zhì)，隨后自流到不銹鋼膜超濾系統(tǒng)的循環(huán)池，經(jīng)超濾系統(tǒng)過(guò)濾后與冷軋含油廢水合并一起處理。

　　(2)含油和乳化液廢水處理工序說(shuō)明。此處的含油和乳化液廢水包括上述工序處理后的廢水，與冷軋其他含油廢水合并，處理工序主要是兩級(jí)氣浮和兩級(jí)生化處理。調(diào)節(jié)池中的含油和乳化液廢水通過(guò)提升泵送至一級(jí)含油廢水絮凝池，并向絮凝池內(nèi)投加化學(xué)絮凝劑，同時(shí)進(jìn)入氣浮池進(jìn)行氣浮處理，處理后的廢水繼續(xù)進(jìn)入第2座絮凝池進(jìn)行二級(jí)處理。經(jīng)過(guò)二級(jí)氣浮處理后的廢水經(jīng)冷卻塔冷卻后進(jìn)入一級(jí)生物接觸氧化池，在該池內(nèi)通過(guò)好氧微生物的好氧活動(dòng)降解廢水中的COD。一級(jí)生物接觸氧化池出水自流進(jìn)入一級(jí)高密度沉淀池進(jìn)行泥水分離，部分污泥進(jìn)入濃縮池進(jìn)行污泥處理，部分污泥則回流進(jìn)入一級(jí)接觸氧化池提高污泥濃度，沉淀池上清液溢流進(jìn)入二級(jí)生物接觸氧化池進(jìn)一步降解廢水中的COD，二級(jí)沉淀池的出水則進(jìn)入深度處理環(huán)節(jié)。

　　(3)深度處理工序說(shuō)明。深度處理工序主要是兩級(jí)過(guò)濾技術(shù)和雙膜法的組合。通過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器截留上一工序出水中預(yù)處理沉淀不完全的懸浮物顆粒。多介質(zhì)過(guò)濾器啟動(dòng)時(shí)投加殺菌劑，以保證進(jìn)入超濾的水和超濾膜內(nèi)部不受微生物污染。多介質(zhì)過(guò)濾后的水再經(jīng)過(guò)活性炭過(guò)濾，以確保進(jìn)入PVDF超濾膜的油在0.3 mg/L以下，此后經(jīng)過(guò)超濾、保安過(guò)濾和反滲透處理，出水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，符合冷軋回用水水質(zhì)要求。

　　1.4 主要構(gòu)建物及設(shè)計(jì)參數(shù)

　　該廠產(chǎn)生的乳化液廢水水量為15 m3/h，含油廢水水量為450 m3/h，含油和乳化液廢水是主要處理對(duì)象。工藝主要構(gòu)建物及參數(shù)如表 2所示。

　　2 工程運(yùn)行情況分析

　　2.1 系統(tǒng)運(yùn)行效果

　　乳化液廢水經(jīng)處理后COD降低到2 000 mg/L以下，去除率達(dá)到83.7%，雖然來(lái)水含油極不穩(wěn)定，但經(jīng)過(guò)超濾膜處理后水中含油都能降低到50 mg/L以下，油去除率達(dá)到93.9%。含油廢水(包括乳化液處理后的廢水和冷軋廠其他含油廢水)經(jīng)處理后 COD由500~1 000 mg/L降低到30~40 mg/L，去除率達(dá)到92.04%，水中含油由100 mg/L降到1 mg/L以下，去除率達(dá)到97.81%。在深度回用環(huán)節(jié)，超濾膜能夠完全滿足生產(chǎn)運(yùn)行，SDI大部分時(shí)間保持在2以下，運(yùn)行情況良好。整體工程于2014年6月建成投產(chǎn)，到目前為止運(yùn)行良好，水質(zhì)基本穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到廠方規(guī)定的回用標(biāo)準(zhǔn)要求。各工序處理效果如表 3所示。

　　由表 3可以看出，經(jīng)深度回用工序處理后，出水COD在10 mg/L以下，油基本為0，水質(zhì)情況遠(yuǎn)在國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)之上，也充分滿足了廠方生產(chǎn)回用的需求，特別是對(duì)冷軋沖洗鋼板表面水回用的需求，處理效果十分顯著。

　　2.2 冷軋用水與深度回用處理出水的水質(zhì)對(duì)比

　　對(duì)比了冷軋用水與深度回用處理出水的水質(zhì)，見(jiàn)表 4。不難看出，深度回用處理出水水質(zhì)完全符合冷軋用水的水質(zhì)要求。

　　2.3 系統(tǒng)運(yùn)行成本及經(jīng)濟(jì)效益分析

　　對(duì)設(shè)備折舊、能源消耗、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，2014 年6—12月的運(yùn)行成本為9.4元/t。但該廢水深度處理回用項(xiàng)目實(shí)施后，每年可處理含油廢水394萬(wàn)t，制備207萬(wàn)t工業(yè)新水回用于生產(chǎn)，每年多回收約292萬(wàn)t除鹽水，按照工業(yè)新水4.5元/t、除鹽水5.5元/t計(jì)算，則該廠處理含油廢水的成本為(394×9.4-207×4.5-292×5.5)÷394=2.96元/t。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3 結(jié)論

　　(1)冷軋含油和乳化液廢水深度處理回用項(xiàng)目處理出水不僅能達(dá)到GB 13456—2012《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，而且能滿足冷軋回用要求，尤其是冷軋沖洗鋼板表面對(duì)水質(zhì)的要求。

　　(2)冷軋含油和乳化液廢水經(jīng)嚴(yán)格的工藝過(guò)程控制，深度回用處理是完全可實(shí)現(xiàn)的。

　　(3)廢水經(jīng)深度處理后回用降低了鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)成本，該鋼廠總生產(chǎn)系統(tǒng)的工業(yè)污水回用率提高約15%，同時(shí)降低了COD排放量約1 576 t/a，具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益，同時(shí)為行業(yè)廢水資源化開(kāi)辟了一條新路，對(duì)整個(gè)行業(yè)內(nèi)的節(jié)能減排具有推進(jìn)意義。