冷軋含堿廢水處理工藝及應(yīng)用

王延慶，雷仲存，李桂林，王承剛

（1.首鋼智新遷安電磁材料有限公司；2.北京首鋼股份有限公司，河北唐山 064400）

前言

冷軋生產(chǎn)線（尤其是連續(xù)退火機(jī)組）在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的含堿廢水，含堿廢水含有較高濃度的COD、懸浮物和油份，需處理達(dá)標(biāo)后方可排放。目前，冷軋含堿廢水處理工藝較多，但出水指標(biāo)，尤其是COD 出水指標(biāo)很難穩(wěn)定達(dá)到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［1］（GB13456-2012）水污染特別限值的要求，水污染特別限值見表1。

表1 《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》水污染特別限值

研究科學(xué)先進(jìn)的含堿廢水處理工藝勢在必行。某鋼廠在生產(chǎn)過程中，經(jīng)過不斷的優(yōu)化完善，最終出水指標(biāo)能夠穩(wěn)定達(dá)到水污染特別限值的要求。

1 某鋼廠含堿廢水處理系統(tǒng)簡介

1.1 處理能力

冷軋廢水處理站含堿廢水處理系統(tǒng)采用兩級氣浮+兩級生化、澄清的工藝，含堿廢水處理系統(tǒng)平均處理量270 m3/h，最大處理量330 m3/h。

1.2 進(jìn)水指標(biāo)

各產(chǎn)線排放的含堿廢水需滿足進(jìn)水指標(biāo)要求，進(jìn)水指標(biāo)見表2。

表2 含堿廢水進(jìn)水指標(biāo)

2 含堿廢水處理工藝介紹

各生產(chǎn)線排放的含堿廢水進(jìn)入廢水處理站后，首先進(jìn)入含堿廢水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池共2 座，1 用1 備。含堿廢水在調(diào)節(jié)池后經(jīng)過曝氣處理均質(zhì)均量。

含堿廢水通過提升泵提升至一級中和槽、二級中和/混凝槽、一級氣浮絮凝槽，分別投加H2SO4中和廢水堿性，投加聚合氯化鋁鐵（以下簡稱PAFC）來聚集廢水中的雜質(zhì)和油污，投加聚丙烯酰胺(以下簡稱PAM)以便形成較大礬花。

一級氣浮絮凝槽出水依次流入一、二級氣浮池，含堿廢水與溶氣水混合生成微氣泡，挾帶水中懸浮物和油污上浮到池內(nèi)液面，設(shè)在池面的刮渣機(jī)將浮渣或浮油撇入氣浮渣槽，沉降在池底的污泥以及渣槽內(nèi)的浮渣經(jīng)螺桿泵送至污泥濃縮池。

二級氣浮出水進(jìn)入最終中和池，通過投加藥劑（H2SO4或NaOH）調(diào)節(jié)pH 在7～9之間，以滿足生化處理要求。然后進(jìn)入中間水池，若中間水池水溫≥35 ℃，泵送冷卻塔降溫；如果水溫＜35 ℃，則直送一級生物接觸氧化池。

含堿廢水由中間水池進(jìn)入一、二級生化接觸氧化池，生物接觸氧化池內(nèi)設(shè)半軟性生物填料，底部安裝微孔管式曝氣器，水力停留時間12 h，有效接觸時間8 h，通過馴化專用微生物嗜食水中COD 并降解為CO2和H2O。生物接觸氧化池出水經(jīng)過混凝絮凝后進(jìn)入澄清池內(nèi)，澄清池表面負(fù)荷均為1 m3/m2·h，降低出水中懸浮物、截留活性污泥，池底污泥部分回流到生物接觸氧化池，部分泵入污泥濃縮池處理。澄清池出水進(jìn)入過濾水池，含堿廢水通過砂濾器過濾后進(jìn)入回用水池，達(dá)標(biāo)后通過回用水泵外排。

含堿廢水處理工藝流程圖如圖1。

圖1 首鋼含堿廢水處理工藝流程圖

3 疑難問題及解決策略

3.1 氣浮池的運(yùn)行管控

兩級氣浮在含堿廢水處理工藝中至關(guān)重要。經(jīng)過兩級氣浮處理后，含堿廢水中的COD 去除率能夠達(dá)到70%，大大降低了含堿廢水的處理負(fù)荷。原設(shè)計(jì)每級氣浮設(shè)有2 個氣浮池，并配套2 個溶氣水罐，氣浮池與溶氣水罐一一對應(yīng)，溶氣水罐水源來自溶氣水泵，溶氣水泵共3 臺，2 用1 備，水泵揚(yáng)程40 m，水泵出水通過1根供水管供到2個溶氣水罐。由于分配到2 個溶氣水罐的流量實(shí)時波動，造成每個溶氣水罐的供水壓力一直波動；溶氣水罐風(fēng)源來自壓縮空氣管網(wǎng)，通過減壓閥減壓后供溶氣水罐，由于壓縮空氣管網(wǎng)用量波動較大，造成供溶氣水罐壓縮空氣壓力也實(shí)時波動。供溶氣水罐的水源和風(fēng)源壓力實(shí)時波動，造成氣浮池的氣浮效果不穩(wěn)定，一旦水氣平衡被打破，氣浮效果就會消失。

對溶氣水泵供水管道進(jìn)行改造，將溶氣水泵供2 個溶氣水罐的1 根供水管改為2 根，實(shí)現(xiàn)1 臺溶氣水泵單獨(dú)供應(yīng)1個溶氣水罐水源，互不干涉，這樣可以保證供水壓力和流量穩(wěn)定；供氣采用管網(wǎng)供應(yīng)的壓縮空氣，在減壓閥前增加穩(wěn)壓罐，避免因管網(wǎng)壓力波動對氣浮效果造成影響，也可以改用羅茨鼓風(fēng)機(jī)供氣保證氣源壓力的穩(wěn)定。此外，還要根據(jù)氣浮池內(nèi)浮渣情況實(shí)時調(diào)整出渣口的高度，可手動調(diào)節(jié)，也可增加電機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)，保證氣浮池上面的浮渣能夠及時排除，確保氣浮池的去除效果。

3.2 生物接觸氧化池的運(yùn)行管控

含堿廢水經(jīng)過兩級氣浮處理后，負(fù)荷大大降低，但要達(dá)到排放指標(biāo)，還需要保證后續(xù)生化池的處理效果。生化池的控制要求：pH 6～8、水溫30～35 ℃、溶解氧3～5 mg/L。除此之外，環(huán)境溫度對微生物的活性影響也較大。剛?cè)攵蜷_春時，雖然進(jìn)入生化池的水溫控制在30～35 ℃，但由于晝夜溫差比較大，微生物出現(xiàn)不適癥狀，生化池的處理效果變差，在生化池表面出現(xiàn)大量泡沫，出水COD 接近30 mg/L，存在外排超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

在剛?cè)攵蜷_春時，為保證環(huán)境溫度平穩(wěn)且維持在15 ℃以上，需在生化池周邊增加暖風(fēng)機(jī)等采暖設(shè)施；生化池內(nèi)的溶解氧通過安裝在線溶解氧儀指導(dǎo)控制供風(fēng)閥門的開度，保證溶解氧含量達(dá)到要求。

3.3 澄清池的運(yùn)行管控

在每級生化池后經(jīng)過澄清池處理，能夠大大降低懸浮物含量。在進(jìn)入澄清池前，通過投加PAC 和PAFC 進(jìn)行混凝絮凝，通過調(diào)整加藥量保證絮凝效果。本廢水站選用的是輻流式澄清池，經(jīng)過二級生化處理后，出水懸浮物較低，混凝絮凝效果差，絮體小而松散，造成絮體漂浮在二級澄清池表面，不容易沉降，絮體溢流至后續(xù)單元，造成出水懸浮物偏高。

針對上述二級澄清池絮體小而松散、不易沉降的問題，通過增加污泥回流，加強(qiáng)混凝絮凝，增強(qiáng)去除效果；也可以考慮在確定工藝流程時將二級澄清池設(shè)計(jì)為斜板沉淀池，可以有效解決此問題。澄清池的有效排泥也影響出水水質(zhì)，一般采用人工抽泥的方式，無法保證抽泥的及時性，研究將污泥泵改為自動抽泥，設(shè)定周期定時對各澄清池進(jìn)行抽泥，保證澄清池出水合格。

3.4 含堿回用水的回收利用

隨著環(huán)保要求越來越嚴(yán)，政府部門對外排水質(zhì)和水量均有要求，為了提高新水的重復(fù)利用率，減少外排水量，將含堿回用水經(jīng)過超濾、反滲透脫鹽處理，脫鹽水繼續(xù)供生產(chǎn)線使用，運(yùn)行期間產(chǎn)生的高含鹽水可用于煉鐵高爐的降塵和悶渣，清洗反滲透膜產(chǎn)生的外排水或過濾器反洗水可排放至污水處理站，經(jīng)處理合格后用于綠化、道路灑水或沖廁。

4 含堿廢水系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)情況

2019 年對含堿回用水進(jìn)行取樣化驗(yàn)，出水指標(biāo)能夠穩(wěn)定達(dá)到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13456-2012）水污染特別限值要求，且明顯優(yōu)于特別限值要求指標(biāo)，出水指標(biāo)比較穩(wěn)定，2019 年含堿回用水水質(zhì)指標(biāo)情況見圖2。

圖2 2019年含堿回用水水質(zhì)指標(biāo)趨勢圖

5 結(jié)論

經(jīng)過2019 年對含堿廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行情況監(jiān)控，對出水進(jìn)行取樣化驗(yàn)，含堿廢水經(jīng)過兩級氣浮+兩級生化、澄清的處理工藝，出水指標(biāo)穩(wěn)定在pH6～9、懸浮物＜20 mg/L、COD＜30 mg/L、油份＜1 mg/L，該含堿廢水處理工藝穩(wěn)定可靠，各項(xiàng)出水指標(biāo)均滿足《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13456-2012）水污染特別限值排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。