冷轧厂冷轧废水回用技术

　　冷轧废水是钢铁企业冷轧厂生产过程产生的废水，其主要成分是含有含酸废水、乳化液及油类。随着近年来水处理工艺的完善，冷轧废水实现了达标排放，但由于其水量大成分复杂，其回用及零排放技术仍未大量推广，即使少数项目对废水进行了回用，其回用率也不理想。根据不同的地区的特点设置了诸多特殊的排放要求，近年来国家于水资源利用的新要求，尤其是对于排放水量的限制更是对生产企业的水利用率提出了严格的要求。很多企业面临着可达标处理但无法综合利用的尴尬局面。所以回用减排技术是近几年来生产企业急需的一种技术。

　　冷轧废水处理后一般直接进行排放，国内有少数几个项目也对废水进行了回用，但是回用率一般设计在35%～50%左右，进一步对废水进行回收的技术还未有实际运用案例，但全国多个冷轧厂在改造过程中都提出了进一步提高回用率的要求，本文结合冷轧废水回用减排的新技术进行探讨。

　　1、常规的废水回用减排技术及其特点

　　1.1 常规的废水回用减排技术工艺

　　图1中的废水回用工艺流程已经运用于本钢冷轧厂三冷工序，废水处理站于2016年投入使用，现运行稳定，回用率可保持在60%左右。其工艺流程如下。

　　原有的收集池出水用泵处理完毕后输送至外置式MBR装置、二沉池深度处理出水用泵输送至原水池。原水池出水用泵输送至超滤装置，截留水中的胶体及小颗粒悬浮物。超滤出水储存在超滤产水池中，用增压泵输送至反渗透装置进行脱盐，反渗透装置产水进入反渗透产水池中，通过泵提升输送至循环水站作为循环水补充水使用，反渗透的浓水储存在浓水池中经过BAF装置处理后达标排放。

　　1.2 常规的回用减排工艺存在的问题

　　冷轧废水经过废水调节池，用泵送至pH调整/混凝池，投加酸、混凝剂和絮凝剂，使废水中油及悬浮物颗粒形成较大絮体。出水再进入一级气浮池，将废水中的絮体及悬浮物颗粒携带上浮至池面，形成浮渣去除，一级气浮池出水自流至混凝/絮凝池，继续投加混凝剂和絮凝剂，使废水进一步后自流至二级气浮装置，进一步去除浮渣。二级气浮装置出水自流至pH调节/中间水池，投加酸碱将pH值调整至中性，出水自流至接触生物氧化池，通过生物降解COD，接触生物氧化池出水一部分流入MBR吸水池，MBR吸水池出水进入外置式陶瓷膜装置，能将生物污泥和水完全分离，自流入回用水系统的回用水原水池，另一部分流入二沉池前混凝/絮凝池，投加混凝剂和絮凝剂，形成絮体，通过二沉池进行生物污泥和水完全分离，通过砂滤过滤将水中含有的细小絮体过滤后自流入回用水系统的回用水原水池。水中仍然含有一定的COD，且水的电导率较高，通过UF、RO装置进行脱盐处理，采用这种工艺受到废水水质的影响其回用率一般不能超过70%，如在更高的回用率下运行，很容易造成反渗透膜的快速污堵，最终造成回用系统的瘫痪。所以需要一种技术在高COD的情况下也能正常运行，并可忍受较高的运行压力以应对高电导率的废水。

　　在提高回用率的同时冷轧企业也面临着提高回用率后无法达标排放的窘境，众所周知反渗透膜只是对废水进行浓缩，并不会降低COD、氨氮、总氮及其他污染物，反渗透的浓水中含有数倍于进水的污染物浓度。如在回收率66%的情况下运行，当进水的COD为30mg/L时，浓水中的COD可达到90mg/L，而根据《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456―2012)中对于COD的要求为70mg/L，可见回用率越高超标排放的风险越大。

　　2、冷轧废水回用减排新技术

　　2.1 针对常规的回用技术无法提高回收率新推出的双膜工艺(超滤+反渗透)

　　反渗透采用最新推出的“LD技术”，即抗菌性34mi进水隔网技术。新LD结合抗菌性技术HYDRAblockTM利用全新的技术在进水隔网导入抗菌性机能，使反渗透膜元件在压降低、污堵少的基础上，又增强了抑制细菌滋生的能力，全面提高了膜元件的抗污染特性。

　　“LD技术”可以解决冷轧废水高COD及电导率的问题，其抗污染性能优异，即使在高COD情况下运行仍然可以保证其抗菌性能的提高，可以确保系统运行更稳定，具备更宽的进水隔网、更低的压力损失以及更致密的芳香聚酰胺分离皮层，拥有高脱盐、低压降、少污堵、易清洗、清洗周期长、长寿命等优势，降低系统清洗费用，低压降减少能耗，从而降低系统总制水成本。如图3所示：

　　2.2 针对浓水污染物超标推出的臭氧多相氧化+BAF技术

　　1)臭氧多相氧化技术臭氧多相催化氧化工艺由包括催化氧化池和臭氧发生系统二个部分组成，其反应核心为催化氧化池。

　　废水通过污水进水管道进入催化氧化池，臭氧发生系统制得的臭氧氧化剂通过池底的扩散装置均匀进入。在催化剂作用下，有机污染物被氧化分解，转化为无害小分子。

　　过渡金属负载型催化剂(catalystofsupportedtransitionmetal)，采用多孔碳基载体经Ni、Mn等过渡金属高温活化，并经特殊孔结构调节处理，形成高活性的负载型非均相催化剂。该催化剂表面含有稳定的催化活性因子，能够引发臭氧形成更为活泼的・OH自由基大于103m2/g，孔隙率大于80%，表面粗糙，孔结构丰富、分布合理。液相有机物和气相臭氧氧化剂被同时吸附到固相催化剂表面的活性吸附位，界面组元的改变使离子价态、电子运动传递等发生变化，有机物分子形成自由基中间态，反应活化能大幅降低。CSTM催化剂耐酸碱腐蚀，机械强度高，不易磨损，使用寿命在五年以上。

　　CSTM催化剂技术特点如下：

　　(1)氧化效率高，出水水质好。CSTM催化剂引发臭氧分解产生・OH，并形成自由态有机物分子，降低反应活化能，有机物的氧化反应速率较直接氧化反应提高5个数量级以上。仅30min即可完成反应，构筑物占地面积减少1/2以上。

　　(2)臭氧利用率提高2～3倍，设备投资省，运行费用低。相对于臭氧直接氧化，臭氧多相催化氧化工艺降解同等数量的有机物，臭氧用量降低60～70%，减少了臭氧发生装置的设备投资，运行费用降低50%。

　　(3)催化效率稳定，催化剂使用寿命长。催化活性因子通过固溶体焙烧形式固定于多孔载体表面，催化剂溶出率低、耐酸碱腐蚀、机械强度高，使用寿命在五年以上。

　　(4)降解有机物的同时可脱色、除嗅，不产生二次污染。・OH自由基无选择性的破坏有机物分子中的生色基团，也可氧化硫化氢等恶臭物质。氧化过程中的中间产物继续与・OH反应，氧化反应彻底。

　　(5)工艺简单，自动化程度高，劳动强度低。由臭氧发生系统和氧化反应系统组成，工艺流程简单。采用PLC或DCS自动控制，工作人员操作量少。

　　(6)催化反应装置采用不锈钢、陶瓷、ABS等耐腐蚀材质，正常使用时寿命在五年以上。

　　(7)应用方式多样化。既可作单独处理，又可与其他工艺进行组合。

　　2)根据STRO与臭氧催化氧化+BAF技术结合的工艺流程

　　常规回用水处理系统的浓水池后增设新的回用减排工艺，原有反渗透浓水池由排放改为进一步浓缩，用泵输送至STRO，STRO的回收率可设计至65%，STRO产水储存在原有的反渗透产水池中和常规回用系统的反渗透产水一同进行回用。STRO的浓水储存在浓水池中，用泵输送至臭氧催化氧化池，通过臭氧催化氧化提高水的可生化性并降低一部分的COD，出水自流至BAF通过生物菌种进一步降低水中的COD、氨氮及总氮，当水中总氮较高时BAF可设计为多级串联运行，一般采用后置反硝化的方法降低水中的总氮。BAF出水可达到排放指标要求。

　　采用以上新回用水处理工艺可实现冷轧废水极高的回用率，达到国家减排要求。

　　3、零排放

　　3.1 意义

　　零排放项目在西部地区的煤化工项目中有多项运用业绩，但是由于其高耗能高投资等特点，并没有很好的运行案例。针对冷轧废水处理一般都不需要进行零排放处理，但是有一些地区对于废水排放有着一些特殊的标准，采用一般的废水处理工艺无法达到要求，往往生产企业被逼无奈只能对废水进行零排放处理。如《辽宁省污水综合排放标准》(DB21/1627-2008)对于氯离子有着不回用小于400mg/L，回用后小于1000mg/L的要求，众所周知氯离子只能与银或者汞产生沉淀，极不易于从水中分离，而冷轧厂大多采用盐酸对钢板进行酸洗，其排放的含酸废水中氯离子含量一般在6000mg/L左右，远远达不到排放标准，只能采用零排放处理。这也可以看出我国有些地方的排放标准设置的非常不合理，有些污染物根本没有有效地处理手段却先制定了不合理的排放标准，为了满足这一标准往往造成了能源的大量浪费。

　　3.2 零排放技术

　　零排放现在唯一有效地工艺是对水先进行高倍数的浓缩，然后采用结晶蒸发的方式将水中的所有物质转化为固体废水进行处理，为了降低结晶蒸发的过程中能源介质的消耗，近年来多效蒸发的概念呗广发的运用。多效蒸发器简称MVR技术。MVR(MechanicalVaporRecompression，机械蒸汽再压缩技术)利用压缩机压缩分离器产生的二次蒸汽，提高蒸汽温度，压缩后的蒸汽作为热源，为加热器供热，如此循环。通过消耗少量的电能，蒸汽压缩机将低品位的蒸汽转化成为高品位的蒸汽，其蒸气利用率相当于20～30效的多效蒸发器。但即使采用了多效蒸发器零排放仍然是一项高耗能的过程，多效蒸发器的吨水处理成本一般在50～60元/吨水左右，非常不符合我国节能减排的要求。

　　4、结论

　　随着我国节能减排的要求越来越严，冷轧废水进一步回用将是大势所趋，而在提高回用率的同时，保证浓水的达标排放也是我们所面临的新的课题，本文中所述的回用减排新技术将会是今后冷轧废水回用项目的核心工艺。(来源：本钢板材股份有限公司冷轧厂)