宝钢不锈钢有限公司冷轧废水处理工艺设计

2013-11-19金亚飚王乐为王智铭

环境科学导刊 2013年1期

关键词：含铬乳化液碳钢

金亚飚，刘勇，赵湧，袁军，田麟，王乐为，王智铭

(1.宝钢工程技术集团有限公司，上海201900;2.宝钢不锈钢有限公司，上海200431;3.安德里茨技术有限公司上海分公司，上海200021;4.上海遂川环保有限公司，上海200941)

宝钢不锈钢有限公司拥有国内先进的冷轧生产线，年产冷轧不锈钢和碳钢二百余万吨，是国内重要的冷轧不锈钢和碳钢生产基地之一。冷轧生产的工艺包括酸洗、冷轧、退火、脱脂、热镀锌、平整、修磨等工艺段。

冷轧废水因其来源广、水质差异大、排放无规律而被业内称为冶金行业最难处理的废水之一。本文就宝钢不锈钢有限公司配套建设的冷轧废水处理的工艺进行介绍和分析，供实际工程或生产实践参考。

1 冷轧废水的来源

1.1 酸洗机组废水

热轧带钢表面含有很多氧化铁皮，进行冷轧前须用酸洗去除氧化铁皮，酸洗后进行喷洗和漂洗，喷洗槽、漂洗槽的水循环使用。喷洗槽、漂洗槽废水先送酸再生，浓度较低或酸再生能力不足时送废水处理站。

酸洗段产生酸性废水，不锈钢酸洗会产生含铬废水。另外，酸洗机组配套酸再生装置的尾气洗涤塔等也会产生少量酸性废水。

1.2 冷轧机组废水

在轧机轧制过程中，须采用乳化液对系统进行冷却和润滑。乳化液是在油或脂类物质中加入表面活性剂，然后加入水。在表面活性剂的作用下，油和脂以极其微小的颗粒分散在水中，就象溶解在水中一样。乳化液有机物含量很高，COD值很高，不仅因为有油，也因为表面活性剂。

乳化液循环使用，但定期排放，产生废乳化液。冷轧机组主要产生浓油废水。

1.3 脱脂段废水

轧制后的带钢在退火、镀锌处理前必须进行脱脂处理。脱脂，即采用碱洗方法去除经冷轧后带钢表面的油膜。脱脂一般要经历预清洗、清洗、漂洗三个阶段。预清洗、清洗段产生浓油含碱废水，而漂洗段产生稀油含碱废水。

1.4 热镀锌机组废水

热镀锌机组是在冷轧带钢退火后表面镀锌，镀锌后退火，退火后的带钢进入淬水箱快速冷却，而后进入钝化段处理。

镀锌机组的淬水冷却段排放酸性废水。热镀锌带钢钝化一般采用铬酸，铬酸循环使用，定期排放。同时配置铬酸雾净化装置，用水循环喷淋洗涤，循环系统溢流水排至废水系统。钝化段排放含铬废水。

1.5 平整机组废水

冷轧带钢进行平整时，向带钢表面喷洒平整液，就可以清洗带钢及轧辊表面，提高带钢表面质量。平整液本品由软水及水溶性防锈剂、清洗剂、润滑剂调配而成，主要为小分子有机物和表面活性剂。

平整液循环使用，定期排放。平整液废水的含油量介于冷轧乳化液与浓油强碱废水和稀油含碱废水之间。废水有机物含量很高，COD值很高。

1.6 修磨机组废水

在修磨过程中，也采用乳化液对系统进行冷却和润滑。机组也产生浓油废水。修磨机脱脂碱洗段排放浓油废水和稀油含碱废水［1］。

1.7 事故废水

事故废水是指冷轧主线事故状态下排放的酸液、高浓度含铬废水、废硫酸等。

2 冷轧废水按水质分类及主要成分 (表1)

表1 常规冷轧废水分类及主要成分表

3 宝钢不锈钢有限公司冷轧废水水量及主要水质检测指标

3.1 废水水量

宝钢不锈钢有限公司冷轧废水具体包括中性盐及含铬废水、酸性废水、浓油废水、稀碱油废水、平整液废水。这些废水由各机组排至废水处理站，经处理达标后排至全厂站后污水管道。

目前实际运行情况为，中性盐及含铬废水与酸性废水总量约1100～3200m3/d，稀油废水总量约300～2100m3/d，浓油废水总量约20～350m3/d。平整液的数量非常少，每月只有300kg，目前进入浓油系统一并处理，不单独处理。

3.2 主要水质检测指标 (表2)

表2 宝钢不锈钢有限公司冷轧废水主要检测指标 (mg/L)

4 宝钢不锈钢有限公司冷轧废水处理工艺

4.1 中性盐及含铬废水处理

中性盐及含铬废水处理工艺流程为:含铬废水→调节池→一级还原罐→二级还原罐→出水→酸性废水处理设施。

中性盐及含铬废水主要来自不锈钢热带退火酸洗机组、不锈钢冷带退火酸洗机组以及碳钢连续热镀锌机组，用泵输送至废水处理站含铬废水调节池，再用泵抽送至一级还原罐及二级还原罐。还原罐内投加盐酸和废酸 (含Fe2+)，调整pH值，使反应池的pH值控制在2～3，同时投加NaHSO3或Fe2+作为还原剂将Cr6+还原成Cr3+。

在两级还原罐中设有pH计及ORP计，测定值与盐酸和废酸投加阀连锁以控制投药量，二级还原罐出口还设置Cr6+计，其测定值与出水控制阀连锁，当Cr6+浓度达标则出水控制阀打开，出水进入酸性废水处理系统，若Cr6+浓度不达标则关闭出水控制阀，出水回流至调节池重新处理。

4.2 酸性废水处理

酸性废水处理工艺流程为:酸性废水→调节池→一级中和池→二级中和池→出水→反应澄清池→中间水池→砂滤池→出水。

酸性废水主要来自不锈钢热带退火酸洗机组、不锈钢冷带退火酸洗机组、碳钢酸洗机组、混酸再生站、盐酸再生站、新酸站等，碳钢热镀锌机组的淬水冷却段和锌锅地坑的含锌废水和碳钢连退机组的淬水槽地坑含SS废水也进入酸性废水处理系统。

各机组排出的酸性废水以及含铬废水处理二级还原罐出水经分配池流入酸性废水调节池，调节池的出水用泵提升至一级中和池，一级中和池的出水自流到二级中和池，中和池内投加石灰乳并加以曝气处理，使废水中的Fe2+氧化为Fe3+，最终形成易于沉淀的Fe(OH)3。

二级中和池出水通过分配槽流入反应澄清池，分配槽中投加絮凝剂及高分子助凝剂，使絮体进一步增大以易于沉淀进行固液分离，澄清池的出水流入中间水池，投加盐酸及氢氧化钠进行pH调整，然后用泵提升至砂滤池，经过滤处理后出水流入最终排放池集中排放，部分处理后出水由回用水泵提升作为站内冲洗用水及污泥管道清洗用水。砂滤池的反洗排水用泵回送至反应澄清池。

反应澄清池底部排出的污泥通过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级中和罐，另一部分送入污泥处置系统污泥浓缩池。

4.3 浓油废水处理

浓油废水处理工艺流程为:乳化液与浓油强碱废水→分配池→调节池→纸带过滤器→超滤循环池→超滤→MBR生化池→出水。

碳钢连退机组、碳钢重卷机组、碳钢热镀锌机组、不锈钢冷退酸洗机组、不锈钢重卷机组、不锈钢离线平整机、轧辊磨床、不锈钢热带退火酸洗机组、五机架冷连轧机组、不锈钢廿辊机组以及不锈钢修磨机组排出的废乳化液及各机组脱脂段碱洗废水，包括碳钢热镀锌机组和碳钢连续退火机组所排放的平整液废水，由泵输送入废水处理站，经分配池流入浓油废水调节池进行均量调节和预处理。

分配池加硝酸破乳。酸化法破乳是目前最常用的方法，优点在于工艺设备简单，处理效果比较稳定，作为含油废水的预处理。

调节池内通入蒸汽以维持池内废水温度，将部分浮油及可沉淀物去除。调节池内设除油机及刮油刮渣机。开蒸汽加热，浮渣上浮后，开启刮油刮渣机将漂浮浓油、浮渣刮至浮渣池。浮渣池通蒸汽加热，待油完全溶化开启废油泵将油外运处置。调节池底部的油泥定期收集外运处理。

调节后的废水用泵送纸带过滤器。过滤去除粗渣进入陶瓷膜超滤系统进行油水分离。超滤循环池内通入蒸汽以维持池内废水温度。超滤出水流入MBR系统。乳化液渗透液常规情况下排入MBR系统进行处理，若MBR系统故障排入稀有调节池进行处理。

陶瓷膜超滤系统采用错流过滤的运行方式，待过滤的料液平行通过膜表面，截留的效果取决于膜的精度，小分子的物质透过膜，大分子的被截留;被截留的物质又不断被流体带离膜表面，这样膜孔不易被堵塞，设备的运行时间更长，清洗更容易。超滤系统排出的的废油 (包括超滤循环槽定期排油和超滤反洗排油)外运处置。

膜生物反应器 (MBR)是将膜技术与微生物技术相结合的一种先进的废水处理方法，既以超滤、微滤膜等取代常规活性污泥法中二沉池的污水处理新工艺。该法利用膜的高效截留作用，克服了传统活性污泥法中污泥膨胀对处理效果的影响，还可以将污水中可生化性差的乳化液、悬浮物、胶体进行截留，可灵活控制反应器水力停留时间(HRT)和污泥停留时间 (SRT)，增加了曝气池活性污泥的浓度，提高了生物的降解速率，降低了负荷率。MBR有两种工艺类型，既浸没式 (submerged)MBR和外置式 (external)MBR。不锈钢事业部采用的是浸没式MBR。MBR生化池污泥浓度为8000～15000mg/L。

4.4 稀油废水处理

稀油废水处理工艺流程为:稀油废水→调节池→混合反应槽→一级气浮→二级气浮→一级冷却塔→二级冷却塔→生化处理→出水。

4.4.1 物化处理段

碳钢热镀锌机组、碳钢连续退火机组、不锈钢冷带退火酸洗机组、碳钢连续酸洗机组及不锈钢修磨机组等各机组排出的稀油废水首先进入废水处理站的配水槽。配水槽出水经重力流流入稀油废水调节池，调节池进水通压缩空气装置，调节池内设置转鼓撇油器。将部分浮油去除后由调节池泵提升进入混合反应槽。混合槽内加酸及絮凝剂，加酸破乳、凝聚再经pH调整后流入后续两级气浮池。

一级气浮采用涡凹气浮，二级气浮采用溶气气浮，浮渣由空气隔膜泵送入污泥浓缩池。出水经冷却塔降温后进入生化处理单元。但生化处理单元水池冬季的水温控制在18～20℃。

4.4.2 生化处理段

经物化预处理后的含油废水首先进入缺氧池，缺氧池水力停留时间4～8h。废水在缺氧池内进行水解酸化，将高分子量难以生化处理的有机物降解为低分子量可生化处理的有机物后进入好氧池。缺氧池内溶解氧为0.2～0.5mg/L。

好氧池水力停留时间约8～15h。好氧池出水投加絮凝剂后进入二次沉淀池。好氧池溶解氧为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浓缩池，也可回流至缺氧池，污泥回流比按50%～100%。出水流入中间水池，投加盐酸及氢氧化钠进行pH调整，然后用泵提升至砂滤池，经过滤处理后出水流入最终排放池与含铬/酸性废水集中排放。