中和-沉淀-AO组合工艺在不锈钢冷轧酸洗废水处理中的运用*
2022-05-17李凤娟胡爱国
李凤娟，胡爱国
(1.阳江职业技术学院，广东 阳江 529566；2.阳江宏旺实业有限公司，广东 阳江 529566)
目前，针对不锈钢冷轧酸洗废水的处理工艺主要有：中和、混凝、沉淀等[1-3]，处理后总氮基本在 1200 mg/L 左右，但工业含氮废水生化处理工艺大部分进水总氮浓度需控制在 600 mg/L 以下[4-5]。对高浓度的总氮废水处理起来比较棘手，需要把系统做的很庞大，导致设备投资成本大。本项目结合不锈钢工厂运用实例，处理物化进水总氮2800 mg/L左右，生化进水总氮 1200 mg/L 的含酸废水，采用中和、混凝、沉淀和A/O生化组合工艺处理冷轧酸性废水，结合自动化控制技术，最终处理后的出水水质各项指标均能达到广东省《水污染排放限值》(GB44/26—2001)一级标准以及《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-2012)间接排放标准。
1 废水水质
某钢厂不锈钢卷带生产规模为120万t/a，废水站含酸废水设计处理能力为 15 t/h，其进出水的水质标准如表1所示。
表1 设计进、出水水质 mg/L
2 废水处理工艺流程
酸性废水的处理工艺流程如图1所示。生产车间排放的酸性废水，通过管道输送至含酸废水处理系统，先进入调节池，调节水质水量后由提升泵抽至一二级反应槽；通过投加石灰乳、液碱等药剂，调节pH至碱性；然后进入一级混凝槽和澄清池实现泥水分离，去除大部分金属和氟化物。澄清池出水进入三四级反应槽，添加石灰乳、重补剂等，然后进入二混凝槽和斜板沉淀池，进一步沉淀重金属。沉淀池出水进入生化系统的中间水池，调节水质水量后进入八级缺氧池。八级缺氧池采用搅拌推流式运行。加入甲醇、磷酸，去除废水中的总氮，然后进入好氧池，并联两级好氧池，消耗多余的甲醇，保证出水COD达标。经沉淀池实现泥水分离，出水可以回用于冷轧浊循环水系统、废水处理配药、调节池调节水质水量或者达标排放。
图1 废水处理工艺流程图
物化处理过程发生的还原、酸碱中和、沉淀及氧化过程的反应式如下：
H++OH-→ H2O
Fe2++2OH-→ Fe(OH)2↓
Me3++3OH-→ Me(OH)3↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O → 4Fe(OH)3↓
Ca2++2F-→ CaF2↓
生化处理过程发生的脱氮反应式如下：
3 主要构筑物与设备功能
1)调节池。调节池一用一备，每个池设计停留时间 10 h，用于调节水质水量。两个调节池用分配槽配水，分配槽安装在线电导率控制仪，当电导率≤10 mS/cm，废水进1#调节池;当电导率>10 mS/cm，即事故状态下，废水进2#调节池。调节池安装液位计，当水池到达低液位，处理自动停止，调节池提升泵出口安装流量计，用于统计处理水量。2)反应槽。反应槽安装在线pH计，控制碱投加量。为了保证重金属充分沉淀，反应槽配两级。主要用于中和酸、沉淀金属离子和氟离子。每个反应槽配一个搅拌机，槽底配有压缩空气曝气管，用于将二价铁离子氧化成三价铁离子遇碱生成更容易沉淀的氢氧化铁。3)混凝槽。混凝槽配两级，分别投加PAC、PAM等药剂，使生成的金属沉淀物更好的混凝沉淀。4)澄清池。该池采用混凝土结构，废水在重力作用下实现泥水分离，污泥由污泥泵排入污泥浓缩池，上清液自流入二级反应槽。5)二级反应槽。混凝槽，结构同一级反应槽，安装在线pH计投加石灰控制，pH在8.5左右，然后依次投加重金属捕捉剂、PAC、PAM再次混凝沉淀。6)斜板沉淀池。混凝槽出水进入二级斜板沉淀池，实现泥水分离，二级沉淀池污泥量很少，定期排入污泥浓缩池。7)中间水池。斜板沉淀池的出水以及收集的生活污水进入中间水池，调节水质水量，pH控制在6.5～8范围内，重金属总铬<1.5 mg/L，总镍<1.0 mg/L，总氮 1200 mg/L 左右。中间水池安装在线的pH计和总氮计参与碳源的添加控制。8)缺氧池。缺氧池主要是进行反硝化脱氮处理，需要补充碳源和磷。碳源可以为甲醇或者葡萄糖，磷主要是85%的磷酸。加药量依据进水流量和进水总氮浓度等自动控制，同时控制好污泥回流比 1∶1.5。 缺氧池安装在线ORP计、污泥浓度计，用于实时监控缺氧池微生物生长情况。9)好氧池。好氧池两池并联运行，好氧池安装在线ORP计，保证ORP值控制在2～10，主要是消耗多余的甲醇等有机物，保证出水COD达标。10)澄清池。澄清池实现泥水分离，底部污泥一部分排入污泥浓缩池进行压滤处理，另一部分回流至厌氧池。回流量要根据缺氧池末端污泥浓度和好氧池SV30数据进行调控，从而保证系统污泥浓度稳定，澄清池出水自流入排放/回用水池。11)排放/回用水池。最终处理废水排入排放/回用水池，一部分排入工业园区的工业污水处理厂，一部分回用。主要回用水工序有冷轧产线的浊循环冷却系统，生化调节水池的水质调节，车间的清洗水以及环保石灰配药水等。
4 系统运行情况
该不锈钢含酸物化废水站设计处理能力为 15 t/h，调试运行以来系统一直运行稳定，设备设施维护保养运行良好，物化废水站运行数据如表2所示。
表2 物化废水站运行情况
生化系统设计处理能力为 25 t/h,设计总氮日处理量约 600 kg/d，调试运行以来，系统运行稳定，设备设施维护保养运行良好，处理量稳定，处理出水水质均稳定达标，生化废水站运行数据如表3所示。
表3 生化废水站运行情况
从出水水质分析得出，排放水池pH、总氮、总铬、总镍、COD均能达到广东省《水污染排放限值》(GB44/26—2001)一级标准以及《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-2012)间接排放标准。
5 结论
冷轧不锈钢酸洗废水水质复杂，采用中和、混凝、沉淀结合A/O生化组合工艺处理冷轧酸性废水，运用自动化控制技术，从工程设计及运行实例看，可以实现污染物指标pH、总氮、总铬、总镍、COD等达到回用或者排放标准。
