冷軋廢水是鋼鐵企業(yè)冷軋廠生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水，其主要成分是含有含酸廢水、乳化液及油類。隨著近年來水處理工藝的完善，冷軋廢水實現(xiàn)了達標排放，但由于其水量大成分復(fù)雜，其回用及零排放技術(shù)仍未大量推廣，即使少數(shù)項目對廢水進行了回用，其回用率也不理想。根據(jù)不同的地區(qū)的特點設(shè)置了諸多特殊的排放要求，近年來國家于水資源利用的新要求，尤其是對于排放水量的限制更是對生產(chǎn)企業(yè)的水利用率提出了嚴格的要求。很多企業(yè)面臨著可達標處理但無法綜合利用的尷尬局面。所以回用減排技術(shù)是近幾年來生產(chǎn)企業(yè)急需的一種技術(shù)。
冷軋廢水處理后一般直接進行排放，國內(nèi)有少數(shù)幾個項目也對廢水進行了回用，但是回用率一般設(shè)計在35%～50%左右，進一步對廢水進行回收的技術(shù)還未有實際運用案例，但全國多個冷軋廠在改造過程中都提出了進一步提高回用率的要求，本文結(jié)合冷軋廢水回用減排的新技術(shù)進行探討。
1、常規(guī)的廢水回用減排技術(shù)及其特點
1.1 常規(guī)的廢水回用減排技術(shù)工藝
圖1中的廢水回用工藝流程已經(jīng)運用于本鋼冷軋廠三冷工序，廢水處理站于2016年投入使用，現(xiàn)運行穩(wěn)定，回用率可保持在60%左右。其工藝流程如下。
原有的收集池出水用泵處理完畢后輸送至外置式MBR裝置、二沉池深度處理出水用泵輸送至原水池。原水池出水用泵輸送至超濾裝置，截留水中的膠體及小顆粒懸浮物。超濾出水儲存在超濾產(chǎn)水池中，用增壓泵輸送至反滲透裝置進行脫鹽，反滲透裝置產(chǎn)水進入反滲透產(chǎn)水池中，通過泵提升輸送至循環(huán)水站作為循環(huán)水補充水使用，反滲透的濃水儲存在濃水池中經(jīng)過BAF裝置處理后達標排放。
1.2 常規(guī)的回用減排工藝存在的問題
冷軋廢水經(jīng)過廢水調(diào)節(jié)池，用泵送至pH調(diào)整/混凝池，投加酸、混凝劑和絮凝劑，使廢水中油及懸浮物顆粒形成較大絮體。出水再進入一級氣浮池，將廢水中的絮體及懸浮物顆粒攜帶上浮至池面，形成浮渣去除，一級氣浮池出水自流至混凝/絮凝池，繼續(xù)投加混凝劑和絮凝劑，使廢水進一步后自流至二級氣浮裝置，進一步去除浮渣。二級氣浮裝置出水自流至pH調(diào)節(jié)/中間水池，投加酸堿將pH值調(diào)整至中性，出水自流至接觸生物氧化池，通過生物降解COD，接觸生物氧化池出水一部分流入MBR吸水池，MBR吸水池出水進入外置式陶瓷膜裝置，能將生物污泥和水完全分離，自流入回用水系統(tǒng)的回用水原水池，另一部分流入二沉池前混凝/絮凝池，投加混凝劑和絮凝劑，形成絮體，通過二沉池進行生物污泥和水完全分離，通過砂濾過濾將水中含有的細小絮體過濾后自流入回用水系統(tǒng)的回用水原水池。水中仍然含有一定的COD，且水的電導(dǎo)率較高，通過UF、RO裝置進行脫鹽處理，采用這種工藝受到廢水水質(zhì)的影響其回用率一般不能超過70%，如在更高的回用率下運行，很容易造成反滲透膜的快速污堵，最終造成回用系統(tǒng)的癱瘓。所以需要一種技術(shù)在高COD的情況下也能正常運行，并可忍受較高的運行壓力以應(yīng)對高電導(dǎo)率的廢水。
在提高回用率的同時冷軋企業(yè)也面臨著提高回用率后無法達標排放的窘境，眾所周知反滲透膜只是對廢水進行濃縮，并不會降低COD、氨氮、總氮及其他污染物，反滲透的濃水中含有數(shù)倍于進水的污染物濃度。如在回收率66%的情況下運行，當進水的COD為30mg/L時，濃水中的COD可達到90mg/L，而根據(jù)《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》(GB13456—2012)中對于COD的要求為70mg/L，可見回用率越高超標排放的風險越大。
2、冷軋廢水回用減排新技術(shù)
2.1 針對常規(guī)的回用技術(shù)無法提高回收率新推出的雙膜工藝(超濾+反滲透)
反滲透采用最新推出的“LD技術(shù)”，即抗菌性34mi進水隔網(wǎng)技術(shù)。新LD結(jié)合抗菌性技術(shù)HYDRAblockTM利用全新的技術(shù)在進水隔網(wǎng)導(dǎo)入抗菌性機能，使反滲透膜元件在壓降低、污堵少的基礎(chǔ)上，又增強了抑制細菌滋生的能力，全面提高了膜元件的抗污染特性。
“LD技術(shù)”可以解決冷軋廢水高COD及電導(dǎo)率的問題，其抗污染性能優(yōu)異，即使在高COD情況下運行仍然可以保證其抗菌性能的提高，可以確保系統(tǒng)運行更穩(wěn)定，具備更寬的進水隔網(wǎng)、更低的壓力損失以及更致密的芳香聚酰胺分離皮層，擁有高脫鹽、低壓降、少污堵、易清洗、清洗周期長、長壽命等優(yōu)勢，降低系統(tǒng)清洗費用，低壓降減少能耗，從而降低系統(tǒng)總制水成本。如圖3所示：
2.2 針對濃水污染物超標推出的臭氧多相氧化+BAF技術(shù)
1)臭氧多相氧化技術(shù)臭氧多相催化氧化工藝由包括催化氧化池和臭氧發(fā)生系統(tǒng)二個部分組成，其反應(yīng)核心為催化氧化池。
廢水通過污水進水管道進入催化氧化池，臭氧發(fā)生系統(tǒng)制得的臭氧氧化劑通過池底的擴散裝置均勻進入。在催化劑作用下，有機污染物被氧化分解，轉(zhuǎn)化為無害小分子。
過渡金屬負載型催化劑(catalystofsupportedtransitionmetal)，采用多孔碳基載體經(jīng)Ni、Mn等過渡金屬高溫活化，并經(jīng)特殊孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)處理，形成高活性的負載型非均相催化劑。該催化劑表面含有穩(wěn)定的催化活性因子，能夠引發(fā)臭氧形成更為活潑的·OH自由基大于103m2/g，孔隙率大于80%，表面粗糙，孔結(jié)構(gòu)豐富、分布合理。液相有機物和氣相臭氧氧化劑被同時吸附到固相催化劑表面的活性吸附位，界面組元的改變使離子價態(tài)、電子運動傳遞等發(fā)生變化，有機物分子形成自由基中間態(tài)，反應(yīng)活化能大幅降低。CSTM催化劑耐酸堿腐蝕，機械強度高，不易磨損，使用壽命在五年以上。
CSTM催化劑技術(shù)特點如下：
(1)氧化效率高，出水水質(zhì)好。CSTM催化劑引發(fā)臭氧分解產(chǎn)生·OH，并形成自由態(tài)有機物分子，降低反應(yīng)活化能，有機物的氧化反應(yīng)速率較直接氧化反應(yīng)提高5個數(shù)量級以上。僅30min即可完成反應(yīng)，構(gòu)筑物占地面積減少1/2以上。
(2)臭氧利用率提高2～3倍，設(shè)備投資省，運行費用低。相對于臭氧直接氧化，臭氧多相催化氧化工藝降解同等數(shù)量的有機物，臭氧用量降低60～70%，減少了臭氧發(fā)生裝置的設(shè)備投資，運行費用降低50%。
(3)催化效率穩(wěn)定，催化劑使用壽命長。催化活性因子通過固溶體焙燒形式固定于多孔載體表面，催化劑溶出率低、耐酸堿腐蝕、機械強度高，使用壽命在五年以上。
(4)降解有機物的同時可脫色、除嗅，不產(chǎn)生二次污染?！H自由基無選擇性的破壞有機物分子中的生色基團，也可氧化硫化氫等惡臭物質(zhì)。氧化過程中的中間產(chǎn)物繼續(xù)與·OH反應(yīng)，氧化反應(yīng)徹底。
(5)工藝簡單，自動化程度高，勞動強度低。由臭氧發(fā)生系統(tǒng)和氧化反應(yīng)系統(tǒng)組成，工藝流程簡單。采用PLC或DCS自動控制，工作人員操作量少。
(6)催化反應(yīng)裝置采用不銹鋼、陶瓷、ABS等耐腐蝕材質(zhì)，正常使用時壽命在五年以上。
(7)應(yīng)用方式多樣化。既可作單獨處理，又可與其他工藝進行組合。
2)根據(jù)STRO與臭氧催化氧化+BAF技術(shù)結(jié)合的工藝流程
常規(guī)回用水處理系統(tǒng)的濃水池后增設(shè)新的回用減排工藝，原有反滲透濃水池由排放改為進一步濃縮，用泵輸送至STRO，STRO的回收率可設(shè)計至65%，STRO產(chǎn)水儲存在原有的反滲透產(chǎn)水池中和常規(guī)回用系統(tǒng)的反滲透產(chǎn)水一同進行回用。STRO的濃水儲存在濃水池中，用泵輸送至臭氧催化氧化池，通過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通過生物菌種進一步降低水中的COD、氨氮及總氮，當水中總氮較高時BAF可設(shè)計為多級串聯(lián)運行，一般采用后置反硝化的方法降低水中的總氮。BAF出水可達到排放指標要求。
采用以上新回用水處理工藝可實現(xiàn)冷軋廢水極高的回用率，達到國家減排要求。
3、零排放
3.1 意義
零排放項目在西部地區(qū)的煤化工項目中有多項運用業(yè)績，但是由于其高耗能高投資等特點，并沒有很好的運行案例。針對冷軋廢水處理一般都不需要進行零排放處理，但是有一些地區(qū)對于廢水排放有著一些特殊的標準，采用一般的廢水處理工藝無法達到要求，往往生產(chǎn)企業(yè)被逼無奈只能對廢水進行零排放處理。如《遼寧省污水綜合排放標準》(DB21/1627-2008)對于氯離子有著不回用小于400mg/L，回用后小于1000mg/L的要求，眾所周知氯離子只能與銀或者汞產(chǎn)生沉淀，極不易于從水中分離，而冷軋廠大多采用鹽酸對鋼板進行酸洗，其排放的含酸廢水中氯離子含量一般在6000mg/L左右，遠遠達不到排放標準，只能采用零排放處理。這也可以看出我國有些地方的排放標準設(shè)置的非常不合理，有些污染物根本沒有有效地處理手段卻先制定了不合理的排放標準，為了滿足這一標準往往造成了能源的大量浪費。
3.2 零排放技術(shù)
零排放現(xiàn)在唯一有效地工藝是對水先進行高倍數(shù)的濃縮，然后采用結(jié)晶蒸發(fā)的方式將水中的所有物質(zhì)轉(zhuǎn)化為固體廢水進行處理，為了降低結(jié)晶蒸發(fā)的過程中能源介質(zhì)的消耗，近年來多效蒸發(fā)的概念唄廣發(fā)的運用。多效蒸發(fā)器簡稱MVR技術(shù)。MVR(MechanicalVaporRecompression，機械蒸汽再壓縮技術(shù))利用壓縮機壓縮分離器產(chǎn)生的二次蒸汽，提高蒸汽溫度，壓縮后的蒸汽作為熱源，為加熱器供熱，如此循環(huán)。通過消耗少量的電能，蒸汽壓縮機將低品位的蒸汽轉(zhuǎn)化成為高品位的蒸汽，其蒸氣利用率相當于20～30效的多效蒸發(fā)器。但即使采用了多效蒸發(fā)器零排放仍然是一項高耗能的過程，多效蒸發(fā)器的噸水處理成本一般在50～60元/噸水左右，非常不符合我國節(jié)能減排的要求。
4、結(jié)論
隨著我國節(jié)能減排的要求越來越嚴，冷軋廢水進一步回用將是大勢所趨，而在提高回用率的同時，保證濃水的達標排放也是我們所面臨的新的課題，本文中所述的回用減排新技術(shù)將會是今后冷軋廢水回用項目的核心工藝。( >
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