物化预处理-生化法处理冷轧废水室内试验研究

李玉善（辽宁华孚环境工程股份有限公司 研发中心，辽宁 盘锦 124013）

为适应并提高各行业对用钢的要求，冷轧带钢表面处理中逐步增加了带钢处理种类，诸如金属镀层薄板（镀锡板、镀锌板），深冲钢板、电镀硅钢板、不锈钢板和涂层（或复合）钢板等，而每一类钢板随着深加工的要求，其表面处理工艺也趋于复杂，所产生的废水种类也较多，如酸洗废水、含油废水、含铬废水、平整液废水等等。冷轧平整工艺中产生的平整液废水主要成分为脂肪酸、链脘醇胺和表面活性剂等，其中乳化液成分较为复杂，含有大量的矿物油或植物油，乳化剂及其他有机物，乳化程度高，性质稳定，去除难度较大。由于平整液相对分子质量小且其主要成分为有机碱(链烷醇胺)，能够完全溶于水，去除难度较大[1,2]。针对平整液中有机物较难降解的问题，笔者将化学破乳、微滤、臭氧氧化组合成物化预处理工艺，将物化法与生化法相结合，考察了活性污泥的驯化过程及物化预处理和生化处理对平整液废水COD去除的效果。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

ACQ-003电磁空气压缩机，XSP-M生物显微镜，中空纤维微滤膜组件（孔径0.2μm），HF-10G臭氧发生器，FA2004B分析天平。

硫酸，分析纯；NaOH，分析纯；白糖；蒸馏水。

1.2 污泥的来源

华锦化工活性污泥

1.3 培养基

1.4 实验废水的水质

试验废水为某钢铁厂冷轧工艺所产生的含油废水和平整液废水。其中，含油废水的pH为6，CODcr为1430mg/L，BOD5为540mg/L，总油为240mg/L（石油类为170mg/L）；平整液废水的pH为9，CODcr为7331mg/L，BOD5为3300mg/L，总油为863mg/L（石油类为698mg/L），有机物的主要成分为有机碱（链烷醇胺等）和表面活性剂等。

1.5 污泥的驯化

活性污泥需要接触一段时间才能适应废水并具有较好降解能力，因此需要进行污泥的驯化。先将新取回的活性污泥与原生活环境污水一同曝气16h，沉降30min后，弃去上清液，将约250mL污泥加入到2L的反应器中，加入培养基，使用空压机进行曝气，连续驯化5天（每次23小时，静置0.5h），逐步增加驯化培养基及含油废水的比例（每24h更换一次混合液），使微生物逐步适应含油废水环境。驯化过程中对上清液的COD进行了连续检测并对水中微生物进行了观察。

图1 污泥驯化过程中系统中CODcr值的变化

图2 驯化后污泥中微生物的照片（400倍）

通过对上清液的CODcr的检测发现，CODcr的去除率比较稳定；显微镜观察到水中微生物的数量较多，上清液较清，污泥的外观状态较好。

1.6 实验方法

由于平整液废水的COD较大（CODcr=7331mg/L），且成分较复杂，难以直接进入生化系统，首先对平整液原水进行物化预处理。

图3 平整液物化预处理+生化处理流程示意图

1.7 分析方法

生化反应进出水取样方法：（1）进水水样，将预处理后的水样与污泥充分混合后，待污泥静沉后，取上层水样；（2）出水水样，实验周期结束后，停止曝气装置，待污泥静沉后，取上清液。

COD的测定按照GB/T 11914-1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》执行。

BOD的测定按照HJ 505-2009《水质五日生化需氧量的测定稀释与接种法》执行。

2 实验结果与分析

图4 各处理工艺中CODcr值与BOD5值的变化

图5 生化24h后污泥中微生物照片（400倍）

通过投加硫酸破乳后，水中产生了不溶性絮体，过滤后水样明显变得清澈，CODcr由7331mg/L降低至3668mg/L，CODcr去除率为50%，再经过微滤膜过滤后CODcr降低到3355mg/L，这表明平整液废水中有机物分子质量较小，绝大部分可以穿过微滤膜。

微滤膜滤后的出水经臭氧氧化2h，CODcr由3355mg/L降低至2753mg/L，BOD5由1340mg/L降低至1230mg/L，B/C由0.40提高至0.45。这表明经过臭氧后，水中的可溶性有机物被进一步去除，同时废水的可生化性提高。

生化反应开始时，进水CODcr为1978mg/L，生化24h后，出水CODcr为850mg/L，48h后出水CODcr为555mg/L。活性污泥法主要去除水中溶解性和胶体有机物，生化反应24h COD的去除率已经达到了72%。

3 结语

3.1 逐渐增加混合培养基的方法在污泥的驯化中起到了较好的效果。

3.2 酸化破乳可以使水中大量有机物形成不溶物从而通过过滤分离法而被去除，该步骤去除了绝大部分不溶性有机物及少量可溶性有机物，而膜分离法进一步去除了细小的不溶性有机物。

3.3 臭氧对水中可溶性的有机物有一定的氧化去除作用，并且废水的B/C提高，可生化性提高。

3.4 经过驯化后的污泥适应性较好，对废水的CODcr去除率较高。

3.5 通过对活性污泥的驯化及平整液的综合处理，证明活性污泥法在处理高COD废水中是可行的，物化预处理在整个工艺中也尤为重要，如何设计更加合理、有效的预处理工艺，进一步降低生化进水的COD，还有待进一步研究。

[1]郑书忠.工业水处理技术及化学品[M].北京:化学工业出版社,2010.4:311-320.

[2]王邵文,钱雷,邹元龙等.钢铁工业废水资源回用技术与应用[M].北京:冶金工业出版社,2008:293-325.