冷轧含碱废水处理工艺及应用

王延庆，雷仲存，李桂林，王承刚

（1.首钢智新迁安电磁材料有限公司；2.北京首钢股份有限公司，河北唐山 064400）

前言

冷轧生产线（尤其是连续退火机组）在生产过程中产生大量的含碱废水，含碱废水含有较高浓度的COD、悬浮物和油份，需处理达标后方可排放。目前，冷轧含碱废水处理工艺较多，但出水指标，尤其是COD 出水指标很难稳定达到《钢铁工业水污染物排放标准》［1］（GB13456-2012）水污染特别限值的要求，水污染特别限值见表1。

表1 《钢铁工业水污染物排放标准》水污染特别限值

研究科学先进的含碱废水处理工艺势在必行。某钢厂在生产过程中，经过不断的优化完善，最终出水指标能够稳定达到水污染特别限值的要求。

1 某钢厂含碱废水处理系统简介

1.1 处理能力

冷轧废水处理站含碱废水处理系统采用两级气浮+两级生化、澄清的工艺，含碱废水处理系统平均处理量270 m3/h，最大处理量330 m3/h。

1.2 进水指标

各产线排放的含碱废水需满足进水指标要求，进水指标见表2。

表2 含碱废水进水指标

2 含碱废水处理工艺介绍

各生产线排放的含碱废水进入废水处理站后，首先进入含碱废水调节池，调节池共2 座，1 用1 备。含碱废水在调节池后经过曝气处理均质均量。

含碱废水通过提升泵提升至一级中和槽、二级中和/混凝槽、一级气浮絮凝槽，分别投加H2SO4中和废水碱性，投加聚合氯化铝铁（以下简称PAFC）来聚集废水中的杂质和油污，投加聚丙烯酰胺(以下简称PAM)以便形成较大矾花。

一级气浮絮凝槽出水依次流入一、二级气浮池，含碱废水与溶气水混合生成微气泡，挟带水中悬浮物和油污上浮到池内液面，设在池面的刮渣机将浮渣或浮油撇入气浮渣槽，沉降在池底的污泥以及渣槽内的浮渣经螺杆泵送至污泥浓缩池。

二级气浮出水进入最终中和池，通过投加药剂（H2SO4或NaOH）调节pH 在7～9之间，以满足生化处理要求。然后进入中间水池，若中间水池水温≥35 ℃，泵送冷却塔降温；如果水温＜35 ℃，则直送一级生物接触氧化池。

含碱废水由中间水池进入一、二级生化接触氧化池，生物接触氧化池内设半软性生物填料，底部安装微孔管式曝气器，水力停留时间12 h，有效接触时间8 h，通过驯化专用微生物嗜食水中COD 并降解为CO2和H2O。生物接触氧化池出水经过混凝絮凝后进入澄清池内，澄清池表面负荷均为1 m3/m2·h，降低出水中悬浮物、截留活性污泥，池底污泥部分回流到生物接触氧化池，部分泵入污泥浓缩池处理。澄清池出水进入过滤水池，含碱废水通过砂滤器过滤后进入回用水池，达标后通过回用水泵外排。

含碱废水处理工艺流程图如图1。

图1 首钢含碱废水处理工艺流程图

3 疑难问题及解决策略

3.1 气浮池的运行管控

两级气浮在含碱废水处理工艺中至关重要。经过两级气浮处理后，含碱废水中的COD 去除率能够达到70%，大大降低了含碱废水的处理负荷。原设计每级气浮设有2 个气浮池，并配套2 个溶气水罐，气浮池与溶气水罐一一对应，溶气水罐水源来自溶气水泵，溶气水泵共3 台，2 用1 备，水泵扬程40 m，水泵出水通过1根供水管供到2个溶气水罐。由于分配到2 个溶气水罐的流量实时波动，造成每个溶气水罐的供水压力一直波动；溶气水罐风源来自压缩空气管网，通过减压阀减压后供溶气水罐，由于压缩空气管网用量波动较大，造成供溶气水罐压缩空气压力也实时波动。供溶气水罐的水源和风源压力实时波动，造成气浮池的气浮效果不稳定，一旦水气平衡被打破，气浮效果就会消失。

对溶气水泵供水管道进行改造，将溶气水泵供2 个溶气水罐的1 根供水管改为2 根，实现1 台溶气水泵单独供应1个溶气水罐水源，互不干涉，这样可以保证供水压力和流量稳定；供气采用管网供应的压缩空气，在减压阀前增加稳压罐，避免因管网压力波动对气浮效果造成影响，也可以改用罗茨鼓风机供气保证气源压力的稳定。此外，还要根据气浮池内浮渣情况实时调整出渣口的高度，可手动调节，也可增加电机实现远程控制调节，保证气浮池上面的浮渣能够及时排除，确保气浮池的去除效果。

3.2 生物接触氧化池的运行管控

含碱废水经过两级气浮处理后，负荷大大降低，但要达到排放指标，还需要保证后续生化池的处理效果。生化池的控制要求：pH 6～8、水温30～35 ℃、溶解氧3～5 mg/L。除此之外，环境温度对微生物的活性影响也较大。刚入冬或开春时，虽然进入生化池的水温控制在30～35 ℃，但由于昼夜温差比较大，微生物出现不适症状，生化池的处理效果变差，在生化池表面出现大量泡沫，出水COD 接近30 mg/L，存在外排超标的风险。

在刚入冬或开春时，为保证环境温度平稳且维持在15 ℃以上，需在生化池周边增加暖风机等采暖设施；生化池内的溶解氧通过安装在线溶解氧仪指导控制供风阀门的开度，保证溶解氧含量达到要求。

3.3 澄清池的运行管控

在每级生化池后经过澄清池处理，能够大大降低悬浮物含量。在进入澄清池前，通过投加PAC 和PAFC 进行混凝絮凝，通过调整加药量保证絮凝效果。本废水站选用的是辐流式澄清池，经过二级生化处理后，出水悬浮物较低，混凝絮凝效果差，絮体小而松散，造成絮体漂浮在二级澄清池表面，不容易沉降，絮体溢流至后续单元，造成出水悬浮物偏高。

针对上述二级澄清池絮体小而松散、不易沉降的问题，通过增加污泥回流，加强混凝絮凝，增强去除效果；也可以考虑在确定工艺流程时将二级澄清池设计为斜板沉淀池，可以有效解决此问题。澄清池的有效排泥也影响出水水质，一般采用人工抽泥的方式，无法保证抽泥的及时性，研究将污泥泵改为自动抽泥，设定周期定时对各澄清池进行抽泥，保证澄清池出水合格。

3.4 含碱回用水的回收利用

随着环保要求越来越严，政府部门对外排水质和水量均有要求，为了提高新水的重复利用率，减少外排水量，将含碱回用水经过超滤、反渗透脱盐处理，脱盐水继续供生产线使用，运行期间产生的高含盐水可用于炼铁高炉的降尘和闷渣，清洗反渗透膜产生的外排水或过滤器反洗水可排放至污水处理站，经处理合格后用于绿化、道路洒水或冲厕。

4 含碱废水系统运行指标情况

2019 年对含碱回用水进行取样化验，出水指标能够稳定达到《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-2012）水污染特别限值要求，且明显优于特别限值要求指标，出水指标比较稳定，2019 年含碱回用水水质指标情况见图2。

图2 2019年含碱回用水水质指标趋势图

5 结论

经过2019 年对含碱废水处理系统的运行情况监控，对出水进行取样化验，含碱废水经过两级气浮+两级生化、澄清的处理工艺，出水指标稳定在pH6～9、悬浮物＜20 mg/L、COD＜30 mg/L、油份＜1 mg/L，该含碱废水处理工艺稳定可靠，各项出水指标均满足《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-2012）水污染特别限值排放标准的要求。