困扰冷轧废水处理的主要是水量少、污染物浓度高的浓酸废水和浓碱废水。若能找到这两类废水资源化、减量化的处理方法，则可大幅减少废水站的运行成本和处理效率。近年来，宝钢工程技术集团有限公司以新《钢铁工业水污染物排放标准》为契机，在传承常规冷轧废水处理工艺的基础上，潜心于冷轧废水源头治理和减排技术、资源化利用、深度处理和回用技术的创新和研发，形成了源头减排、浓稀分类处理、含锌废水资源化利用、浓酸废水资源化利用、多种深度处理工艺等新工艺、新装备，实现了冷轧废水最大限度的回用和有效资源回收，经处理后出水COD能稳定达到30mg/L以下，达到国际领先技术水平。
1实现冷轧废水综合利用的新工艺流程
新工艺立足于以下三点：
1)注重源头减排，机组源头通过工艺流程的优化减少排污量、排污频率，减少废水站的处理负荷；
2)“以废治废”为大原则，重视废水的资源化利用，减少最终作为废水或固体废弃物排放的污染物总量；
3)对废水按水质进一步细分，在酸碱分离的基础上进一步提出浓稀分离的理念，浓酸和稀酸废水、浓碱和稀碱废水分别寻求最适合、最经济的工艺流程。
浓酸废水采用树脂化技术处理，用树脂吸附其中的Fe2+，通过离子交换的方法置换出吸附饱和的Fe2+，将浓缩后的FeCl2送往酸再生处理站实现酸的再生和生产氧化铁粉，处理过程中产生的稀酸可用于稀碱废水的中和或酸的进一步提纯浓缩。
浓碱废水可通过微滤等技术实现源头减排、减少废水量和废水污染物浓度，然后进入废水处理站通过pH值调整、气浮、生化进一步处理，浓碱废水水量远小于稀碱废水，浓碱废水单独处理可大幅降低生化处理的容积，提高处理效率。
稀酸、稀碱废水混合后，经pH值调整、气浮等简单处理，可直接作为一般回用水回用或经深度处理后作为高品质水回用。
2实施难点和创新点
2.1浓酸废水的资源化利用技术
通过树脂吸附交换技术对浓酸废水除铁后的出水，可作为废水站碱性系统中和剂使用。树脂吸附铁达到饱和后，通过盐酸再生恢复其吸附功能。再生后产生含高浓度氯化亚铁及氯化铁的再生液，可用于酸再生机组焙烧氧化铁粉和产生再生酸的资源化利用，产生一定经济效益。采用此工艺可有效减少废水站废水处理过程中盐酸、石灰消耗量，使废水站最终排放水的电导率、总硬度明显降低，进一步提高最终排放水深度回用系统回用率和降低水处理费用。其处理工艺流程见图1。
浓酸废水阳离子的主要成分为Fe2+及Fe3+，其他阳离子(如Na+、Ca2+、Mg2+等)均较少，经树脂床处理后，不仅含铁量降低，其他阳离子含量也降低，而且酸度升高。出水可输送到稀碱系统调节池作为中和剂使用。当树脂床失效后，采用15%的盐酸进行再生，再生液主要成分为FeCl2和少量FeCl3，总铁含量为25-35g/L，满足酸再生工艺要求，可用于焙烧产生氧化铁粉和产生再生酸。
2.2浓碱废水的生化处理及源头减排
长期以来，浓碱废水都是和稀碱废水混合后进行生化处理。为实现分类处理，浓碱废水能否单独生化处理成为改进的关键，技术人员对此进行了探索与研究。2014年宝钢实施工程改造将浓碱废水从原碱性废水处理系统中分离，单独进行气浮预处理+生化处理，实现了良好的效果(见表1)。
经过近一年的运行，浓碱废水生化系统各项指标均达到或优于设计水平，出水CODCr可稳定在50mg/L以内，而气浮出水B/C比接近0.4，证明了其可生化性，利用生化法处理冷轧浓碱废水是切实可行的，可推广应用。
宝钢利用超滤、微滤技术对脱脂碱液进行离线清洁，提高了脱脂剂利用效率和减少了废水排放量。高效的碱液净化技术能提高碱洗液的循环利用率，减少纯药剂的补充量；减少碱液与油脂反应的皂化物和泡沫量；减少废液的排放量，节约废液处理费用；完全分离碱洗液油泥，提升带钢表面的合格率，减轻轧辊磨损；延长碱洗液的更换周期，减少管道堵塞。微滤等高效的碱液净化技术更适合于浓碱废水的源头减排。
2.3稀酸、稀碱废水的综合利用
稀酸、稀碱废水来自于冷轧机组漂洗段的废水排放，这部分废水的排放量占冷轧废水总量的80%左右。其污染特性仅为轻级污染，电导率、含油量均比较低，是最适合进行废水回用的冷轧废水。两者相互中和，不仅可节约中和剂，也不会引起电导率的升高。根据实际运行情况，这两股水经pH值调整、气浮、混凝沉淀等简单处理就可达到串级利用的回用水水质标准，如再经过离子交换或RO等除盐工艺，能达到工业水、纯水等高品质回用水标准。稀酸、稀碱废水相互中和，优化了石灰投加流程，废水出水的硬度和电导率都不会很高，也不需要实施软化等脱盐前的预处理工艺。稀酸、稀碱废水占冷轧废水水量比例大，这股水以回用作为最终处理目标，最大限度地提升了废水回用率。
2.4磁混凝技术的应用
磁混凝技术是在传统絮凝沉淀工艺的基础上，在絮体上加载可高效回收的磁种，有效地去除污水中悬浮物、油、总磷、重金属以及不溶性的COD、BOD和其他污染物质，并可减少絮凝沉淀工艺所需用地和加药量。
由于磁种的比重较大，大幅增加了混凝絮体的比重，从而加快了絮体的沉降速度。工艺同时设置了污泥回流系统，使得污泥中的绝大部分磁种直接循环使用，剩余污泥经过磁种回收后排出该系统。工艺的磁种回收率为99%以上，对某些不易沉降的悬浮物，通过磁混凝可提高沉降效率。
2015-2016年，宝钢率先将磁混凝工艺用于酸性含锌废水处理领域，并实施了工程化应用，通过磁混凝装置提高Zn(OH)2的纯度并加以回收，实现了高价值资源的回收利用。
3经济效益分析
3.1浓酸废水资源化经济效益分析
采用离子交换法实现冷轧浓酸废水资源化利用，是一项节能减排新技术、新工艺，可提高能源资源的利用效率，不仅具有社会效益，而且还有经济效益。下面按一条冷轧线可应对的酸洗机组生产能力及生产的酸洗废水来计算：
1)降低盐酸耗量，由于酸洗废水处理后的水替代了稀碱系统盐酸中和剂，每年可节约2823吨31%的盐酸，盐酸单价为270元/吨，可节约费用76.3万元/年。
2)降低石灰消耗量，酸洗废水处理原先按工艺需要采用石灰作为中和剂，采用资源化的酸洗废水后，每年可减少使用11420吨93%的石灰，石灰单价为565元/吨，可节约费用64.5万元/年。
3)减少污泥产生量，酸洗废水按原工艺处理，其悬浮物铁离子及石灰中的固体杂质均会生成污泥，采用新工艺后，每年可减排污泥(含水率75%)1060吨，节约污泥处理费26.5万元/年。
4)氧化铁粉生产量，树脂再生可送至酸再生生产线焙烧氧化铁粉，每年氧化铁粉产量125吨，氧化铁粉售价按1500元/吨计，可产生18.8万元/年的经济效益。
综上所述，若采用离子交换树脂资源化处理10m3/h浓酸废水，每年可产生经济效
益约186万元。另外盐酸及石灰的投加量减少，废水站最终排放水电导率可降低500-800Us/cm，以此提高最终排放水深度回用系统回收率，降低水处理成本。
3.2浓碱废水源头减排经济效益分析
采用微滤净化技术，可实现轧钢碱洗液源头减排的经济效益为：1)铁粉和粉尘的去除率大于90%；2)油脂的去除率大于80%；3)碱洗液浓度处理前后基本不变；4)分离后不改变碱洗液的物化性质；5)分离介质能适应碱洗液较高的温度。最终实现浓碱废水减排10%，脱脂剂回用率提高10%。
3.3废水回用的经济效益分析
以往，稀碱废水、稀酸废水分别和浓碱废水、浓酸废水合并处理，处理出水污染物指标虽然都达标，但因合并处理造成废水出水整体硬度高、电导率高、氯离子高，给回用带来一定的难度，一般仅用于冲渣等低端回用或达标排放。如采用浓稀分离的冷轧废水处理新工艺，可为企业创造如下经济效益：
1)减少新水消耗和吨钢排水量：水质较好、污染物浓度较低的稀碱和稀酸废水量占废水站水量的80%左右，这股水如能通过离子交换或RO等工艺实现工业水水质以上的回用，浓水通过深度处理达标排放，整个废水站至少有50%的废水实现回用，新水消耗的吨钢排水量也将下降约50%。
2)年COD排放总量下降为钢铁企业结构调整创造前提：冷轧废水实现部分回用，能减少COD排放总量，有利于企业对各单元的排污量重新调配，为企业发展创造契机。
4结论
宝钢工程确定的冷轧废水处理新工艺具有以下特点：
1)特别适合现有工艺的改进：新工艺是在现有工艺的基础上发展而来，特别是浓、稀分离、源头减排，可通过管道的切换，迅速实现改造目标；
2)具有显著节能减排效益：新工艺充分考虑废水水质特性，减少了废水处理过程中药剂的投加，降低了废水日常运行成本，提高了废水回用率。
这套冷轧废水处理新工艺将会对国内冷轧废水处理技术的进步起到积极的推进作用。 |
