鋼鐵廠冷軋板生產(chǎn)廢水處理工程設(shè)計(jì)

杜肖

（麥王環(huán)境技術(shù)股份有限公司，上海 200082）

1 工程概況

河北某鋼鐵公司冷軋板生產(chǎn)工藝包含連續(xù)酸洗、熱基熱鍍鋅和酸再生，產(chǎn)生的廢水有含酸廢水、稀堿廢水、平整液廢水、乳化液廢水。該公司建有廢水處理工程，根據(jù)各股廢水性質(zhì)的不同，先采用分質(zhì)預(yù)處理后，再采用生化處理，出水達(dá)到GB 13456—2012《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及業(yè)主規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)入后續(xù)深度處理系統(tǒng)。

2 設(shè)計(jì)水量水質(zhì)

該工程進(jìn)水包括含酸廢水、稀堿廢水、平整液廢水、乳化液廢水及廠區(qū)生活污水，其中含酸廢水65 m3／h，單獨(dú)處理；稀堿廢水30 m3／h，平整液廢水10 m3／h，乳化液廢水12 m3／次（每1～2月排放1次），生活污水15 m3／h。本工程生化處理設(shè)計(jì)規(guī)模為55 m3／h，總設(shè)計(jì)規(guī)模為120 m3／h。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab.1 Design influent and effluent water quality

3 處理工藝流程

鋼鐵廠冷軋板生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種廢水水質(zhì)水量差異很大，需單獨(dú)收集分別處理［1－2］。

含酸廢水主要含鹽酸及Fe2+、Fe3+，廢水呈強(qiáng)酸性［3］，pH≈1，ρ（COD）≤30 mg／L。通常采用空氣氧化-中和沉淀處理工藝，先將廢水中的Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用氫氧化鐵溶度積小的特性，通過沉淀去除鐵離子，調(diào)節(jié)pH值至中性［4］。

稀堿廢水呈堿性，pH≈10，溫度≤50℃，ρ（COD）≈2 000 mg／L，含有油、SS。預(yù)處理采用兩級氣浮去除廢水中的油及SS，再通過冷卻塔降溫，最后進(jìn)入生化池去除COD［5］。

平整液廢水含有大量的油、油脂及洗滌劑，COD質(zhì)量濃度高達(dá)10 000 mg／L，弱酸性，pH值為5～7，主要去除其中有機(jī)物，降低COD濃度。預(yù)處理采用溶氣氣浮去除廢水中大部分的油、油脂及洗滌劑，然后經(jīng)過厭氧處理進(jìn)一步降低COD濃度，最后與稀堿廢水混合進(jìn)入生化系統(tǒng)［6］。

乳化液廢水含有大量的游離油和乳化油，COD質(zhì)量濃度可達(dá)30 000 mg／L。為防止乳化液廢水皂化，常采用加熱、加酸的方式進(jìn)行破乳［7］，靜置分層后，刮除表層浮油，用泵小流量打入平整液廢水處理系統(tǒng)［6］。

含酸廢水處理工藝流程見圖1，乳化液廢水、平整液廢水、稀堿廢水處理工藝流程見圖2。

圖1 含酸廢水處理工藝流程Fig.1 Process flow of acid-containing wastewater treatment

圖2 乳化液廢水、平整液廢水、稀堿廢水處理工藝流程Fig.2 Process flow of treatment of emulsion wastewater,temper mill wastewater and dilute alkali wastewater

含酸廢水通過泵輸送至含酸廢水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池底部設(shè)穿孔管曝氣，氧化Fe2＋并將廢水?dāng)嚢杈鶆?。出水用泵提升至級pH調(diào)節(jié)槽，投加石灰乳藥劑，反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀。然后進(jìn)入澄清池進(jìn)行泥水分離，上清液出水進(jìn)入回用水系統(tǒng)。澄清池產(chǎn)生的污泥用泵送到含酸污泥濃縮池，濃縮后用泵提升至板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，泥餅含水率小于70%，脫水后的泥餅用污泥斗暫存，定期用汽車外運(yùn)處置。板框壓濾機(jī)產(chǎn)生的濾液則回流到含酸廢水調(diào)節(jié)池處理，廢水不外排。

乳化液廢水排至油水分離器，通過蒸汽加熱破乳，靜置24 h分層后，下層廢水自流入平整液廢水調(diào)節(jié)池，上層油及油脂排入槽車回收再利用。

平整液廢水首先進(jìn)入平整液廢水調(diào)節(jié)池，與預(yù)處理后的乳化液廢水一起均質(zhì)均量，然后用泵提升到平整液廢水pH調(diào)節(jié)槽，經(jīng)過混凝反應(yīng)后，進(jìn)入溶氣氣浮裝置，除去廢水中油及SS，再經(jīng)過UASB厭氧反應(yīng)池進(jìn)一步降低COD，提高可生化性。溶氣氣浮產(chǎn)生的浮渣自流進(jìn)入浮渣收集槽，然后用泵提升至稀堿污泥濃縮池進(jìn)行濃縮。

廠區(qū)生活污水先進(jìn)入機(jī)械格柵井去除大的雜質(zhì)后，再經(jīng)泵提升至生活污水調(diào)節(jié)池進(jìn)行均質(zhì)均量，出水用泵輸送到稀堿廢水生化系統(tǒng)。格柵產(chǎn)生的柵渣落入渣槽內(nèi)，定期外運(yùn)。

稀堿廢水用泵輸送至稀堿廢水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池底部設(shè)穿孔管進(jìn)行攪拌，出水用泵送至稀堿廢水pH調(diào)節(jié)槽，再自流入稀堿廢水混凝槽，進(jìn)入兩級氣浮裝置，去除稀堿廢水中的大部分油和SS，出水自流入中間水池，再用泵提升至逆流冷卻塔降溫，隨后自流入生化處理單元。

生化處理單元進(jìn)水包括預(yù)處理后的乳化液廢水、平整液廢水、稀堿廢水及生活污水。生化處理采用缺氧-好氧-內(nèi)置式MBR的工藝。MBR過濾出水進(jìn)入回用水系統(tǒng)進(jìn)行深度處理。

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

4.1 含酸廢水處理系統(tǒng)

（1）含酸廢水調(diào)節(jié)池。2座，鋼砼結(jié)構(gòu)，單座尺寸為16.0 m×15.0 m×6.5 m，有效容積為1 440 m3，水力停留時間為44 h。池底設(shè)置穿孔曝氣管，間隔1 m。設(shè)鼓風(fēng)機(jī)2臺，1用1備，單臺流量為10 m3／min，升壓為65 kPa；提升泵2臺，1用1備，單臺流量為65 m3／h，揚(yáng)程為15 m；提升泵出口干管上設(shè)電磁流量計(jì)。

（2）含酸廢水pH調(diào)節(jié)槽及混凝槽。鋼結(jié)構(gòu)，尺寸為7.8m×2.6 m×3.0m，平均分3格，單格有效容積為18 m3，水力停留時間為17 min。每格設(shè)有立式攪拌機(jī)，功率為1.5kW?？刂苝H值為8～10。

（3）澄清池。2座，鋼砼結(jié)構(gòu)，單座尺寸為φ9.0 m×4.0 m，表面水力負(fù)荷為0.51 m3／（m2·h），污泥回流比為30%。設(shè)中心傳動刮泥機(jī)2臺，功率為0.75 kW；污泥泵2臺，1用1備，單臺流量為30 m3／h，揚(yáng)程為20 m。

（4）含酸廢水監(jiān)測水池。1座，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為3.0 m×3.0 m×6.0 m，有效容積為49 m3，水力停留時間為45 min。設(shè)含酸廢水不合格回流泵2臺，1用1備，單臺流量為65m3／h，揚(yáng)程為15m。

4.2 乳化液廢水預(yù)處理系統(tǒng)

油水分離器。1臺，鋼結(jié)構(gòu)，尺寸為φ2.5 m×4.0 m，設(shè)蒸汽管加熱，有效容積為15 m3，容納一次乳化液排水量。

4.3 平整液廢水預(yù)處理系統(tǒng)

（1）平整液廢水調(diào)節(jié)池。2座，鋼砼結(jié)構(gòu)，單座尺寸為16.0 m×1.6 m×6.5 m，有效容積為154 m3，水力停留時間為30.8 h。設(shè)提升泵2臺，1用1備，單臺流量為12 m3／h，揚(yáng)程為15 m；提升泵出口干管上設(shè)電磁流量計(jì)。

（2）平整液廢水pH調(diào)節(jié)槽及混凝槽。鋼結(jié)構(gòu)，尺寸為2.5 m×1.5 m×1.8 m，1臺2格，分別投加NaOH、PAC藥劑，水力停留時間分別為15、20 min。每格設(shè)攪拌機(jī)，功率為0.37 kW。

（3）平整液廢水溶氣氣浮池。1臺，鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)流量為15 m3／h，尺寸為6.5 m×1.5 m×1.8 m，有效容積為11.5 m3，水力停留時間為1.15 h，總功率為2.94 kW。

（4）UASB厭氧反應(yīng)池。1座，尺寸為6.0 m×6.0 m×7.5 m，有效容積為252 m3。池底設(shè)穿孔管均勻布水，池上部設(shè)出水槽、三相分離器及水封罐。厭氧池容積負(fù)荷約為4.8 kg［COD］／（m3·d），停留時間約為25 h。

4.4 稀堿廢水處理系統(tǒng)

（1）稀堿廢水調(diào)節(jié)池。1座2格，鋼砼結(jié)構(gòu)，單格尺寸為16.0 m×6.2 m×6.5 m，有效容積為600 m3，水力停留時間為40 h。設(shè)提升泵2臺，1用1備，單臺流量為30 m3／h，揚(yáng)程為15 m；提升泵出口干管上設(shè)電磁流量計(jì)。

（2）稀堿廢水pH調(diào)節(jié)槽及混凝槽。1臺2格，鋼結(jié)構(gòu)，尺寸為2.6 m×1.5 m×2.4 m，分別投加HC l和PAC，設(shè)攪拌機(jī)，水力停留時間均為8 min。

（3）稀堿廢水序進(jìn)氣浮池。1臺，鋼結(jié)構(gòu)，兩級氣浮設(shè)計(jì)流量為30 m3／h，尺寸為9.0 m×1.5 m×2.0 m，有效容積為23 m3，水力停留時間為46 min，總功率為6.2 kW。

（4）冷卻塔。1臺，玻璃鋼材質(zhì)，設(shè)計(jì)流量為30 m3／h，進(jìn)塔水溫為50℃，出塔水溫不超過35℃，電機(jī)功率為2.2 kW。

（5）生化池。設(shè)計(jì)流量為55 m3／h。缺氧池1座，尺寸為6.0 m×6.0 m×6.0 m，有效容積為198 m3，水力停留時間為3.6 h，池底設(shè)穿孔管，起攪拌作用。好氧池1座，尺寸為14.5 m×12.1 m×6.0 m，有效容積為965 m3，水力停留時間為17.5 h。池底設(shè)微孔曝氣器，氧利用率為20%～32%。MBR池2座，單座尺寸為5.0 m×3.0 m×6.0 m，有效容積為82.5 m3，水力停留時間為3.0 h。MBR膜組件6套，單套尺寸為2.20 m×1.35 m×3.00 m，通量為0.35 m3／（m2·d），膜孔徑為0.1μm，膜材質(zhì)PTFE。污泥濃度為6 000～8 000 mg／L，容積負(fù)荷約為1 kg［COD］／（m3·d）?；旌弦夯亓鞅葹?00%?；旌弦夯亓鞅?臺，2用1備，單臺流量為60 m3／h，揚(yáng)程為12 m。MBR抽吸泵3臺，2用1備，單臺流量為35 m3／h，揚(yáng)程為12 m。MBR反洗泵2臺，1用1備，單臺流量為75 m3／h，揚(yáng)程為10 m。鼓風(fēng)機(jī)3臺，2用1備，單臺風(fēng)量為10 m3／min，風(fēng)壓為65 kPa。

5 運(yùn)行效果

本工程自調(diào)試成功后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)見表2。

表2 實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)Tab.2 Actual influent and effluent water quality

6 投資及運(yùn)行成本

廢水處理工程投資約為2 500萬元。含酸廢水運(yùn)行電費(fèi)與藥劑費(fèi)成本約為5.49元／m3；稀堿廢水、平整液廢水及乳化液廢水運(yùn)行電費(fèi)與藥劑費(fèi)成本約為1.23元／m3。

7 結(jié)語

（1）某鋼鐵廠冷軋板生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各股廢水性質(zhì)不同，采用分質(zhì)預(yù)處理的方法，含酸廢水采用空氣氧化－中和-混凝沉淀的處理工藝，出水ρ（總鐵）≤10 mg／L；乳化液廢水采用加熱破乳除油預(yù)處理，平整液廢水采用溶氣氣浮-UASB厭氧生化，再與兩級氣浮處理后的稀堿廢水混合，采用缺氧-好氧-MBR生化處理工藝，出水ρ（COD）≤30 mg／L，ρ（SS）≤20 mg／L，達(dá)到后續(xù)深度處理系統(tǒng)進(jìn)水要求。

（2）本工程含酸廢水中和藥劑采用石灰，價格便宜；但后續(xù)回用水處理中需有去除鈣硬度的工藝措施，因此要通盤考慮，合理選擇中和藥劑。