基于冷轧废水零排放的预处理工艺优化研究_靳创杰.pdf

宝钢技术2023 年第 3 期基于冷轧废水零排放的预处理工艺优化研究靳创杰(宝钢湛江钢铁有限公司能源环保部，广东 湛江524001)摘要:冷轧废水是钢铁企业产生的一种特殊废水，因酸洗废水处理中采取投加石灰作为中和措施，导致冷轧废水钙硬度高，在废水零排放实践中需采取化学软化、离子交换工序降低废水中钙硬度以满足工艺需求。通过优化处理工艺、周期性更换挤干辊实现源头废水减量;制定酸再生异常排放处置方案，稳定、有效地将冷轧废水出水钙硬度由 1 200 mg/L 降低至 400 mg/L以下;取消深度处理前预处理工艺，简化了处理工艺的同时提升出水水质，保障了系统的稳定运行，降低了系统运行成本。关键词:冷轧废水;零排放;钙硬度;预处理工艺中图分类号:X703文献标志码:B文章编号:10080716(2023)03007603doi:10 3969/j issn 10080716 2023 03 015esearch on optimization of pretreatment process for zerodischarge of cold rolling wastewaterJIN Chuangjie(Energy Environment Department，Baosteel Zhanjiang Iron Steel Co，Ltd，Zhanjiang 524001，Guangdong，China)Abstract:Cold rolling wastewater is special wastewater produced by iron and steel enterprises，because the pickling wastewater treatment takes lime as neutralization measures，resulting in coldrolling wastewater usually with high calcium hardness content The practice of zero wastewaterdischarge needs to take chemical softening and ion exchange processes to reduce the calciumhardness in wastewater to meet the process demand，through the optimization of the treatment processand the periodic replacement of the squeeze roll to achieve the reduction of source wastewater Thenthe development of an acid regeneration abnormal discharge disposal plan reduces the calciumhardness of cold rolling wastewater effluent from 1 200 mg/L to less than 400 mg/L effectively Bycanceling the pretreatment process advanced treatment，the treatment process is simplified，theeffluent quality is improved，the stable operation of the system is guaranteed，and the operation cost ofthe system is reducedKey words:cold rolling wastewater;zero discharge;calcium hardness;pretreatment process靳创杰助理工程师1991 年生2014 年毕业于广东工业大学现从事水处理技术工作电话[phone]E-mail683105 baosteel com冷轧废水主要来源于冷轧机组产生的乳化液、平整液、稀油弱碱废水和酸性废水，污染物成分多、种类复杂，是钢铁企业内部产生的一种特殊废水，大部分企业采取达标处理后直接外排的方式，但近年来由于环保政策日益严格，对企业的废水排放量限制力度加大，要求将冷轧废水采取深度处理回用的方式，减少废水排放量。为充分践行“绿水青山就是金山银山”的环保理念，湛江钢铁建设了外排水综合利用项目，将冷轧废水深度处理浓水经“软化浓缩分盐67靳创杰基于冷轧废水零排放的预处理工艺优化研究蒸发结晶”工艺回收工业新水和提取工业盐，完全实现了冷轧废水的厂内资源化利用，最终达到了冷轧废水零排放的目标。1湛江钢铁冷轧废水处理现状及问题1 1冷轧废水处理工艺冷轧机组产生的乳化液经气浮、纸袋过滤和超滤处理，平整液经气浮处理后分别进入稀油弱碱废水，经气浮、好氧生化处理和沉淀后进入酸性废水，酸性废水经投加石灰和氢氧化钠两级中和后，投加 PAC 和 PAM 进行混凝沉淀，出水经流砂过滤器过滤后排放至中央水处理厂进行深度处理回用。湛江钢铁冷轧废水经废水站分质处理后合流排放至中央水处理厂，由于冷轧废水钙硬度高，为防止后续反渗透结垢，采取投加纯碱软化的方式将冷轧废水钙硬度降低至 400 mg/L 以下，化学软化沉淀出水采取“多介质过滤器+UF+O”的深度处理工艺回用工业新水，反渗透浓水经过废水零排放系统实现厂内资源化利用。图 1 为湛江钢铁冷轧废水原处理工艺流程。图 1湛江钢铁冷轧废水原处理工艺流程Fig 1Original wastewater treatment process of Zhanjiang Steel cold rolling1 2存在的问题冷轧废水钙硬度高，需采取化学软化工艺进行预处理1。由于冷轧废水悬浮物浓度较低，容易出现化学软化环节因悬浮颗粒小、需大量投加PAC 且沉淀效果不佳的现象，从而导致化学软化出水悬浮物、铝含量偏高，增加了后续多介质过滤器、超滤的处理负荷，严重影响了系统的稳定运行。同时，在废水零排放系统中，也需采取化学软化、离子交换的工艺进一步降低水中钙硬度以满足后续零排放处理工艺要求。因此，源头降低冷轧废水钙硬度对提高系统运行稳定性和降低运行成本具有至关重要的意义。2原因分析2 1冷轧废水钙来源分析通过调查冷轧废水处理过程各废水处理环节的钙硬度情况，发现冷轧废水的钙主要来源于酸性废水 pH 中和处理过程中所投加的石灰。由于在酸性废水两级 pH 中和处理的一级 pH 中和池中投加石灰，将酸性废水 pH 提高至 7 0，在二级pH 中和池中投加氢氧化钠，将酸性废水 pH 进一步提高至 8 5。在酸性废水 pH 较低的情况下，微溶的石灰在中和过程中不断溶解，导致冷轧废水钙上升。故在酸性废水原水 pH 低的情况下，石灰投加量增加，从而导致冷轧废水中钙同步上升，最高可达 1 400 mg/L。同时，过量投加的石灰作为助凝剂，在混凝过程中形成的絮体会吸附石灰形成的胶体颗粒共同沉淀，提高了去除悬浮物和胶体杂质的效果2，污泥中石灰也起到了污泥调质的作用，防止污泥黏附于滤布表面，有效地提高了污泥脱水效果。在冷轧废水处理过程中投加的石灰虽起到了中和、助凝和污泥调质的三重作用，也是冷轧废水钙硬度的主要来源，增加了后续深度处理和零排放系统中化学软化和离子交换工序的处理负荷。2 2酸性废水量分析2 2 1酸性废水发生量多酸性废水主要来源于酸轧机组漂洗段。酸轧机组带钢挤干辊达到设备使用周期后，存在因机组检修计划不同步，不能及时更换使带钢表面脱77宝钢技术2023 年第 3 期水效率降低，导致大量酸性废水进入漂洗段。漂洗段酸性废水发生量增多且 pH 偏低，故需要增加相应的石灰投加量予以中和，从而增加废水中钙含量。2 2 2酸再生异常排放酸再生系统在设备故障情况下，需将酸槽或管道中的高浓度酸性废水排空。高浓度酸性废水若直接进入酸性废水调节池而没有及时采取调整手段，将大幅增加一级 pH 中和池石灰投加量，从而导致冷轧废水钙硬度急剧上升，不利于后续处理工序的稳定运行。3改善措施3 1降低石灰投加量3 1 1将氢氧化钠作为主要中和措施因投加石灰是冷轧废水钙的主要来源，故采取阶梯降低石灰投加量的方式，将氢氧化钠作为中和处理的主要手段开展混凝沉淀试验。通过试验证明，石灰投加量逐步由 1 000 mg/L 降低至200 mg/L，在 pH 为 8 5 的情况下，混凝沉淀效果良好，上清液浊度均低于 2 NTU，混凝沉淀上清液钙硬度由 936 mg/L 降低至 198 mg/L。说明在保证混凝沉淀效果的基础上，降低石灰投加量从而降低冷轧废水钙硬度具备可行性。在酸性废水调节池增设氢氧化钠投加点，提高一级中和池的进水 pH 值。一级中和池的石灰投加方式仍采取根据在线 pH 检测值自动投加的方式，一级中和池的石灰投加量明显下降，从而将氢氧化钠作为中和酸性废水 pH 值的主要调整措施。3 1 2优化深度处理预处理工艺由于采取减少酸性废水石灰投加量的方式，冷轧废水钙含量保持在 400 mg/L 以下，满足了深度处理反渗透进水钙含量的要求，故取消了在预处理中投加纯碱降低冷轧废水钙硬度的处理工序，冷轧废水站出水直接进入多介质过滤器，简化了处理工艺，降低了系统运行成本。3 2稳定酸性废水发生量3 2 1周期性更换挤干辊冷轧机组挤干辊可有效减少带钢表面酸性废水的携带量，从而减少带钢带入漂洗段的酸性废水量，减少漂洗段酸性废水发生量。通过挤干辊实现周期性更换，漂洗段源头酸性废水发生量降低了 7%。3 2 2制定酸再生异常排放处置方案通过将酸再生异常排放的高浓度酸性废水排放至事故水池，采取小流量进入酸性废水调节池的方式，保持酸性废水发生量相对稳定，确保酸性废水调节池 pH 稳定，从而达到稳定控制石灰投加量和冷轧废水出水钙含量的目标。4效果(1)通过减少源头酸性废水发生量和石灰投加量方式，避免了源头因投加石灰增加废水钙含量需要在后续预处理中去除的重复投入，将冷轧废水出水钙硬度由 1 200 mg/L 降低至 400 mg/L以下，满足了反渗透的进水钙含量要求，减少了深度处理中化学软化处理工序，减少了纯碱的使用量。每吨冷轧废水的石灰投加量由 81 g 降低至30 g，每年可降低药剂费用约 250 万元。(2)由于取消了化学软化处理工序，避免了出水悬浮物、铝含量高的问题。通过优化预处理工艺，降低了后续多介质过滤器、超滤的处理负荷，反渗透进水 SDI15保持在 3 以下，确保系统稳定运行，冷轧废水深度处理反渗透回收率由 63%提高至 70%，可提高工业水回收量约 11%。5结论(1)经过处理工艺优化，减少酸性废水处理过程中石灰的投加量，避免了为保证水处理效果而进行的重复投入，降低了运行成本和药剂费用。(2)通过源头废水减量，可有效减少废水发生量、废水处理及零排放成本，随着环保政策的日益严格，可有效降低全厂废水排放量，提升企业综合竞争力，具有重要的环保意义。(3)反渗透进水水质的改善，保证了系统的稳定运行，大幅提升了废水回收利用水量，可有效降低钢铁企业的吨钢耗水指标。参考文献1黄惠 冷轧废水零排放技术方案探讨J 资源节约与环保，2019(4):98 992丁桓如，吴春华，龚云峰 工业用水处理工程M 2 版 北京:清华大学出版社，2014:73(收稿日期:2022 12 12)87