中和-沉淀-AO組合工藝在不銹鋼冷軋酸洗廢水處理中的運用*

李鳳娟，胡愛國

(1.陽江職業技術學院，廣東 陽江 529566；2.陽江宏旺實業有限公司，廣東 陽江 529566)

目前，針對不銹鋼冷軋酸洗廢水的處理工藝主要有：中和、混凝、沉淀等[1-3]，處理后總氮基本在 1200 mg/L 左右，但工業含氮廢水生化處理工藝大部分進水總氮濃度需控制在 600 mg/L 以下[4-5]。對高濃度的總氮廢水處理起來比較棘手，需要把系統做的很龐大，導致設備投資成本大。本項目結合不銹鋼工廠運用實例，處理物化進水總氮2800 mg/L左右，生化進水總氮 1200 mg/L 的含酸廢水，采用中和、混凝、沉淀和A/O生化組合工藝處理冷軋酸性廢水，結合自動化控制技術，最終處理后的出水水質各項指標均能達到廣東省《水污染排放限值》(GB44/26—2001)一級標準以及《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB13456-2012)間接排放標準。

1 廢水水質

某鋼廠不銹鋼卷帶生產規模為120萬t/a，廢水站含酸廢水設計處理能力為 15 t/h，其進出水的水質標準如表1所示。

表1 設計進、出水水質 mg/L

2 廢水處理工藝流程

酸性廢水的處理工藝流程如圖1所示。生產車間排放的酸性廢水，通過管道輸送至含酸廢水處理系統，先進入調節池，調節水質水量后由提升泵抽至一二級反應槽；通過投加石灰乳、液堿等藥劑，調節pH至堿性；然后進入一級混凝槽和澄清池實現泥水分離，去除大部分金屬和氟化物。澄清池出水進入三四級反應槽，添加石灰乳、重補劑等，然后進入二混凝槽和斜板沉淀池，進一步沉淀重金屬。沉淀池出水進入生化系統的中間水池，調節水質水量后進入八級缺氧池。八級缺氧池采用攪拌推流式運行。加入甲醇、磷酸，去除廢水中的總氮，然后進入好氧池，并聯兩級好氧池，消耗多余的甲醇，保證出水COD達標。經沉淀池實現泥水分離，出水可以回用于冷軋濁循環水系統、廢水處理配藥、調節池調節水質水量或者達標排放。

圖1 廢水處理工藝流程圖

物化處理過程發生的還原、酸堿中和、沉淀及氧化過程的反應式如下：

H++OH-→ H2O

Fe2++2OH-→ Fe(OH)2↓

Me3++3OH-→ Me(OH)3↓

4Fe(OH)2+O2+2H2O → 4Fe(OH)3↓

Ca2++2F-→ CaF2↓

生化處理過程發生的脫氮反應式如下：

3 主要構筑物與設備功能

1)調節池。調節池一用一備，每個池設計停留時間 10 h，用于調節水質水量。兩個調節池用分配槽配水，分配槽安裝在線電導率控制儀，當電導率≤10 mS/cm，廢水進1#調節池;當電導率>10 mS/cm，即事故狀態下，廢水進2#調節池。調節池安裝液位計，當水池到達低液位，處理自動停止，調節池提升泵出口安裝流量計，用于統計處理水量。2)反應槽。反應槽安裝在線pH計，控制堿投加量。為了保證重金屬充分沉淀，反應槽配兩級。主要用于中和酸、沉淀金屬離子和氟離子。每個反應槽配一個攪拌機，槽底配有壓縮空氣曝氣管，用于將二價鐵離子氧化成三價鐵離子遇堿生成更容易沉淀的氫氧化鐵。3)混凝槽。混凝槽配兩級，分別投加PAC、PAM等藥劑，使生成的金屬沉淀物更好的混凝沉淀。4)澄清池。該池采用混凝土結構，廢水在重力作用下實現泥水分離，污泥由污泥泵排入污泥濃縮池，上清液自流入二級反應槽。5)二級反應槽。混凝槽，結構同一級反應槽，安裝在線pH計投加石灰控制，pH在8.5左右，然后依次投加重金屬捕捉劑、PAC、PAM再次混凝沉淀。6)斜板沉淀池。混凝槽出水進入二級斜板沉淀池，實現泥水分離，二級沉淀池污泥量很少，定期排入污泥濃縮池。7)中間水池。斜板沉淀池的出水以及收集的生活污水進入中間水池，調節水質水量，pH控制在6.5～8范圍內，重金屬總鉻<1.5 mg/L，總鎳<1.0 mg/L，總氮 1200 mg/L 左右。中間水池安裝在線的pH計和總氮計參與碳源的添加控制。8)缺氧池。缺氧池主要是進行反硝化脫氮處理，需要補充碳源和磷。碳源可以為甲醇或者葡萄糖，磷主要是85%的磷酸。加藥量依據進水流量和進水總氮濃度等自動控制，同時控制好污泥回流比 1∶1.5。 缺氧池安裝在線ORP計、污泥濃度計，用于實時監控缺氧池微生物生長情況。9)好氧池。好氧池兩池并聯運行，好氧池安裝在線ORP計，保證ORP值控制在2～10，主要是消耗多余的甲醇等有機物，保證出水COD達標。10)澄清池。澄清池實現泥水分離，底部污泥一部分排入污泥濃縮池進行壓濾處理，另一部分回流至厭氧池。回流量要根據缺氧池末端污泥濃度和好氧池SV30數據進行調控，從而保證系統污泥濃度穩定，澄清池出水自流入排放/回用水池。11)排放/回用水池。最終處理廢水排入排放/回用水池，一部分排入工業園區的工業污水處理廠，一部分回用。主要回用水工序有冷軋產線的濁循環冷卻系統，生化調節水池的水質調節，車間的清洗水以及環保石灰配藥水等。

4 系統運行情況

該不銹鋼含酸物化廢水站設計處理能力為 15 t/h，調試運行以來系統一直運行穩定，設備設施維護保養運行良好，物化廢水站運行數據如表2所示。

表2 物化廢水站運行情況

生化系統設計處理能力為 25 t/h,設計總氮日處理量約 600 kg/d，調試運行以來，系統運行穩定，設備設施維護保養運行良好，處理量穩定，處理出水水質均穩定達標，生化廢水站運行數據如表3所示。

表3 生化廢水站運行情況

從出水水質分析得出，排放水池pH、總氮、總鉻、總鎳、COD均能達到廣東省《水污染排放限值》(GB44/26—2001)一級標準以及《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB13456-2012)間接排放標準。

5 結論

冷軋不銹鋼酸洗廢水水質復雜，采用中和、混凝、沉淀結合A/O生化組合工藝處理冷軋酸性廢水，運用自動化控制技術，從工程設計及運行實例看，可以實現污染物指標pH、總氮、總鉻、總鎳、COD等達到回用或者排放標準。