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摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。钢铁行业是我国水资源利用的耗水大户，吨钢新水消耗、工业水的重复利用率等耗水指标将成为钢铁企业可持续发展的重要环境影响评价指标。近年来，环保部门对钢铁企业排水指标提出了更严格的标准，并且对废水排放总量进行严格控制。冷轧废水污染物种类繁多，处理难度大且处理后出水水质要求非常高，国内一线钢铁企业已开始摸索冷轧废水零排放技术方案，实现真正意义上的冷轧废水零排放。本文就冷轧废水零排放技术方案展开探讨。
关键词：冷轧废水；零排放；软化；膜处理
引言
冷轧废水是钢铁企业冷轧厂生产过程产生的废水，其主要成分是含有含酸废水、乳化液及油类。随着近年来水处理工艺的完善，冷轧废水实现了达标排放，但由于其水量大成分复杂，其回用及零排放技术仍未大量推广，即使少数项目对废水进行了回用，其回用率也不理想。根据不同的地区的特点设置了诸多特殊的排放要求，近年来国家于水资源利用的新要求，尤其是对于排放水量的限制更是对生产企业的水利用率提出了严格的要求。
1冷轧硅钢废水处理现状
目前，冷轧废水主要包括：含酸废水、含碱废水、含油废水、含铬废水、无铬涂层废水五类。含酸废水采用的是两级中和絮凝沉淀工艺。一般再生水指标pH能控制在6~9，COD控制在60mg/L以下，总Fe控制在1mg/L以下。含碱废水采取的工艺多为中和、混凝絮凝、气浮、接触生物氧化、沉淀、过滤工艺，或在此工艺基础上的改进。再生水指标pH能控制在6~9，COD控制在60mg/L以下，石油类控制在1mg/L以下。含油废水多数采用中和破乳、纸袋过滤、超滤工艺，或在此工艺基础上的改进。出水指标一般可达到COD<2000mg/L，油分达200mg/L以下。含铬废水系统采用两级中和、两级还原、絮凝沉淀、活性炭过滤器单元。处理后的出水六价铬达0.05mg/L以下。
2废水零排放技术
2.1碟管式反渗透（DTRO）
碟管式反渗透属于特种反渗透膜元件，专门用来处理污染物浓度较高的废水，最早使用于垃圾渗滤液。核心是碟片式膜片、导流盘、O型橡胶垫圈、中心拉杆和耐压套管所组成的膜柱。进水通过导流通道进入底部导流盘中，并快速流经膜片，并转到另一膜片，在膜表面形成切向流过滤，浓缩液最后从进料端法兰处流出，透过液通过中心收集管排出，浓缩液与透过液被导流盘上的O型密封圈隔离。碟管式反渗透具有通道宽、流程短、高速湍流过滤的特点，因此，膜元件不易结垢污染、清洗周期长、使用寿命。
2.2机械式蒸汽再压缩技术（MVR）
多效蒸发器简称MVR技术。MVR(MechanicalVaporRecompression，机械蒸汽再压缩技术)利用压缩机压缩分离器产生的二次蒸汽，提高蒸汽温度，压缩后的蒸汽作为热源，为加热器供热，如此循环。通过消耗少量的电能，蒸汽压缩机将低品位的蒸汽转化成为高品位的蒸汽，其蒸气利用率相当于20～30效的多效蒸发器。但即使采用了多效蒸发器零排放仍然是一项高耗能的过程，多效蒸发器的吨水处理成本一般在50～60元/吨水左右，非常不符合我国节能减排的要求。
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2.3电渗析（ED）
电渗析技术是在外加直流电场的驱动下，利用离子交换膜的选择透过性，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动，从而实现溶液淡化、浓缩、精制或纯化等目的。电渗析反应器是由多层浓缩隔室和淡化隔室交替组成的，通过隔板边缘特设的孔道，分别将各浓淡隔室的水流汇集成浓水和淡水系统，从而达到脱盐的目的。电渗析对悬浮物、油及硬度等较敏感，对COD、SiO2耐受性较高，但是电渗析脱盐率较低，淡水需回到前端单元进行除盐，且电渗析对有机物没有截留效果，淡水需进行高级氧化降解有机物。浓水结晶盐纯度高，适用于有分盐场所。
3冷轧废水零排放技术方案
3.1源头控制
采取“有组织排放”的理念，实行冷轧全流程过程管控。实践证明从源头上控制排量、事故排水是最直接、最为有效的、最为经济的手段。譬如有些较浓的含酸废水，在收集或蓄积过程中尽量别让其受到二次污染，若能达到排入酸再生站的要求，比排入废水站更能提高资源利用率。再者，保护酸洗线酸雾回收系统不受二次污染，回收至酸再生站，再生酸。第三，一旦发生事故，有（HCl或H2SO4）酸液泄漏且无法排入酸再生站时，应该明确告知废水站的值班人员：什么浓度何种酸，何时排放多大量，以便采取应急措施。
3.2膜处理阶段
为保证反渗透系统的正常运行及区分硫酸盐及氯化盐，一般在反渗透前段增加一级纳滤。纳滤操作区间介于超滤与反渗透之间，能截留纳米级的物质，能有效截留废水中的有机物及高价离子（如硫酸根离子）。一方面可降低废水中的有机污染物，将硫酸钠与氯化钠分离，便于后续分盐结晶工艺。根据水质情况不同，纳滤回收率一般达到85%-95%。纳滤膜耐受COD的污染，COD去除率一般60~80%，保证了反渗透系统的正常运行。反渗透是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。反渗透元件分别低压抗污染膜元件及高压抗污染膜元件。若冷轧废水进水硬度不高，100-500mg/L，冷轧最终排放废水经高级氧化处理后，可先采用二段低压反渗透，对冷轧废水进行一步浓缩，回收率达为70%-75%。可降低软化系统处理规模，降低投资费用。浓水高压反渗透一般进水可溶性总固体（TDS）为5-8g/L，高压反渗透运行较低较高，一般为抗污染型海水淡化反渗透膜元件。根据进水水质条件，回收率可做到75%-90%，浓水TDS达到30-50g/L。碟管式反渗透（DTRO）与电渗析（ED）在业内均有较多的应用实例。一般而言，经120bar以上的碟管式反渗透（DTRO）与电渗析（ED），浓水TDS可浓缩至100g/L-16g/L，可取代蒸发器直接进入结晶器。ED淡水一般COD浓度较高，不满足回用要求，需要增加高级氧化装置，但ED浓水结晶盐纯度高，适用于有分盐场所。DTRO定期需进行清洗，且在高压系统中运行，对现场安装维护要求较高。
3.3臭氧多相氧化技术
臭氧多相催化氧化工艺由包括催化氧化池和臭氧发生系统二个部分组成，其反应核心为催化氧化池。废水通过污水进水管道进入催化氧化池，臭氧发生系统制得的臭氧氧化剂通过池底的扩散装置均匀进入。在催化剂作用下，有机污染物被氧化分解，转化为无害小分子。
3.4冷轧废水零排放工艺路线
零排放工艺路线的选择分为混盐还是分盐工艺。其主要决定因素包括原水水质情况及工业盐的销路。若进水硫酸盐含量较高，可考虑采用分盐工艺，但分盐工艺投资及运行成本均较高，若暂时无法解决工业盐的销路，建议采用混盐处理，预留分盐处理占地空间及工艺备用出路，待后续具备条件时再进行分盐处理。
结语
随着淡水资源的日趋紧张以及环保指标日趋严格，作为用水、排水大户的钢铁企业应更早更快行动起来，采取有针对性的措施应对当前形势，以及开发后续深度处理工艺。一是，根据不同冷轧厂，不同产品生产排水性质不同，采用现有工艺升级，从理化、物化、生化角度全面考虑，有针对性的降低、降解考核指标；二是采取新工艺，将冷轧废水再生水深度处理，减量化串级使用甚至达零排放。为企业可持续发展以及建设环境友好型企业，这些工作势在必行，具有深远意义。
参考文献
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[3]陈武，梅平．环境污染治理的电化学技术[M].石油工业出版社，2017.
论文作者:李阳,
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/30
标签：废水论文; 反渗透论文; 工艺论文; 电渗析论文; 较高论文; 技术论文; 蒸汽论文; 《科学与技术》2019年第10期论文;