河钢邯钢集团邯宝公司 056001；华北理工大学 063200
摘要：钢铁行业是我国的支柱产业，同时也是工业生产用水大户。水资源短缺已经成为我国部分地区钢铁企业生存和发展的制约因素，节约工业新水用量，减少工业污水排放量，是钢铁企业所追求的目标，也是钢铁企业在其发展过程中为保护环境和防治污染而不可推卸的责任与义务，因此，钢铁行业实现废水回收再利用显得尤为重要，且势在必行。
关键词：
钢铁行业特点，操作环节多，结构复杂，“烧结-炼铁-炼钢-焦化-煤气”等各主要生产单元排放废水中污染物种类复杂、污染因素较多，导致综合废水处理难度较大。另一方面，循环水在使用过程中不断浓缩，将造成排放的综合废水处理难度进一步加大，现有废水处理工艺无法满足综合废水中有机物、氨氮、总氰和总氮等指标有效去除。为满足生产及环保对排放要求，提出对邯钢目前产生的综合废水处理做进一步的深度处理。
一、概述及指标分析
邯钢综合废水深度处理项目在原六软水区域进行新建及改扩建，站区内二级反渗透产水箱保留一个，二级反渗透产水外送泵组保留；原精脱盐水箱及外送泵保留；超滤系统修复利旧；二级反渗透产水外送泵组和精脱盐水外送泵及超滤系统修复后的电气及控制系统与新建系统统一考虑。新项目的施工不得影响二级反渗透外送系统及精脱盐外送系统的正常运行。
对综合废水来源进行分析，为邯钢公司各生产车间的排放废水，废水经前端高密度沉淀池+V型滤池化学预处理后，进入深度处理系统。设计该系统设计处理能力为1000m3/h，其中700m3/h用于生产回用，其余300m3/h达标排放，详见工艺流程图。
按照深度处理系统出水执行《钢铁工业水污染物排放标准》（GB 13456-2012）表3规定的水污染物特别排放限值。
进出水水质见下表：
进、出水水质表
二、工艺选型概述
在钢铁工业废水回用处理过程中，常规的化学投加石灰及混凝剂，絮凝沉淀及v型滤池过滤的工艺，难以去除酚氰类物有机物，属于典型的有毒有害生物难降解工业废水，引起氨氮、总氰、COD等排放指标偏高，是钢铁工业外排水达标困难的主要原因。深度处理过程主要采用臭氧催化氧化，破坏和去除废水中的难降解有害物质，同时提高水体可生化性，为后续生物处理程序预留反应时间。与生化处理工艺相结合，可降低生产成本。
工艺采用臭氧催化氧化处理1000t/h进水后，700t/h经过浸没式超滤反渗透脱盐处理，打回生产回用水系统，净化后作为中水循环利用。另300t/h进行高效生物脱氮处理，再经曝气生物滤池进行好氧反应，最后实现达标排放。
2.1处理单元功能详述
2.1.1非均相臭氧催化氧化单元
处理规模：300m³/h。设计膨胀-固定组合式催化反应器，废水剩余有机物和其他污染物在非均相催化剂的催化下，被臭氧高效催化氧化成二氧化碳和水。COD≥80mg/L时，COD去除率62.5%。催化氧化池由4个并联水池组成，单个水池的尺寸为6.0×6.0×9.0m，其中填装规整催化剂，每个池子中催化剂填装高度为1m。填充高效催化剂：KL-CO4，催化剂的填充体积均为144m3。配套臭氧发生器生产能力50kg/h，选择2台25kg/h的臭氧发生器，其中确保综合废水处理工序在满足设计处理能力及水质要求的情况下，臭氧投加量不大于40kg/h，同时含有配套氧气阀组、尾气破坏装置。催化池内加装尾气加热蒸汽套筒，运用加热原理迅速分解尾气。
2.1.2浸没式超滤单元
该单元最大程度利旧现场原有装备，修复台套3套，达到处理规模700m3/h，除了核心部件超滤系统的修复外，配套膜池及阀门等的修复和换装也一并进行，最终实现产水指标、性能达到设计值60-70%的目标。
2.1.3高效生物脱氮滤池
生物脱氮工艺采用常用的厌氧--好氧处理工艺，前期以异化反硝化反应为主，DO控制值小于0.5mg/l，投加额外碳源及电子供体，降解硝酸盐。厌氧阶段为控制难点。该单元处理规模：300m³/h，利用反应器内特征滤料在厌氧条件下，能够提高滤池中反硝化菌的浓度以及总氮去除负荷，NO3-N和NO2-N在反硝化菌作用下被还原为气态N2，从而实现总氮的去除。硝态氮的去除主要通过碳源作为电子供体的情况下进行硝化反应，还原为氮气排放，需要投加外加碳源。
在高效脱氮生物滤池中通过生物反应，将废水中的NO3-N和NO2-N转化为氮气，同时将废水中的部分有机物同时脱除。在脱氮滤池中通过额外补充碳源，将废水中的NO3-N通过生物反硝化作用还原为N2，从而达到脱除总氮的作用。
2.1.4曝气生物滤池（C/N池）
处理规模：300m³/h功能：高效曝气生物滤池（C/N池）以去除污水中碳化有机物为主，在滤池中特征载体的作用下，优势生长异养菌，沿滤池高度方向从底部进水端到出水端有机物浓度梯度处于递减，其降解速率也呈递减趋势。在进口端由于有机物浓度较高，异养微生物处于对数增殖期，微生物浓度很高，BOD负荷率也较高，有机物降解速率很快，而此时自养菌处于抑制状态；随着降解的进行，在滤池中有机物浓度沿水流自下向上不断降低，异养微生物处于减速增殖期，微生物膜增长缓慢，而自养微生物处于增殖工程，最终出水中的有机物已处于较低水平。
设计采用的高效曝气生物滤池（C/N池）最大特点是气、水为同向上向流态，使用一种新型的类球形轻质特征滤料，在其表面及内腔空间生长有微生物膜，污水由下向上流经滤料层时，微生物膜在滤料层下部提供曝气供氧的条件下，使废水中的有机物得到好氧降解，并将污水中的部分氨氮进行硝化。它定期利用处理后的出水对滤池进行反冲洗，排除滤料表面增殖的老化微生物膜，以保证微生物的活性。
三、关键技术创新及应用
3.1高效催化氧化
臭氧催化氧化单元臭氧催化剂采用中科院过程工程研究所在国内外率先开发的高效的专用催化剂KL-CO4，在中性条件下将难降解有机物选择性氧化分解，氧化剂利用率高达95%以上。结合催化氧化反应器结构优化设计，提高有机物氧化效率，提高深度处理水质，同时大幅度降低氧化剂（臭氧）使用量，从而降低处理成本。臭氧发生器采用闭路循环冷却水系统冷却，内循环采用纯水（脱盐水）冷却，一次添加，消耗量少，不足补充。
3.2生物滤池专用稳流及防堵塞内件
生物滤料必须是专项废水处理特征轻质多孔生物滤料，适用于低COD、高总氮的特征废水。生物滤料主体材质为陶粒，通过物料改性，保证滤料的孔隙率及其化学稳定性，可维持高的生物量。保证其水浸出液不含有任何有毒有害物质。滤料表面粗糙多微孔，通过改性使其适用于微生物，特别是硝化菌、反硝化菌的生长繁殖，易挂膜，在其表面可形成活性高、稳定性强的生物膜。形状要求：球形不规则颗粒，粗糙多微孔，保证堆积孔隙率为53~60%，为微生物生长提供较高的附着面积，并通过合理的级配设计与工艺系统设计，能够提高系统微生物的浓度，并有效防止系统的堵塞，最终保证系统的运行效果及运行稳定性。
参考文献：
[1]邹家庆.工业废水处理技术[J].化学工业出版社，2003（10）：179
论文作者:郝华磊,柴硕
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/5
标签：滤池论文; 有机物论文; 微生物论文; 生物论文; 高效论文; 系统论文; 臭氧论文; 《基层建设》2019年第11期论文;