轧钢废水处理工艺及现状，满足环保标准的必由之路

轧钢废水处理工艺及现状，满足环保标准的必由之路

轧钢生产过程中会产生大量的废水，如果将这些废水直接排放，不仅会污染环境，还会造成水资源的严重浪费。因此，各轧钢厂都需要对其废水进行处理，使其达到国家轧钢废水排放标准或相应的厂内回用标准。2012年，我国颁布了新的《钢铁工业水污染物排放标准》（-2012），对轧钢废水的处理提出了新的要求。钢铁企业必须对原有的技术进行改造升级，才能满足日益严格的环保标准。

1.热轧废水处理工艺及现状

1.1热轧废水处理工艺

1.1.1絮凝-沉淀-过滤工艺絮凝-沉淀-过滤工艺是最传统的热轧废水处理工艺。首先将收集的废水进行初次沉淀，去除较大的悬浮物，然后送至二沉池进行絮凝沉淀。处理后通过刮油器或撇油器收集去除浮油，废水加压送至滤池过滤、冷却，最后以不同的压力送至用户回收利用。典型工艺流程如图1所示。

此工艺可去除废水中大部分悬浮物和油，处理后固体悬浮物（ss）≤20mg/L，油≤5mg/L。国内外含油废水处理多采用絮凝法，包括化学絮凝和电絮凝。化学絮凝主要是在废水中加入絮凝剂，通过絮凝剂的聚合吸附作用去除废水中的悬浮物和油；电絮凝主要是通过外加电压产生混凝作用。目前钢铁企业一般采用化学絮凝，所用絮凝剂多为无机高分子絮凝剂和有机絮凝剂，如聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合硫酸铝硅酸盐（PASS）、聚丙烯酰胺（PAM）等。沉淀是水处理中最基本的方法之一，可去除废水中大部分较大的悬浮物，并有一定的除油效果。 常用的沉淀设备有平流沉淀池、旋流沉淀池等。过滤方式可以去除废水中的悬浮物、胶体杂质，尤其是沉淀方式无法去除的微小颗粒和细菌。过滤器有石英砂过滤器、活性炭过滤器、核桃壳过滤器等。根据滤料、常用过滤器等不同，可根据实际情况单独使用或组合使用。

1.1.2沉淀-絮凝-气浮-过滤工艺：沉淀-絮凝-气浮-过滤工艺主要是将絮凝-气浮-曝气相结合，取代絮凝-沉淀-过滤工艺中的二沉池。该法适用于对处理水质要求严格或原水水质较差的热轧废水处理；处理后油≤5mg/L、铁≤1mg/L、SS≤20mg/L，化学需氧量（COD）去除率为60%-80%。气浮法又称浮选法，是将空气通入废水中，使水中产生大量的微气泡，微气泡在水中粘附于密度接近水的乳化油及细小悬浮颗粒，粘附体因密度小于水而浮至水面，形成浮渣，再经分离去除。 浮选方法分为溶气浮选、布气浮选和电解浮选，最常用的是溶气浮选。

1.1.3稀土盘工艺：稀土盘技术是我国近年来开发的一种新型热轧废水处理技术，主要利用稀土永磁材料的磁场轧制力，通过磁场力的作用使热轧废水中的铁磁性颗粒吸附在稀土盘表面；对于非磁性颗粒及乳化油，采用絮凝技术或预磁化技术，使其粘附在磁性材料上，并一起吸附到盘面去除。根据轧钢废水的特点，稀土盘技术可与其他技术组合，形成多种稀土盘工艺，如沉淀-稀土盘-过滤、沉淀-絮凝-稀土盘-过滤、沉淀-絮凝-稀土盘-浮选等工艺。典型的沉淀-絮凝-稀土盘-过滤工艺如图2所示。

图2中虚线框内设备根据用户需求选择，经本方法处理后SS≤20mg/L、油≤5mg/L，废水回用率大于95%。

1.2热轧废水处理现状：目前国内热轧废水处理主要采用絮凝、沉淀、稀土磁盘、气浮、过滤等工艺组合，去除水中的SS及油性物质，表1列举了国内部分钢厂热轧废水处理现状。

从表1可以看出，国内钢厂热轧废水处理主要采用絮凝+沉淀+过滤工艺，处理效果基本能满足循环水作为直接冷却水、洗涤水的水质标准，但不能满足补给水、工艺用水的要求。稀土磁盘工艺作为一种新兴的热轧废水处理工艺，凭借其占地小、投资少、运行维护费用低、可充分回收污泥等优势，近年来在热轧废水处理领域发展迅速。此外，宝钢研究了钢渣吸附+陶粒过滤工艺处理热轧废水，出水SS

2.冷轧废水处理工艺及现状

目前国内外对冷轧废水的处理主要是根据废水种类、性质，建立相对独立的给排水系统，分质处理。韩国浦项制钢轧钢废水的处理主要是根据氯含量进行分类收集，各自再生。国内钢厂主要对酸碱废水、油及乳化液废水（以下简称含油废水）、含铬废水进行分别处理。处理后，符合回用标准的直接在厂内循环使用，不符合标准的混入钢厂污水综合处理管道进行再处理。

2.1酸碱废水处理工艺及现状：对于冷轧酸碱废水，目前主要采用中和法进行处理。中和法是根据废水的pH值采用中和-絮凝-沉淀-过滤的工艺流程对废水进行处理。对于酸性废水，一般加入生石灰或石灰乳进行中和；对于碱性废水，加入废酸进行中和。高浓度污泥法是近年来新发展起来的酸碱废水处理工艺，在日本JFE钢厂、我国宝钢、唐钢、柳钢等均有使用。该法与中和法相比，设置污泥反应池，将沉淀池中一定量的污泥返回中和池循环使用，从而提高了污泥浓度，降低了污泥处理成本。该工艺具有沉淀效率高、污泥脱水性能好、系统稳定等优点。

图3为JFE钢厂高浓度污泥处理工艺流程，采用该工艺后，污泥固含量由22%提高到45%，相对污泥产生量减少50%。

2.2含油废水处理技术及现状

2.2.1含油废水处理工艺：冷轧含油废水是最难处理的一类废水，具有排放量大、水质波动范围大、化学稳定性好、处理难度大等特点。目前钢铁企业一般采用絮凝法、气浮法、过滤法、生物法、膜分​​离法处理冷轧含油废水。主要采用的工艺有气浮法-过滤-生物接触氧化法、超滤-生物接触氧化/生物滤池-过滤法、超滤-膜生物反应器（MBR）法。

（1）气浮-过滤-生物接触氧化工艺：气浮-过滤-生物接触氧化工艺流程如图4所示。

气浮主要用来去除废水中的油性物质，过滤用于去除废水中的SS和部分油性物质，生物接触氧化用于降解废水中的COD。实际应用中，有些企业还根据实际需要在生物接触氧化后加过滤器或MBR。生物接触氧化是生物膜法的一种，其技术本质是在生物反应池内装填填料，一些微生物以生物膜的形式生长在填料表面，废水以一定的流速流过填料，在微生物的作用下，有机污染物被降解去除。MBR是膜技术与微生物技术相结合的一种先进的新型污水处理工艺，该工艺先利用生物技术降解水中的有机污染物，再利用膜排放技术过滤SS和水溶性大分子。MBR作为一种新型污水处理工艺，具有处理效率高、占地面积小、出水水质好、运行管理简单等优点。

（2）超滤—生物接触氧化/生物滤池—过滤、吸附工艺流程超滤—生物接触氧化/生物滤池—过滤/吸附典型工艺流程如图5所示。

此工艺在冷轧含油废水处理中应用较为广泛。超滤是一种膜分离方法，超滤能有效去除含油废水中的SS和油类物质，生物接触氧化/生物滤池能降解废水中大部分COD，在生物法后加过滤或吸附工序可进一步提高出水水质。超滤是一种新型含油废水处理技术，近年来在冷轧含油废水处理中得到广泛应用。超滤的原理是利用超滤膜，错流过滤，在一定的压差和湍流作用下，废水中大部分极性分子透过膜，而所有非极性分子（如胶体颗粒）和相对分子质量较大的物质被截留，从而净化废水。超滤具有分离效率高、能耗低、分离过程中无相变、出水含油量低、工艺本身无污泥、维护管理方便等优点，但也存在一次性投资大、膜易污染、清洗困难、寿命短等缺点。 超滤的关键是开发成本低、寿命长、易清洗、稳定性好的新型超滤膜。

（3）超滤-MBR工艺：超滤-MBR工艺中，含油废水先输送至调节池，经纸质滤器过滤，再进入超滤系统进行油水分离，超滤出水进入MBR进一步处理。该工艺处理效率高，出水水质好，但需要严格控制操作条件和工艺参数，以减少膜污染，提高膜组件的运行稳定性和处理能力。

2.2.2含油废水处理现状：目前国内冷轧含油废水中SS及油性物质已得到较好的控制，但部分钢铁企业对COD的处理仍达不到最新《钢铁工业水污染物排放标准》中COD的排放要求，表2列举了国内部分钢铁冷轧含油废水的处理现状。

2.3含铬废水处理工艺及现状：冷轧含铬废水是轧钢废水中危害最大的一类废水，我国对铬的排放标准为：六价铬离子≤0.5mg/L，总铬≤1.5mg/L。目前钢铁企业通过工艺改进、使用新型无铬钝化液等方式，已大大降低了含铬废水的产生量。至于产生的含铬废水，主要采用化学还原沉淀法进行处理。我国宝钢冷轧含铬废水经废酸还原处理后，出水Cr6+

3 轧钢废水处理技术的发展趋势

从目前轧钢废水处理的现状来看，其技术将呈现以下发展趋势：（1）稀土磁盘技术将逐步应用于热轧废水处理领域。从目前热轧废水处理技术现状来看，传统的絮凝+沉淀+过滤工艺已不能满足日益严格的环保标准。稀土磁盘工艺作为一种新型的热轧废水处理工艺，近年来得到了广泛的发展，并被推崇为钢铁行业热轧废水处理的最佳可用技术。稀土磁盘工艺可有效去除水中悬浮物、油性物质，实现污泥的全额回收，符合循环经济的理念，是未来热轧废水处理的发展趋势。此外，最新研究还将磁盘技术与生物技术相结合，基于膜生物反应器的原理构建了磁生物反应器。

（2）以超滤为代表的膜分离方法将在冷轧含油废水处理领域得到广泛应用。膜分离作为一种新兴的废水处理技术，具有其他废水处理方法无法比拟的优势。膜分离技术主要有微滤、超滤、反渗透和纳滤等。超滤技术作为一种新兴的油水分离技术，在冷轧含油废水处理领域得到了广泛的应用。此外，MBR凭借其独特的优势将成为21世纪最有前景的工业废水处理和中水回用技术。

（3）将采用生物法处理冷轧含铬废水。虽然目前尚未采用生物法处理冷轧含铬废水，但宝钢中试结果表明，生物法处理冷轧含铬废水工艺流程简单，承受冲击负荷能力强，单位除铬成本低，除铬效率高，污泥产量低，适合未来环保要求。但采用生物法处理含铬废水时，出水很可能带有一定的色度，可在生物法后增加活性炭吸附工序，去除色度。

（4）轧钢废水中有效成分的回收利用将是未来废水处理技术的发展方向。目前，轧钢废水的处理只考虑污染物的去除，而较少考虑废水中各种有效成分的回收利用，如利用酸洗废水和酸洗漂洗水中的铁和酸来减量化含铬废水；利用酸洗废水和酸洗漂洗水中的酸和盐来破乳化乳化液；利用酸性废水和碱性废水本身的中和作用；再生铬酸、废油和乳化液等。因此，在对轧钢废水进行分类处理的基础上，充分回收利用钢厂资源将是未来废水处理技术的发展方向。

（5）轧钢废水处理将由末端治理转向源头治理。在轧钢工艺选择上，应逐步淘汰资源能源消耗大、污染物排放量大、水资源消耗大的工艺；在废水处理工艺选择上，应尽可能选用能耗低、无二次污染的技术，如生物法、分离法等；在轧制油和钝化液的选择上，应尽可能选用环境友好型产品。4 结语

轧钢废水处理对钢铁企业减少污水排放、补充新水、提高废水重复利用率具有重要意义。在选择轧钢废水处理工艺时，应充分考虑废水种类、水量、成分及排放系统等，因地制宜选择净化组合工艺。另外，冷轧废水必须分质处理，特别是含铬废水，处理前不得与其他废水混合，这样有利于降低处理难度，降低运行成本，提高处理效率。未来应积极开发新的废水深度处理工艺和新型水处理剂，高效、低成本地处理轧钢废水。