CN109650648A - 一种冷轧废水的处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷轧废水的处理系统及方法，其包括用于浓油及乳化液废水预处理的预处理系统，预处理系统出水依次连通有第二调节池、中和絮凝槽、第二CAF池、第二DAF池、中间水池、换热器、水解酸化池、生物接触氧化池、斜板沉淀池、高级氧化池和G‑BAF处理池；所述第二调节池设有稀油废水进口。本处理系统将物化法和生化法相结合，采用深度生化处理技术，解决了现有冷轧含油及乳化液废水处理后出水水质不稳定，CODCr、油、氨氮等指标超标问题；本处理系统的系统组合合理，前后衔接顺畅，运行成本较低，出水水质稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种废液处理技术领域，尤其是一种冷轧废水的处理系统及方法。
背景技术
在轧钢生产过程中，为了消除轧钢过程中产生的变形热和克服摩擦力，需要采用乳化液或者棕榈油对轧辊、轧辊轴承等轧件进行冷却和润滑。为了保证高附加值带钢轧制时的质量稳定，所采用的乳化液中乳化油的相对分子质量越来越小，所配制乳化剂的成份也越来越复杂，造成所生成的冷轧废水中含有乳化液、润滑剂、表面活性剂等复杂成分。这种冷轧废水具有阶段性排放量大、水质变化幅度大、化学稳定性好、可生化性差等特点，是含油废水体系中处理难度最大的一种废水。随着国家对企业节能环保的越发重视，将钢铁生产中的各类废水进行处理后回用成为一种必然趋势，同时也是钢铁行业发展所面临的迫切需求。
目前，国内钢厂冷轧含油及乳化液废水的处理方法主要以化学方法为主，并辅以生化反应，大多采用超滤装置+好氧生物工艺，其缺点是对有机污染物的去除率低，运行管理费用高，并且出水不易达标。近年来逐渐引入的膜生物反应器处理装置，同样存在膜不易清洗、易被污染等缺点。上述问题的主要原因是乳化液废水中含有不容易生物降解的高浓度有机物和高浓度油，单一的好氧生物法难以有效去除废水中的有机物，然而膜处理技术在实际应用中也存在投资运行费用高、抗污染性差、膜频繁堵塞等问题，并且对于化学需氧量（Chemical Oxygen Demand, CODCr）的处理仍然没有达到理想效果。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种处理效果稳定、生产运行成本低、操作运行简便的冷轧废水的处理系统；本发明还提供了一种冷轧废水的处理方法。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：其包括用于浓油及乳化液废水预处理的预处理系统，预处理系统出水依次连通有第二调节池、中和絮凝槽、第二CAF池、第二DAF池、中间水池、换热器、水解酸化池、生物接触氧化池、斜板沉淀池、高级氧化池和G-BAF处理池；所述第二调节池设有稀油废水进口。
本发明系统所述预处理系统依次由第一调节池、破乳池、隔油池、第一CAF池和第一DAF池连通而成。
本发明系统所述第一调节池、隔油池和第二调节池均设有刮油刮渣机；在顶部均设有浮油收集管道，底部均设有沉渣区，沉渣区通过管路和泵连通有污泥浓缩池。
本发明系统所述第一CAF池、第一DAF池、第二CAF池和第二DAF池的顶部设有刮油刮泥机，刮油刮泥机管路连通有污泥浓缩池。
本发明系统所述斜板沉淀池底部连通有可将污泥回流至生物接触氧化池的管路和泵。
本发明方法采用下述工艺步骤：（1）浓油及乳化液废水进入第一调节池，去除浮油沉渣后出水进入破乳池，在破乳池进行酸析破乳反应；所述破乳池出水进入隔油池去除浮油，隔油池出水依次进入第一CAF池、第一DAF池去除微小颗粒及油滴；
（2）浓油及乳化液废水预处理后的第一DAF池出水与稀油废水在第二调节池均质混合，形成含油废水；所述含油废水由提升泵送入中和絮凝槽进行絮凝；所述中和絮凝槽出水通过重力流依次进入第二CAF池、第二DAF池，经两级气浮去除废水中的悬浮物；
（3）所述第二DAF池出水进入中间水池，调节pH后经板式换热器降温，然后送入水解酸化池进行水解；
（4）所述水解酸化池出水进入生物接触氧化池进行生物好养分解；生物接触氧化池出水通过进入斜板沉淀池进行沉淀、澄清、分离；
（5）所述斜板沉淀池出水进入高级氧化池降解有机物；高级氧化池出水送入G-BAF池去除有机物和氨氮。
本发明方法所述步骤（1）中，第一调节池的池内温度控制在55～60℃；破乳池内的pH值控制在3～5。
本发明方法所述步骤（2）中，第一DAF池出水与稀油废水以1:3～5流量比在第二调节池均质混合；第二DAF池出水在中间水池调节为pH=6～8。
本发明方法所述步骤（4）中，生物接触氧化池的池内温度控制在20～35℃、pH=6～8。
本发明方法所述第一调节池、隔油池和第二调节池的浮油经浮油收集管道进入除油罐外运；所述第一调节池、隔油池和第二调节池的沉渣送入污泥浓缩池；所述第一CAF池、第一DAF池、第二CAF池和第二DAF池的悬浮物进入污泥浓缩池。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本发明系统及方法将物化法和生化法相结合，采用深度生化处理技术，解决了现有冷轧含油及乳化液废水处理后出水水质不稳定，CODCr、油、氨氮等指标超标问题。本发明系统及方法解决了冷轧含油废水来水不均、水质变化幅度大、化学稳定性不好等因素带来的总体工艺不能稳定运行的技术问题；通过水解酸化—生物接触氧化—高级氧化的协同处理作用，将厌氧—好氧—臭氧氧化技术有机的结合起来，大大提高了系统的耐高有机负荷、冲击能力，使出水SS、CODCr、油等指标持续稳定达到GB13456-2012现行排放限值。本发明系统及方法的系统组合合理，前后衔接顺畅，运行成本较低，出水水质稳定。
附图说明
图1为本发明系统及方法的流程结构示意图；
图2为本发明系统的结构示意图。
图中：第一调节池1、蒸汽加热盘管2、温度检测仪3、刮油刮渣机4、沉渣区5、提升泵6、加酸混合器7、破乳池8、pH检测仪9、风搅拌装置10、隔油池11、刮油刮渣机12、沉渣区13、第一CAF池14、风搅拌装置15、涡凹曝气机16、刮油刮泥机17、第一DAF池18、刮油刮泥机19、加压溶气释放装置20、第二调节池21、刮油刮渣机22、沉渣区23、提升泵24、均质回流管道25、中和絮凝槽26、pH检测仪27、搅拌装置28、加药装置29、第二CAF池30、风搅拌装置31、涡凹曝气机32、刮油刮泥机33、第二DAF池34、刮油刮泥机35、加压溶气释放装置36、中间水池37、搅拌装置38、加药装置39、提升泵40、换热器41、水解酸化池42、布水装置43、生物接触氧化池44、曝气装置45、pH检测仪46、温度检测仪47、溶氧检测仪48、斜板沉淀池49、高级氧化池50、提升泵51、G-BAF处理池52、布水器和布气器53、反洗装置54、产水池55、回用水池56。
具体实施方式
图1、2所示，本冷轧废水的处理系统包括有预处理系统，所述预处理系统用于对浓油及乳化液废水进行预处理，其依次由下述装置连通而成：第一调节池1、破乳池8、隔油池11、第一CAF池14（涡凹气浮池、Cavitation Air Flotation）和第一DAF池18（溶气气浮池、Dissolved Air Flotation system）。所述第一调节池1设有浓油及乳化液废水入口，在第一调节池1内设有加热盘管2和温度检测仪3，用于加热保温；所述加热盘管2的进口与蒸汽输送管道连接，出口与冷凝水收集管道连接；在第一调节池1上部设有刮油刮渣机4用于刮去浮油、在顶部设有浮油收集管道用于将浮油收集输送；在第一调节池1底部设有沉渣区5用于收集沉渣，沉渣由提升泵送入污泥浓缩池。第一调节池1通过提升泵6和管路连通破乳池8，在破乳池8的进口管路上设有加酸混合器7、破乳池8内设有pH检测仪9，用于调节pH值以进行酸析破乳反应；破乳池8底部还设有风搅拌装置10。所述隔油池11内设有刮油刮渣机12用于刮去浮油、在顶部设有浮油收集管道用于将浮油收集输送；底部设有沉渣区13用于收集沉渣，沉渣由提升泵送入污泥浓缩池。所述第一CAF池14的进水管路设有加药装置，在第一CAF池14内设有涡凹曝气机16、底部设有风搅拌装置15；第一CAF池14还设有刮油刮泥机17，用以将悬浮物刮出，刮出的悬浮物送入污泥浓缩池。所述第一DAF池18设有加压溶气释放装置20以及刮油刮泥机19；刮油刮泥机19刮出的悬浮物送入污泥浓缩池。所述第一调节池1、隔油池11的浮油经浮油收集管道进入除油罐外运；污泥浓缩池内浓缩后的污泥经板框压滤机压滤成泥饼外运。
图1、2所示，本冷轧废水的处理系统所述预处理系统依次连通有下述装置：第二调节池21、中和絮凝槽26、第二CAF池30、第二DAF池34、中间水池37、换热器41、水解酸化池42、生物接触氧化池44、斜板沉淀池49、高级氧化池50和G-BAF处理池52。所述第二调节池21与第一DAF池18的出水管路连通，用于接收浓油及乳化液废水预处理后的废水（第一DAF池出水）；在第二调节池21上设有稀油废水进口，这样第一DAF池出水与稀油废水在第二调节池均质混合，形成含油废水；所述第二调节池21内设有刮油刮渣机22用于刮去浮油、在顶部设有浮油收集管道用于将浮油收集输送，还设有沉渣区23用于收集沉渣，沉渣由提升泵送入污泥浓缩池；第二调节池21的出水管路连接有提升泵24和均质回流管道25，均质回流管道25用于将第二调节池21的出水回流至第二调节池21，从而使两种进水混合更均质。第二调节池21通过出水管路和提升泵24连通中和絮凝槽26；中和絮凝槽26内设有pH检测仪27、搅拌装置28和加药装置29；投加混凝剂、絮凝剂使废水中有机物、悬浮物生成絮团，提高絮凝效果。所述第二CAF池30设有涡凹曝气机32、底部设有风搅拌装置31；第二CAF池30还设有刮油刮泥机33，用以将悬浮物刮出，刮出的悬浮物送入污泥浓缩池。所述第二DAF池34设有加压溶气释放装置36和刮油刮泥机35，刮油刮泥机35刮出的悬浮物送入污泥浓缩池。所述中间水池37设有搅拌装置38和加药装置39，用于加药调节pH值。所述中间水池37通过管路和提升泵40连通换热器41，所述换热器41为板式换热器。所述水解酸化池42内设有软性生物挂料，生物挂料为微生物提供寄居场所；还设有布水装置43，水解酸化池42进水管与布水装置43连通，通过布水装置43将进水从酸化池底部释放，平均布满整个酸化池。所述生物接触氧化池44用于进行生物好氧分解；其底部设有曝气装置45用于提供好氧生化反应所需氧气，上部设有pH检测仪46、温度检测仪47和溶氧检测仪48。所述斜板沉淀池49的底部设有污泥回流泵，可将污泥回流至生物接触氧化池44。所述高级氧化池50通过臭氧氧化技术将难降解有机物降解为小分子物质。所述高级氧化池50通过管路和提升泵51连通G-BAF处理池52；G-BAF处理池52底部设有布水器和布气器53，通过接种的高效微生物好氧/厌氧反应，将传统生物法不能降解的有机小分子和氨氮进一步去除。所述G-BAF池52出水溢流入产水池55，在产水池55对水质进行检测，水质达标时产水池水进入回用水池56，即可排放或生产回用；不达标时由提升泵送入中间水池37重新处理。在G-BAF处理池52和产水池55的底部还连通有管路和反洗装置54，依据出水悬浮物、浊度等指标定期反洗，防止池内填充物-PET聚酯切片孔隙堵塞，保证出水效果。第二调节池21的浮油经浮油收集管道进入除油罐外运；污泥浓缩池内浓缩后的污泥经板框压滤机压滤成泥饼外运。
图1、2所示，本冷轧废水的处理方法根据冷轧废水的性质，分为浓油及乳化液废水，以及稀油废水；浓油及乳化液废水经预处理系统进行预处理后，在第二调节池21和稀油废水混合后进行后续的处理；具体的处理过程如下所述：
（1）浓油及乳化液废水进入第一调节池1，利用轧钢厂低压余热蒸汽经蒸汽加热盘管2控制温度在55～60℃，保持废水中油的流动性，避免皂化反应的发生。由于油的密度小于水的密度，不溶于水的油脂漂浮在水层以上，通过刮油刮渣机4将上层油脂刮入浮油收集管道，沉渣进入沉渣区5。第一调节池1的出水由提升泵6送入破乳池8，由于乳化油的油珠极小，表面易形成带有电荷的界膜，油珠外围形成双电层，使油珠相互排斥极难接近，在动力学上有一定的稳定性。在加酸混合器7投加轧钢厂回收的硫酸、盐酸或硝酸，控制pH=3～5，乳化液废水进行酸析破乳反应，使乳化油析出，破乳池8出水进入隔油池11去除沉渣、浮油。
（2）隔油池11的出水通过管道顺序流入第一CAF池14、第一DAF池18，第一CAF池14的进水管设有加药装置，加聚合硫酸铁（Polymerized Ferrous Sulfate, PFS）、聚丙烯酰胺（Polyacrylamide,PAM），以提高絮凝效果，经过第一CAF池14的涡凹曝气机16、第一DAF池18的加压溶气释放装置20的两级气浮处理，从而分离去除大部分的油、有机物及悬浮颗粒。所述第一DAF池18的出水进入第二调节池21。
（3）浓油及乳化液废水预处理后出水（第一DAF池18的出水）与稀油废水以1:3～5流量比在第二调节池21混合，形成含油废水，经刮油刮渣机22去除浮油、沉渣后由提升泵24提升，经均质回流管道25进行均质混合后送入中和絮凝槽26，投加混凝剂、絮凝剂使废水中有机物生成絮体，悬浮物聚集变大或者形成絮团，便于后续气浮处理。因混凝剂为电解质，在废水里形成胶团，与废水中的胶体物质发生电中和形成絮体，不但可以去除废水中的细小悬浮颗粒，而且还能够去除色度、油分、重金属以及有机物等。所采用的混凝剂为PFS，投加量是5mg/L～200mg/L；絮凝剂为PAM，投加量是0.1mg/L～2.5mg/L。中和絮凝槽26出水通过重力流依次进入第二CAF池30和第二DAF池34。
（4）第二CAF池30通过涡凹曝气机32将“微气泡”直接注入到废水中，这些微气泡附着在絮体或者大颗粒物上，上浮并维持漂浮在水面，利用刮油刮泥板33刮入自流管道进入污泥浓缩池。第二CAF池30出水自流入第二DAF池34进行二次气浮处理，加压溶气释放装置36向气浮池内注入直径≤30μm的微小气泡，通过微小气泡粘附废水中疏水基团的固体或者小颗粒油珠，颗粒粘附气泡后形成表观密度小于水的絮体而上升到表面，借助刮油刮泥板35刮入自流管道进入污泥浓缩池。
（5）第二DAF池34出水进入中间水池37，通过加药装置39调节pH=6～8，中间水池37出水由提升泵40经板式换热器41降温后送入水解酸化池42；水解酸化池42内设有软性生物挂料，生物挂料为微生物提供寄居场所。水解酸化工艺作为生物段的预处理阶段，通过微生物作用将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将长链大分子物质降解为小分子物质，减少后续工艺处理时间，对悬浮物和有机物有很好的去除，使后续好氧工艺产泥量降低，提高耐冲击负荷。
（6）所述水解酸化池42出水溢流入生物接触氧化池44进行生物好养分解；生物接触氧化池44是一种介于活性污泥法和生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内部设有生物填料，为微生物提供寄居场所；通过pH检测仪46控制池内pH=6～8，温度检测仪47控制温度在20～35℃，池底部设有曝气装置45对废水进行充氧，保持池内溶氧（Dissolvedoxygen,Do）为2～5mg/L，气水体积比为15～20:1，使池内废水处于流动状态。经过曝气的废水流经填料层，废水和生物膜接触，在生物膜微生物作用下，去除大部分有机物、少量的油和氨氮等。生物接触氧化池44出水通过重力流入斜板沉淀池49进行沉淀、澄清、分离，斜板沉淀池49底部设有污泥提升泵，可将污泥回流至生物接触氧化池44，污泥回流可以使微生物数量倍增，加大其生化处理能力和耐冲击负荷的能力，剩余污泥送入污泥浓缩池。
（7）所述斜板沉淀池49出水通过重力流入高级氧化池50；高级氧化池50采用臭氧氧化技术，臭氧发生器的气源为空气，产生的臭氧通过臭氧管道进入高级氧化池50内，由臭氧扩散器扩散至整个催化反应室，利用臭氧与有机物直接发生反应，或者利用臭氧分解产生活性极强的羟基自由基•OH，将难降解的有机物降解为小分子物质。最后没有利用的臭氧由臭氧淬灭器消除，通过出气口安全排放。
（8）高级氧化池50出水由提升泵51送入G-BAF池52，G-BAF池52采用改进型曝气生物滤池结构，G-BAF池52底部设置有布水器和布气器53，池内填充瓶级聚酯切片（Polyethylene terephthalate, PET），通过接种的高效微生物好氧/厌氧反应，将传统生物法不能降解的有机小分子和氨氮进一步去除。G-BAF池52出水溢流入产水池55，在产水池55对水质进行检测，水质达标时产水池水通过重力流入回用水池56，不达标时由提升泵送入中间水池37重新处理。
（9）第一调节池1、隔油池11、第二调节池21的浮油经刮油刮渣机刮入浮油收集管道进至除油罐外运；第一调节池1、隔油池11、第二调节池21的沉渣由提升泵送入污泥浓缩池；第一CAF池14、第一DAF池18、第二CAF池30、第二DAF池34的悬浮物经刮油刮泥板流入污泥浓缩池；污泥浓缩池浓缩后的污泥经板框压滤机压滤成泥饼外运。
（10）采用本处理方法处理前后的冷轧废水的数据见表1。
表1：冷轧废水处理前后的数据
由表1可见，本处理方法有效地去除了废水中的CODCr、油、SS、氨氮等，出水指标持续稳定达到GB13456-2012现行排放限值。
Claims (10)
1.一种冷轧废水的处理系统，其特征在于：其包括用于浓油及乳化液废水预处理的预处理系统，预处理系统出水依次连通有第二调节池、中和絮凝槽、第二CAF池、第二DAF池、中间水池、换热器、水解酸化池、生物接触氧化池、斜板沉淀池、高级氧化池和G-BAF处理池；所述第二调节池设有稀油废水进口。
2.根据权利要求1所述的一种冷轧废水的处理系统，其特征在于：所述预处理系统依次由第一调节池、破乳池、隔油池、第一CAF池和第一DAF池连通而成。
3.根据权利要求2所述的一种冷轧废水的处理系统，其特征在于：所述第一调节池、隔油池和第二调节池均设有刮油刮渣机；在顶部均设有浮油收集管道，底部均设有沉渣区，沉渣区通过管路和泵连通有污泥浓缩池。
4.根据权利要求2所述的一种冷轧废水的处理系统，其特征在于：所述第一CAF池、第一DAF池、第二CAF池和第二DAF池的顶部设有刮油刮泥机，刮油刮泥机管路连通有污泥浓缩池。
5.根据权利要求1－4任意一项所述的一种冷轧废水的处理系统，其特征在于：所述斜板沉淀池底部连通有可将污泥回流至生物接触氧化池的管路和泵。
6.一种冷轧废水的处理方法，其特征在于，其采用下述工艺步骤：
（1）浓油及乳化液废水进入第一调节池，去除浮油沉渣后出水进入破乳池，在破乳池进行酸析破乳反应；所述破乳池出水进入隔油池去除浮油，隔油池出水依次进入第一CAF池、第一DAF池去除微小颗粒及油滴；
（2）浓油及乳化液废水预处理后的第一DAF池出水与稀油废水在第二调节池均质混合，形成含油废水；所述含油废水由提升泵送入中和絮凝槽进行絮凝；所述中和絮凝槽出水通过重力流依次进入第二CAF池、第二DAF池，经两级气浮去除废水中的悬浮物；
（3）所述第二DAF池出水进入中间水池，调节pH后经板式换热器降温，然后送入水解酸化池进行水解；
（4）所述水解酸化池出水进入生物接触氧化池进行生物好养分解；生物接触氧化池出水通过进入斜板沉淀池进行沉淀、澄清、分离；
（5）所述斜板沉淀池出水进入高级氧化池降解有机物；高级氧化池出水送入G-BAF池去除有机物和氨氮。
7.根据权利要求6所述的一种冷轧废水的处理方法，其特征在于：所述步骤（1）中，第一调节池的池内温度控制在55～60℃；破乳池内的pH值控制在3～5。
8.根据权利要求6所述的一种冷轧废水的处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中，第一DAF池出水与稀油废水以1:3～5流量比在第二调节池均质混合；第二DAF池出水在中间水池调节为pH=6～8。
9.根据权利要求6所述的一种冷轧废水的处理方法，其特征在于：所述步骤（4）中，生物接触氧化池的池内温度控制在20～35℃、pH=6～8。
10.根据权利要求6－9任意一项所述的一种冷轧废水的处理方法，其特征在于：所述第一调节池、隔油池和第二调节池的浮油经浮油收集管道进入除油罐外运；所述第一调节池、隔油池和第二调节池的沉渣送入污泥浓缩池；所述第一CAF池、第一DAF池、第二CAF池和第二DAF池的悬浮物进入污泥浓缩池。
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