摘要：本文以四川龍威鋼鐵制品公司為案例根據該企業生產原料及工藝過程的某鋼特點，以控制SS量、鐵制pH值、品廠COD、廢水BOD、處理金屬離子、設計浮油等幾項指標為目的某鋼討論鋼鐵制品工業廢水的處理工藝。在工藝的鐵制選擇上，綜合效果和造價兩方面的品廠考慮，選擇絮凝沉淀+氣浮+接觸氧化的廢水工藝,通過該設計的工藝，預計處理結果能夠達到國家《鋼鐵工業水污染物排放標準》中一級排放要求。處理
關鍵詞：鋼鐵廢水 絮凝沉淀 渦凹氣浮 接觸氧化
近年來，設計鋼鐵制品企業飛速發展，某鋼生產規模不斷擴大，鐵制廢水的品廠處理隨之顯得十分必要和緊迫。四川龍威鋼鐵制品公司總資產45億余元，員工近3000人，已形成年產鋼220萬噸、生鐵220萬噸、鋼材210萬噸的綜合生產能力。由于市場的要求，該公司計劃在成都龍泉新建一個生產基地，主要生產氣體保護焊絲、焊接管材、鍍鋅鋼板、冷軋鋼板、熱軋鋼板等鋼鐵加工產品。其廢水主要來自于下屬的7個車間和員工生活污水，其廢水處理后排放的受納水體為“東風渠”，是周圍農村農業生產的主要水源，因而按照國家《鋼鐵處理排放標準》（GB13456—92）[6]中一級標準要求設計。
1設計方案評價
1.1污染源統計
焊絲車間
主要排放的廢水有沖洗水和循環排污水，均為間隙排放，排放量均為3t/h，主要污染物為酸堿物質和少量的Fe2+和Cu2+ 。
焊管車間
主要排放的廢水有沖洗水和循環水排放水，均為間隙排放，排放量約為3t/h，主要污染物為酸堿物質和一定量的Fe2O3。
軋機車間
軋機車間排放廢水主要是循環水排放和廢乳化液兩個月中分數次排放，共2000m3，日排放量約為40m3/d，主要污染物是其中的礦物油。
酸洗車間
酸洗車間將排放大量的酸洗廢水，同時有一定的循環水排放，排放量約為5t/h，是連續排放，其中含有酸性物質（主要是HCl）和Fe2+。
鋅鍍車間
鍍鋅車間主要排放廢油，堿洗廢水和沖洗廢水，間隙與連續排放共存，排放量共為5t/h，主要油和堿性脫脂劑，pH值為11~12。
彩涂車間
彩涂車間主要排放廢油，堿性廢水和沖洗廢水，間隙與連續排放共存，約為4t/h，主要含油和堿性脫脂劑。PH值為11~12。
電解清洗組
電解清洗機組主要排放廢油、堿洗廢水和沖洗廢水，堿洗與連續排放共存，排放量約為4t/h，主要含油和堿性脫脂劑，pH為11~12。
車間生活污水
該公司在職工作人員為2000人，采用四班三運轉方式，按每人每天排污量 120L/ P排放生活污水，總計約為240t/d。水中主要含有、BOD5。
1.2污染源分析
由污染源統計可知，該公司的廢水來自于8個車間、部門，可以分為四個類別，即：酸性廢水、堿性廢水、廢乳化液和生活污水，如果要分別修建四套獨立的輸送系統，對全廠的平面布局和預算十分不利。所以，確定統一處理方式。
酸性廢水的量為5t/h，其中含有的HCl較多，達到2%左右。此外，從焊絲、焊管車間排放的廢水也含有一定的酸度，成分為H2SO4，排放量為6t/h左右，即總的酸性廢水排放量為11t/h。
堿性廢水的排放量為12t/h，其中主要含油和脫脂劑，脫脂劑的主要成分為NaOH、Na2CO3和Na3PO4，另有一定的有機添加劑，其堿性為pH=11~12。
廢乳化液為間斷排放，兩個月共排放為40m3/d，其中主要的污染物是5%的礦物油，另外需要進行破乳。
生活污水的排放量為10~15t/h，呈中性，含有一定的有機物，可采用物化、生化方式處理。
經分析得出，連續排放的廢水合計27~32t/h，間斷排放的廢水為8~10t/h，總的排放量35~42t/h，按照穩定、可靠、安全的原則，確定處理規模為42t/h，即1000t/d。
1.3設計要求
本案按照國家《鋼鐵工業水污染物排放標準》（GB13456—92）[6]中一級標準設計，具體進出水數據和處理要求如表1：
表1 設計要求
| 進水數據[9] | 出水設計要求 | 設計去除率 | |
| pH | 3~8 | 6~9 | — |
| SS（mg/L） | 430 | 70 | 84% |
| BOD5（mg/L） | 344 | 20 | 90% |
| cr（mg/L） | 450 | 100 | 79% |
| Cu2+ （mg/L） | 0.8 | 0.5 | 39% |
| 油類（mg/L） | 75 | 5 | 94% |
| Cr6+(mg/L) | 0.2 | 0.5 | — |
1.4方案評價
1.4.1方案論述
方案一：本方案以生產廢水和生活污水混合后，通過加藥中和調節pH值，然后通過溶氣氣浮去除水中的懸浮物和金屬離子，再通過SBR（序批式活性污泥法）處理水中的有機物。具體處理流程如圖1：
方案二：與方案一處理思路相似，只是在氣浮前設一絮凝沉淀罐，以提高懸浮物的去除率；而在氣浮方式上采用更為先進的CAF式氣浮；在生化處理方式上利用接觸氧化池，相應地就需要在接觸氧化池后增加一“二沉池”。具體處理流程如圖2所示
1.4.2方案特點與評價
1）中和過程
兩種方案都采用了酸堿廢水相互中和后再進入處理的工藝過程，其目的是減少中和藥劑的用量，節省運行成本。另外，如果采用石灰中和，則殘渣較多。因此，可在pH值相對較高的時候使用苛性鈉作中和劑，減少渣量，提高中和效率。尤其是進水中Fe2+、Fe3+、Cu2+含量較高時能夠迅速形成氫氧化物沉淀，從而提高金屬離子的去除率。
2）絮凝沉淀
方案一和方案二有一重要區別，就是前者沒有采用專門的絮凝沉淀過程，這種設計的原因是進水的SS含量不高，且如果在中和過程后，加入混凝劑利用管道混合，再進入溶氣氣浮則也能夠起到去除SS的作用，只是去除效果有待進一步驗證。而如果采用專門的絮凝沉淀過程，則混凝劑的作用更徹底，去除效果更好，而且當水中SS較高時也能夠保證出水水質，減輕氣浮機的處理負荷。但是，在混凝劑的種類選擇和用量上必須謹慎。一些常用的混凝劑如表2：
表2 常用混凝劑種類[2]
分類 | 混凝劑 | ||
無機類 | 低分子 | 無機鹽類 堿類 金屬電解產物 | 硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、鋁酸鈉、氯化鐵、氯化鋁 碳酸鈉、氫氧化鈉、氧化鈣 氫氧化鋁、氫氧化鐵 |
高分子 | 陽離子型 陰離子型 | 聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁 活性硅膠 | |
有機類 | 表面活性劑 | 陽離子型
陰離子型 | 十二烷胺醋酸、十八烷胺醋酸、松香胺醋酸、松香胺醋酸、烷基三甲基氯化銨 月桂酸鈉、硬脂酸鈉、油酸鈉、松香酸鈉、十二烷基磺酸鈉 |
低聚合度高分子
| 陽離子型 陰離子型 非離子型 兩性型 | 水溶性苯胺樹脂鹽酸鹽、聚乙烯亞胺 藻朊酸鈉、羧甲基纖維素鈉鹽 淀粉、水溶性尿醛樹脂 動物膠、蛋白質 | |
高聚合度高分子 | 陽離子型 陰離子型 非離子型 | 聚丙烯吡啶言、乙烯吡啶共聚物 聚丙酸鈉、水解聚丙烯酰胺、磺化聚丙烯酰胺 聚丙烯酰胺、氯化聚乙烯 |
方案一采用的是目前應用最廣泛的溶氣氣浮即DAF，其主要機理是使空氣在一定壓力下溶于水中并呈飽和狀態然后使廢水壓力驟然降低，這時溶解的空氣便以微小的氣泡從水中析出并進行氣浮。用這種方法產生的氣泡直徑約為20~100μm，并且可人為地控制氣泡與廢水的接觸時間，因而凈化效果比散氣氣浮法好，應用廣泛。
渦凹氣浮其主要組成部分有：專利曝氣系統，回流系統，刮泥機系統及出泥系統如圖3所示.
渦凹氣浮的主要優點有[2]：a.節省投資 渦凹氣浮能夠去除水中的油脂、固體懸浮物、BOD、，在生化二級污水處理廠前設置此系統，可大大減小處理廠的規
模，從而大大減少總體投資費用。此外，CAF不需要壓力容器、空壓機和循環泵等設備，從而大大減少了廢水預處理的投資費用；
b.運行費用低廉 整個CAF氣浮系統只有曝氣機需要動力，每個曝氣機需要的動力約為2.25kw。處理水量在35~50t/h的CAF的設備功率只有3.0kw。這是其他氣浮系統無法比較的。而且維修和人工操作較少。
c.效率高 與傳統的油脂收集器相反，渦凹氣浮系統是將固體污泥自動和連續地從廢水中除去。污泥的去除和儲存是以濃縮方式進行的，因此也降低了污泥處理的費用。
d.操作簡單 渦凹氣浮系統非常容易操作，根本就沒有復雜的機器設備，也不需要人工參與。整個系統僅由兩個機械部分組成，不象DAF溶氣氣浮包含了壓力容器、空壓機、循環溶氣泵等許多必須設備。
由以上分析可以清楚地看出，CAF比DAF性能更好，故本案決定采用此氣浮方法。
4）生化處理方法
分析本案廢水水質可知，BOD5/>0.3可以采用生化處理。所以派出了以上兩個方案。方案一采用的是SBR序批式活性污泥法，
由于考慮到該廠的工作時間為24小時連續運行，如果采用SBR工藝則需要建造較大的池體或多個池體，而且其處理水量較小，不適應本案。只是在基建費用上占有一定優勢。因此，派出了方案二的接觸氧化法。
接觸氧化法又稱浸沒式生物濾池。生物接觸氧化池內設置填料，填料上長滿生物膜。在廢水與生物膜接觸過程中，水中的有機物被微生物吸附，氧化分解和轉化為新的生物膜，從填料上脫落的生物膜隨水流到二沉池后被去除，廢水得到凈化。在接觸氧化池中，微生物所需要的氧氣來自水中，而廢水則自鼓入的空氣中不斷補充失去的溶解氧。空氣多通過設在池低的穿孔布氣管進入水流，當氣泡上升時向廢水供應氧氣，同時借以回流池水。如圖4[1]
一般說來，活性污泥法的處理效率高于生物接觸氧化法，衛生條件也較好，且基建費用和占地面積較有優勢。但是，SBR的管理和操作要求較高，而且雖說有均質調節池，但在實際運行中，因為該廠的間歇排水量大，很可能會產生調節效果不好的情況。因此，綜合經濟和處理效果的考慮，決定采用接觸氧化工藝進行生化處理。
