困擾冷軋廢水處理的主要是水量少、污染物濃度高的濃酸廢水和濃堿廢水。若能找到這兩類廢水資源化、減量化的處理方法，則可大幅減少廢水站的運行成本和處理效率。近年來，寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司以新《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》為契機，在傳承常規(guī)冷軋廢水處理工藝的基礎(chǔ)上，潛心于冷軋廢水源頭治理和減排技術(shù)、資源化利用、深度處理和回用技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā)，形成了源頭減排、濃稀分類處理、含鋅廢水資源化利用、濃酸廢水資源化利用、多種深度處理工藝等新工藝、新裝備，實現(xiàn)了冷軋廢水最大限度的回用和有效資源回收，經(jīng)處理后出水COD能穩(wěn)定達(dá)到30mg/L以下，達(dá)到國際領(lǐng)先技術(shù)水平。
1實現(xiàn)冷軋廢水綜合利用的新工藝流程
新工藝立足于以下三點：
1）注重源頭減排，機組源頭通過工藝流程的優(yōu)化減少排污量、排污頻率，減少廢水站的處理負(fù)荷；
2）“以廢治廢”為大原則，重視廢水的資源化利用，減少最終作為廢水或固體廢棄物排放的污染物總量；
3）對廢水按水質(zhì)進(jìn)一步細(xì)分，在酸堿分離的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出濃稀分離的理念，濃酸和稀酸廢水、濃堿和稀堿廢水分別尋求最適合、最經(jīng)濟(jì)的工藝流程。
濃酸廢水采用樹脂化技術(shù)處理，用樹脂吸附其中的Fe2+，通過離子交換的方法置換出吸附飽和的Fe2+，將濃縮后的FeCl2送往酸再生處理站實現(xiàn)酸的再生和生產(chǎn)氧化鐵粉，處理過程中產(chǎn)生的稀酸可用于稀堿廢水的中和或酸的進(jìn)一步提純濃縮。
濃堿廢水可通過微濾等技術(shù)實現(xiàn)源頭減排、減少廢水量和廢水污染物濃度，然后進(jìn)入廢水處理站通過pH值調(diào)整、氣浮、生化進(jìn)一步處理，濃堿廢水水量遠(yuǎn)小于稀堿廢水，濃堿廢水單獨處理可大幅降低生化處理的容積，提高處理效率。
稀酸、稀堿廢水混合后，經(jīng)pH值調(diào)整、氣浮等簡單處理，可直接作為一般回用水回用或經(jīng)深度處理后作為高品質(zhì)水回用。
2實施難點和創(chuàng)新點
2.1濃酸廢水的資源化利用技術(shù)
通過樹脂吸附交換技術(shù)對濃酸廢水除鐵后的出水，可作為廢水站堿性系統(tǒng)中和劑使用。樹脂吸附鐵達(dá)到飽和后，通過鹽酸再生恢復(fù)其吸附功能。再生后產(chǎn)生含高濃度氯化亞鐵及氯化鐵的再生液，可用于酸再生機組焙燒氧化鐵粉和產(chǎn)生再生酸的資源化利用，產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益。采用此工藝可有效減少廢水站廢水處理過程中鹽酸、石灰消耗量，使廢水站最終排放水的電導(dǎo)率、總硬度明顯降低，進(jìn)一步提高最終排放水深度回用系統(tǒng)回用率和降低水處理費用。其處理工藝流程見圖1。
濃酸廢水陽離子的主要成分為Fe2+及Fe3+，其他陽離子（如Na+、Ca2+、Mg2+等）均較少，經(jīng)樹脂床處理后，不僅含鐵量降低，其他陽離子含量也降低，而且酸度升高。出水可輸送到稀堿系統(tǒng)調(diào)節(jié)池作為中和劑使用。當(dāng)樹脂床失效后，采用15%的鹽酸進(jìn)行再生，再生液主要成分為FeCl2和少量FeCl3，總鐵含量為25-35g/L，滿足酸再生工藝要求，可用于焙燒產(chǎn)生氧化鐵粉和產(chǎn)生再生酸。
2.2濃堿廢水的生化處理及源頭減排
長期以來，濃堿廢水都是和稀堿廢水混合后進(jìn)行生化處理。為實現(xiàn)分類處理，濃堿廢水能否單獨生化處理成為改進(jìn)的關(guān)鍵，技術(shù)人員對此進(jìn)行了探索與研究。2014年寶鋼實施工程改造將濃堿廢水從原堿性廢水處理系統(tǒng)中分離，單獨進(jìn)行氣浮預(yù)處理+生化處理，實現(xiàn)了良好的效果（見表1）。
經(jīng)過近一年的運行，濃堿廢水生化系統(tǒng)各項指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計水平，出水CODCr可穩(wěn)定在50mg/L以內(nèi)，而氣浮出水B/C比接近0.4，證明了其可生化性，利用生化法處理冷軋濃堿廢水是切實可行的，可推廣應(yīng)用。
寶鋼利用超濾、微濾技術(shù)對脫脂堿液進(jìn)行離線清潔，提高了脫脂劑利用效率和減少了廢水排放量。高效的堿液凈化技術(shù)能提高堿洗液的循環(huán)利用率，減少純藥劑的補充量；減少堿液與油脂反應(yīng)的皂化物和泡沫量；減少廢液的排放量，節(jié)約廢液處理費用；完全分離堿洗液油泥，提升帶鋼表面的合格率，減輕軋輥磨損；延長堿洗液的更換周期，減少管道堵塞。微濾等高效的堿液凈化技術(shù)更適合于濃堿廢水的源頭減排。
2.3稀酸、稀堿廢水的綜合利用
稀酸、稀堿廢水來自于冷軋機組漂洗段的廢水排放，這部分廢水的排放量占冷軋廢水總量的80%左右。其污染特性僅為輕級污染，電導(dǎo)率、含油量均比較低，是最適合進(jìn)行廢水回用的冷軋廢水。兩者相互中和，不僅可節(jié)約中和劑，也不會引起電導(dǎo)率的升高。根據(jù)實際運行情況，這兩股水經(jīng)pH值調(diào)整、氣浮、混凝沉淀等簡單處理就可達(dá)到串級利用的回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，如再經(jīng)過離子交換或RO等除鹽工藝，能達(dá)到工業(yè)水、純水等高品質(zhì)回用水標(biāo)準(zhǔn)。稀酸、稀堿廢水相互中和，優(yōu)化了石灰投加流程，廢水出水的硬度和電導(dǎo)率都不會很高，也不需要實施軟化等脫鹽前的預(yù)處理工藝。稀酸、稀堿廢水占冷軋廢水水量比例大，這股水以回用作為最終處理目標(biāo)，最大限度地提升了廢水回用率。
2.4磁混凝技術(shù)的應(yīng)用
磁混凝技術(shù)是在傳統(tǒng)絮凝沉淀工藝的基礎(chǔ)上，在絮體上加載可高效回收的磁種，有效地去除污水中懸浮物、油、總磷、重金屬以及不溶性的COD、BOD和其他污染物質(zhì)，并可減少絮凝沉淀工藝所需用地和加藥量。
由于磁種的比重較大，大幅增加了混凝絮體的比重，從而加快了絮體的沉降速度。工藝同時設(shè)置了污泥回流系統(tǒng)，使得污泥中的絕大部分磁種直接循環(huán)使用，剩余污泥經(jīng)過磁種回收后排出該系統(tǒng)。工藝的磁種回收率為99%以上，對某些不易沉降的懸浮物，通過磁混凝可提高沉降效率。
2015-2016年，寶鋼率先將磁混凝工藝用于酸性含鋅廢水處理領(lǐng)域，并實施了工程化應(yīng)用，通過磁混凝裝置提高Zn(OH)2的純度并加以回收，實現(xiàn)了高價值資源的回收利用。
3經(jīng)濟(jì)效益分析
3.1濃酸廢水資源化經(jīng)濟(jì)效益分析
采用離子交換法實現(xiàn)冷軋濃酸廢水資源化利用，是一項節(jié)能減排新技術(shù)、新工藝，可提高能源資源的利用效率，不僅具有社會效益，而且還有經(jīng)濟(jì)效益。下面按一條冷軋線可應(yīng)對的酸洗機組生產(chǎn)能力及生產(chǎn)的酸洗廢水來計算：
1）降低鹽酸耗量，由于酸洗廢水處理后的水替代了稀堿系統(tǒng)鹽酸中和劑，每年可節(jié)約2823噸31%的鹽酸，鹽酸單價為270元/噸，可節(jié)約費用76.3萬元/年。
2）降低石灰消耗量，酸洗廢水處理原先按工藝需要采用石灰作為中和劑，采用資源化的酸洗廢水后，每年可減少使用11420噸93%的石灰，石灰單價為565元/噸，可節(jié)約費用64.5萬元/年。
3）減少污泥產(chǎn)生量，酸洗廢水按原工藝處理，其懸浮物鐵離子及石灰中的固體雜質(zhì)均會生成污泥，采用新工藝后，每年可減排污泥（含水率75%）1060噸，節(jié)約污泥處理費26.5萬元/年。
4）氧化鐵粉生產(chǎn)量，樹脂再生可送至酸再生生產(chǎn)線焙燒氧化鐵粉，每年氧化鐵粉產(chǎn)量125噸，氧化鐵粉售價按1500元/噸計，可產(chǎn)生18.8萬元/年的經(jīng)濟(jì)效益。
綜上所述，若采用離子交換樹脂資源化處理10m3/h濃酸廢水，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效
益約186萬元。另外鹽酸及石灰的投加量減少，廢水站最終排放水電導(dǎo)率可降低500-800Us/cm，以此提高最終排放水深度回用系統(tǒng)回收率，降低水處理成本。
3.2濃堿廢水源頭減排經(jīng)濟(jì)效益分析
采用微濾凈化技術(shù)，可實現(xiàn)軋鋼堿洗液源頭減排的經(jīng)濟(jì)效益為：1）鐵粉和粉塵的去除率大于90%；2）油脂的去除率大于80%；3）堿洗液濃度處理前后基本不變；4）分離后不改變堿洗液的物化性質(zhì)；5）分離介質(zhì)能適應(yīng)堿洗液較高的溫度。最終實現(xiàn)濃堿廢水減排10%，脫脂劑回用率提高10%。
3.3廢水回用的經(jīng)濟(jì)效益分析
以往，稀堿廢水、稀酸廢水分別和濃堿廢水、濃酸廢水合并處理，處理出水污染物指標(biāo)雖然都達(dá)標(biāo)，但因合并處理造成廢水出水整體硬度高、電導(dǎo)率高、氯離子高，給回用帶來一定的難度，一般僅用于沖渣等低端回用或達(dá)標(biāo)排放。如采用濃稀分離的冷軋廢水處理新工藝，可為企業(yè)創(chuàng)造如下經(jīng)濟(jì)效益：
1）減少新水消耗和噸鋼排水量：水質(zhì)較好、污染物濃度較低的稀堿和稀酸廢水量占廢水站水量的80%左右，這股水如能通過離子交換或RO等工藝實現(xiàn)工業(yè)水水質(zhì)以上的回用，濃水通過深度處理達(dá)標(biāo)排放，整個廢水站至少有50%的廢水實現(xiàn)回用，新水消耗的噸鋼排水量也將下降約50%。
2）年COD排放總量下降為鋼鐵企業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整創(chuàng)造前提：冷軋廢水實現(xiàn)部分回用，能減少COD排放總量，有利于企業(yè)對各單元的排污量重新調(diào)配，為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造契機。
4結(jié)論
寶鋼工程確定的冷軋廢水處理新工藝具有以下特點：
1）特別適合現(xiàn)有工藝的改進(jìn)：新工藝是在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，特別是濃、稀分離、源頭減排，可通過管道的切換，迅速實現(xiàn)改造目標(biāo)；
2）具有顯著節(jié)能減排效益：新工藝充分考慮廢水水質(zhì)特性，減少了廢水處理過程中藥劑的投加，降低了廢水日常運行成本，提高了廢水回用率。
這套冷軋廢水處理新工藝將會對國內(nèi)冷軋廢水處理技術(shù)的進(jìn)步起到積極的推進(jìn)作用。
1實現(xiàn)冷軋廢水綜合利用的新工藝流程
新工藝立足于以下三點：
1）注重源頭減排，機組源頭通過工藝流程的優(yōu)化減少排污量、排污頻率，減少廢水站的處理負(fù)荷；
2）“以廢治廢”為大原則，重視廢水的資源化利用，減少最終作為廢水或固體廢棄物排放的污染物總量；
3）對廢水按水質(zhì)進(jìn)一步細(xì)分，在酸堿分離的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出濃稀分離的理念，濃酸和稀酸廢水、濃堿和稀堿廢水分別尋求最適合、最經(jīng)濟(jì)的工藝流程。
濃酸廢水采用樹脂化技術(shù)處理，用樹脂吸附其中的Fe2+，通過離子交換的方法置換出吸附飽和的Fe2+，將濃縮后的FeCl2送往酸再生處理站實現(xiàn)酸的再生和生產(chǎn)氧化鐵粉，處理過程中產(chǎn)生的稀酸可用于稀堿廢水的中和或酸的進(jìn)一步提純濃縮。
濃堿廢水可通過微濾等技術(shù)實現(xiàn)源頭減排、減少廢水量和廢水污染物濃度，然后進(jìn)入廢水處理站通過pH值調(diào)整、氣浮、生化進(jìn)一步處理，濃堿廢水水量遠(yuǎn)小于稀堿廢水，濃堿廢水單獨處理可大幅降低生化處理的容積，提高處理效率。
稀酸、稀堿廢水混合后，經(jīng)pH值調(diào)整、氣浮等簡單處理，可直接作為一般回用水回用或經(jīng)深度處理后作為高品質(zhì)水回用。
2實施難點和創(chuàng)新點
2.1濃酸廢水的資源化利用技術(shù)
通過樹脂吸附交換技術(shù)對濃酸廢水除鐵后的出水，可作為廢水站堿性系統(tǒng)中和劑使用。樹脂吸附鐵達(dá)到飽和后，通過鹽酸再生恢復(fù)其吸附功能。再生后產(chǎn)生含高濃度氯化亞鐵及氯化鐵的再生液，可用于酸再生機組焙燒氧化鐵粉和產(chǎn)生再生酸的資源化利用，產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益。采用此工藝可有效減少廢水站廢水處理過程中鹽酸、石灰消耗量，使廢水站最終排放水的電導(dǎo)率、總硬度明顯降低，進(jìn)一步提高最終排放水深度回用系統(tǒng)回用率和降低水處理費用。其處理工藝流程見圖1。
濃酸廢水陽離子的主要成分為Fe2+及Fe3+，其他陽離子（如Na+、Ca2+、Mg2+等）均較少，經(jīng)樹脂床處理后，不僅含鐵量降低，其他陽離子含量也降低，而且酸度升高。出水可輸送到稀堿系統(tǒng)調(diào)節(jié)池作為中和劑使用。當(dāng)樹脂床失效后，采用15%的鹽酸進(jìn)行再生，再生液主要成分為FeCl2和少量FeCl3，總鐵含量為25-35g/L，滿足酸再生工藝要求，可用于焙燒產(chǎn)生氧化鐵粉和產(chǎn)生再生酸。
2.2濃堿廢水的生化處理及源頭減排
長期以來，濃堿廢水都是和稀堿廢水混合后進(jìn)行生化處理。為實現(xiàn)分類處理，濃堿廢水能否單獨生化處理成為改進(jìn)的關(guān)鍵，技術(shù)人員對此進(jìn)行了探索與研究。2014年寶鋼實施工程改造將濃堿廢水從原堿性廢水處理系統(tǒng)中分離，單獨進(jìn)行氣浮預(yù)處理+生化處理，實現(xiàn)了良好的效果（見表1）。
經(jīng)過近一年的運行，濃堿廢水生化系統(tǒng)各項指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計水平，出水CODCr可穩(wěn)定在50mg/L以內(nèi)，而氣浮出水B/C比接近0.4，證明了其可生化性，利用生化法處理冷軋濃堿廢水是切實可行的，可推廣應(yīng)用。
寶鋼利用超濾、微濾技術(shù)對脫脂堿液進(jìn)行離線清潔，提高了脫脂劑利用效率和減少了廢水排放量。高效的堿液凈化技術(shù)能提高堿洗液的循環(huán)利用率，減少純藥劑的補充量；減少堿液與油脂反應(yīng)的皂化物和泡沫量；減少廢液的排放量，節(jié)約廢液處理費用；完全分離堿洗液油泥，提升帶鋼表面的合格率，減輕軋輥磨損；延長堿洗液的更換周期，減少管道堵塞。微濾等高效的堿液凈化技術(shù)更適合于濃堿廢水的源頭減排。
2.3稀酸、稀堿廢水的綜合利用
稀酸、稀堿廢水來自于冷軋機組漂洗段的廢水排放，這部分廢水的排放量占冷軋廢水總量的80%左右。其污染特性僅為輕級污染，電導(dǎo)率、含油量均比較低，是最適合進(jìn)行廢水回用的冷軋廢水。兩者相互中和，不僅可節(jié)約中和劑，也不會引起電導(dǎo)率的升高。根據(jù)實際運行情況，這兩股水經(jīng)pH值調(diào)整、氣浮、混凝沉淀等簡單處理就可達(dá)到串級利用的回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，如再經(jīng)過離子交換或RO等除鹽工藝，能達(dá)到工業(yè)水、純水等高品質(zhì)回用水標(biāo)準(zhǔn)。稀酸、稀堿廢水相互中和，優(yōu)化了石灰投加流程，廢水出水的硬度和電導(dǎo)率都不會很高，也不需要實施軟化等脫鹽前的預(yù)處理工藝。稀酸、稀堿廢水占冷軋廢水水量比例大，這股水以回用作為最終處理目標(biāo)，最大限度地提升了廢水回用率。
2.4磁混凝技術(shù)的應(yīng)用
磁混凝技術(shù)是在傳統(tǒng)絮凝沉淀工藝的基礎(chǔ)上，在絮體上加載可高效回收的磁種，有效地去除污水中懸浮物、油、總磷、重金屬以及不溶性的COD、BOD和其他污染物質(zhì)，并可減少絮凝沉淀工藝所需用地和加藥量。
由于磁種的比重較大，大幅增加了混凝絮體的比重，從而加快了絮體的沉降速度。工藝同時設(shè)置了污泥回流系統(tǒng)，使得污泥中的絕大部分磁種直接循環(huán)使用，剩余污泥經(jīng)過磁種回收后排出該系統(tǒng)。工藝的磁種回收率為99%以上，對某些不易沉降的懸浮物，通過磁混凝可提高沉降效率。
2015-2016年，寶鋼率先將磁混凝工藝用于酸性含鋅廢水處理領(lǐng)域，并實施了工程化應(yīng)用，通過磁混凝裝置提高Zn(OH)2的純度并加以回收，實現(xiàn)了高價值資源的回收利用。
3經(jīng)濟(jì)效益分析
3.1濃酸廢水資源化經(jīng)濟(jì)效益分析
采用離子交換法實現(xiàn)冷軋濃酸廢水資源化利用，是一項節(jié)能減排新技術(shù)、新工藝，可提高能源資源的利用效率，不僅具有社會效益，而且還有經(jīng)濟(jì)效益。下面按一條冷軋線可應(yīng)對的酸洗機組生產(chǎn)能力及生產(chǎn)的酸洗廢水來計算：
1）降低鹽酸耗量，由于酸洗廢水處理后的水替代了稀堿系統(tǒng)鹽酸中和劑，每年可節(jié)約2823噸31%的鹽酸，鹽酸單價為270元/噸，可節(jié)約費用76.3萬元/年。
2）降低石灰消耗量，酸洗廢水處理原先按工藝需要采用石灰作為中和劑，采用資源化的酸洗廢水后，每年可減少使用11420噸93%的石灰，石灰單價為565元/噸，可節(jié)約費用64.5萬元/年。
3）減少污泥產(chǎn)生量，酸洗廢水按原工藝處理，其懸浮物鐵離子及石灰中的固體雜質(zhì)均會生成污泥，采用新工藝后，每年可減排污泥（含水率75%）1060噸，節(jié)約污泥處理費26.5萬元/年。
4）氧化鐵粉生產(chǎn)量，樹脂再生可送至酸再生生產(chǎn)線焙燒氧化鐵粉，每年氧化鐵粉產(chǎn)量125噸，氧化鐵粉售價按1500元/噸計，可產(chǎn)生18.8萬元/年的經(jīng)濟(jì)效益。
綜上所述，若采用離子交換樹脂資源化處理10m3/h濃酸廢水，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效
益約186萬元。另外鹽酸及石灰的投加量減少，廢水站最終排放水電導(dǎo)率可降低500-800Us/cm，以此提高最終排放水深度回用系統(tǒng)回收率，降低水處理成本。
3.2濃堿廢水源頭減排經(jīng)濟(jì)效益分析
采用微濾凈化技術(shù)，可實現(xiàn)軋鋼堿洗液源頭減排的經(jīng)濟(jì)效益為：1）鐵粉和粉塵的去除率大于90%；2）油脂的去除率大于80%；3）堿洗液濃度處理前后基本不變；4）分離后不改變堿洗液的物化性質(zhì)；5）分離介質(zhì)能適應(yīng)堿洗液較高的溫度。最終實現(xiàn)濃堿廢水減排10%，脫脂劑回用率提高10%。
3.3廢水回用的經(jīng)濟(jì)效益分析
以往，稀堿廢水、稀酸廢水分別和濃堿廢水、濃酸廢水合并處理，處理出水污染物指標(biāo)雖然都達(dá)標(biāo)，但因合并處理造成廢水出水整體硬度高、電導(dǎo)率高、氯離子高，給回用帶來一定的難度，一般僅用于沖渣等低端回用或達(dá)標(biāo)排放。如采用濃稀分離的冷軋廢水處理新工藝，可為企業(yè)創(chuàng)造如下經(jīng)濟(jì)效益：
1）減少新水消耗和噸鋼排水量：水質(zhì)較好、污染物濃度較低的稀堿和稀酸廢水量占廢水站水量的80%左右，這股水如能通過離子交換或RO等工藝實現(xiàn)工業(yè)水水質(zhì)以上的回用，濃水通過深度處理達(dá)標(biāo)排放，整個廢水站至少有50%的廢水實現(xiàn)回用，新水消耗的噸鋼排水量也將下降約50%。
2）年COD排放總量下降為鋼鐵企業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整創(chuàng)造前提：冷軋廢水實現(xiàn)部分回用，能減少COD排放總量，有利于企業(yè)對各單元的排污量重新調(diào)配，為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造契機。
4結(jié)論
寶鋼工程確定的冷軋廢水處理新工藝具有以下特點：
1）特別適合現(xiàn)有工藝的改進(jìn)：新工藝是在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，特別是濃、稀分離、源頭減排，可通過管道的切換，迅速實現(xiàn)改造目標(biāo)；
2）具有顯著節(jié)能減排效益：新工藝充分考慮廢水水質(zhì)特性，減少了廢水處理過程中藥劑的投加，降低了廢水日常運行成本，提高了廢水回用率。
這套冷軋廢水處理新工藝將會對國內(nèi)冷軋廢水處理技術(shù)的進(jìn)步起到積極的推進(jìn)作用。