包钢冷轧含油废水处理工艺分析及生物降解特性分析-建筑与土木工程专业毕业论文 45页

'1冷轧含油废水处理现状|冃录四川.1.1国内外冶金行业物理法（超滤法）处理浓含油废水的发展现状.....….1i2b■冶金《靴法腿歡髓水毈禱r••••••2包铜冷轧12減鉍穌特征…..2.1包钢冷轧工艺简述•叫.•4.42.2包識废水来觀水水货….……….、2.2.1難机賺水撇龍2.2.2冷轧机组废水排放特性2.2.3热髓鯉O讎雜•.……..2.2.4平整机、磨床、酸再生站废水排放特性.....225检體、锕水■齡讎龍……2.2.6废水水醐确定•，…、.....…2.3包钢冷乳财处理水■确定……••••••……2.3.1浓含脯水处醐模礙……••:•23.2稀含赫城醐讎定2.3.3含锚废水处理规模确定…..2.3.4醐水醐鵬T……••2.3.5水处醐翻靛••••••2.4包繼髓水舰工2•••••••••••••••••番♦參••••••••••••♦■參*參參•••♦•參•4••5•：52.41浓含油废水处理系统………2.4.2稀含油废水处理絨……..…2.13含描废賴理系统…•••••••••.......2丄4賴废水处理系统…….…………3本课题研究的内容和意义•••••••3.1研究内容…••3.1.1分析包钢冷轧含油废水处理工艺、机理3.12研飽钢純含油废水运行效果“32職g义......••••••……:含油废水題I艺分析-•••••••••••••參•••參參•參••••••••••••••••••••••••參參鲁馨參■■鲁穆.1•••••••••4.1浓含油废級g特性分析.....••::.7""7….7-7Q•參參參嚳••參♦參U8.....JI.蠢•••eU參參•••/•••Q鲁■■«•參鲁••參7•••9"…10，.…10."…10.•…10••••••••rr•••■■瞻..12•:…12••1213••••»•15_15 4.1.1超滤处理浓含汕废水机理•4.12浓含油废水处理工艺过程4.1.3i农含油废水处理技术参数4.1.4浓含油废水处理运行效果分析"•4.2稀含油废水处理特性分析..…………4.2.1生化法处理机理4.2.2稀含油废水鯉工艺过程••••••••»••••參••參.••參••••••••«4.2.3稀含油废水处理技术参数…....4.2.4稀含油废水处理运行效果分析.•5卞物接触氧化法及稀含油废水处理的劣验研究-5.1技术来源…、JJ」iffS賺5.i2"倍加r生物菌种5.2生化法处賴含油废水实验研究....5.2.1实验构想………••••«•<•••<*•j••钃•1mim••••…••丹••imRin••••5工3实验准备……5.2.4实验过程5.25实验总结"••…..••••••••1517•17…1920•••••••••••••••.-20••22，:22.…25.26•••致谢白白…参考文献s.• 冷乳含油废水处理现状现代化的大型冷轧厂一般包括热轧钢卷库、酸洗机组、冷轧机组、退火机组、电镀锡机组、热镀镑机组、平整机组、酸再生机组、磨辑加工闷、机修间、检化验室和其他公用辅助没施等。冷轧厂废水根据生产产品品种的不同及工艺条件的不同而有所不同，主要有四种废水:酸碱废水、浓含油及乳化液废水、稀含油及乳化液废水、含锚废水.冷轧厂排出的废水中含有各种有害物质，这些废水未经处理是不能排入厂区排水管网和天然水体的，所以冷轧厂必须设置废水处理站，使各机组排出的有害废水经处理达到排放标准后排入厂区排水管网或天然水体。冷乳废水含污染物多，废水成分复杂，且废水景、废水成分变化较大，特别对于大型综合性的冷乳厂，废水水质和水量变化更大，给排水的任务就是将这些废水处理后能达标排放。上述叫种废水中，最难处理的为浓含油废水和稀含油废水，属难处理废水，以前国内常采用物化处理方法，处理效果不理想，而且药剂消耗大，有二次污染，运行费用高。尤其是大型的冷轧厂对环保要求都比较高，通过包钢冷轧工程的设计、实际运行、实验及在参考大景国内外文献和国最新研宂成果的基础上，对浓含油废水采用物理法（超滤法）、稀含油废水采用生化法进行研允、探讨。1.1国内外冶金行业物理法（超滤法）处理浓含油废水的发展现状超滤技术是膜分离技术的一种，膜分离技术是用半透膜作选择障碍层，允许某些组份透过而保留混合物中的其他组份，从而达到分离目的的技术。膜技术在水处理中主要包括扩散渗析、做滤、超滤、反滲透、电渗析等。国外膜技术领先的国家是美国、日本、德国。关于膜分离技术的重要性，国外有关专家把膜技术的发展称为"第三次工业革命"，□本则把膜技术作为21世纪的基盘技术进行研允和开发。世界荠名的化工与膜专家、美国国家工程院院士、北美膜学会会长黎念之博上在访问我国时说"要想发展化工就必须发展膜技术国外早己将超滤技术用于工业废水的处理、超纯水和无菌水的制备。采用超滤进行乳化液的分离浓缩在国外早有先例。我B膜产业从诞生至今已近20年的历史，经过行业内广大科技人员的努力，膜技术的研究和开发有了质的飞跃。以反渗透、超滤、微滤为代表的水膜发展，己实现了从实验室向T业化岛过渡，全国从事超滤技术研宂和生产的单位有二百多个。 我m最先引进超滤技术处理浓含汹废水是宝钢2030冷轧，采用的是宥机膜超滤，2000年后增加了无机膜超滤。对于冷轧浓含油废水最开始的处理方法是物理化学法（隔油、气浮破乳法），这种方法盂消耗大量药剂，油品不能回用，占地面积大，造成二次污染;起滤法具有效率髙，占地小，汹品能回收，无二次污染等优点。山此可见，超滤技术（物理法）处理浓含油废水己逐渐代替物理化学法（隔油、气捍破乳法）处理浓含油废水。1.2国内外冶金行业生化法处理稀含油废水的发展现状微生物处理技术主要是通过微生物的代谢作用，使废水中的油、CODcr等有机物转化为水和CU2,因此是一种无害化处理的方法，无二次污染，生物处理技术是…类应用最广的废水处理技术。虽然传统的生物处理工艺对难降解有机物处理的效能不高，似近年來由于生物工程技术的发展，使生物技术在处理高浓度难晬解有机工业废水方面冇了新的发展，利用微牛.物的可变异性，强化微生物活性和浓度可研制出适合处理难降解有机工业废水的髙新生物处理技术与设备。目前世界芥国都在进行这方面的研宄，加拿大EPI在国际土己取得领先地位。最近美国，日本，意大利，新西兰，比利时等闲在工业及城市污水处理利用生物滤池的同时，采用加章大EPI（环保研究所〉培养的新型EPICIN及EPIZYM微生物对各种污水进行处理。由于我国目前还没有较好的微生物菌种，生物处理技术在钢铁行业的应用还得不到长足的发展，与国外先进水平相比有很大差距，必须积极赶上。目前，我国一.方而通过引进〈微生物菌种），培养微生物菌种，使其功能达到或超过上述微生物的效率，另一方面则是通过长期不断的培养驯化和优选，以使得到适用于处理各种不同惜况废水的微生物菌种。以生物滤油的问世为标志的生物膜反应器技术在走过了100多年的发展历程后，与活性污泥法一起共同成为现代污水处理技术的最重要组成部分。研宄与实践均表明，在许多情况下，生物膜法不仅能代替活性污泥法用于城市污水和工业废水的二级生物处理，而且还具有一些独特的优点，如运行稳定，就冲击负荷，更为经济节能，无污泥膨胀问题，具有一定的硝化与反硝化功能，可实现封闭运转防止臭味等。随着配套技术与材料的突破性进展，近年来生物膜工艺得到了广大研究者和工程技术人员的极大关注，发展相当迅速，对生物膜特征的认识和基础理论研究不断加深，己有的实际工艺日臻完善，同时出现了多种新型的生物膜反应器工艺和几种组合工艺，逐步形成了一套较完整的生物膜法污水生物处理工艺系列。由此可见，人们用肉眼看不见的微生物，由于个体小和繁殖速度快，具有"化腐 朽为神奇"的作用。因此，生物技术不但在净化环境、减少污染和改造传统产业等方面发挥重要的作用，还可为保护人类的生存环境和WK经济建设及社会可持续发展做出积极的贡献。 2包钢冷乳工艺及其含油废水特征2.1包钢冷轧工艺简述包钢冷轧薄板工程是包头钢铁（集团）有限贵任公司（简称包钢）继U进连铸连轧CSP生产线后，新建的又一个现代化精加工生产线，计划年产冷轧板卷共词_140Xltf吨，其屮用于生产镀钵板卷43XI04吨。整个项目包含酸洗冷乳联合生产线一条，包含酸再生站、乳化液站、酸洗电气室、乳机电气室、破鳞除尘机组等附属设施，设计年生产能力140X104吨:全氢罩式退火炉炉台36座（另予留炉台6座），退火炉加热罩24台，设计年生产能力80X104吨:湿式单机架四辑平整机组一套，设计年生产能力80X104吨;连续热镀锋牛产线一条，没计年牛.产能力43Xltf吨：重卷分卷机组1条:磨床3台。另有生产辅助车问：轧辑修磨间、循环水泵站、废水处理站、成品销卷库各一座。CSP生产线生产的热轧钢板卷通过高速运卷小车从热轧钢卷库运送到冷轧生产线后，经过:开卷一一焊接——拉娇一一酸洗一-漂洗一一乳制一一剪切-一卷取，得到半成品冷硬钢板卷:通过步进梁，一部分冷硬钢卷进入全氢罩式退火炉退火，再进入温式平整机组平整矫直后，得到成品冷轧钢板卷:另一部分冷硬钢卷通过步进梁进入连续热镀镑生产线，经过：开卷一一焊接-一拉娇一一碱洗一一漂洗一一退火一一镀镑一一冷却一一洋水一一拉弯-一矫直一一光整一一钝化一一剪切一一涂油一一卷取，产出成品镀停铜版卷。2.2包钢冷乳废水来源及废水水质通过包钢冷轧工程使我有机会和世界知名的工艺机组供货商进行交流，不但对工艺有了进一步的了解，同时对废水来源、废水水质、排放规律亦很清楚，下面就包钢冷轧工程的废水来源及废水水质列表如下：2.2.1酸洗机组废水排放特性包钢汾轧工程酸洗机组废水排放特性见表2-1表2-1.酸洗机组废水排放特性废水名称排放位罝废水成分平均值n放频度酸洗段含酸废水酸洗段含酸废水HCI:10-15911Fe:1-5911PH:0-43/)m^(maxl2.0m^ffl)液压站含油废水液压站积水1汹0.5m;毎天一次活袞坑含油废水f活套地71积水坑油0.5m3每天一次 2.2.2冷轧机组废水排放特性包钢冷轧工程冷轧机组废水排放特性见表2-2表2-2冷轧机组废水排放特性废水名称排放位置废水成分平均值排放频度废乳汕：5000mg/l，Fe:5002000mg/l,乳化液槽ph：5to7;500nfCOO:max.15000mgll温度：25SOOC1(:)W化液汕：500mg)1,废水坑杂物：200400mgn,0.2咖PH:5to7连续润滑系统含油废水地下汹库积水坑泊：2005000mgll,Fe:10002000mg/l杂物：200400mgllPH:5to7温度：25-50.CCOO:10005000mg/l0.3mVh连续轧辘清洗废水积水坑:也：5000mgll,Fe:2000mgll杂物:500mgllPH:7to8温度：30—70.CCOO:15000mgll5m;淸洗地下泊库积水坑泊:5000mgll,Fe:2000mgll杂物：500mgllPH:7to8温度：30-70.CCOO:5000mg/l2m：1次/周废气洗涤系统废水废气洗涤系统积水坑泊：Fe:PH:COO:温度：5000mgn,500mgrh5to7;10000mgn30-70.C连续预分离OS系统地卜"油库积水坑汕：5000mglhFe:500-2000mg/l,PH:5to7;COO:10000mgn温度：25—50.C0.5rrf/h连续2.2.3热镀铸机组废水排放特性包钢冷轧工程热镀镑机组废水排放特性见表2-3 西安建筑科技大学硕士论文表2-3热镀镑机组废水排放特性废水名称排放位罝废水成分平均值排放频皮NaOH:1.530g11含破康水消洗段Fe:PH:0.13g/l7104.9m-/h泊：0.051g/l温度:6080.C含WI渡水1在水坑M上16m习h（正常）32trflh（最大）NaOH:30g11含碱废水喊洗段集水坑Fc:PH:391171050m;每月一次汹：47gll温度：60-80.C含碱废水漂洗段集水坑NaOH:Fe:PH:汹：0.51g11约，7-10约。60-—80"C2-3m3lh12m%每月一次含碱废水烟气净化系统集水坑‘NaOH:PH:2g/1710IrrVAjh连续趾60.C含铸废水淳火系统集水坑Zn位：PH:50mg116.5-90.5m-/h连续温度：3TC10tn7h每月一次Zn粉含镑废水平整及拉矫系统集水坑洗涤剂PH及5%溶液：8.60.4mVh连续温度:常温宥毒泌::254Q09/1Cr^>：<10911含络废水钝化段集k坑C户：确酸：PH:<5911<59月27.5通常情况下0排放每3个月排1次88:温度:<30911环搅温度1m3/h88:80-1009/1J—温度：环境温度 2.2.4T整机、磨床、酸洱生站废水排版特性包钢冷轧工程平整机、磨床、酸再生站废水排放特性见表2-4表2-4平整机、磨床、酸再生站废水排放特性废水名称排放位S废水成份平均僮排放额度平整机含油废水集水坑1-5%汹In/h连续磨床含油废水集水坑油O-15g/lHC13X6m，2月1次酸再生站含酸废水集水坑l-1.5g/lFe20贴每周一次2.2.5检化验、循环水系统废水排版特性包钢冷轧工程平整机、磨床、酸再生站废水排放特性见表2-5表2-5平整机、磨床、酸再生站废水排放特性废水名称排放位置废水成份平均值姉)排放频度检化骑室废水检化验室10间断反洗排污水循环水系统12间断2.2.6废水水质的确定综上所述，废水水质归纳如下：(1)浓含油废水含泊量l-llg!l，COD2000-15000mg/l;(2)稀含油废水含油量100-1000mg/l，C0D1000-2500mg/l;(3)含锚废水悬浮物80000-100000mg/l,C?!：：_10000mg!l;(4＞酸碱废水pH2-12,CODcr0-400m§!h+2.3包钢冷轧废水处理水量的确定rt!上可知冷轧废水含污染物多，废水成分复杂，且废水fi、废水成分变化较大，确定的废水处理量直接影响到废水处理站的规模，进而影响到投资。为7确定-合理的废水处理fflS阅了大S的再建和己建成的冷轧厂的资料，并去昆钢、宝钢进行实地考察。已知T程废水处理量情况见表2-6根裾包钢冷轧厂年生产能力、规模及配套机组情况，外方提供的各机组排放的水质水量’持性，以及可能未预计的废水水量，并考虑留有一定的设计余量，确定设计处理规模如下： 丙安建筑科技大学硕士论文表2-6己知工程废水处理S:情况2.3.1浓含油废水处理规模确定包钢冷轧工程浓含油废水处理规模确定见表2-7表2-7浓含油废水处理规模确定排放机组排放地点500mJ（1次/3个水量m3/h没计水tttr方式乳化液糟坑润消系统冷轧机组（L40万吨/年）地下汹，积水坑水月）4天内处理完0.2n?/h链续）0.3rr?/h（连续〉（1次/天＞（1次/周）0.20-30.01废气洗涤积水热镀镑机组（41万吨/年〉平整机组坑DS系统地下汹库积水坑碱洗槽集水坑1.5m3/h（连续）0.5ir?/h（违续）50m3（1次/周〉1.50.33.06x1.5+5=4-"59+5基本=9.59m3/h连续设计按12r^/h磨床含油废水3X6n?（1（沁./2月）0.01工程浓含油废水平均/最大m%稀含油废水平撮大m3fh含络废水平均/最大n^fh酸碱废水平均/般大jn3fh马钢（JSO万吨）14/162100郎钢（160万吨）1612040/905/51401200宝钢2030（160万20/3180/1002320唐钢（160万吨）102100合计3.06+58.06乳化液槽排水原外方提供的水景为每年一次，500m3轧辑请洗废水为每周一次，5m3（!x,热镀镑碱洗段集水坑排水为每月一次，50旷/次，通过考察及收集的资料，计算吋考虑实fe运行屮乳化液槽排水按每二个月排放一次；500m3次:乳辑淸洗废水按每天一次，5m3次:热镀铮碱洗段集水坑排水为每周一次，50旷/次。通过计算得出浓含油废水设计平均水fi：为lOmVh，大水fi为12m3/h。2.3.2稀含油废水处理规模确定乜制冷轧工程稀含油废水处理规模确定见表2-8 表2-8稀含油废水处理规模确定排放机组排放地点业主提供的排放水量平均排放水量m3/h设计水量处理运行方式热镀铮机组含喊废水消洗段4.9m3/h（连续）4.921>1.5+12含碱废水集水坑16-32m3/h（间断10=44.5mJ/h设计按平均水M50^/h.M7rC60fn/h(30万吨/年｝含碱废水漂洗段集水坑2-3nrVh（连续）2m3/h（1次川）3连续烟气净化系统集水坑l.Om3/h1.0wiijni｛其中12m3/h为处理后的浓含汕废水)平整机组平整机含油废水集水坑1.0m3/h（连续〉2.0合计/9稀含油废水处理系统包括浓含油废水经超滤预处理后的出水，设计留有一定余景。通过计算得出稀含油废水设计平均水量5伽3/h*最大水160m3Zho2.3.3含错废水处理规模确定含锚废水为热镀停机俎中钝化段排水，相对水量很少，考虑此部分设备投资比较少，含锚废水中含锋S较高，所以需留有一定的设汁余筮。通过计算得出含锚废水设计平均水量2旷/h,最大水量2.3.4酸破废水处理规模确定含油废水处理出水、含铭废水处理出水也纳入酸碱废水中一并处理，设计贸有余最。热镀辞机组碎火系统集水坑排水外方提供的水量为O.5m3/h(连续)、l(in3/h(1次/月)，通过考察及收集的资料，计算时考虑实际运行中热镀铮机组洋火系统集水坑排水为l(W7h。通过计算得出酸碱废水设计平均110旷/h，最冰量140m3/h。2.3.5水处理规模的确定综上所述包钢冷轧生产过程中产生废水水黾如下：(1)浓含汕废水量为10m3/h;(2)稀含油废水量为:SOm3/h;(3)含络废水景为2m3/?.(ln?/3个月)；(4)酸碱废水为11On?斤1.废水处理站设计规模确定力平均水ffi110r/h,鉍大水fflHOm3lh。2.4包钢冷乳废水处理工艺简述为处理冷乳生产线所产生的废水，包钢新建冷乳废水处理站一座，处理后的出水达到国家二级排放标准，排入包钢排水总网经最终处理后排放。废水处理站的处理工艺流程如图hl所示，根据废水来源、水质情况，包钢冷轧废水处理分为四个系统：2.4.1法含油废水处理系统 浓含油废水先排入1500旷的浓油废水贮存槽，浓油废水贮存槽中设置刮油刮渣机，同时通入蒸汽加热至7(TC左右，此时泊水通过静置分层，浮油经刮汹刮渣机刮至贮汹槽，经废油分离槽分离后，废油外卖，下层含油废水由水泵提升至纸带过滤机滤去部分杂质后进入循环处理箱，冉进入陶怪膜超滤系统进行油水分离，滤出液进入稀含油废水调节池，循环槽內不断循环后上浮的油经溢流槽溢流至贮油槽进行浓缩处理后外卖。2.4.2稀含油废水处理系统各机组稀含油废水先进入稀油废水调节地前的分配槽，经水量分配后进入调节池。调节池内设刮油刮渣机一台，刮除表层浮油，底部污泥刮至污泥槽。调节池废水用废水提升泵提升至阳调节池，经二级PH调整后废水进入微生物反应池，考虑到含油废水可能水温较高，不宜直接进入微生物反应池，需先经过冷却后温度至2535’C后再进行生化处理。冬天可超越冷却塔系统。微生物反应地内装有半软性填料，底层设可变孔曝气软管，用罗茨风机鼓风曝气。在运行的初期以及口常运行中，S定期向微生物反应池内投加"倍加清"专性联合菌群，同时投加与专性菌匹配的专性营养剂和抗表而活性剂，以保持专性菌的优势和活性，提高废水的可生化性能及去除效率。通过微生物反应池后，废水中大部分有机物及油通过微生物的代谢作用己转化为CO2和比0,出水满足排放要求。经生化处理后的废水至斜板沉淀池，设置斜板沉淀池的0的是使生化降解后的无机物、剩余污泥以及部分生物污泥、细菌代谢物等得到沉淀处理。在斜板沉淀池中也可根据现场废水水质情况投加少量"净水灵"，提高处理效率。沉淀后的污泥进入污泥浓缩池，上清液至排放水池或酸碱废水处理系统。斜板沉淀池污泥用泵送至污泥浓缩池，进一步浓缩并加药聚凝后用泵打入离心脱水机进行脱水处理后，干泥定期外运，滤液由地坑回至稀油废水调节池。2.4.3含错废水处理系统废水先至含铭废水调节池调节水量，再进入还原屮和池进行定期间断处理，先投加HCI将PH调整为I一3,再投加还原3WaHS0、，并通过便携式ORP仪检测电位差，待反应池中六价络还原成三价锚后，再进入中和池加NaOH将PH值调至7-9，再进入沉淀池进行沉淀。最后出水排入酸碱废水处理系统。2.4.4酸碱废水处理系统酸碱废水处理系统接纳酸洗机组酸洗段含酸废水、热镀铮含碱及含铸废水、彩涂机组含磁废水、酸再生机组含酸废水，以及含铭、含油废水姻i后的出水。 酸碱废水屮含有强酸碱和铁离子(大部分为二价铁离子)，先经调节池进入一次屮和反砬池，投Ca(0H)2或HCL进行二次调整阳。中和池底部设fl曝气管，采用曝气方式使二价铁氧化成三价铁，形成沉淀较彻底的Fe(OHh中和池出水经加药混凝后进入辐流式沉淀池进行固液分离，出水S排放水池排版，最后污泥由泵抽S污泥浓缩池进行处理。由于本课题主要是对包钢冷轧含油废水进行工艺分析和特性分析，在以后的章节中对浓含油废水、稀含油废水的工艺特点、技术性能会详细论述，酸碱废水处理系统、含锚废水处理系统不在赘述。蚓餘IX烛阁1-1废水处理站主工艺流程 3木课题研宄的内容和意义3.1研究内容3.1.1分析包钢冷轧含油废水处理工艺、机理3.1.2研究包钢冷乳含油废水运行效果（1）纳米级无机超滤处理冷乳浓含油废水的运行效果分析针对钢铁冷轧废水的特点，包钢冷乳废水考虑浓乳化液废水采用无机膜超滤进行处理，出水再并入稀含油废水系统处理。此技术己成功应用于孟加拉国钢铁公司、江阴联合铁铜（中国）有限公司、济南钢厂、福建三明钢厂、上海宝钢2030冷轧废水处理系统等冷轧废水的处理。通过对包钢冷轧浓含油废水的运行效果分析，进行研究和总结，为其应用理论提供有力的实践依据。（2）生化法在冷轧稀含油废水处理中的运行效果分析生化处理在生活污水中的应用由来己久，但生化处理对工业废水中COO:BOD及BOD:N:P的比例宥较严格的要求。然而在轧钢废水中，尤其是含油废水中油及COD的含量均很高，过去人们很少考虑采用微生物处理技术来处理这类含袖的冷乳废水，通常的方法是在含油的废水中加药、破乳，再混入酸碱废水中，先加碱，在碱性条件下沉降，再通过中和混凝沉降及稀释等手段，使得废水中的油含量和COD等指标达到B家的排放标准，实现达标排放.这种传统的处理方法存在着加药大，运行不够稳定可靠，沉淀物中的泊并没有被真正降解，仍旧容易对环境造成污染等诸多的问题。而其他如浮选、精滤、强氧化等工艺，由于同样具有工艺复杂、污染量大、安全性差、劳动强度大、运行费用高、处理后出水难达标且存在二次污染等缺点，在越来越严格的环保要求下，特别是污染总量控制的规定及COD排放指标下达后，这些传统的处理方法对钢铁行业的技术改造和扩大生产规模带来了极大的难度。随着微生物处理技术越来越广泛地应用于各种工业废水的处理，国内和国际上己经着重开始对专性菌进行驯化培养，并将这些专性菌加以组合优化，以适应不同水体、不同水质。由此，冷轧含油废水也开始被考虑纳入到生物处理技术应用的范围内。采用生化处理，可以将水屮的有机物（碳氢化合物〉代谢分解为无害的水和二氧化碳。由于上述轧钢废水的性质，一般通过自然培养的菌群无法在短期内适应，处理效果不会理想，因此采用生物专性菌种。采用曝气一沉淀一生物接触氧化池的工艺流程，实践过程屮证明其工艺在技术上是成功的，特点如下：a、废水可进行生化降解，除泊的同时除CODCr效果明显，提高了系统的处理效果；b、工艺简单，节省运行费用，运行费用约为常规处理法的3/5;c、系统生物活性高，抗冲击负荷能力强，出水效果好且稳定：d、减少化学药剂的投加，无二次污染物产生，c.排泥量少。由于该项处理技术的应用在我m还处于初期探索的阶段，所以国内仅在上海宝 钢的2030冷轧线、安徽马钢冷轧线、榀建三明钢厂镀悻线有丫成功的应用经验，而在国内其他同类冷轧生产线屮，己有刚建的上海宝钢1800冷轧线、回钢1650冷轧线、包钢冷轧线也己应用微生物处理技术处理冷轧含油废水.山此可见，微生物降解法是当前冷轧含油废水处理的一大发展趋势，对该项技术的研宂必将有着非常广阔的应用前景。通过对包钢冷乳稀含油废水的运行效果分析，进行研究和总结，为其应用理论提供有力的实践依据。3.2研究意义随着我国国K经济的迅速发展，市场对各种钢材的S求也急剧扩大，剌激了国内钢铁行业的飞速发展，而冷轧生产线作为钢铁行业的主要发展方向之一，其生产过程屮产生的废乳化液及不易生物阵解的尚浓度有机废水H益增多，除采用超滤法、生物化学法处理外，至今仍未有很好的阵解处理方法。通过考察宝钢2030冷轧，原废水处理站屮所使用的有机超滤管是通过德国KCH公司从美WKOCH公司引进的，是当时B内首次在废水处理破乳工艺中使用的，探索废乳化液破乳工艺是借鉴了武钢-米七工程屮所暴露出的经验教训h，感到化学破乳耗费药剂量太大，占地面积也大，含油污泥量大且难脱水，而且无法回收废油浪费资源。当时闲际上也没奋一家达到我们的规模。通过10多年的运行，操作人员深深地感到超滤破乳是当前最佳的方法，且可以做到资源回收，也可以减少管理操作的难度。根据这10多年废泊的外卖价格，设备费用己基本回收。由于超滤技术系纯物理方法，不增加任何药剂及二次污染物质，所以膜技术在水处理工程中己被公认为21世纪的技术革命主要手段。但有机超滤有一致命弱点:有机膜在PH值超过11的情况下不宜长期使用，它不但会影响膜的工作寿命，而且也会改变膜的截留能力。为此采用了无机陶琵超滤，并选用了2030冷轧乳化液进行了中型试验，取得了适用于2030冷轧工况的各种参数包括超滤设备膜的截留孔径。这次本工程所选用的4NM的孔径是至今为止M内第一家.现经过小型试验、生产性试验及正式投运，其出水达到了予定的S标，泊稳定在10mg/L以下。PH的耐受程度可达到14.考虑到超滤膜有可能被金属离子尤其是亚铁离子堵塞，设賈了硝酸清洗设施及专用清洗剂淸洗，可以确保迅速恢复工作状态，保证不影响轧钢工艺正常运行。微生物处理技术应用于冷轧含油废水处理在国内的时间并不松，还很难找到一个在生产应用上能够起到指导作用的参考数据，无法形成-套比较成熟的应用理论，以至各个钢铁4产企业都还处于摸索运行的阶段。由于上海宝钢2030冷轧生产线的成功应用，以及随后上海宝钢1800冷轧生产线、即钢1650冷轧生产线和包钢1650冷轧生产线的采用，国内有越来越多的冷轧项目开始采用超滤、微生物处理技术来处理冷轧和镀辞产生的高含油、高COD废水。鉴于以上所述，本课题拟讨论无机超滤（物理法）处理浓含油废水的机理:着重于微生物处理冷轧含油废水工艺的理论和实验研究，通过分析和总结包钢冷轧废水处理站的设计、运行和实验室试验数据，力求探索适合包钢冷乳含油废水微生物处理系统的运行数据，以便指导包钢冷轧废水处理站的生产运行，进而为研究和总结微 生物处理技术处理冷轧含油废水的应用理论提供有力的实践依据。对冷轧含油废水的生物处理效果进行实验，实现废水微生物处理工艺的高效运行。本课题将在江苏傅大环保股份有限贵任公司实验室工作人员的帮助下，分析研宄超滤处理浓含油废水的效果，着重研究不同工况条件下，稀含油废水的处理效果。其中，考虑到现场实际的可操作性，研究的方向主耍集中在不同温度和pH值时，稀含油废水在该处理系统中的处理效果。根据冷轧废水的性质，一般通过自然培养的菌群无法在短期内适应工业化的生产需要，对冷乳废水的处理效果并不理想。因此，我们经过论证，采用了由江苏博大环保股份宥限贵任公司和波兰及美合作开发的"倍加请"生物蘭种，将其经过筛选、分离、实验后，选择的两组"倍加淸"专性联合菌群应用到本工程屮来。合作进行丫验证性小试，并取得了成功。 4含油废水处理工艺分析4.1浓含油废水处理特性分析4.1.1超滤处理浓含油废水机理超滤法是一种膜分离技术，截留分子或微粒的范围约为0.005-10微米，也即截留分子量大于500的颗粒。而一般的油乳分子景均大于500,所以水分子可以透过超滤膜而油脂分子被截留下来，从而达到油水分离。从冷轧厂排出的乳化液及含油废水不仅含有油而且含有大的铁屑、灰尘等固体颗粒杂质，其排放往往极不均句。为了使这些大颗粒杂质不至于堵塞、损坏超滤膜，并使废水量均匀，耑要在乳化液废水进入超滤系统前对其进行预处理和水量调节。同时为了便被超滤浓缩的乳化含油液废水的含油浓度进一步提商，以便于回收利用，往往还需对超滤处理后的废乳化液进行浓缩。完整的乳化液超滤系统一般由三个部分组成:预处理部分、超滤部分、后处理部分（废油浓缩部分）。超滤法典型工艺流程有三种为:连续过滤式、间歇过滤式、重过滤式。连续过滤式的典型流程见图4-1:乳化液+循环泵站一-►一级超滤装置渗出水*—1医闲阁4-1连续过滤式的典型流程间歇过滤式的典型流程见阁2:图4-2间歇过滤式的典型流程 S过滤式的典型流程见阁3:图4-3重过滤式的典型流程冷轧厂含油、乳化液废水处理系统中，为了使废乳化液得到最大限度的浓缩，一般采用二级超滤。第一级超滤采用重过滤式，这是因为处理过程屮废水可以从调节池屮不断地得到补充:第二级超滤采用间歇过滤式，这是因为第二级起滤处理的废水是由第一级周期性的排放出来的。经第二级超滤浓缩的废油，含油浓度一般为50%左右，需进一步浓缩，常采用的方法为加热法、离心法、电解法。超滤法主要构筑物及没备有H周节池、纸带过滤机、超滤组件、循环槽、循环泵、离心分离机、废油槽等。超滤膜有有机膜和无机膜之分。有机膜根据组成材料的材质不同又分为醋酸纤维素膜(CA)聚丙烯腊膜讯N)、聚碗膜PS)、聚酶鼠膜POS)、聚偏氟乙烯膜(PVDF)等;无机膜又称陶瓷膜，它分为氧化铝膜和氧化错膜。无机膜较有机膜而言具有化学稳定性好，耐高温，高分离率，高透水景等优点，但相对投资较高。超滤膜的形状有平板形膜、管状膜。管状膜乂分为单孔膜管和多孔膜管，单孔膜管通道大，不易堵塞，但比表面积小:多孔膜管孔径，易堵塞，但比表面积大，投资省。膜管材质、形状须根据废水的水质条件，通过技术经济比较决定。超施组件的性能比较见表4-1:表4-1超滤组件的性能比较组件膜比表面积、Inr投资运行费用流动控制膜淸洗营状25-50髙高好易极框状400-6000髙低较好难卷式600-1000低低不好易中空纤维800-.-1200低低好芴 超滤过程是动态过滤过程，也是一种交义流过滤过程。超滤系统在运行时与被处理的温度、浓度、流速、超滤膜两端的压力有关。这在后面的实验中会详细论述。4.1.2浓含油废水处理工艺过程浓含油废水先排入1500旷的战油废水贮存槽，法油废水贮存槽中设H刮油刮渣机，同时通入蒸汽加热至70左右，此时油水通过静置分层，浮油经刮油刮渣机刮至贮油槽，经废油分离槽分离后，废油外卖，f含油废水由水泵提升至纸带过滤机滤去部分杂质后进入循环处理箱，再进入陶瓷膜超滤系统进行油水分离，滤出滚进入稀含油废水调节池，循环槽内不断循环后上海的油经溢流槽溢流至贮油槽进行浓缩处理后外卖。4.1.3法含油废水处理技术参数浓含油废水(含油景l-llgll,COD2000-15000mgll)为10n3;h,主要来源为酸洗•冷乳机组的乳化液站和各液压润滑站地坑；(1)浓含油废水贮存槽主要由本体构筑物、蒸汽盘管、刮油刮渣机、在线液位计和温度控制仪等组成。数量:材质：内壁防腐:主耍用于贮存约一次以上的浓油废水的贮存显，同时起到调节水质水S的目的。设计有效容积：800旷，1座(分2格，毎格400钢吐结构，内衬耐酸烧砖配套:液位检测仪表;温度控制仪;蒸汽盘管。(2)刮抽刮渣机带式刮油机主耍山电机、不锈钢带等组成。经通入蒸汽加热至70.C,静止分离浑油，利用刮油机刮去废水中的油和沉渣，浮油刮入集油槽回收外卖，减轻了后续设备的有机负荷，降低丫运行成本。数岳：2台材质：组合件功率：4h操作方式：现场和中央手动(带纠偏装置)(3)排泥泵r、f2台27旷/h15m用于定期提丹浓含油废水贮槽底部的污泥至污泥浓缩池。数量：流量扬程 功率：扣IJ页：操作方式：2.2KW不锈钢现场和屮央手动，中央自动(4)浓油废水提升泵主耍用丁•定期提到惊含汕废水至超滤系统或汕水分离擠进行定期处理。型号：G-33-65数S:2台(1用1流景：备)扬程：17m功率：2.2KW质：不锈钢操作方式：现场和中央手动，中央自动(5)纸带过滤机主要由纸带、滚动轴、机架、电机、控制系统等组成。为后续超滤去除大颗粒杂流fi:15旷Ih数量：2台(1用1备)材质：组合件功率：1.5kw操作方式：现场和中央手动(6)超撺系统采用无机陶瓷膜，对浓含油废水中的油及存机物进行截留，使之得以去除，浓油收集后外卖。超油出水排入稀含油废水调节池。(6.1)循环水箱数量：1台有效容积：10W材质：不锈钢9JS304配套：蒸汽拥热管：蒸汽切断阀门：不锈钢蝶阀：温度传感器:超声波液位计.(6.2)酸洗箱(碱洗箱)数虽：各I台有效容积：5m3外形尺寸：1.255X2X2.5利•质：不锈钢SJS304 酉己:磁翻板液位计：(6.3)淸洗水箱数量t有效I台容积：外形尺15旷寸：2.5X2X2.5不锈钢SUS304蒸汽加热管蒸汽切断阔门:不锈钢蝶阀;温度传感器：浮球阅。0己姜姜：(M)循环水泵数最：12台流量：70irf/h28m材质：不锈钢316L电机功率：7.5Kw(6.5)陶瓷超滤装置单台处理最Z单台过1旷/h滤面积：材质：11.25m?超滤膜规格：支撑体/膜AlpJZrO：z膜孔径：37孔，（p41X1060mm单支膜管装填数：50nm24件每套数a:2支配套:不锈钢蝶阀:不锈钢球阀电磁流最计:压力传感器4.1.4法含油废水处理运行效果分析运行效果分析是在包钢冷轧废水处理站进行的。利用现场的循环水箱、循环泵和一组超滤装置即可进行实验。选择冷轧用轧制油加水配制成3-5%的乳化液，作为模拟的浓含油废水.将配置好的含油废水注满循环水箱，然后用循环泵将废油打至超滤装置进行实验。研宂分析系统运行时渗透率々被处理浓含油废水的温度、浓度、流速、超滤膜两端压力的关系:并检测出水含油量、COD.通过实验一组数据得出如下运行效果：(1)超指出1〈油含簠小于等于30mg/L(进水含油量1-llgll)，COD小于等于1000--2000mg/L紐水COD2000-15000mgll)(2)超滤系统运行的最佳温度4555吧= 超滤系统的设计实际上就是围绕着温度、浓度、流速、超滤膜两端压力的关系选择最合理的设计参数(如提高温度、流速和降低浓度等)，使坦捷系统发挥最大的效能。4.2稀含油废水处理特性分析4.2.1生化法处理机理通过采取一系列人工强化、控制的技术措施，利用活性污泥微牛物对有机物氧化、分解的生理功能，使污水得到净化。冷轧含油废水中最难去除的是乳制油以及轧制油中的添加剂，轧制油的主要成分是链炕娃、环烧怪、芳香经和少最非经化合物的复杂的混合物，而轧制油添加剂屮的主要成分也是一些带有亲水基团和亲油基团的是类有机物，其分子量较小。(一)链炕怪的微生物降解：(1)微牛物攻击链镜怪的末端甲基，由棍合功能氧化酶催化，生成伯醇，再进"步氧化为醒和脂肪酸，脂肪酸接着通过b氧化进一步代谢。其反应式为：R-CH2-CH3e.ICE-n-CH2-CHpH+hP初ft-氧化一一:只-门主C00战丁E百一毛一CHO(2)有些微生物攻击链炕怪的政末端，在链内的碳原子上插入氧。这样，首先生成仲醇，再进一步氧化，生成酣，酣再代谢为酶，酶键裂解生成伯醇和脂肪酸。醇再接着继续氧化成醋、竣酸，接酸则通过6•氧化进一步代谢。其反应式为：0HR-CH,-CH、-CH主主二2H一R-CH‘-CH-CH/--—2---3•H5O•••..2O-2^0////R-CH2-0-C-CH3A20/-BJ0S2H■•镛••••參R-CHz-C-CHR-CH1-0H+CH3C00H11FTCHO+坐立Jl—R-COOH--->-氧化 （二）不具备末端甲基的环皖短由类似于上述末端氧化的机制进行生物降解：如环己饶，由混合功能氧化酶的强化作用生成环己醇，后者脱氢生成圃，再进一步氧化，一个氧插入环内而生成内醋，内醋开环，一端的控基被氧化成应基，再氧化成援基，生成的二嫂酸通过氧化进一步代谢，K反应式为:°°佣ch2i、m化+-JH2CHzChfech2cooh脂环化合物通常不能用作微生物生长的唯碳源，除非仑们冇足够长的醋族侧链、虽然已经发现能够在环己炕气氛下生长的微生物，但更常见的是转化环己炕为环己圈的微生物不能进行内酶化和开环，而能将环己醋醋化和开环的微生物却不能转化环己烧为环己酣。可见，微生物之间的互生关系和共代谢在环炕怪的生物降解中起着重要作用。（三）芳香怪的微生物降解：芳香经山加氧酶氧化为二荼酌，二控基化的芳香环再氧化，邻位或间位开环。邻位开环生成己二烯二酸，再氧化为MB己二酸，后者再氧化为三接酸循环的中问产物琉自酸和乙酷辅酶A。间位开环生成2-挂己二烯半醒酸，进一步代谢生成甲酸、乙醒和丙酣酸。其反应见下式：CH)-C-COOHHCOOH年Gzz击。注:O n机HOOC一CH2-CH2-COOH+OCH)-C-SCoA 西安建筑科技大学硕士论文（四）多环芳香怪的微生物降解：多环芳香娃的生物降解，先是经过一个环二挂基化，再开环，进一步降解为丙嗣酸和C01*然后再将第二个环以同样方式降解，以此类推。4.2.2稀含油废水处理工艺过程稀含油废水包括酸洗-冷轧机组含油废水、热镀辞机组、磨床排放的含油废水以及超施系统出水。各机组稀含油废水先进入稀含油废水调节池前的分配槽，经水S分配后进入调节池。调节池内设刮油刮渣机一台，刮除表层浮油，底部污泥刮至污泥槽。调节池废水用废水提升泵提升至pH调节池，经二级pH调整后废水进入微生物反应池，考虑到含油废水的温度可能较高，不直直接进入微生物反应池，需要先将废水温度冷却至25”"35"C后再进行生化处理。冬天可超越冷却塔系统。微生物反应池内装有半软性填料，底层设可变孔曝气软管，选用罗茨风机鼓风曝气，属于采用接触氧化法的生物膜反应器范畴。在运行的初期以及H常运行中，耑定期向微生物反应池内投加"倍加清"专性联合菌群，同时投加与专性菌匹配的专性营养剂和抗表而活性剂，以保持专性菌的优势和活性，提高废水的可生化性能及去除效率。由于"倍加淸"专性联合菌群对废水中的油及表面活性剂等有机营养物质的降解作用，通过微生物反应池的废水中大部分有机物及油通过微生物的代谢作用己转化为C02和H2Q.出水的含油及COD等污染指标可以下降到满足国家二级排放标准的要求。经生化处理后的废水至斜板沉淀池，设置斜板沉淀池的目的是使生化降解后的无机物、剰余污泥以及部分生物污泥、细菌代谢物等得到沉淀处理。在斜嵌沉淀池中可以根据现场废水水质情况投加少量高效絮凝剂，提高处理效率。沉淀后的污泥进入污泥浓缩池，上谙液至排放水池或酸碱废水处理系统。山于考虑到运行中的运行成木以及保持前而微生物反应池中专性菌的优势和活性，提高废水的可生化性能及去除效率，在设汁中设定了斜板沉淀池出泥向微生物反应池的污泥回流滤为20%。斜板沉淀池的剩余污泥用泵送至污泥浓缩池，进一步浓缩并加药聚凝后用泵打入离心脱水机进行脱水处理后，干泥定期外运，泥饼的含水率不大于75%.滤液白地坑回至稀油废水调节池。4.2.3稀含油废水处理技术参数⑴稀泊废水调节池用于贮存稀泊废水及经超滤系统处理后的浓含油废水，起到调节均衡水质水量的目的，使后续处理系统能安全运行，减少?ft负荷，同时也为以后维护和检修时预留一段时间用来接纳废水的贮存量，给機留有一定的余地。 有效容积：共80伽I3数1座(分2格，每格400m3)材质：铜硅结构内衬耐酸瓷砖分配槽有效容积：10m3数量：1座材质：钢吐结构内衬耐酸苦E砖配套：超声波液位计:刮油刮渣机操作方式：现场和中央手动(带纠偏装置〉(2)排泥泵3#、4#数量：2台流量：27n?/h扬程：15m功率：2.2kw材质：不锈钢操作方式：现场和中央f•动，中央自动(3)稀油废水提升泵数®:2台(1用1备)流-it68t/h扬程：16.6m功率：5.5kw材质：不锈钢操作方式：现场和屮央手动，屮央0动(2)含汕废水中和池使含油废水pH控制在6---9,为微生物的生长繁殖提供必要的条件。分两级中和，确保准确控制pH值。分别投加NaOH和HCL进行中和。有效容积：16m3数暈：2台材质：钢制内衬玻璃鱗片内设：pH在线监测仪:搅拌装置操作方式：现场和中央手动 (2)屮间水池#效容积：20m3数量：I座 停留时间：材质：酉己(6)屮间水泵十生能：扬程：配套电机：材质：数量：配赵电磁流S计：操作方式：(7)污水冷却搭(空塔型〉温差：功率：数量：树质：操作方式：(8)微生物反应池20min钢制内衬玻璃鱗片温度显示器：1只Q=68m%H=16.6mN=5.okw不锈钢2台(1用1备)I台现场和中央手动，中央自动15"C4kwlt.tFRP现场和中央手动微生物反应池设计处理水t60n?岛，系统采用接触氧化法的微生物膜处理技术，故也被称力生物接触氧化池或浸没曝气式生物滤池，主要通过投加"倍加请"专性联合菌群，使其在废水中的填料表面快速成长一条有效降解娃类、脂类等有机污染物的生物群，对废水中各种复杂的脂肪族和芳香族进行生物降解，同时可强化对是类、脂类以及酣、菜、胶、苯、煤油等生物降解，这些专性阐有着很髙的繁殖率，它们通过水合、活化、繁殖、分解，并通过竞争使其能够在生物群屮很快稳定下來，形成优势菌群，同时在不断的竞争屮又提高了生物群抗毒性冲击的性能，在生物降解的初级阶段或在生.物量较低时，可配合投加少量的抗表面活性剂以及专性营养剂使废水屮表面活性剂等起分散作用，有利于专性联合菌群的生长和繁殖。系统正常运行后，该设备基本为连续运行.当水量少时，可根据调节池液位髙低与水泵联锁控制;不进水时，只需间隔4小时左右曝气半小时即可，以维持微生物活性。如因大修停机几天，系统中的专性联合阐群会随巷池内的有机污染物浓度降低而自动进入低增殖阶段，系统处于休眠状态，当设备投运后，系统会随着地内的有机污染物浓度的增长很快就恢S正常运行。该设备投运后由于有一定S的污泥回流，菌种的投加量会很少，因此运行费用较低，运行时间越长，处理效果越好。存效容积：600m3数量：1座〈分2格每格30伽1〉 停留时间：10小时溶解氧：注2mglL温度：填1540.C，最佳2535C料充满率：80%JX/量：P={).05……0.lMPa反应池材质：钢险(9)投菌装置主要用于"倍加清"专性菌的话化、扩培和驯化，并定期投入微生物反应池.使用空气搅拌。活化箱：250L数丨只材质：(10)PE斜板沉淀池主要用于微生物反应后阀液的分离。可适当投加PAM、冷水剂，进"步降低废水中残留的COIfer及油。沉淀污泥由排泥泵送至污泥浓缩池，另一部分污泥回流至微生物反应池。型式：斜板沉淀池外形尺寸：10X2.8X4.5m(单台)表面负荷：.8rrf1(n?-h)数量：2台材质：钢制内衬FRP斜眼PVC坝料材质搅拌装置：(11)排泥泵5#、6#流量：20m)届功率：7.5kw2台(1用1备)材质：铸铁操作方式：现场和中央手动，中央自动4.2.4稀含汕废水处理运行效果分析0)通过现有包钢冷轧工程稀含汹废水处理系统的实际运行，分析化验，上述稀含汕废水采用生化法完全满足设计要求:最高除汕效果可达98%以上，一般均可在94%以上，CODcr去除率也可保持在85%以上。 (2＞稀含油废水采用生化法鉍佳运行环境：温度t=25••••..35.C,pH=68.5生物接触氧化法及稀含油废水处理的实验研究5.1技术来源5.1.1生物接触氧化法包钢冷轧废水处理站稀含油废水处理系统的核心设备足微生物反应池，它所采用的废水处理方法为接触氧化法，属于废水好氧生物处理法屮的生物膜法范畴。生物膜法是指废水流过生长在固定支承物表面上的生物膜，利用生物氧化作用和相互间的物质交换，降解废水中有机污染物的方法。而生物接触氧化法，就是在曝气池中填充填料，经过曝气的废水流经填料层，使填料颗粒表面长满生物膜，废水和生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，废水得到净化的处理方法。生物接触氧化池又名浸没式曝气滤池，也称固定式活性污泥法，它是一种兼有活性污泥和生物膜法特点的废水处理构筑物，所以它兼有这两种处理方法的优点。生物接触氧化法具有如下特征：今(1)木次设计中生物接触氧化池所使用的填料是用人造纤维丝成柬绑扎在尼龙纤维绳上制成的丝状球形填料，上下贯通，废水在池内流动时的水力条件好，能够很好地向填料壁上固着的生物膜供应营养及氧，W此生物膜上的生物相很丰富，除细菌外，球衣菌类的丝状菌、多种种属的原牛动物和后生动物，能够形成稳定的生态系。0)填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，有利于维护生物膜的净化功能：还能够提高充氧能力和氧的利用率;有利于保持高度的生物量:生物膜的立体结构形成了一个密集的生物网，废水从中通过，能够提髙净化效果。(1)生物接触氧化对冲击负荷有较强的适应能力，污泥生成量少，不产生污泥膨胀的危害，能够保证出水水质，不需污泥大量回流，易于维护管理，不产牛滤汕蝇，也很少散发臭气、(2)生物接触氧化具有多种净化功能，它除能够有效地去除有机污染物质外，还能够用以脱氨和除磷。生物接触氧化法的主要缺点是：填料间废水的流速比较慢，接触时间长，水力冲刷力小，生物膜只能自行脱落，填料易于堵塞，造成布水和布气不均匀，影响废水的处理效果:剩余污泥往往恶化被处理的水质:动力费用较高。为避免和减少以上缺点，设计中采用了直流式〈乂称全面曝气式)的接触氧化池，即在填料底部进行鼓风充氧。这种构造形式的生物接触氧化装置的主要特点是：在填料下直接布气，生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，加速了生物膜的更新，使其经常保持较尚的活性，而且能够克服堵塞的现象。这是H前国内在接触氧化法屮最多采用的形式接触氧化池中曝气的空气来源是罗茨鼓风机，风量Q=15m3/min,风压O.05’nn0.IMPa;布气设备为孔眼均匀分布的多孔管。设计溶解氧浓度主2mg/L。接触氧化池填料的选择要求比表面积大、空隙率大、水流阻力小且性能稳定。由于本 项目所采用的是人造纤维丝制成的软性填料，能够在接触氧化池中形成巨大的生物膜支承面积，通过实践已经证明该类填料具有酣腐蚀、耐生物降解，不堵塞、造价低、体积小、质量轻、易于安装、适应性强等优点，对来水的负荷波动以及布水不均匀的不利情况有较强的适应能力。但这种填料在氧化池停止工作时，会形成纤维柬结块，清洗较困难。所以在停止工作时，需要保持一定的曝气景，或者使用清水冲洗。接触氧化法的日常管理和操作比较简单，一般只耍控制好进水量、浓度、温度、pH值及所需投加的营养物质（N、P等），处理效果一般比较稳定，微生物生长良好。在废水的来水水质发生变化，形成负荷冲击的惜况下，出水水质会出现恶化，但很快就能恢复，这也是生物膜法的特点。5.1.2〃倍加清"生物菌种"倍加清"生物菌种是由江苏博大环保股份有限责任公司从波兰引进并与波兰和美国合作开发的，它包含一组适应各种不同条件下生长、繁殖并能够对有机污染物进行降解的菌种。在江苏博大从2001年引进该蘭种至今，己经多次成功地.应用于城市生活污水处理、天然水体净化、油田废水治理、汽车工业废水处理以及钢铁行业废水处理等多个项目，取得了良好的成绩.其干性菌种具有多种品种，可选择性和可组合性较强，经过筛选、分离、组合后的"倍加清"专性联合菌群能够适应多种不同条件废水的处理，且有干性歯粉储存、运输、投加方便，菌种活性高，易于快速驯化，运行成本低等诸多特点。因此，在实地考察和反复论证后，包销冷轧废水处理站项目最终选择了"倍加清"生物菌种作为含油废水处理系统微生物反应池的投加微生物。经过筛选、分离和试验，选择两组"倍加清"专性联合阐群投加于微生物反砬池屮，使其在微生物反应池A的含油废水屮快速成长起能够有效阵解怪类、脂类等冇机污染物的生物群，使之对废水屮各种复杂的脂肪族和芳香族宥机污染物进行生物降解，同时也可以强化对;怪类、脂类以及酣、荼、胶、苯、煤油等有机污染物的生物降解。这些被选择的专性联合菌群具有很髙的适应性和繁殖率，它们通过水合、活化、繁殖、分解，并通过竞争使其能够在众多的牛.物群中很快地稳定下來，形成优势菌群，同时在不断的竞争中又提高了生物群抗毒性冲击的性能。在生物降解的初级阶段或在牛物量较低时，可配合投加少量的抗表面活性剂以及专性营养剂使废 水屮表面活性剂等起分散作用，有利丁•专性联合菌群的生长和繁殖。5.2生化法处理稀含油废水实验研宄5.2.11实验构想作为每一个细胞都要直接与外界环境接触的微小生物，微生物的生长和代谢活动都受到环境条件的直接和巨大的影响，相应地，微生物反应过程中其生理和代谢的状态受环境因素的影响也非常fi杂。而微生物工艺的优化，或荇说微生物培养越及培养条件的优化，就是要了解各种因素对做生物代谢途径的影响，从而能够选择一组适直的培养条件，通过对这些因素的优化控制，使菌株的生产潜力得到最大限度的发挥。对T一些一时还不能控制的因素，也希塑对它们进行跟踪和监测，以便苹握微生物反应过程的规律。因而，在冷轧含油废水的处理工艺屮，如何苹握、调节和控制微生物的代谢活动成为优化这项工艺的主耍研究方向。基于上述目的，本课题主要针对生产当屮便于调节和投制的pH值和温度来进行实验研究。实验计划模拟包钢冷轧废水处理站稀含汕废水处理系统的运行条件，分别测试在不同废水温度条件下和不同废水pH值条件不，该废水处理系统的COD去除率，再通过分析实验结果得到反映温度何一COD去除率(K)和pH值-COD去除率(K)的两组运行曲线，以此来确定一个比较优化的运行工况范围。实验选择由承包本次包钢冷轧废水处理站工艺设计井提供"倍加淸"联合专性菌种的江苏博大环保股份公司实验室协助完成。该公司拥有宝钢2030冷轧废水处理站改造扩建项R、江明联合铁钢给排水总包项B等多项冶金行业的、Ik绩，具有一定的生产、没计和科研的能力，且拥有实验所需的专业人员以及仪器和设备。5.2.22实验设备本实验的装近在江苏博大环保股份荷限贵任公司实验室屮设近。本实验只需要参照包钢冷轧废水处理站稀含油废水处理系统工艺设备，按1:800比例制作含油废水中和池和斜板沉淀池模型，另利用实验室原右的一台微生物接触氧化池模型，实测模型数据如下：(1)含油废水中和池有效容积：0.9m3搅拌装置：(2)微生物反应池有效容积：数虽：rli0.4m3I座(不分格)数fi:1座聚丙烯(PP) 停留时间：溶10小时解氧：填料充注2mgIL满率：Mffi:80%反成池材质：(3)斜板沉淀池外形尺寸：表Q=0.02m3/min,P=0.5-12kPa聚丙烯(JP)面负荷：数量：材质：lXOJX0.45m(单台)1.8~2m^(nr-h)1.聚丙烯aP)斜嵌填料材质:PVC(4)曝气装置空气泵：丨台穿孔曝气管：1组(5)实验仪器一一•玻璃管水银温度计：1个〈插入容器内测水温〉电子pH计：1台油分析仪：1台COD仪：1台5.2.3实验准备(1)实验装置连接:按照包钢冷轧废水处理站稀含油废水处理系统设置连接实验模型.实验模型装置的连接如阁5-1所示(斜板沉淀池回流污泥至微虫物反应池，剩余污泥至污泥浓缩池然后至压滤机)含油废水中和池取样曝气?度调节器图5-1实验装置连接示意图(1)配制含油废水:选择冷轧用轧制泊加水配制成3-5%的乳化液，再进一步稀释至2%0f作为模拟的稀贪油废水。测得： 油：450-650mgll;PII:7COD:1切。—2000mgll;温度：25C(1)选择菌种:根据江苏博大环保股份有限公司在宝钢2030冷轧含油废水处理系统中所取得的经验，选择"倍加淸"6#和7#联合专性菌群作力包钢冷轧含油废水处理系统的投加菌种，该联合专性菌群在宝钢2030含油废水处理系统中取得了油去除率二三98%和(：00去除率注95%的较好记录。江苏博大环保股份有限公司通过前期的模拟对比试验，其结果也是使用"倍加清”6#和7#联合专性菌群来处理冷轧含油废水的效果更好。(2)驯化、培养菌膜:在微生物反应池内挂一组(60串)人造纤维丝球形填料，分别注入配制好的模拟含油废水400升。按万分之四的比例投加菌种(投入菌种的比例为：6#干菌种60克，7#干菌种100克。菌种在投加前需要先经过预温活化45""’…60分钟，扩培3""""4小时，菌种:废水=1:9)。樹20L/min的曝气量进行持续的曝气(气水比为18:1)，同时适当调控C、N、P的比例，以利于菌膜的培养。通过7天时间的驯化，观察容器内生物膜长势正常，6#、7#菌种未产生排斥、拮抗作用，共生情况良好。5.2.4实验过程(a)将测试的模拟稀含油废水水样的水温保持在25-C(初始状态〉左右，水样的pH值为7(初始状态).从含油废水中和池出水中取3份水样，分别测定其中的pH值、油含量、C00等，取其平均值用于计算。含油废水中和池的出水进入微生物反应池后，曝气装置按120L/min的曝气量对微生物反应池中的废水进行持续曝气(气水比为18:1),设定微生物反应池屮的废水的停留时间为10小时、10小时后，将微生物反应池的出水送入斜板沉淀池进行沉淀，沉淀后从斜板沉淀池的出水屮取水样3份，分别测定其中的pH值、油含量、COO,取其平均值用于计算。根据试验测得的进水和出水的油含最、COD,分别计算油含景、COD的去除率。然后调节空气调节器，使温度处于5’C、15"C、20.C、30’C、3S’C、40"C、45°C、50-C.分别测定上述数值。(b)适当添加氢氧化纳溶液，调节含油废水调节池中水样的pH值为8.重复(a)中所做的步骤，分别从含油废水中和池出水和斜板沉淀池出水中各取3份水样，分别测定其中的pH值、油含量、C00,取其平均值计算油含量、C00的去除率。(c)适当添加氢氧化纳洛液，调节含油废水调节池中水样的pH值为9.重复(a)中所做的步骤，分别从含油废水中和池出水和斜眼沉淀池出水中各取3份水样，分别测定其中的pH值、油含量、C00,取其平均值fT计算油含量、COD的去除率。(d)适当添加氢氧化纳溶液，调节含油废水调节池屮水样的pH值为10。S复⑻中所做的步骤，分别从含油废水中和池出水和斜板沉淀池出水中各取3份水样，分别测定其中的阳值、油含量、COD,取其平均值用于计算泊含量、吻的去除率。测得的试验结果进行记录。(e)将含油废水调节池中的废液处理掉，重新注入稀油水样。 (e)先测试的模拟稀含油废水样的水温保持在25"C(初始状态)左右，在含油废水调节池中添加盐酸溶液，调节水样的pH值为6.从含油废水中和池出水中取3份水样，分别测定其中的pH值、油含量、COD等，取其平均值用于计算。含油废水屮和池的出水进入微生物反应池后，曝气装置按120L/min的曝气量对微生物反应池屮的废水进行持续曝气(气水比为18:1)，设定微生物反应池屮的废水的停留时间为10小时。10小时后，将微生物反应池的出水送入斜板沉淀池进行沉淀，沉淀后从斜板沉淀池的出水中取水样3份，分别测定其中的pH值、油含量、COD,取其平均值用于计算。根据试验测得的进水和出水的油含量、ton，分別计算油含量、COD的去除率。然后调节空气调节器，使温度处于1S’C、20’C、30’C、35C、40’C、4S’C。分别测定上述数值。(f)在含油废水调节池中添3円盐酸溶液，调节水样的pH值为5。重域a)中所做的步骤，分别从含油废水中和池出水和斜板沉淀池出水中各取3份水样，分别测定其中的pH值、油含量、COD,取其平均值用于计算油含量、COD的去除率。(g)增加含油废水调节池中盐酸溶液的添加量，调节水样的pH值为4.重复⑻中所做的步骤，分别从含油废水中和池出水和斜板沉淀池出水中各取3份水样，分别测定其中的pH值、油含量、COD,取其平均值用于计算油含量、o)D的去除率。测得的试验结果进行记录。5.2.5实验总结(1)数据归纳：整理以上实验结果，得到下面在不同pH值和运行温度条件下，油的去除率见表54:表5-1不同pH值和运行温度条件下汕的去除率pH温度(C)4567891()4527536982.18063.836.94042798287.9897249.23555859798.19775.330578696979579512549839594.895269.95820457983858163521524485153534221口J枰,将到仕个WpH恒和迈仃呪汊汆忏、，JUU云际平见衣57: 西安建筑科技人学硕上论文表5-2不同pH值和运行温度条件下COD的去除率pH温度(’C)456789104513111825.12320.1134053728389.1877968.23552849191.19085.17330467891929083752549809089.98982.88020417988858682741520487275726551(2)数据分析：a根裾表1得到废水中油去除率随PH变化曲线见图5-1:图5-1油去除率随PH变化曲线从图中的等温曲线分布可知：25’C、30"C和35*C三条曲线在区间pH=怡，8J内的汕去除率能够分别接近或者超过95%;其次，20C和40’C两条曲线在区间pH=[6,8]内的油去除率也能够达到80%以上;45C曲线在区间pH=[4,10]内的油去除率在25-80%之间宥较大幅度的波动，其中在区间pH=[7,8)内的油去除率可以达到80%;15’C曲线在区间pH=归，10]内的油去除率在20-50%之间有窄幅的波动，其中在区间pH=[5,9】内有较高的油去除率。汕力除皐随pH俏变化曲45"C-11-4(rc35"C<3(rc425’c20’C■■參i5ru2£n-锐篮O45678910pH值(4-10)因此，去除泊的pH值髙效区间应在pH=[6,8]之间，当pH三4或pH注9时,微生物反应池内的微生物活性明显下降，泊的去除率也明显降低。b根据表1,得到废水中泊去除率随温度变化曲线见图5-2: 西安建筑科技大学硕士论文图5-2油去除率随温度变化曲线油去除率随温度变化曲线451C+40*035*C30*C-*-25*C2or+15*CpH=4pH=5pH=6pH=7pH=8pH=9pH=10从阁屮的等pH值曲线分布可知：pH=6、pH=7和pH=8三条曲线在温度区间［25C,35OC）内的油去除率能够分别接近或者达到95%;其次，pH=5曲线在温度区间［20OC，40OC）內的油去除率也能够达到80%以上；pH=9曲线在温度区间［15C,40OC）内的油去除率在60-80%之间,当温度t=30.C时,油的去除率最高为80%;pH=4和pH=10两条曲线在温度区间［15＜：，45＜：］内的油去除率均在60%以下。因此，去除油的温度高效区间应在t=［25’C，35*C］之间：当温度t注45’C或者tz二15"C时，微生物反应池内的微生物活性明显下降，油的去除率也明显降低.c根据表2,得到废水屮COD去除率随PH变化曲线见图图5-3COD去除率随PH变化曲线COD去除率随pH值变化曲线 45678910pH值(440) 从图中的等温曲线分布可知：20*C、2SC、3O’C、35’C和40C五条曲线在区间pH二［6,8］内的coD去除率能够分别接近或者达到90%,其次在区间pH=［4,5］内，上述五条曲线的COD去除率明益下降：15’C曲线在区间pH呵5,10)内的COD去除率在50-75%之间波动，在区间pH=队的内的COD去除率明喆下降；45’C曲线在区间pH=［4,10］内的泊去除率在10-25%之间有窄幅的被动，COD去除率较低。因此，去除COD的pH值髙效区间应在pH=［6,8)之间，当pH三5或pH?J0时，微生物反应池内的微生物活性明显下降，COD的去除率也明降低。d根据表2，得到废水屮COD去除率随温度变化曲线见阁54:阁54去除率随温度变化曲线COD去除率随温度变化曲线100从图中的等pH值曲线分布，我们可以看出：pH=6、pH=7和pH=8三条曲线在温度区间P(TC，40’q内的COD去除率分别能够接近或者达到90%:其次，pH=5和pH=9两条曲线在温度区间［20’C，40’C］内的COD去除率也能够在80%上下波动：pH=10曲线在温度区间［2O"C,4O"C］内的COD去除率在70-80%之间，当温度t=3S’C时，COD的去除率最高为80%:pH=4曲线在温度区间［IS’C，4S’C］内的COD去除率均在60%以下。因此，去除COD的温度髙效区间应在t=［20C，4(TC］之间;当温度t法4S’C或者抑S’C时，微生物反应池内的微卞物活性明显下降，COD的去除率也明显降低。 6结论通过前面的分析和总结，可得出以下结论：(1)包钢冷轧废水分为四个系统:浓含油废水处理系统、稀含油废水处理系统、含锚废水处理系统、酸碱废水处理系统。不同的废水系统采用了不同的处理方法:浓含油废水采用超滤法、稀含油废水采用生化法、含锚废水采用还原法、酸碱废水采用中和法。(2)冷轧废水处理系统存在的主要问题：采用超滤处理冷轧浓含汕废水必须进行予处理和水量调节，否则会堵塞、损坏超滤膜及影响超滤膜的正常运行:采用生化法处理冷轧稀含油废水须开发、培养生物阐种，否则系统不会正常运行，达不到处理效果。(3)通过现有包钢冷轧工程浓含油废水处理系统的实际运行，分析化验，上述浓含油废水采用超滤法完全满足设计要求：在进行予处理和水量调节的情况下，超滤系统在最佳温度45—55CPH的耐受程度在14,设賈了防亚铁离子堵塞的硝酸淸洗设施及专用淸洗剂清洗的条件下，超摘处理浓含油废水，出水泊含量小于等于30mg/L;COD小于等于1000~2000mg/L;。(4)通过现有包钢冷轧工程稀含油废水处理系统的实际运行，分析化验，上述稀含油废水采用接触氧化法工艺达到国内先进水平，完全满足设计要求：稀含油废水在温度t=2535C,pH=68,且配置了适宜的专性菌种的条件下,最高除油效果可达98%以上，一般均可在94%以上，CODcr去除率也可保持在85%以上。能满足处理出水油小于等于10吨/L，COD小于等于15(m/L的出水耍求。 致谢本论文是在导师王志益教授和兼职导师王利平教授的指导下顺利完成的，从论文的选题到最后定稿无不凝聚着两位导师的心血，在此表示深深的谢意!衷心感谢我的两位导师在木课题的研究和论文撰写过程中给予的悉心指导。王志盈教授学识渊傅，治学严谨，不仅使我系统地学习了本专业的经典理论和学科的最新发展，而且也为我顺利完成论文写作注入了源泉:论文整理阶段，王志盈教授对于论文的内容多次审查、字斟句琢，充分表现了他严谨的作风，这也为我以后的工作提供了学习的榜样.王利平教授长期从事给排水理论研究工诈，具有深厚的理论功底和丰富的实践经验。他作为我的师长，不仅对我的研究生学习给予极大的支持和理解，而且对论文资料的收集、整理提供了极大的帮助。在百忙的工作之余，王利平教授多次挤出时间指导我的论文写作，并且亲自为我逐字逐句修改论丈。本试验研宂，凝聚着包钢薄板坯连铸连轧厂动力部各位同事（尤其是阎继宁部长、郑桂英高级工程师、盛新一工程师、）和江苏博大环保股份有限责任公司及其技术人员（尤其是王亚君经理）的心血和汗水:本试验能顺利完成，是江苏博大环保股份有限责任公司相关负责人的大力支持，以及该公司实验室全体同仁共同努力和辛勤劳动的结果，在此对江苏溥大环保股份有限贵任公司相关负贵人和实验室的全体同仁特表感谢。感谢西安建筑科技大学和内蒙古科技大学的各位任课老师传授给我的专业知识，为我的论文写作奠定了坚实的基础。 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