包钢冷轧含油废水处理工艺分析及生物降解特性分析_黄敏.docx

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1、 声 明 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含本人或其他人在其 它单位 己申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研 究所做的 所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任 . 关于论文使用授权的说明 本 人 完全 了 解西 安 建筑 科 技大 学 有关 保 留 、 使 用 学位 论 文的 规 定 ， g 卩 ： 学 校有权保留送交论文的复印件， 允许论文被查阅和借阅；

2、学校可以公布论 文的 全部或部分内容， 可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定） 注：请将此页附在论文首页。 西 安 建 筑 科 技 大 学 硕 士 论 文 包钢冷轧含油废水处理工艺分析及生物降解特性分析 专 业：建筑与土木工程 研究生 ：黄敏 指导教师 ： 王 志 盈 教 授 王 利 平 教 授 摘要 冷轧含油废水有浓含油废水和稀含油废水两种类型。具有高 COD、低 BOD 的特 性，传统的除油方法不能达到很好的除油效果。本论文针对包钢冷轧含油废水选用 物 理法、生化法分别处理冷轧工艺中的浓含油废水和稀含油废水进行了分析和研究 , 其 结果对冷乳

3、含油废水的治理提供了依据。 本文分析了包钢冷轧废水处理站处理规模的选定、含油废水量的确定、水处理 工 艺的选择，比较深入的分析了无机超滤处理浓含油废水及微生物专性菌（生化法 ) 处 理稀含油废水机理。通过实验数据，研究分析了不同温度、 pH 值下，利用微生物 专 性菌种处理冷轧含油废水及 COD 降解效果，提出了适宜的运行条件，可作为实际 运 行工艺参考。 关键词：含油废水；超滤；微生物；废水处理；运行环境 论 文类型：应用研究 西 安 建 筑 科 技 大 学 硕 士 论 文 treatment of waste water from Baogang Cold Mill for technol

4、ogy biolysis and onanism degradation reaction characteristic bioiysis Speciality： Municipal Engineering Graduate Student： HuangMin Tutors Wang ZhiTing Wang LiPing Abstract Cold Mill have two king of Waste water with oil for concentrated and dilution oil. The oil in waste water from cold mill is diff

5、icult to treated by traditional technics because of the high chemical oxygen demand and low biochemical oxygen demand. This article study physic technique and biological-chemistry technique treating conceatrated and dilution oil in Baogang Cold Mill This study have practice guiding value for Waste w

6、ater with oil for Cold Mill This article make removeing oil technics through making water flow 、 selecting reatment technique .These use analysing abio-ultra (physic technique) treating concentrated oil and microorganism colony (biological-chemistry) treating dilution oil.We will take a simulation e

7、xperiment of bacterium to get some date of degradation rate in different conditions. By means of these date, we want to fund a optimal condition for contact oxidation method using bacterium. Key words: Waste water with oil for Cold Mill； Ultra； Microorganism； Waste water treatment； Environment of op

8、eration Thesis type: Application 西 安 建 筑 科 技 大 学 硕 士 论 文 目录 1 冷轧含油废水处理现状 - 1 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 . 1 1.2 国内外冶金行业生化法处理稀含油废水的发展现状 . 2 2 包钢冷轧工艺及其含油废水特征 . 4 2.1 包钢冷轧工艺简述 . 4 2.2 包钢冷轧废水来源及废水水质 . 4 2.2.1 酸洗机组废水排放特性 . 4 2.2.2 冷轧机组废水排放特性 . 5 2.13 热渡锋机组废水排放特性 . 5 2.2.4 平整机、磨床、酸再生站废水排放特性 . 7 2.2.5

9、 检化验、循环水系统废水排放特性 . 7 2.2.6 废水水质的确定 . 7 2.3 包钢冷轧废水处理水量的确定 . 7 2.3.1 浓含油废水处理规模确定 . 8 2.3.2 稀含油废水处理规模确定 . 8 2.3.3 含格废水处理规模确定 . 9 2.3.4 酸碱废水处理规模确定 . 9 2.3.5 水处理规模的确定 . 9 2.4 包钢冷轧废水处理工艺简述 . 9 2.4.1 浓含油废水处理系统 . 10 2_4.2 稀含油废水处理系统 . 10 2.4.3 含铬废水处理系统 . 10 2.4.4 酸碱废水处理系统 . 10 3 本课题研究的内容和意义 - 12 3.1 研究内容 . 1

10、2 3.1.1 分析包钢冷轧含油废水处理工艺、机理 . 12 3.1.2 研究包钢冷轧含油废水运行效果 . 12 3.2 研究意义 . 13 4 含油废水处理工艺分析 . 15 4.1 浓含油废水处理特性分析 . 15 III 西 安 建 筑 科 技 大 学 硕 士 论 文 4. U 超滤处理浓含油废水机理 . 15 4.1.2 浓含油废水处理工艺过程 . 17 4.1.3 浓含油废水处理技术参数 . 17 4.1.4 浓含油废水处理运行效果分析 . 19 4.2 稀含油废水处理特性分析 . 20 4.2.1 生化法处理机理 . 20 4.2.2 稀含油废水处理工艺过程 . 22 4.2.3

11、稀含油废水处理技术参数 . 22 4.2.4 稀含油废水处理运行效果分析 . 25 5 生物接触氧化法及稀含油废水处理的实验研究 26 5.1 技术来源 . 26 5.1.1 生物接触氧化法 . 26 5 丄 2“ 倍加清 ” 生物菌种 . 27 5.2 生化法处理稀含油废水实验研究 . 28 5.2.1 实验构想 . 28 5.2.2 实验设备 . 28 5.2.3 实验准备 . 29 5.2.4 实验过程 . . 30 5.2.5 实验总结 . 31 6 ife - 35 致 谢 36 - 37 IV 西 安 建 筑 科 技 大 学 硕 士 论 文 1 冷轧含油废水处理现状 现代化的大型冷

12、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、 热镀锌机组、平整机组、酸再生机组、磨辊加工间、机修间、检化验 室和其他公用辅助设施等。 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、含铬废水。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。 冷轧废水含污染物多，废水成分复杂，且废水量、废水成分变化较大，特别对 于 大型综合性的冷轧厂，废水水质

13、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。 上述四种废水中，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 行费用髙。尤其是大型的冷 乳厂对环保要求都比较高，通过包钢冷乳工程的设计、 实际运行、实验及在参考大量国内外文献 和国内最新研究成果的基础上，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 行研究、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

14、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、微 滤、超滤、反渗透、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 ” ，日本则把膜技术作为 21 世纪的 基 盘技术进行研究和开发。世界著名的化工与膜专家、美国国家工程院院士、北美 膜 学会会长黎念之博士在访问我国时说 “ 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。 . 我国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

15、，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工业化过渡， 全 国从事超滤技术研究和生产的单位有二百多个。 西安建筑科技大学硕士论文 我国最先引进超滤技术处理浓含油废水是宝钢 2030 冷轧，采用的是有机膜超 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 方法需消耗大量药剂，油品不能回用，占地面积大，造成二次污染；超滤法具有 效 率高，占地小，油品能回收，无二次污染等优点。 . 由此可见，超滤技术（物理法）处理浓含油废水已逐渐代替物理化学法（隔油、 气浮破乳法）处理浓

16、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 C02,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 一 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，但 近 年来由于生物 工 程技术的发 展 ，使生物技术 在 处理高浓度难 降 解有 机 工 业 废水方 面 有了新的发展 ， 利用微生物 的 可变异性，强 化 微生物活性和 浓 度， 可 研 制 出 适

17、 合 处 理 难 降 解 有 机 工 业 废 水 的 高 新 生 物 处 理 技 术 与 设 备 。 目前世界各国都在进行这方面的研究，加拿大 EPI 在国际上已取得领先地位。最 近美国，日本，意大利，新西兰，比利时等国在工业及城市污水处理利用生物滤 池 的同时，采用加拿大 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 面通过引进（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

18、 率，另一方面则是通过长期不断的培养驯化和优选，以便得到适用于处理各种不 同 情况废水的微生物菌种。 以生物滤池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。研究与实践 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， _抗冲击负荷，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 K 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

19、当迅速，对生物膜特征的认识和基础理论研究不 断加深， 已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 西 安 建 筑 科 技 大 学 硕 士 论 文 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国民经济建设及社会可持续发展 做出积极的贡献。 西 安 建 筑 科 技 大 学 硕 士 论 文 2 包钢冷轧工艺及其含油废水特征 2.1 包钢冷轧工艺简述 包

20、钢 冷 轧 薄 板 工 程 是 包 头 钢铁 （集 团 ）有 限 责 任 公 司 （简 称 包 钢 ）继 引 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 计 140 X104 吨 ， 其 中 用 于 生 产 镀 锌 板 卷 43 X104 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 1

21、40X104 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 辊 平 整 机 组 一 套 ， 设 计 年 生 产 能 力 80X104 吨 ； 连 续 热 镀 锌 生 产 线 一 条 ， 设 计 年 生 产 能 力 43 X104 吨 ； 重 卷 分 卷 机 组 1 条 ； 磨 床 3 台 。 另 有 生 产 辅 助 车 间 ： 乳 辑 修 磨 间 、 循 环 水 泵 站 、 废 水 处 理 站 、 成 品 钢 卷 库 各 一 座 。 CS

22、P 生产线生产的热轧钢板卷通过高速运卷小车从热乳钢卷库运送到冷乳生产 线后，经过： 开卷一 焊接 拉矫 酸洗一 漂洗 轧制 前切 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氧罩式退火炉退火， 再进入湿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 进梁进入连续热镀锌生产线，经过 :开卷 焊接 拉 矫 碱洗一 -漂洗 退火一 -镀锌 冷却 淬水 拉弯 矫直 光整 钝化 剪切 涂油 卷取，产出成品镀锌钢板卷。 2.2 包钢冷轧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

23、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 包钢冷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 3 非放特性 废水名称 排放位置 废水成分 平均值 排放频度 酸洗段 含酸 废水 酸洗段 含酸 废水 HCI: 10 15g/l Fe： 1 5g/l PH： 0 4 3,0 m3 (max12.0m3/ h) 每 4 小时一次 液压站 含油 废水 液压站积 水 坑 油 0.5 m3 每天一次 活套坑 含油 废水 r 活套地坑积 水坑 油 0.5 m3每天一次 西 安 建 筑 科 技 大 学 硕 士 论 文 2

24、. 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 化液 乳化液槽 油： 5000 mg/l, Fe： 500 2000 mg/l, PH： 5 to 7; COD: max. 15000 mg/丨 温度： 25 50C 500 m3 1 次 /年 废水坑 油： 500mg/l, 杂物： 200 400mg/l, PH： 5 to 7 0.2 m3/h 连续 润滑系 统含油 废水 地下油库 积水 坑 油： 200 5000mg/l, Fe： 1000 2000 mg/l 杂物：

25、 200 400 mg/l PH： 5 to 7 温度： 25 50C COD: 1000 5000 mg/l 0.3 m3/h 连续 轧辊清 洗废水 积水坑 油： 5000 mg/l, Fe： 2000 mg/l 杂物： 500 mg/l PH： 7 to 8 温 度 ： 30 70C COD： 15000mg/l 5 m3 1 次，周 清洗 地下油库积水 坑 油： 5000 mg/l, Fe： 2000 mg/l 杂物： 500 mg/l PH： 7 to 8 温 度： 30 70C COD： 5000 mg/l 2 m3 1 次调 废气洗 涤系统 废水 废气洗涤系统 积水坑 油： 500

26、0 mg/l/ Fe： 500 mg/l, PH： 5 to 7; COD： 10000 mg/l 温度： 30 70C 1.5 m3/h 连续 预 分 离 DS 系统 地下油库积水 坑 油 : 5000 mg/l, Fe： 500 - 2000 mg/l, PH： 5 to 7; COD： 10000mg/l 温度： 25 5(TC 0.5 m3/h 连续 2. 2. 3 热镀锌机组废水排放特性 包钢冷轧工程热镀锌机组废水排放特性见表 2-3 5 西 安 建 筑 科 技 大 学 硕 士 论 文 表 2-3 热镀锌机组废水排放特性 废水名称 排放位置 废水成分 平均值 排放频度 含碱废水 清洗

27、段 NaO Fe： PH： 油： 温度： 1.5 30g/l 0.1-3 g/I 7 10 0.05 1g/l 60 80C 4.9 m3/h 含碱废水 集水坑 同上 16 m3/h 征常 32 m3/h(最大） 含碱废水 碱洗段集 NaO 30g /I 50m3 每月一次 Fe： 3g/l 水 PH: 7 10 坑 油： 4 7g/l 温度： 60 8CTC 含碱废水 漂洗段集 NaO Fe： 0.5 1g/l 约 0 23m3/h 连续 PH： 7 10 坑 油： 约 0 温度： 60-80C 12m3/h 每月一次 含碱废水 烟气净化 系 统集水坑 NaO H： PH： 温度： 2g/l

28、 7 10 60C 1 m3/h 连续 含锌废水 淬火系统集 Zn 粒 : 50mg /I 0.5 m3/h 连续 PH： 6.5 9 水坑 温度： 37C 10 m3/h 每月一次 含锌废水 平整及拉 Zn 粉 0.4 m3/h 连续 洗涤 矫 剂 系统集水 坑 PH 及 5%溶液： 8.6 温度： 常温 含铬废水 钝化段集 水 坑 有毒 25 400g/l 通常情况下 0 排放 1 m3/h - 液 : Cr6+： Cr3+： 2mg/L 温 度： 15 40C，最佳： 25 35C 填料充满率： 80% 风 量： Q=15m3/min P=0.05 O.IMPa 反应池材质： 钢砼 (9

29、) 投菌装置 主要用于 “ 倍加清 ” 专性菌的活化、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 量 ： 1 只 材 质： PE (10) 斜板沉淀池 主 要 用 于 微 生 物 反 应 后 固 液 的 分离 。 可 适 当 投 加 PAM、 净 水 剂 ， 进 一 步 降 低 废 水 中 残 留 的 COD&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 ： 1.8m3/ (m2 h

30、) 数 量： 2 台 材 质： 钢制内衬 FRP 斜板 PVC 填料材质 搅拌装置： (11) 排泥泵 5#、 6# 流 量： 20m3/h 功 率： 7.5 kw 数量： 2 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 稀含油废水处理运行效果分析 (1) 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 生 化 法 完 全 满 足 设 计 要 求 ： 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

31、上 。 (2) 稀含油废水采用生化法最佳运行环境： 温度 t=25 35t：， pH=6 8。 25 西 安 建 筑 科 技 大 学 硕 士 论 文 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是微生物反应池，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中的生物膜法范畴。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

32、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： (1) 本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束绑扎在尼龙 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，因此生物膜上的生物相很丰富，除 细菌外， 球衣菌类的丝状菌、多种种属的原生动物和后生动物，能够形成稳定的生 态系。 (2) 填料表面全为生物膜所

33、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，能够提高净化效果。 (3) 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，不产生滤池 媚， 也很少散发臭气 (4) 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 能够用以脱氮和除磷。 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（又称全面曝气式）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