图1  板式MBR膜元件工作原理图

冷轧生产的工艺包括酸洗、冷轧、退火、脱脂、热镀锌、平整、修磨等工艺段。冷轧废水是冶金行业内最难处理的废水之一。冷轧废水包括中性盐及含铬废水、酸性废水、浓油废水、稀碱油废水、平整液废水等。宝钢不锈钢有限公司拥有国内先进的冷轧生产线。本文就其配套建设的冷轧废水处理的浓油废水生化处理设施的设计与运行进行了介绍和分析，可作为相似工程中的借鉴和参考。

宝钢不锈钢有限公司拥有国内先进的冷轧生产线，年产冷轧不锈钢和碳钢超过200万t，是国内重要的冷轧不锈钢和碳钢生产基地之一。冷轧废水是冶金行业内最难处理的废水之一。冷轧废水包括中性盐及含铬废水、酸性废水、浓油废水、稀油含碱废水、平整液废水等。

冷轧浓油废水主要来源于冷轧机组排出的乳化液废水、脱脂段排出的浓油强碱废水、平整液废水等。废水主要污染成分为油和COD。浓油废水油含量约4000~9000mg/L，CODcr约为15000~47000mg/L，NaOH约7800mg/L，温度约100℃，pH=5~14。

本文就宝钢不锈钢有限公司配套建设的冷轧废水处理的浓油废水生化处理设施的设计与运行进行了介绍和分析，供实际工程或生产实践参考。

冷轧浓油废水生化处理工艺流程

浓油废水生化处理工艺流程为：陶瓷膜除油系统出水→热交换器→冷却塔→生化系统MBR装置→出水。

经生化处理后出水控制水质指标为：含油小于5mg/L，CODcr小于100mg/L。

浓油废水生化处理设施的主要构筑物和设备

浓油废水生化处理系统的主要构筑物和设备有换热器、冷却塔以及生化系统-MBR装置等。

换热器与冷却塔

超滤装置的出水温度仍很高，在60℃左右，不能直接进入生化装置。冷却分两步，第一个是热交换，第二个为冷却塔，确保温度降下来。热交换器是利用循环冷却水降低废水至一定温度。在第一级热交换之后，废水进入冷却塔进一步降低温度。本两级冷却工艺可确保温度从65℃降低到35℃。经冷却塔之后，废水排至一分配池，并通过重力作用，将水平均分配至2个缺氧池。

生化系统-MBR装置

膜生物反应器（MBR）是将膜技术与微生物技术相结合的一种先进的废水处理方法，即以超滤、微滤膜等取代常规活性污泥法中二沉池的污水处理新工艺。图1为常规板式MBR的工作原理。

该法利用膜的高效截留作用，克服了传统活性污泥法中污泥膨胀对处理效果的影响，还可以将污水中可生化性差的乳化液、悬浮物、胶体进行截留，可灵活控制反应器水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT），增加了曝气池活性污泥的浓度，提高生物的降解速率，降低了负荷率。

MBR具有以下特点：

污泥浓度高、污泥负荷低、处理效率高、耐冲击负荷；

污泥浓度高、水力停留时间短、高容积负荷、占地面积小；

产水水质好；

水力停留时间和污泥泥龄完全分离，运行控制灵活；

泥龄长，大大提高了污泥降解有机物的效率；

可以滤除细菌、病毒等有害物质；

基本实现无剩余污泥排放；

流程简单、能耗低。

MBR有两种工艺类型，即浸没式（submerged）MBR和外置式（external）MBR。宝钢不锈钢有限公司冷轧浓油废水生化处理采用的是浸没式MBR，采用PVDF外压式板式膜，膜孔径0.1μm。MBR生化池污泥浓度在8000~15000mg/L之间。

浓油废水进入生化系统分配池，再进入缺氧池和MBR耗氧池。缺氧池内有水解酸化作用，MBR耗氧池内设MBR装置。MBR耗氧池内的污泥部分回流至缺氧池。

图2  现场膜生物反应器照片

缺氧池水力停留时间为7h。缺氧池出水随后进入MBR耗氧池，池外设4台自吸泵，将MBR耗氧池出水输送至清水池。MBR装置设在水下，在装置下面设有曝气装置，一方面为微生物生长提供氧气，另一方面可将膜上的污染物吹出，延长膜的使用寿命。MBR耗氧池的水力停留时间为25h。MBR耗氧池内设溶解氧仪和污泥浓度计。

分配池、缺氧池和MBR耗氧池均为钢筋混凝土构筑物，内涂环氧煤沥青防腐。

浓油废水生化处理系统——MBR装置的运行管理

生化系统-MBR装置的控制

MRB系统自带PLC控制柜，根据系统程序自动控制相关的监测仪表与自动阀门。

根据自吸泵出口管道上安装的压力表数据，可了解MBR系统的运行状态。当压力超过30kPa时，膜系统需立即清洗。此时，进行手动化学清洗。根据气动阀门关闭的数目，自吸泵出口处的自动阀会自动调节，从而保证一定的膜通量。溶氧仪用来监测耗氧池内溶解氧，保证DO值处于设定范围内（4mg/L以上）。

生化系统-MBR装置的操作规程

稳定通量

临界膜通量：320L/（m2·d），稳定通量为4m3/h。

抽吸压力

稳定运行真空度范围<15KPa；报警真空度上限：20KPa；停机真空度上限：30KPa。

曝气强度

曝气压强>0.06Mpa；曝气量10~15L/片·min。

水质生化能力要求

MBR耗氧池上清液：CODcr<100ppm。

污泥浓度

MLSS下限：8000ppm；上限：15000ppm。

污泥品质

污泥黏度上限<100mPa·sec；过滤性能：>50mL/5min。

运行监测指标

系统运行时，周期性监测以下指标：总油、动植物油、CODcr、BOD5、MLSS、污泥黏度和污泥过滤性能。

生化系统-MBR装置的维护保养

在线化学清洗

当膜组件抽吸压力超过20kPa，可以考虑采取在线化学清洗措施；化学清洗配方：5‰次氯酸钠+1‰当量氢氧化钠+清水；清洗溶液用量：2L/片膜；具体操作步骤：

①将清洗组件停机，并关闭其曝气阀门；②在清洗罐内按上述配方配制好清洗溶液；③打开膜组件的清洗阀门，连接清洗软管；④控制清洗阀门、调节注入溶液流速；⑤清洗溶液注入完毕，注意留有一定时间方便清洗管道排气；⑥静止4~6h，重新开机。

水力冲洗

将膜组件（连框架）吊出水面，按组取出膜元件（膜片），用自来水管（压力<1.6kg），距离30cm远处冲洗膜面。

化学浸泡

浸泡配方：5‰次氯酸钠+1‰当量氢氧化钠+10ppm K12 ，时间>6h。

运行期间维护保养

①运行期间，曝气不得关闭或过量；②由于使用穿孔曝气，溶氧不设限；③生化池液位影响板式膜真空表压力；④板式膜重新启动时，需要向真空泵内灌水；⑤生化池内不得乱扔杂物；⑥板式膜一旦浸水启用，维护、检修离水时需要防止风干（室内建议不超过12h）。

小结

冷轧厂浓油废水生化处理设施自2009年建成投产以来，一直运行稳定，满足生产要求。经生化处理后出水水质指标为：含油约3~5mg/L，CODcr为40~80mg/L。该工艺经工程实践证明是非常成功的，值得推广。