冷軋含油廢水是冷軋廢水中最難處理的一類污水，如果直接排放，不僅污染環(huán)境，還會造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，必須對鋼鐵企業(yè)冷軋含油廢水進(jìn)行處理，使其滿足冷軋廢水排放標(biāo)準(zhǔn)和回用水標(biāo)準(zhǔn)，從而減少鋼鐵企業(yè)污水排放量和新水補(bǔ)充量，提高廢水循環(huán)利用率。
1 冷軋含油廢水常用處理技術(shù)
1.1 重力分離法
重力分離法是利用油水密度差異使油上浮，從而達(dá)到油水分離的方法。常用的設(shè)備是隔油池，可以去除廢水中相對密度小于1 和直徑大于25 μm的懸浮和乳化狀態(tài)的油類物質(zhì)，出水油質(zhì)量濃度一般小于50 mg/L，但不能去除廢水中的溶解油。隔油池的種類很多，國內(nèi)外普遍采用的有平流式隔油池（API）、平行板式隔油池（PPI）、傾斜板式隔油池（CPI）和壓力差自動撇油裝置等〔1〕。
1.2 氣浮法
氣浮法又稱浮選法，是處理含油廢水比較有效的一種方法〔2, 3〕。該法就是讓廢水中產(chǎn)生大量的微氣泡，微氣泡與水中的乳化油和密度接近于水的微細(xì)懸浮顆粒相黏附，黏合體因密度小于水而上浮到水面，形成浮渣，從而加以分離去除。氣浮法通常作為對含油污水隔油后的補(bǔ)充處理，經(jīng)過氣浮處理，可將含油質(zhì)量濃度降到30 mg/L，再經(jīng)過二級氣浮處理，出水含油質(zhì)量濃度可達(dá)到10 mg/L 以下。根據(jù)水中形成氣泡的平均直徑大小、溶入條件和氣泡形成方式，氣浮法分為溶氣氣浮法、布?xì)鈿飧》ê碗娊鈿飧》�。目前氣浮法中�?yīng)用較多的為溶氣氣浮法，該技術(shù)具有產(chǎn)生污泥少、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)；但也存在占地面積大、藥劑用量大、浮渣造成二次污染等缺點(diǎn)。電解氣浮法作為一種新的廢水處理技術(shù)，具有浮選效率高，除油效果好的特點(diǎn)。L. B. Mansour 等〔4〕采用鈦涂釕氧化物為陽極，不銹鋼絲網(wǎng)為陰極，研究了不同參數(shù)（電流密度、油濃度、浮選時間及絮凝濃度）下的除油效率。
1.3 絮凝法
絮凝法在國內(nèi)外含油廢水處理中應(yīng)用較為廣泛〔5, 6〕。該法包括化學(xué)藥劑絮凝法和電絮凝法�；瘜W(xué)藥劑絮凝法主要是向廢水中投加絮凝劑，通過絮凝劑的水解聚合作用、分子鏈架橋作用以及吸附作用達(dá)到絮凝的目的，然后通過沉淀或氣浮的方法將油去除。該法除油效率可達(dá)80%～90%，COD 去除率可達(dá)50%～85%。電絮凝主要是通過外加電壓產(chǎn)生凝聚，江蘇科技大學(xué)對電凝聚法處理軋鋼含油廢水進(jìn)行了研究〔7〕，當(dāng)pH 為6，電流密度為4 mA/cm2，電解時間為40 min，投鹽量為1.25 g/L，極間距為1 cm時，COD 的去除率大于99.5%。
目前應(yīng)用的絮凝法主要是化學(xué)藥劑絮凝法，為了提高含油廢水的處理效果，通常是無機(jī)高分子絮凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)合使用，常用的無機(jī)絮凝劑有聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）、聚硅硫酸鋁（PASS）等；常用的有機(jī)絮凝劑有聚丙烯酰胺（PAM）。對于絮凝法的發(fā)展研究主要集中在絮凝劑的開發(fā)和應(yīng)用，尤其是新型復(fù)合絮凝劑和天然有機(jī)高分子絮凝劑的開發(fā)。
1.4 吸附法
吸附法是利用多孔性吸附劑的吸附作用，對廢水中的溶解油和其他溶解性有機(jī)物進(jìn)行物理、化學(xué)性、靜電吸附，達(dá)到油水分離的目的。常用的吸附劑有活性炭、粉煤灰、褐煤、高分子聚合物和吸附樹脂等。目前，活性炭作為吸附劑的吸附技術(shù)在鋼廠廢水處理中應(yīng)用較多，如韓國浦項〔8〕、我國寶鋼等。周珊等〔9〕利用粉煤灰吸附處理冶金含油廢水，當(dāng)廢水pH為13，灰水比為1∶10 時，粉煤灰的除油效率為95.43%，出水含油質(zhì)量濃度為11.7 mg/L。對于吸附法的發(fā)展，主要是開發(fā)吸附容量大、吸附速度快、回收容易、吸油效率高、保油性能好、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的吸附材料。
1.5 膜分離法
膜分離法是利用液-液分散體系中的兩相與固體膜表面親和力不同，通過外界作用力以物理截留方式進(jìn)行油水分離。作為一種新型含油廢水處理技術(shù)，能夠有效去除廢水中的乳化油和分散油，并具有操作穩(wěn)定、出水油含量低、油水分離過程不需要化學(xué)藥劑、系統(tǒng)本身不產(chǎn)生污泥等特點(diǎn)，最近幾年在國內(nèi)外含油廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，應(yīng)用于含油廢水處理領(lǐng)域的膜分離技術(shù)有微濾法、超濾法和納濾法，其中以超濾法應(yīng)用最多〔10, 11, 12, 13〕。
超濾法處理含油廢水關(guān)鍵在于超濾膜的選擇，超濾膜包括有機(jī)膜和無機(jī)膜。最早采用的超濾膜為有機(jī)膜，如醋酸纖維素膜、聚酰胺膜、聚醚砜膜等，但有機(jī)膜售價高、不耐高溫、容易水解且不易清洗。20世紀(jì)90 年代，南京化工大學(xué)研制出了以氧化鋯、氧化鋁等為材料的無機(jī)陶瓷膜。無機(jī)陶瓷膜除具有有機(jī)膜分離方法的優(yōu)點(diǎn)外，還具有耐高溫、耐強(qiáng)酸、耐氧化及耐有機(jī)溶劑的侵蝕特性，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長，截油率高，清洗再生性能好等優(yōu)點(diǎn)。寶鋼采用國產(chǎn)無機(jī)陶瓷膜對2030 冷軋含油廢水進(jìn)行處理〔14〕，并與進(jìn)口有機(jī)膜進(jìn)行對比。測試結(jié)果表明，無機(jī)陶瓷膜的滲透量是有機(jī)膜的2～3 倍，油類和COD 的去除率也高于有機(jī)膜。唐鋼還對國產(chǎn)陶瓷膜與進(jìn)口有機(jī)膜處理冷軋含油廢水的各項費(fèi)用進(jìn)行了比較〔15〕，處理量為10 m3/h。國產(chǎn)陶瓷膜與進(jìn)口有機(jī)膜相比，具有明顯的成本優(yōu)勢，結(jié)果如表 1 所示。
1.6 生物法
生物法是利用微生物的代謝作用對廢水中的污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化〔16〕。該法主要包括活性污泥法、生物膜法、氧化溝法等。活性污泥法是在曝氣池內(nèi)利用流動狀態(tài)的絮凝體-活性污泥作為凈化微生物的載體，通過吸附、濃縮在絮凝體表面上的多種好氧微生物和兼性厭氧微生物來分解廢水中的有機(jī)物；生物膜法是使微生物黏附在特定的載體表面，形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微生物共生體，生物膜法包括生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤法、生物流化床法、生物接觸氧化法等，具有比活性污泥法更強(qiáng)的吸附能力和降解能力； 氧化溝法是利用連續(xù)環(huán)式反應(yīng)池作生物反應(yīng)池，混合液在該反應(yīng)池中一條閉合曝氣渠道進(jìn)行連續(xù)循環(huán)，氧化溝通常在延時曝氣條件下使用。生物法處理含油廢水工藝成熟、適應(yīng)性強(qiáng)、無二次污染、但其基建費(fèi)用較高。目前，生物法在冷軋含油廢水處理中的應(yīng)用以與絮凝、氣浮、吸附和膜分離等技術(shù)組合使用為主〔17, 18〕。
1.7 膜生物反應(yīng)器（MBR）
MBR 是將膜技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合的一種廢水處理新方法，首先利用生化技術(shù)降解水中的有機(jī)物，馴養(yǎng)優(yōu)勢菌類，然后利用膜技術(shù)過濾懸浮物和水溶性大分子物質(zhì)〔19〕。MBR 中的膜組件取代了傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端的二沉池，生物反應(yīng)器中的高活性污泥提高了生物處理有機(jī)負(fù)荷。與傳統(tǒng)的生物水處理技術(shù)相比，MBR 具有以下特點(diǎn)：處理效率高、出水水質(zhì)好；設(shè)備緊湊、占地面積小；易實現(xiàn)自動控制、運(yùn)行管理簡單。因此，從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看，MBR 將是21 世紀(jì)最有發(fā)展前景的污水處理和中水回用技術(shù)，我國科學(xué)技術(shù)部頒布的《中國高新技術(shù)產(chǎn)品目錄2006》將MBR 列為技術(shù)等級最高的水污染處理設(shè)備。
2 冷軋含油廢水處理工藝及現(xiàn)狀
2.1 冷軋含油廢水處理工藝
由于冷軋含油廢水中存在多種形式的油類物質(zhì)，包括懸浮油、分散油、乳化油和溶解油，因此需要多種方法組合使用。20世紀(jì)70年代，各國廣泛采用氣浮法去除水中懸浮態(tài)乳化油，同時結(jié)合生物法降解COD。后來日本學(xué)者研究出用電絮凝處理含油廢水，用超聲波分離乳化液，用親油材料吸附油。近幾年膜分離法處理含油廢水得到了快速發(fā)展，并與生物法相結(jié)合，取得了較好的效果〔20〕。目前含油廢水處理大體以物理法分離，以化學(xué)法去除，以生物法降解，采用的工藝主要有氣浮-過濾-生物接觸氧化、超濾-生物接觸氧化/生物濾池-過濾、超濾-MBR。
（1）氣浮-過濾-生物接觸氧化工藝。該工藝主要是通過氣浮法去除廢水中的油類物質(zhì)，過濾去除水中的SS 和部分油類物質(zhì)，采用生物接觸氧化對廢水中的COD 進(jìn)行降解，典型工藝如圖 1 所示。在該工藝中，也可以根據(jù)需要，在生物接觸氧化后增加過濾器或膜生物反應(yīng)器（MBR）。
（2）超濾-生物接觸氧化/生物濾池工藝。該組合工藝在冷軋含油廢水的處理中應(yīng)用較為廣泛。超濾可以有效去除含油廢水中的SS 和油類物質(zhì)，而生物接觸氧化/生物濾池可以去除廢水中大部分的COD。典型的超濾-生物接觸氧化/生物濾池工藝如圖 2 所示。在實際應(yīng)用中，通常根據(jù)需要在生物法后增加過濾或吸附工藝。
圖 2 超濾-生物接觸氧化/生物濾池工藝流程
（3）超濾-MBR 工藝。該工藝主要是先將含油廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后用紙帶過濾機(jī)過濾，去除粗渣后進(jìn)入到超濾系統(tǒng)進(jìn)行油水分離，超濾出水進(jìn)入膜生物反應(yīng)器進(jìn)一步處理。該工藝出水水質(zhì)好，處理效率高，但需要嚴(yán)格控制操作條件與工藝參數(shù)，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性。
2.2 冷軋含油廢水處理現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)鋼廠冷軋含油廢水的處理多采用超濾技術(shù)，并將超濾技術(shù)與生物技術(shù)和MBR 相組合，使出水的SS 和油類物質(zhì)得到了較好的控制，但對COD 的處理仍然沒有達(dá)到理想效果。國內(nèi)主要鋼廠冷軋含油廢水處理現(xiàn)狀如表 2 所示。
3 結(jié)論與展望
2008 年，國家環(huán)境保護(hù)總局公布了《鋼鐵工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿，新標(biāo)準(zhǔn)要求：新建生產(chǎn)線從本標(biāo)準(zhǔn)實施之日起，現(xiàn)有生產(chǎn)線自2011 年1月1 日起，冷軋總排放口廢水排放限值COD、SS、石油類分別為30、20、3 mg/L。此標(biāo)準(zhǔn)一經(jīng)通過實施，將對鋼鐵企業(yè)冷軋含油廢水處理提出新的挑戰(zhàn)。同時國家明確提出“十二五”期間“噸鋼化學(xué)需氧量降低0.065 kg”的約束性指標(biāo)。因此，考慮到國家日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和鋼鐵企業(yè)本身的持續(xù)發(fā)展，未來的冷軋含油廢水處理將呈現(xiàn)下面的發(fā)展趨勢：
（1）以超濾為代表的膜分離技術(shù)將成為冷軋含油廢水處理的主流技術(shù)，而膜分離技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)主要是開發(fā)容易清洗、壽命長、高效、低成本的過濾膜。
（2）隨著國家對COD 的排放限制，在今后冷軋含油廢水處理工藝的選擇上，應(yīng)充分考慮COD 的去除效果。同時深入研究含油廢水中COD 的降解機(jī)理，開發(fā)新型COD 處理技術(shù)，馴養(yǎng)高效降解COD 的微生物菌種。
（3）以膜生物反應(yīng)器為代表的廢水處理工藝將會在冷軋含油廢水處理領(lǐng)域進(jìn)行推廣應(yīng)用。膜生物反應(yīng)器的研究重點(diǎn)將集中在開發(fā)新型高效的膜組件，優(yōu)化MBR 運(yùn)行條件以及探索不同的生物處理技術(shù)與膜分離單元的組合形式。
（4）加快新型含油廢水處理技術(shù)的研發(fā)和工業(yè)應(yīng)用，如高級氧化技術(shù)、微電解技術(shù)、人工濕地技術(shù)等，從而推動鋼鐵企業(yè)廢水處理技術(shù)的快速發(fā)展。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
