以習(xí)近平生態(tài)文明思想為指導(dǎo)堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)，是“新時代”環(huán)境保護工作的新要求。寶武集團為實現(xiàn)“高于標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)于城區(qū)、融入城市”的綠色城市鋼廠設(shè)想，需要更加嚴(yán)苛控制各個基地的水污染物排放總量。冷軋廢水是冶金行業(yè)最難處理的廢水之一。首先冷軋工序復(fù)雜，包括酸軋、脫脂、熱鍍鋅、電鍍錫、彩涂、平整等，各個工序不同種類的廢水匯總成冷軋廢水。其次是冷軋廢水水量大、有機物含量高、成分復(fù)雜。第三，鋼鐵企業(yè)廢水排放口主要排放的是環(huán)保達標(biāo)的冷軋廢水。環(huán)保局在每個排放口都安裝了在線檢測裝置，對廢水系統(tǒng)處理的穩(wěn)定性要求高。
環(huán)保部頒布的《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13456-2012）》規(guī)定，冷軋廢水排放必須滿足COD低于30 mg/L，總氮低于15 mg/L等“史上最嚴(yán)”指標(biāo)。
圖2 新的鋼鐵行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)寶鋼冷軋廢水主要主要由預(yù)處理單元和生化處理單元兩部分構(gòu)成。冷軋廢水COD為1000-3000mg/L，總氮為40-60mg/L，經(jīng)過處理后，冷軋外排水COD為60-90mg/L，總氮為20-35mg/L。傳統(tǒng)處理工藝已經(jīng)不能滿足新的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，而且國內(nèi)外鋼廠均采用類似的處理工藝尚無成熟的處理工藝可借鑒。因此，本項目以構(gòu)建高效冷軋廢水處理工藝為目標(biāo)，杜絕水質(zhì)超標(biāo)排放，實現(xiàn)冷軋廢水各種污染物全流程管控。以冷軋廢水為研究對象，開發(fā)冷軋廢水生化-物化耦合處理工藝，形成了微生物精準(zhǔn)控制、臭氧催化氧化、高效膜循環(huán)回用和濃水三維電催化等四大核心技術(shù)，建立了冷軋廢水廢水達標(biāo)處理和資源回用等不同處理目標(biāo)的多層次技術(shù)體系。
首先，構(gòu)建高效生化系統(tǒng)，采用分子生物學(xué)技術(shù)對冷軋廢水生化過程中的相關(guān)功能菌群進行分析。第二，針對生化出水的特點，開發(fā)臭氧催化技術(shù)，研究各項工藝參數(shù)對COD的去除效果的影響。第三，部分達標(biāo)排放廢水采用高效膜系統(tǒng)進行資源化回用。第四，針對冷軋膜濃水，開發(fā)三維電氧化技術(shù)，在高電導(dǎo)率條件下，快速去除濃水中的機物。項目團隊立足寶鋼股份冷軋廢水的現(xiàn)狀，聚焦冷軋廢水難降解有機物和總氮等關(guān)鍵污染物，從冷軋廢水深度處理的系統(tǒng)性、整體性與全過程出發(fā)，開發(fā)了冷軋廢水生化-物化強化處理新工藝，獲得重大科技創(chuàng)新。1、開發(fā)了微生物精準(zhǔn)控制技術(shù)。為提高生化處理系統(tǒng)的污染物去除效能，構(gòu)建了含有高濃活性微生物的固定填料生化系統(tǒng)，利用高通量測序技術(shù)，確定變形菌門等優(yōu)勢菌群，在分子生物學(xué)層面揭示了微生物群落特征和演替變化規(guī)律。工程中，精準(zhǔn)控制的微生物系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢明顯，工程出水COD分別在20-48 mg/L，平均去除率達到79.8%，噸水運行成本低于0.4元。
2、開發(fā)了炭基載體臭氧催化技術(shù)。為進一步去除生化出水中的難降解有機物，開發(fā)了催化活性高、穩(wěn)定性好、易制備及成本低的炭基納米載體催化劑，并應(yīng)用于非均相催化臭氧催化中，高效去除冷軋生化出水中的有機污染物。示范工程運行過程中，外排水COD和總氮分別低于25mg/L和8mg/L，各項水質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于最嚴(yán)格的國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
3、形成高效膜循環(huán)回用技術(shù)。針對可達標(biāo)排放的冷軋廢水，開發(fā)高效膜循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)了膜法水處理過程中的膜通量長期穩(wěn)定、膜污染高效控制、膜高品質(zhì)出水保障等目標(biāo)。在上海寶山基地，每年（產(chǎn)生）回用1000多萬噸的工業(yè)再生水，廢水回用率達到72.1%，噸水處理成本低于3.2元。
4、首次開發(fā)濃水三維電氧化技術(shù)。針對高電導(dǎo)率的膜濃水，開發(fā)三維電氧化技術(shù)，明確了羥基自由基去除有機物的降解機理；實際工程運行中，出水COD低于20mg/L，COD去除率達到53%。
項目團隊共申請發(fā)明專利42件，已授權(quán)13件，認(rèn)定企業(yè)技術(shù)秘密17項，發(fā)表論文21篇。技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用經(jīng)濟效益和社會效益顯著，近三年累計直接科研效益12332.5萬元。該技術(shù)已成功應(yīng)用于寶鋼寶山基地冷軋2030廢水系統(tǒng)、冷軋1420、冷軋1730廢水系統(tǒng)、1800廢水系統(tǒng)和硅鋼4期廢水系統(tǒng)、湛江東山基地冷軋1期和冷軋2期廢水系統(tǒng)，每年處理冷軋廢水超1500萬噸。該技術(shù)成果由中國金屬學(xué)會鑒定為國際先進水平，并獲得2021年冶金科技進步二等獎。外排水COD和總氮等指標(biāo)處于國際領(lǐng)先地位，噸鋼外排水明顯優(yōu)于國外同行。項目成果應(yīng)用過程中，冷軋廢水中主要污染物有效降低，廢水排放量顯著減少，環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益顯著。
