困擾冷軋廢水處理的主要是水量少、污染物濃度高的濃酸廢水和濃堿廢水。若能找到這兩類廢水資源化、減量化的處理方法，則可大幅減少廢水站的運行成本和處理效率。近年來，寶鋼工程技術集團有限公司以新《鋼鐵工業水污染物排放標準》為契機，在傳承常規冷軋廢水處理工藝的基礎上，潛心于冷軋廢水源頭治理和減排技術、資源化利用、深度處理和回用技術的創新和研發，形成了源頭減排、濃稀分類處理、含鋅廢水資源化利用、濃酸廢水資源化利用、多種深度處理工藝等新工藝、新裝備，實現了冷軋廢水最大限度的回用和有效資源回收，經處理后出水COD能穩定達到30mg/L以下，達到國際領先技術水平。
1實現冷軋廢水綜合利用的新工藝流程
新工藝立足于以下三點：
1）注重源頭減排，機組源頭通過工藝流程的優化減少排污量、排污頻率，減少廢水站的處理負荷；
2）“以廢治廢”為大原則，重視廢水的資源化利用，減少最終作為廢水或固體廢棄物排放的污染物總量；
3）對廢水按水質進一步細分，在酸堿分離的基礎上進一步提出濃稀分離的理念，濃酸和稀酸廢水、濃堿和稀堿廢水分別尋求最適合、最經濟的工藝流程。
濃酸廢水采用樹脂化技術處理，用樹脂吸附其中的Fe2+，通過離子交換的方法置換出吸附飽和的Fe2+，將濃縮后的FeCl2送往酸再生處理站實現酸的再生和生產氧化鐵粉，處理過程中產生的稀酸可用于稀堿廢水的中和或酸的進一步提純濃縮。
濃堿廢水可通過微濾等技術實現源頭減排、減少廢水量和廢水污染物濃度，然后進入廢水處理站通過pH值調整、氣浮、生化進一步處理，濃堿廢水水量遠小于稀堿廢水，濃堿廢水單獨處理可大幅降低生化處理的容積，提高處理效率。
稀酸、稀堿廢水混合后，經pH值調整、氣浮等簡單處理，可直接作為一般回用水回用或經深度處理后作為高品質水回用。
2實施難點和創新點
2.1濃酸廢水的資源化利用技術
通過樹脂吸附交換技術對濃酸廢水除鐵后的出水，可作為廢水站堿性系統中和劑使用。樹脂吸附鐵達到飽和后，通過鹽酸再生恢復其吸附功能。再生后產生含高濃度氯化亞鐵及氯化鐵的再生液，可用于酸再生機組焙燒氧化鐵粉和產生再生酸的資源化利用，產生一定經濟效益。采用此工藝可有效減少廢水站廢水處理過程中鹽酸、石灰消耗量，使廢水站最終排放水的電導率、總硬度明顯降低，進一步提高最終排放水深度回用系統回用率和降低水處理費用。其處理工藝流程見圖1。
濃酸廢水陽離子的主要成分為Fe2+及Fe3+，其他陽離子（如Na+、Ca2+、Mg2+等）均較少，經樹脂床處理后，不僅含鐵量降低，其他陽離子含量也降低，而且酸度升高。出水可輸送到稀堿系統調節池作為中和劑使用。當樹脂床失效后，采用15%的鹽酸進行再生，再生液主要成分為FeCl2和少量FeCl3，總鐵含量為25-35g/L，滿足酸再生工藝要求，可用于焙燒產生氧化鐵粉和產生再生酸。
2.2濃堿廢水的生化處理及源頭減排
長期以來，濃堿廢水都是和稀堿廢水混合后進行生化處理。為實現分類處理，濃堿廢水能否單獨生化處理成為改進的關鍵，技術人員對此進行了探索與研究。2014年寶鋼實施工程改造將濃堿廢水從原堿性廢水處理系統中分離，單獨進行氣浮預處理+生化處理，實現了良好的效果（見表1）。
經過近一年的運行，濃堿廢水生化系統各項指標均達到或優于設計水平，出水CODCr可穩定在50mg/L以內，而氣浮出水B/C比接近0.4，證明了其可生化性，利用生化法處理冷軋濃堿廢水是切實可行的，可推廣應用。
寶鋼利用超濾、微濾技術對脫脂堿液進行離線清潔，提高了脫脂劑利用效率和減少了廢水排放量。高效的堿液凈化技術能提高堿洗液的循環利用率，減少純藥劑的補充量；減少堿液與油脂反應的皂化物和泡沫量；減少廢液的排放量，節約廢液處理費用；完全分離堿洗液油泥，提升帶鋼表面的合格率，減輕軋輥磨損；延長堿洗液的更換周期，減少管道堵塞。微濾等高效的堿液凈化技術更適合于濃堿廢水的源頭減排。
2.3稀酸、稀堿廢水的綜合利用
稀酸、稀堿廢水來自于冷軋機組漂洗段的廢水排放，這部分廢水的排放量占冷軋廢水總量的80%左右。其污染特性僅為輕級污染，電導率、含油量均比較低，是最適合進行廢水回用的冷軋廢水。兩者相互中和，不僅可節約中和劑，也不會引起電導率的升高。根據實際運行情況，這兩股水經pH值調整、氣浮、混凝沉淀等簡單處理就可達到串級利用的回用水水質標準，如再經過離子交換或RO等除鹽工藝，能達到工業水、純水等高品質回用水標準。稀酸、稀堿廢水相互中和，優化了石灰投加流程，廢水出水的硬度和電導率都不會很高，也不需要實施軟化等脫鹽前的預處理工藝。稀酸、稀堿廢水占冷軋廢水水量比例大，這股水以回用作為最終處理目標，最大限度地提升了廢水回用率。
2.4磁混凝技術的應用
磁混凝技術是在傳統絮凝沉淀工藝的基礎上，在絮體上加載可高效回收的磁種，有效地去除污水中懸浮物、油、總磷、重金屬以及不溶性的COD、BOD和其他污染物質，并可減少絮凝沉淀工藝所需用地和加藥量。
由于磁種的比重較大，大幅增加了混凝絮體的比重，從而加快了絮體的沉降速度。工藝同時設置了污泥回流系統，使得污泥中的絕大部分磁種直接循環使用，剩余污泥經過磁種回收后排出該系統。工藝的磁種回收率為99%以上，對某些不易沉降的懸浮物，通過磁混凝可提高沉降效率。
2015-2016年，寶鋼率先將磁混凝工藝用于酸性含鋅廢水處理領域，并實施了工程化應用，通過磁混凝裝置提高Zn(OH)2的純度并加以回收，實現了高價值資源的回收利用。
3經濟效益分析
3.1濃酸廢水資源化經濟效益分析
采用離子交換法實現冷軋濃酸廢水資源化利用，是一項節能減排新技術、新工藝，可提高能源資源的利用效率，不僅具有社會效益，而且還有經濟效益。下面按一條冷軋線可應對的酸洗機組生產能力及生產的酸洗廢水來計算：
1）降低鹽酸耗量，由于酸洗廢水處理后的水替代了稀堿系統鹽酸中和劑，每年可節約2823噸31%的鹽酸，鹽酸單價為270元/噸，可節約費用76.3萬元/年。
2）降低石灰消耗量，酸洗廢水處理原先按工藝需要采用石灰作為中和劑，采用資源化的酸洗廢水后，每年可減少使用11420噸93%的石灰，石灰單價為565元/噸，可節約費用64.5萬元/年。
3）減少污泥產生量，酸洗廢水按原工藝處理，其懸浮物鐵離子及石灰中的固體雜質均會生成污泥，采用新工藝后，每年可減排污泥（含水率75%）1060噸，節約污泥處理費26.5萬元/年。
4）氧化鐵粉生產量，樹脂再生可送至酸再生生產線焙燒氧化鐵粉，每年氧化鐵粉產量125噸，氧化鐵粉售價按1500元/噸計，可產生18.8萬元/年的經濟效益。
綜上所述，若采用離子交換樹脂資源化處理10m3/h濃酸廢水，每年可產生經濟效
益約186萬元。另外鹽酸及石灰的投加量減少，廢水站最終排放水電導率可降低500-800Us/cm，以此提高最終排放水深度回用系統回收率，降低水處理成本。
3.2濃堿廢水源頭減排經濟效益分析
采用微濾凈化技術，可實現軋鋼堿洗液源頭減排的經濟效益為：1）鐵粉和粉塵的去除率大于90%；2）油脂的去除率大于80%；3）堿洗液濃度處理前后基本不變；4）分離后不改變堿洗液的物化性質；5）分離介質能適應堿洗液較高的溫度。最終實現濃堿廢水減排10%，脫脂劑回用率提高10%。
3.3廢水回用的經濟效益分析
以往，稀堿廢水、稀酸廢水分別和濃堿廢水、濃酸廢水合并處理，處理出水污染物指標雖然都達標，但因合并處理造成廢水出水整體硬度高、電導率高、氯離子高，給回用帶來一定的難度，一般僅用于沖渣等低端回用或達標排放。如采用濃稀分離的冷軋廢水處理新工藝，可為企業創造如下經濟效益：
1）減少新水消耗和噸鋼排水量：水質較好、污染物濃度較低的稀堿和稀酸廢水量占廢水站水量的80%左右，這股水如能通過離子交換或RO等工藝實現工業水水質以上的回用，濃水通過深度處理達標排放，整個廢水站至少有50%的廢水實現回用，新水消耗的噸鋼排水量也將下降約50%。
2）年COD排放總量下降為鋼鐵企業結構調整創造前提：冷軋廢水實現部分回用，能減少COD排放總量，有利于企業對各單元的排污量重新調配，為企業發展創造契機。
4結論
寶鋼工程確定的冷軋廢水處理新工藝具有以下特點：
1）特別適合現有工藝的改進：新工藝是在現有工藝的基礎上發展而來，特別是濃、稀分離、源頭減排，可通過管道的切換，迅速實現改造目標；
2）具有顯著節能減排效益：新工藝充分考慮廢水水質特性，減少了廢水處理過程中藥劑的投加，降低了廢水日常運行成本，提高了廢水回用率。
這套冷軋廢水處理新工藝將會對國內冷軋廢水處理技術的進步起到積極的推進作用。
1實現冷軋廢水綜合利用的新工藝流程
新工藝立足于以下三點：
1）注重源頭減排，機組源頭通過工藝流程的優化減少排污量、排污頻率，減少廢水站的處理負荷；
2）“以廢治廢”為大原則，重視廢水的資源化利用，減少最終作為廢水或固體廢棄物排放的污染物總量；
3）對廢水按水質進一步細分，在酸堿分離的基礎上進一步提出濃稀分離的理念，濃酸和稀酸廢水、濃堿和稀堿廢水分別尋求最適合、最經濟的工藝流程。
濃酸廢水采用樹脂化技術處理，用樹脂吸附其中的Fe2+，通過離子交換的方法置換出吸附飽和的Fe2+，將濃縮后的FeCl2送往酸再生處理站實現酸的再生和生產氧化鐵粉，處理過程中產生的稀酸可用于稀堿廢水的中和或酸的進一步提純濃縮。
濃堿廢水可通過微濾等技術實現源頭減排、減少廢水量和廢水污染物濃度，然后進入廢水處理站通過pH值調整、氣浮、生化進一步處理，濃堿廢水水量遠小于稀堿廢水，濃堿廢水單獨處理可大幅降低生化處理的容積，提高處理效率。
稀酸、稀堿廢水混合后，經pH值調整、氣浮等簡單處理，可直接作為一般回用水回用或經深度處理后作為高品質水回用。
2實施難點和創新點
2.1濃酸廢水的資源化利用技術
通過樹脂吸附交換技術對濃酸廢水除鐵后的出水，可作為廢水站堿性系統中和劑使用。樹脂吸附鐵達到飽和后，通過鹽酸再生恢復其吸附功能。再生后產生含高濃度氯化亞鐵及氯化鐵的再生液，可用于酸再生機組焙燒氧化鐵粉和產生再生酸的資源化利用，產生一定經濟效益。采用此工藝可有效減少廢水站廢水處理過程中鹽酸、石灰消耗量，使廢水站最終排放水的電導率、總硬度明顯降低，進一步提高最終排放水深度回用系統回用率和降低水處理費用。其處理工藝流程見圖1。
濃酸廢水陽離子的主要成分為Fe2+及Fe3+，其他陽離子（如Na+、Ca2+、Mg2+等）均較少，經樹脂床處理后，不僅含鐵量降低，其他陽離子含量也降低，而且酸度升高。出水可輸送到稀堿系統調節池作為中和劑使用。當樹脂床失效后，采用15%的鹽酸進行再生，再生液主要成分為FeCl2和少量FeCl3，總鐵含量為25-35g/L，滿足酸再生工藝要求，可用于焙燒產生氧化鐵粉和產生再生酸。
2.2濃堿廢水的生化處理及源頭減排
長期以來，濃堿廢水都是和稀堿廢水混合后進行生化處理。為實現分類處理，濃堿廢水能否單獨生化處理成為改進的關鍵，技術人員對此進行了探索與研究。2014年寶鋼實施工程改造將濃堿廢水從原堿性廢水處理系統中分離，單獨進行氣浮預處理+生化處理，實現了良好的效果（見表1）。
經過近一年的運行，濃堿廢水生化系統各項指標均達到或優于設計水平，出水CODCr可穩定在50mg/L以內，而氣浮出水B/C比接近0.4，證明了其可生化性，利用生化法處理冷軋濃堿廢水是切實可行的，可推廣應用。
寶鋼利用超濾、微濾技術對脫脂堿液進行離線清潔，提高了脫脂劑利用效率和減少了廢水排放量。高效的堿液凈化技術能提高堿洗液的循環利用率，減少純藥劑的補充量；減少堿液與油脂反應的皂化物和泡沫量；減少廢液的排放量，節約廢液處理費用；完全分離堿洗液油泥，提升帶鋼表面的合格率，減輕軋輥磨損；延長堿洗液的更換周期，減少管道堵塞。微濾等高效的堿液凈化技術更適合于濃堿廢水的源頭減排。
2.3稀酸、稀堿廢水的綜合利用
稀酸、稀堿廢水來自于冷軋機組漂洗段的廢水排放，這部分廢水的排放量占冷軋廢水總量的80%左右。其污染特性僅為輕級污染，電導率、含油量均比較低，是最適合進行廢水回用的冷軋廢水。兩者相互中和，不僅可節約中和劑，也不會引起電導率的升高。根據實際運行情況，這兩股水經pH值調整、氣浮、混凝沉淀等簡單處理就可達到串級利用的回用水水質標準，如再經過離子交換或RO等除鹽工藝，能達到工業水、純水等高品質回用水標準。稀酸、稀堿廢水相互中和，優化了石灰投加流程，廢水出水的硬度和電導率都不會很高，也不需要實施軟化等脫鹽前的預處理工藝。稀酸、稀堿廢水占冷軋廢水水量比例大，這股水以回用作為最終處理目標，最大限度地提升了廢水回用率。
2.4磁混凝技術的應用
磁混凝技術是在傳統絮凝沉淀工藝的基礎上，在絮體上加載可高效回收的磁種，有效地去除污水中懸浮物、油、總磷、重金屬以及不溶性的COD、BOD和其他污染物質，并可減少絮凝沉淀工藝所需用地和加藥量。
由于磁種的比重較大，大幅增加了混凝絮體的比重，從而加快了絮體的沉降速度。工藝同時設置了污泥回流系統，使得污泥中的絕大部分磁種直接循環使用，剩余污泥經過磁種回收后排出該系統。工藝的磁種回收率為99%以上，對某些不易沉降的懸浮物，通過磁混凝可提高沉降效率。
2015-2016年，寶鋼率先將磁混凝工藝用于酸性含鋅廢水處理領域，并實施了工程化應用，通過磁混凝裝置提高Zn(OH)2的純度并加以回收，實現了高價值資源的回收利用。
3經濟效益分析
3.1濃酸廢水資源化經濟效益分析
采用離子交換法實現冷軋濃酸廢水資源化利用，是一項節能減排新技術、新工藝，可提高能源資源的利用效率，不僅具有社會效益，而且還有經濟效益。下面按一條冷軋線可應對的酸洗機組生產能力及生產的酸洗廢水來計算：
1）降低鹽酸耗量，由于酸洗廢水處理后的水替代了稀堿系統鹽酸中和劑，每年可節約2823噸31%的鹽酸，鹽酸單價為270元/噸，可節約費用76.3萬元/年。
2）降低石灰消耗量，酸洗廢水處理原先按工藝需要采用石灰作為中和劑，采用資源化的酸洗廢水后，每年可減少使用11420噸93%的石灰，石灰單價為565元/噸，可節約費用64.5萬元/年。
3）減少污泥產生量，酸洗廢水按原工藝處理，其懸浮物鐵離子及石灰中的固體雜質均會生成污泥，采用新工藝后，每年可減排污泥（含水率75%）1060噸，節約污泥處理費26.5萬元/年。
4）氧化鐵粉生產量，樹脂再生可送至酸再生生產線焙燒氧化鐵粉，每年氧化鐵粉產量125噸，氧化鐵粉售價按1500元/噸計，可產生18.8萬元/年的經濟效益。
綜上所述，若采用離子交換樹脂資源化處理10m3/h濃酸廢水，每年可產生經濟效
益約186萬元。另外鹽酸及石灰的投加量減少，廢水站最終排放水電導率可降低500-800Us/cm，以此提高最終排放水深度回用系統回收率，降低水處理成本。
3.2濃堿廢水源頭減排經濟效益分析
采用微濾凈化技術，可實現軋鋼堿洗液源頭減排的經濟效益為：1）鐵粉和粉塵的去除率大于90%；2）油脂的去除率大于80%；3）堿洗液濃度處理前后基本不變；4）分離后不改變堿洗液的物化性質；5）分離介質能適應堿洗液較高的溫度。最終實現濃堿廢水減排10%，脫脂劑回用率提高10%。
3.3廢水回用的經濟效益分析
以往，稀堿廢水、稀酸廢水分別和濃堿廢水、濃酸廢水合并處理，處理出水污染物指標雖然都達標，但因合并處理造成廢水出水整體硬度高、電導率高、氯離子高，給回用帶來一定的難度，一般僅用于沖渣等低端回用或達標排放。如采用濃稀分離的冷軋廢水處理新工藝，可為企業創造如下經濟效益：
1）減少新水消耗和噸鋼排水量：水質較好、污染物濃度較低的稀堿和稀酸廢水量占廢水站水量的80%左右，這股水如能通過離子交換或RO等工藝實現工業水水質以上的回用，濃水通過深度處理達標排放，整個廢水站至少有50%的廢水實現回用，新水消耗的噸鋼排水量也將下降約50%。
2）年COD排放總量下降為鋼鐵企業結構調整創造前提：冷軋廢水實現部分回用，能減少COD排放總量，有利于企業對各單元的排污量重新調配，為企業發展創造契機。
4結論
寶鋼工程確定的冷軋廢水處理新工藝具有以下特點：
1）特別適合現有工藝的改進：新工藝是在現有工藝的基礎上發展而來，特別是濃、稀分離、源頭減排，可通過管道的切換，迅速實現改造目標；
2）具有顯著節能減排效益：新工藝充分考慮廢水水質特性，減少了廢水處理過程中藥劑的投加，降低了廢水日常運行成本，提高了廢水回用率。
這套冷軋廢水處理新工藝將會對國內冷軋廢水處理技術的進步起到積極的推進作用。