以习近平生态文明思想为指导坚决打好污染防治攻坚战，是“新时代”环境保护工作的新要求。宝武集团为实现“高于标准、优于城区、融入城市”的绿色城市钢厂设想，需要更加严苛控制各个基地的水污染物排放总量。冷轧废水是冶金行业最难处理的废水之一。首先冷轧工序复杂，包括酸轧、脱脂、热镀锌、电镀锡、彩涂、平整等，各个工序不同种类的废水汇总成冷轧废水。其次是冷轧废水水量大、有机物含量高、成分复杂。第三，钢铁企业废水排放口主要排放的是环保达标的冷轧废水。环保局在每个排放口都安装了在线检测装置，对废水系统处理的稳定性要求高。
环保部颁布的《钢铁工业水污染物排放标准（GB13456-2012）》规定，冷轧废水排放必须满足COD低于30 mg/L，总氮低于15 mg/L等“史上最严”指标。
宝钢冷轧废水主要主要由预处理单元和生化处理单元两部分构成。冷轧废水COD为1000-3000mg/L，总氮为40-60mg/L，经过处理后，冷轧外排水COD为60-90mg/L，总氮为20-35mg/L。传统处理工艺已经不能满足新的废水排放标准，而且国内外钢厂均采用类似的处理工艺尚无成熟的处理工艺可借鉴。因此，本项目以构建高效冷轧废水处理工艺为目标，杜绝水质超标排放，实现冷轧废水各种污染物全流程管控。以冷轧废水为研究对象，开发冷轧废水生化-物化耦合处理工艺，形成了微生物精准控制、臭氧催化氧化、高效膜循环回用和浓水三维电催化等四大核心技术，建立了冷轧废水废水达标处理和资源回用等不同处理目标的多层次技术体系。
首先，构建高效生化系统，采用分子生物学技术对冷轧废水生化过程中的相关功能菌群进行分析。第二，针对生化出水的特点，开发臭氧催化技术，研究各项工艺参数对COD的去除效果的影响。第三，部分达标排放废水采用高效膜系统进行资源化回用。第四，针对冷轧膜浓水，开发三维电氧化技术，在高电导率条件下，快速去除浓水中的机物。项目团队立足宝钢股份冷轧废水的现状，聚焦冷轧废水难降解有机物和总氮等关键污染物，从冷轧废水深度处理的系统性、整体性与全过程出发，开发了冷轧废水生化-物化强化处理新工艺，获得重大科技创新。1、开发了微生物精准控制技术。为提高生化处理系统的污染物去除效能，构建了含有高浓活性微生物的固定填料生化系统，利用高通量测序技术，确定变形菌门等优势菌群，在分子生物学层面揭示了微生物群落特征和演替变化规律。工程中，精准控制的微生物系统技术优势明显，工程出水COD分别在20-48 mg/L，平均去除率达到79.8%，吨水运行成本低于0.4元。
2、开发了炭基载体臭氧催化技术。为进一步去除生化出水中的难降解有机物，开发了催化活性高、稳定性好、易制备及成本低的炭基纳米载体催化剂，并应用于非均相催化臭氧催化中，高效去除冷轧生化出水中的有机污染物。示范工程运行过程中，外排水COD和总氮分别低于25mg/L和8mg/L，各项水质指标均优于最严格的国家排放标准。
3、形成高效膜循环回用技术。针对可达标排放的冷轧废水，开发高效膜循环系统，实现了膜法水处理过程中的膜通量长期稳定、膜污染高效控制、膜高品质出水保障等目标。在上海宝山基地，每年（产生）回用1000多万吨的工业再生水，废水回用率达到72.1%，吨水处理成本低于3.2元。
4、首次开发浓水三维电氧化技术。针对高电导率的膜浓水，开发三维电氧化技术，明确了羟基自由基去除有机物的降解机理；实际工程运行中，出水COD低于20mg/L，COD去除率达到53%。
项目团队共申请发明专利42件，已授权13件，认定企业技术秘密17项，发表论文21篇。技术转化应用经济效益和社会效益显著，近三年累计直接科研效益12332.5万元。该技术已成功应用于宝钢宝山基地冷轧2030废水系统、冷轧1420、冷轧1730废水系统、1800废水系统和硅钢4期废水系统、湛江东山基地冷轧1期和冷轧2期废水系统，每年处理冷轧废水超1500万吨。该技术成果由中国金属学会鉴定为国际先进水平，并获得2021年冶金科技进步二等奖。外排水COD和总氮等指标处于国际领先地位，吨钢外排水明显优于国外同行。项目成果应用过程中，冷轧废水中主要污染物有效降低，废水排放量显著减少，环境效益、社会效益和经济效益显著。
