申请日2014.05.29
公开(公告)日2016.01.06
IPC分类号C02F9/06; C02F1/42
摘要
本发明提供冷轧碱性排放废水深度处理系统，包括电氧化气浮装置，所述电氧化气浮装置通过管道依次连接超滤循环箱、无机超滤装置、超滤产水池、阳离子交换树脂装置，脱气塔、阴离子交换树脂装置和最终产水箱;所述无机超滤装置还与超滤清洗槽连接;所述电氧化气浮装置内部设置用于分解有机物及产生气泡的电氧化气浮电极板和电氧化气浮刮渣机。本发明能够降低吨钢耗新水指标，处理效果稳定、生产运行成本低、操作运行简便，出水水质能达到工业水水质指标，达到废水回用目的。
权利要求书
1.冷轧碱性排放废水深度处理系统，包括电氧化气浮装置，其特征在于：所述电氧化 气浮装置通过管道依次连接超滤循环箱、无机超滤装置、超滤产水池、阳离子交换树脂装置， 脱气塔、阴离子交换树脂装置和最终产水箱;所述无机超滤装置还与超滤清洗槽连接;所述 电氧化气浮装置内部设置用于分解有机物及产生气泡的电氧化气浮电极板和电氧化气浮刮 渣机。
2.根据权利要求1所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，其特征在于，所述阳离子交 换树脂装置包括阳床HL-1和阳床HL-2，所述阳床HL-1连接阳床HL-2，阳床HL-2的出水 口连接脱气塔的进口;所述脱气塔的出口连接阴离子交换树脂装置，所述阴离子交换树脂装 置包括阴床HL-3和阴床HL-4，所述阴床HL-3连接阴床HL-4，阴床HL-4出水口连接最终 产水箱。
3.根据权利要求2所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，其特征在于，所述阳床HL-1 内置用于吸附钠离子的强酸性树脂，所述阳床HL-2内置用于吸附阳离子的强酸性树脂;所 述阴床HL-3内置用于吸附氯离子的强碱性树脂，阴床HL-4内置用于吸附阴离子强碱性树 脂。
4.根据权利要求2所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，其特征在于，所述阳床HL-1 的入口A通过酸液输送泵与用于逆流再生的酸液箱连接，所述阳床HL-1的入口A还通过 纯水输送泵与用于逆流再生的纯水箱连接;所述阳床HL-1与阳床HL-2连接，用于使所述 酸液和纯水经过阳床HL-1后进入阳床HL-2，阳床HL-2的出水口B与废液箱连接。
5.根据权利要求2所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，其特征在于，所述阴床HL-3 的入口C通过碱液输送泵与用于逆流再生的碱液箱连接，所述阴床HL-3的入口C还通过纯 水输送泵与用于逆流再生的纯水箱连接;所述阴床HL-3与阴床HL-4连接，用于使所述碱 液和纯水经过阴床HL-3后进入阴床HL-4，阴床HL-4的出水口D与废液箱连接。
6.根据权利要求1所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，其特征在于，所述电极板为 纯钛电极板。
7.根据权利要求1所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，其特征在于，所述无机超滤 装置中采用陶瓷膜管，所述陶瓷膜管的超滤孔径不超过50nm。
8.冷轧碱性排放废水深度处理方法，其特征在于，所述方法应用权利要求1-7所述的 冷轧碱性排放废水深度处理系统，包括如下步骤：
(1)冷轧碱性排放废水进入电氧化气浮装置，所述电氧化气浮装置的电极板发生电解 和产生微小气泡，使废水中的杂质被微小气泡带至水面被刮渣机刮至浮渣槽后，废水进入超 滤循环箱，超滤循环箱中的废水经超滤循环泵，进入无机超滤装置，所述无机超滤装置采用 大错流过滤形式，产水进入超滤产水池，无机超滤装置产生的浓水回流至超滤循环箱;
(2)超滤产水池中的废水进入阳离子交换树脂装置去除废水中的阳离子后，进入脱气 塔脱气中脱气，再进入阴离子交换树脂装置去除废水中的阴离子，除去阴离子后的废水进入 最终产水箱。
9.根据权利要求8所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，其特征在于，在步骤(2)中 当离子交换树脂装置出水的电导率≥400mg/L时，需对离子交换树脂再生;所述阳离子交换 树脂装置的阳床HL-1和阳床HL-2采用串联逆流再生，再生使用的药剂为质量百分比含量 为5%-10%的盐酸，再生剂的用量为2倍的树脂体积;所述阴离子交换树脂装置阴床HL-3 和阴床HL-4采用串联逆流再生，所述再生使用的药剂为质量百分比含量为5-10%的氢氧化 钠，再生剂的用量为2倍的树脂体积。
10.根据权利要求8所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，其特征在于，经步骤(1) 处理后的进入超滤产水池废水：总油≤1.0mg/L、悬浮物≤10mg/L、CODcr≤30mg/L。
说明书
冷轧碱性排放废水深度处理系统和处理方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种利用离子交换树脂进行冷轧碱性排放 废水深度处理系统和处理方法。
背景技术
根据国家“钢铁产业发展政策”对新水指标提出的具体要求，在2020年前钢铁联 合企业吨钢耗新水指标为6m3/t。其中，要求新建年产1000万吨钢及以上的大型企业 吨钢耗新水指标≤4.0m3/t;已建年产1000万吨钢及以上的钢铁联合企业吨钢耗新水指 标≤5.0m3/t。废水深度处理及回收利用将是未来废水处理的发展趋势。
冷轧废水种类繁多，主要包括乳化液废水、浓油强碱废水、平整液废水、稀油弱 碱废水、酸性废水、含铬废水等。碱性最终排放水主要是来自乳化液废水、浓油强碱 废水、平整液废水和稀油弱碱废水经过除油、pH调整、生化等工序处理后的废水，废 水水质情况如下：pH6-9，电导率2500-4000us/cm，悬浮物5-20mg/L，CODcr20-60mg/L， 碱度50-200mg/L，氯离子600-1200mg/L，硫酸根20-50mg/L，二氧化硅2-8mg/L，钙 硬度50-100mg/L，镁硬度20-50mg/L，总铁0.2-2mg/L，油类1-3mg/L。
目前，废水深度处理工程大多采用反渗透工艺，但反渗透对进水的要求较高，要 求进水水质指标如下：SDI≤5、COD≤30mg/L、油类≤0.1mg/L、余氯≤0.1mg/L。而 冷轧最终排放废水水质较为复杂，很难满足反渗透进水要求，从而影响反渗透膜的使 用寿命。另外，最终排放废水Ca2+、Mg2+及硅离子含量较高，易造成反渗透膜污堵严重， 需频繁清洗。发明专利《含油碱性废水臭氧处理工艺及设备》(专利申请号： 200710159092.8)所述，采用工业含油碱性废水和工业酸水为原水，经过中和、混凝、 气浮之后进入臭氧池，在臭氧池中曝臭氧，采用臭氧分解水中的油份，在经过接触氧 化池深度处理的工艺，出水CODcr≤70mg/L，总油≤5mg/L，悬浮物≤10mg/L。此深 度处理工艺仅可去除部分CODcr、总油及悬浮物，但无法除盐，无法达到工业水水质 要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种利用离子交换树脂进行冷轧碱性 排放废水深度处理系统和处理方法，降低吨钢耗新水指标，处理效果稳定、生产运行 成本低、操作运行简便，出水水质能达到工业水水质指标，达到废水回用目的。
本发明的技术解决方案如下：
本发明提供一种冷轧碱性排放废水深度处理系统，包括电氧化气浮装置，所述电 氧化气浮装置通过管道依次连接超滤循环箱、无机超滤装置、超滤产水池、阳离子交 换树脂装置，脱气塔、阴离子交换树脂装置和最终产水箱;所述无机超滤装置还与超 滤清洗槽连接;所述电氧化气浮装置内部设置用于分解有机物及产生气泡的电氧化气 浮电极板和电氧化气浮刮渣机。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，优选的是，所述阳离子交换树 脂装置包括阳床HL-1和阳床HL-2，所述阳床HL-1连接阳床HL-2，阳床HL-2的出 水口连接脱气塔的进口;所述脱气塔的出口连接阴离子交换树脂装置，所述阴离子交 换树脂装置包括阴床HL-3和阴床HL-4，所述阴床HL-3连接阴床HL-4，阴床HL-4 出水口连接最终产水箱。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，优选的是，所述阳床HL-1内 置用于吸附钠离子的强酸性树脂，所述阳床HL-2内置用于吸附阳离子的强酸性树脂; 所述阴床HL-3内置用于吸附氯离子的强碱性树脂，阴床HL-4内置用于吸附阴离子强 碱性树脂。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，优选的是，所述阳床HL-1的 入口A通过酸液输送泵与用于逆流再生的酸液箱连接，所述阳床HL-1的入口A还通 过纯水输送泵与用于逆流再生的纯水箱连接;所述阳床HL-1与阳床HL-2连接，用于 使所述酸液和纯水经过阳床HL-1后进入阳床HL-2，阳床HL-2的出水口B与废液箱 连接。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，优选的是，所述阴床HL-3的 入口C通过碱液输送泵与用于逆流再生的碱液箱连接，所述阴床HL-3的入口C还通 过纯水输送泵与用于逆流再生的纯水箱连接;所述阴床HL-3与阴床HL-4连接，用于 使所述碱液和纯水经过阴床HL-3后进入阴床HL-4，阴床HL-4的出水口D与废液箱 连接。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，优选的是，所述电极板为纯钛 电极板。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理系统，优选的是，所述无机超滤装置 中采用陶瓷膜管，所述陶瓷膜管的超滤孔径不超过50nm。
本发明还提供一种冷轧碱性排放废水深度处理方法，所述方法应用所述的冷轧碱 性排放废水深度处理系统，包括如下步骤：
(1)冷轧碱性排放废水进入电氧化气浮装置，所述电氧化气浮装置的电极板发生 电解和产生微小气泡，使废水中的杂质被微小气泡带至水面被刮渣机刮至浮渣槽后， 废水进入超滤循环箱，超滤循环箱中的废水经超滤循环泵，进入无机超滤装置，所述 无机超滤装置采用大错流过滤形式，产水进入超滤产水池，无机超滤装置产生的浓水 回流至超滤循环箱;
(2)超滤产水池中的废水进入阳离子交换树脂装置去除废水中的阳离子后，进入 脱气塔脱气中脱除二氧化碳，再进入阴离子交换树脂装置去除废水中的阴离子，除去 阴离子后的废水进入最终产水箱。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，在步骤(2)中当离子交换树脂 装置出水的电导率≥400mg/L时，需对离子交换树脂再生;所述阳离子交换树脂装置 的阳床HL-1和阳床HL-2采用串联逆流再生，再生使用的药剂为质量百分比含量为 5%-10%的盐酸，再生剂的用量为2倍的树脂体积;所述阴离子交换树脂装置阴床HL-3 和阴床HL-4采用串联逆流再生，所述再生使用的药剂为质量百分比含量为5-10%的 氢氧化钠，再生剂的用量为2倍的树脂体积。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，经步骤(1)处理后的进入超 滤产水池废水：总油≤1.0mg/L、悬浮物≤10mg/L、CODcr≤30mg/L。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，所述处理系统包括电氧化气浮 装置，所述电氧化气浮装置通过管道依次连接超滤循环箱、无机超滤装置、超滤产水 池、阳离子交换树脂装置，脱气塔、阴离子交换树脂装置和最终产水箱;所述无机超 滤装置还与超滤清洗槽连接;所述电氧化气浮装置内部设置用于分解有机物及产生气 泡的电氧化气浮电极板和电氧化气浮刮渣机。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，所述阳离子交换树脂装置包括 阳床HL-1和阳床HL-2，所述阳床HL-1连接阳床HL-2，阳床HL-2的出水口连接脱 气塔的进口;所述脱气塔的出口连接阴离子交换树脂装置，所述阴离子交换树脂装置 包括阴床HL-3和阴床HL-4，所述阴床HL-3连接阴床HL-4，阴床HL-4出水口连接 最终产水箱。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，优选的是，所述阳床HL-1内 置用于吸附钠离子的强酸性树脂，所述阳床HL-2内置用于吸附阳离子的强酸性树脂; 所述阴床HL-3内置用于吸附氯离子的强碱性树脂，阴床HL-4内置用于吸附阴离子强 碱性树脂。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，优选的是，所述阳床HL-1的 入口A通过酸液输送泵与用于逆流再生的酸液箱连接，所述阳床HL-1的入口A还通 过纯水输送泵与用于逆流再生的纯水箱连接;所述阳床HL-1与阳床HL-2连接，用于 使所述酸液和纯水经过阳床HL-1后进入阳床HL-2，阳床HL-2的出水口B与废液箱 连接。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，优选的是，所述阴床HL-3的 入口C通过碱液输送泵与用于逆流再生的碱液箱连接，所述阴床HL-3的入口C还通 过纯水输送泵与用于逆流再生的纯水箱连接;所述阴床HL-3与阴床HL-4连接，用于 使所述碱液和纯水经过阴床HL-3后进入阴床HL-4，阴床HL-4的出水口D与废液箱 连接。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，优选的是，所述电极板为纯钛 电极板。
根据本发明所述冷轧碱性排放废水深度处理方法，，优选的是，所述无机超滤装置 中采用陶瓷膜管，所述陶瓷膜管的超滤孔径不超过50nm。
本发明所述电氧化气浮不仅可通过气浮作用去除水中杂质，而且可降解废水中的 可溶性有机物，特别是难生物降解的有机物。有机物降解原理如下：
1)直接氧化即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化，有机物的直接电催化转化 分两类进行：一是电化学转换，即把有毒物质转变为无毒物质，或把非生物兼容的有 机物转化为生物兼容的物质(如芳香物开环氧化为脂肪酸)，以便进一步生物降解;二 是电化学燃烧，即直接将有机物深度氧化为二氧化碳。
2)间接氧化即通过阳极反应生成具有强氧化作用的中间产物(如·OH、·O2、·HO2等自由基)，最终达到氧化降解污染物的目的。有机物在含氧自由基的作用下降解，提 高了电流效率，节省了电能消耗。
电氧化气浮通过氧化作用，将废水中的氨氮氧化成硝酸根，并可将废水中的Fe2+氧化为Fe3+，作为絮凝剂提高废水的气浮效果和过滤效果，并去除废水中的Fe3+。因此， 电氧化气浮在不添加任何化学药剂的情况下，达到降解有机物，去除悬浮物及杀菌灭 藻的作用。
本发明提供的利用离子交换树脂进行冷轧碱性排放废水深度处理的工艺系统，包 括电氧化气浮装置、超滤循环箱，超滤循环泵，超滤清洗槽，无机超滤装置，超滤产 水池，树脂供水泵，阳离子交换树脂，脱气塔、脱碳风机、中间水泵、阴离子交换树 脂、最终产水箱，产水外送泵，酸液箱，酸液输送泵，碱液箱，碱液输送泵，纯水箱， 纯水输送泵，废液箱及废液输送泵。
所述电氧化气浮装置内设置电氧化气浮电极板和电氧化气浮刮渣机，电氧化气浮 上部进口接最终排放废水，电氧化气浮出口接超滤循环箱;所述的超滤循环箱出口接 超滤循环泵，再连接无机超滤装置;所述的无机超滤装置出口连接超滤循环箱，出口 还连接超滤产水池;所述的超滤清洗箱(槽)进口连接清洗药剂、工业水管网及蒸汽 管网，出口接超滤循环泵，再接无机超滤装置;无机超滤装置出口接超滤清洗箱(槽); 所述的超滤产水池出口接树脂供水泵，再接阳离子交换树脂装置;所述的阳离子交换 树脂装置包括2个阳床(HL-1、HL-2)，HL-1阳床接HL-2阳床，HL-2阳床出水接脱 气塔;所述的脱气塔进口还接脱碳风机，出口通过中间水泵接阴离子交换树脂装置; 所述的阴离子交换树脂装置包括2个阴床(HL-3、HL-4)，HL-3阴床再接HL-4阴床， HL-4阴床出口接最终产水箱。所述的最终产水箱出口通过产水外送泵输送至工业水管 网。
所述的阳离子交换树脂装置，HL-1阳床还连接酸液输送泵及纯水输送泵，出口连 接HL-2阳床，HL-2阳床出口接废液箱;所述的阴离子交换树脂装置，HL-3阴床还接 碱液输送泵及纯水输送泵，出口连接HL-4阴床，HL-4阴床出口接废液箱;所述的酸 液箱进口接纯水及盐酸药剂，出口通过酸液输送泵接离子交换树脂装置的HL-1阳床; 所述的碱液箱进口接纯水及氢氧化钠药剂，出口通过碱液输送泵接离子交换树脂装置 的HL-3阴床;所述的纯水箱进口接纯水，出口通过纯水输送泵连接离子交换树脂装 置的HL-1阳床和HL-3阴床;所述的废液箱出口通过废液输送泵输送至浓盐水处理系 统。
本发明所述的电氧化气浮装置，采用纯钛电极板。
本发明所述的无机超滤装置，采用多通道陶瓷膜管(超滤孔径不超过50nm)，组 件采用SS316外壳。
本发明所述的离子交换树脂装置进水水质需满足，总油≤1.0mg/L、悬浮物≤ 10mg/L、CODcr≤30mg/L。
本发明所述的阳离子交换树脂装置包括2个阳床(HL-1、HL-2)，其中HL-1阳床 装有强酸性树脂对钠离子的吸附能力较强，HL-2阳床装有强酸性树脂，可吸附所有阳 离子。阴离子交换树脂装置包括2个阴床(HL-3、HL-4)，其中HL-3阴床装有强碱性 树脂对氯离子的吸附能力较强，HL-4阴床装有强碱性树脂，可吸附所有阴离子。
本发明所述的阳离子交换树脂装置的HL-1和HL-2阳床采用串联逆流再生，再生 药剂为盐酸;所述的阴离子交换树脂装置HL-3和HL-4阴床采用串联逆流再生，再生 药剂为氢氧化钠。
本发明所述离子交换水处理脱盐工艺，离子交换床排序及树脂选型需根据不同种 类水质进行调整。
本发明所述无机超滤成熟水处理装置，超滤膜管截留精度、膜面积等需根据不同 种类水质进行选型。
经过本发明提供的冷轧碱性排放废水深度处理系统和处理方法处理后，最终产水 水质满足工业水水质标准，其中pH7.0-8.0，电导率<500us/cm，SS<10mg/L，全硬度 <150mg/L，钙硬度<100mg/L，碱度<110mg/L，氯离子<60mg/L，硫酸根<50mg/L，全铁 <1mg/L，可溶性SiO2<6mg/L，蒸发残渣<300mg/L。
本发明的有益技术效果：
本发明提供一种利用离子交换树脂进行冷轧碱性排放废水深度处理系统和处理方 法，处理效果稳定、生产运行成本低、操作运行简便，出水水质能达到工业水水质指 标，达到废水回用目的;可避免使用混凝剂和氧化剂，达到去除COD和油类的效果， 降低废水处理运行成本;离子交换树脂对来水氧化还原电位无要求，其预处理工艺可 采用各种高级氧化工艺。离子交换树脂对压力要求不高，可采用UPVC管道，施工方 便且节约管材费用。