申请日2014.05.29
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F9/04; C02F103/16
摘要
本发明提供一种冷轧废水深度处理系统，所述处理系统通过管道依次连接等离子纳米气浮装置、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;所述等离子纳米气浮装置包括低温等离子发生器，所述低温等离子发生器通过多相流水泵与溶气罐连接，所述溶气罐与微纳米气浮释放头连接，在所述等离子纳米气浮装置的上部还设置刮渣机。本发明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
1.一种冷轧废水深度处理系统，其特征在于：所述处理系统通过管道依次连接等离子纳米气浮装置、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;所述等离子纳米气浮装置包括低温等离子发生器，所述低温等离子发生器通过多相流水泵与溶气罐连接，所述溶气罐与微纳米气浮释放头连接，在所述等离子纳米气浮装置的上部还设置刮渣机;
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出口连接最终产水箱;
所述阳床HL-1内置用于吸附钙离子和镁离子的强酸性树脂，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。
2.根据权利要求1所述冷轧废水深度处理系统，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。
3.根据权利要求1所述冷轧废水深度处理系统，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。
4.根据权利要求1所述冷轧废水深度处理系统，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。
5.一种冷轧废水深度处理方法，其特征在于，所述方法应用权利要求1-4任一项所述的冷轧废水深度处理系统，包括如下步骤：
(1)冷轧废水进入等离子纳米气浮装置，所述等离子纳米气浮装置的等离子发生器产生带有羟基自由基和臭氧的气体，再通过微纳米气浮释放头输送至冷轧废水，使羟基自由基和臭氧与废水中污染物充分接触并发生氧化反应，将污染物氧化为CO2、水或盐;另一方面微纳米气浮释放头通过多相流水泵将羟基自由基和臭氧的混合气体及水吸入溶气罐中，释放头在高压水流的推动力下旋转，将大气泡切割成微纳米气泡，废水中的杂质被微小气泡带至水面被刮渣机刮至浮渣槽，然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经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。
6.根据权利要求5所述冷轧废水深度处理方法，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。
7.根据权利要求5所述冷轧废水深度处理方法，其特征在于，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。
8.根据权利要求5所述冷轧废水深度处理方法，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
一种冷轧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，具体涉及一种钢铁行业冷轧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。最终排放废水是指上述所有废水经过除油、pH调整、氧化、还原、混凝沉淀、生化等传统工序处理后的废水，废水水质情况如下：CODcr20-60mg/L，电导率2500-6000us/cm，悬浮物5-20mg/L，碱度20-150mg/L，氯离子600-1200mg/L，硫酸根100-600mg/L，钙硬度1000-3000mg/L，镁硬度50-300mg/L，总铁0.02-2mg/L。
深度处理的工艺较多，如离子交换器、电渗析(ED)、电去离子交换器(EDI)、电吸附(EST)、反渗透、纳滤、蒸馏等。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。也有部分工程采用电吸附作为深度处理工艺，如发明专利《冷轧废水深度处理回用系统》(专利申请号：200810207227.8)所述，冷轧废水经过传统pH调整、混凝、气浮、两级生化后的出水经过电吸附深度除盐，出水CODcr≤70mg/L，总油≤5mg/L，悬浮物≤5mg/L，电导率≤1500mg/L。此工艺出水电导率虽有所降低，但无法达到工业水水质要求，不能作为循环冷却水系统补水。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种冷轧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：
一种冷轧废水深度处理系统，所述处理系统通过管道依次连接等离子纳米气浮装置、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;所述等离子纳米气浮装置包括低温等离子发生器，所述低温等离子发生器通过多相流水泵与溶气罐连接，所述溶气罐与微纳米气浮释放头连接，在所述等离子纳米气浮装置的上部还设置刮渣机。
根据本发明所述冷轧废水深度处理系统，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出口连接最终产水箱。
根据本发明所述冷轧废水深度处理系统，优选的是，所述阳床HL-1内置用于吸附钙离子和镁离子的强酸性树脂，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。
本发明一种冷轧废水深度处理方法，所述方法应用所述的冷轧废水深度处理系统，包括如下步骤：
(1)冷轧废水进入等离子纳米气浮装置，所述等离子纳米气浮装置的等离子发生器产生带有羟基自由基和臭氧的气体，再通过微纳米气浮释放头输送至冷轧废水，使羟基自由基和臭氧与废水中污染物充分接触并发生氧化反应，将污染物氧化为CO2、水或盐;另一方面微纳米气浮释放头通过多相流水泵将羟基自由基和臭氧的混合气体及水吸入溶气罐中，释放头在高压水流的推动力下旋转，将大气泡切割成微纳米气泡，废水中的杂质被微小气泡带至水面被刮渣机刮至浮渣槽，然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经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。
根据本发明所述冷轧废水深度处理方法，优选的是，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。
根据本发明所述冷轧废水深度处理方法，优选的是，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废水深度处理方法，优选的是，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废水深度处理方法，所述处理系统通过管道依次连接等离子纳米气浮装置、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;所述等离子纳米气浮装置包括低温等离子发生器，所述低温等离子发生器通过多相流水泵与溶气罐连接，所述溶气罐与微纳米气浮释放头连接，在所述等离子纳米气浮装置的上部还设置刮渣机。
根据本发明所述冷轧废水深度处理方法，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出口连接最终产水箱。
根据本发明所述冷轧废水深度处理方法，优选的是，所述阳床HL-1内置用于吸附钙离子和镁离子的强酸性树脂，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。
本发明利用离子交换树脂进行冷轧最终排放废水深度处理的工艺系统，包括等离子纳米气浮装置、无机超滤装置，超滤循环箱，超滤循环泵，超滤清洗槽，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。
所述等离子纳米气浮装置包括低温等离子发生器、多相流水泵、溶气罐、微纳米气浮释放头及刮渣机，上部进口接最终排放废水，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.
所述的超滤清洗箱进口连接清洗药剂、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。
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阳床装有除钙、镁离子树脂，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阴床装有除氯离子树脂，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：
本发明提供一种冷轧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;由于冷轧最终排放废水中钙、镁硬度及二氧化硅离子的含量较高，避免了电极板结垢严重的现象，导致极板频繁倒极，影响极板的使用寿命;本发明的工艺系统采用钙、镁离子专项吸附树脂，吸附容量大，且不影响树脂寿命;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。