申请日2013.05.17
公开(公告)日2014.11.26
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明涉及一种不锈钢冷轧废水回用方法，包括预处理和脱盐步骤;将不锈钢冷轧酸性废水经过前期的中和、混凝、沉淀工艺处理后，经碳酸钠或者碳酸钾药剂软化、pH调节、冷却、过滤、超滤/微滤后，再根据水中的含盐量以及处理后的回用用途采用一级反渗透或者两级反渗透进行脱盐处理。经本发明不锈钢冷轧废水深度处理脱盐后，废水电导率在30μs/cm以下，并回用于生产系统，既减少了新水的消耗量，同时也降低了外排废水的水量。本发明具有经济和环保双重效果，具有良好的社会效益和环境效益。
权利要求书
1.一种不锈钢冷轧废水的回用方法，包括预处理和脱盐步骤，其特征在于，
所述预处理步骤依次包括软化步骤、pH调节步骤、冷却步骤、过滤步骤、超滤或微滤 步骤;
在所述软化步骤，采用碳酸钠或者碳酸钾药剂软化法，将经过中和、混凝、沉淀处理 之后的不锈钢酸性冷轧废水置于药剂软化装置中，其中投加碳酸钠或者碳酸钾，通过在线 pH仪控制药剂软化装置中废水的pH在9.5～10.5;
在所述pH调节步骤，经药剂软化装置处理的废水进入用于调节pH的药剂软化产水箱， 该水箱中设搅拌器，同时投加酸调节pH，通过在线pH仪控制药剂软化产水箱中废水的pH 值在5.5～7。
2.根据权利要求1所述一种不锈钢冷轧废水的回用方法，其特征在于，在所述冷却步骤， 药剂软化产水箱的出水进入冷却器降温至35℃以下。
3.根据权利要求1所述一种不锈钢冷轧废水的回用方法，其特征在于，在所述过滤步骤， 冷却器降温的出水依次经过多介质过滤器和活性炭过滤器，出水浊度在3NTU以下，TOC 在5mg/L以下。
4.根据权利要求1所述一种不锈钢冷轧废水的回用方法，其特征在于，在所述超滤/微滤 步骤，过滤器产水箱的出水经超滤保安过滤器进入超滤膜组件，出水浊度在0.1NTU以下， SDI在3以下。
5.根据权利要求1所述一种不锈钢冷轧废水的回用方法，其特征在于，在所述脱盐步骤， 采用一级反渗透和/或二级反渗透。
6.根据权利要求1所述一种不锈钢冷轧废水的回用方法，其特征在于，在所述pH调节步 骤所述的酸选自盐酸、硫酸和硝酸中的一种。
7.根据权利要求1所述一种不锈钢冷轧废水的回用方法，其特征在于，在所述pH调节步 骤所述的酸为盐酸。
8.根据权利要求3所述一种不锈钢冷轧废水的回用方法，其特征在于，所述的多介质过 滤器中的多介质选自石英砂、无烟煤、锰砂、活性炭的两种或两种以上的混合填料。
9.根据权利要求5所述一种不锈钢冷轧废水的回用方法，其特征在于，所述一级反渗透 是超滤产水箱的出水至RO保安过滤器后，经一级高压泵加压至一级RO膜组件进行脱盐处 理，一级RO出水电导率在500～1000μs/cm。
10.根据权利要求5所述一种不锈钢冷轧废水的回用方法，其特征在于，所述二级反 渗透是一级RO的产水经二级高压泵加压至二级RO膜组件进一步脱盐，二级RO产水的电 导率在30μs/cm以下。
说明书
一种不锈钢冷轧废水的回用方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种不锈钢冷轧酸性废水回用处理方法。
背景技术
钢铁行业属于水资源消耗大户，因此实施废水回用是钢铁企业降低吨钢耗新水和吨钢 废水排放量，贯彻国家节能减排政策的一项重要措施。钢铁行业废水的一个特点就是电导 率高，而大部分的用户都对电导率有一定的要求。钢铁企业目前普遍采用的混凝、沉淀、 过滤以及生物、化学处理等工艺对水中的溶解性无机离子基本没有去除效果，经处理后的 废水只能回用于一些对水质要求不高的场合，这在很大程度上限制了废水的回用量。如果 能将废水经脱盐处理降低电导率后就可以回用于高水质要求的用户，这样将会大大降低钢 铁企业的吨钢耗水和吨钢废水排放量。
国内一些缺水比较严重的钢铁企业如太钢、唐钢、邯钢等均建成了废水脱盐回用工程， 但是其废水水源大多为钢铁企业炼钢、轧钢等工艺的循环冷却水，该部分废水的电导率不 高，一般在3000μs/cm以下，硬度也不高，因此其脱盐回用工艺相对比较简单。
冷轧废水，尤其是酸性废水是钢铁企业较难回用的废水之一，该废水具有水质变化大， 电导率和硬度高等特点。碳钢企业酸洗大多为盐酸酸洗，盐酸的再生工艺也比较成熟，因 此进入废水处理系统的只是清洗的稀酸废水。而对于不锈钢冷轧企业来讲，其酸洗工艺决 定了其冷轧酸性废水的复杂性，不锈钢冷轧大多采用混酸清洗，包括硝酸、硫酸以及氢氟 酸等，同时不锈钢企业一般既生产不锈钢，又生产碳钢，因此废水中也含有盐酸。混酸再 生系统比较复杂，工艺也不是很稳定，当混酸再生系统不能正常工作时部分浓酸也会进入 废水处理系统，这就造成废水的酸性很强，pH有时在1以下，此时需要投加大量的氢氧化 钙来中和废水的酸性，因此中和后的不锈钢冷轧酸性废水电导率和钙离子产生的硬度都远 高于碳钢冷轧酸性废水。对于不锈钢冷轧酸性废水，钢铁企业普遍采用的处理工艺就是中 和、沉淀、过滤后排放。
查阅已有的专利及文献资料，目前还没有针对不锈钢冷轧酸性废水脱盐处理回用方面 的报道。
发明内容
本发明的目的在于根据不锈钢冷轧酸性废水的水质水量情况，开发出经济、高效的不 锈钢冷轧酸性废水回用处理方法,使废水电导率在30μs/cm以下，并回用于生产系统，既 减少了新水的消耗量，同时也降低了外排废水的水量。
本发明的技术解决方案如下：
一种不锈钢冷轧废水的回用方法，包括预处理和脱盐步骤，
所述预处理步骤依次包括软化步骤、pH调节步骤、冷却步骤、过滤步骤、超滤/微滤 步骤;
在所述软化步骤，采用碳酸钠或者碳酸钾药剂软化法，将经过中和、混凝、沉淀处理 之后的不锈钢酸性冷轧废水置于药剂软化装置中，其中投加碳酸钠或者碳酸钾，通过在线 pH仪控制药剂软化装置中废水的pH在9.5～10.5;
在所述pH调节步骤，经药剂软化装置处理废水进入药剂软化产水箱，该水箱中设搅 拌器，同时投加酸调节pH，通过在线pH仪控制药剂软化产水箱中废水的pH值在5.5～7。
在所述冷却步骤，药剂软化产水箱的出水进入冷却器降温至35℃以下;所述的冷却器 包括板式换热器、管式换热器或者冷却塔中的一种。
在所述过滤步骤，冷却器降温的出水依次经过多介质过滤器和活性炭过滤器，出水浊 度在3NTU以下，TOC(总有机碳)在5mg/L以下;所述的多介质过滤器中的多介质包括石 英砂、无烟煤、锰砂、活性炭的两种或两种以上的混合填料。
所述超滤/微滤步骤是过滤器产水箱的出水通过超滤供水泵加压至超滤保安过滤器进 入超滤膜组件，出水浊度在0.1NTU以下，SDI在3以下;超滤和微滤的区别只是膜的孔径 大小略有区别，用超滤或微滤都可以;超滤保安过滤器是超滤膜的保护性装置，过滤掉一 些颗粒性污染物，防止超滤膜受到破坏，在超滤供水泵加压和超滤保安过滤器之间的管道 上通过杀菌剂投加系统，投加次氯酸钠;所述超滤/微滤步骤所采用超滤/微滤膜包括外压 式、内压式或者浸没式中的一种;所述超滤/微滤膜其材质可以采用PVDF(聚偏氟乙烯)、 PES(聚醚砜)、PS(聚砜)以及PVC(聚氯乙烯)中的一种。
在所述pH调节步骤所述的酸，包括盐酸、硫酸和硝酸中的一种，优选盐酸。
所述脱盐步骤是根据水中的含盐量以及处理后的回用用途采用一级反渗透和/或二级 反渗透;
本发明提供的不锈钢冷轧废水的回用方法中所述的一级反渗透是超滤产水箱的出水 经一级RO(反渗透)供水泵提升至RO保安过滤器后，经一级高压泵加压至一级RO膜组件 进行脱盐处理，当原水电导率在≤20000μs/cm或>20000μs/cm时一级RO出水电导率在 500～1000μs/cm;在一级RO供水泵和RO保安过滤器之间的管道上，通过还原剂投加系 统、阻垢剂投加系统和非氧化性杀菌剂投加系统分别投加还原剂、阻垢剂和非氧化性杀菌 剂;
本发明提供的不锈钢冷轧废水的回用方法中所述的二级反渗透是一级RO的产水经二 级高压泵加压至二级RO膜组件进一步脱盐，二级RO产水的电导率在30μs/cm以下;二 级RO膜组件产生的浓水返回超滤产水箱。
不锈钢冷轧酸性废水经过前期的中和混凝沉淀工艺处理后，水中存在大量的钙离子， 有的可达3000～5000mg/L，如不进行软化处理，将会对后续的膜法处理产生很大的影响， 因此需要对废水进行软化处理，去除掉其中的钙离子。软化方法可以采用碳酸钠或者碳酸 钾药剂软化法。废水中的钙离子含量是不断变化的，需要根据钙离子的含量来实时控制碳 酸钠或碳酸钾的投加量，目前还没有钙离子的在线检测仪表，本发明通过研究发现软化反 应系统的pH与钙离子和碳酸钠或碳酸钾之间的摩尔比有良好的相关性，尽管进水中钙离 子的浓度有波动，但摩尔比稳定时，出水的pH也保持稳定，因此本发明通过控制软化系 统内的pH来反馈控制碳酸钠或者碳酸钾的投加量。
为保证系统的软化效果，pH一般控制在9.5～10.5，这样高pH的水会对后续的处理 系统带来结垢等不利影响，因此需要将废水的pH加酸调整至5.5～7，酸采用盐酸。如用 硫酸调节pH会形成硫酸钙，增加后续的RO系统的结垢倾向;如用硝酸会增加水中的氮含 量，氮是造成水体富营养化的重要因素之一。
冷轧酸性废水的温度一般是高于室温的，废水处理系统大多在室外，在夏季由于阳光 的暴晒造成水温进一步升高，而后续的脱盐工艺对废水温度有一定的要求，当温度过高时 会造成出水水质下降，甚至会对膜产生永久性的破坏。因此当水温超过35℃时需要对废水 进行冷却。冷却工艺可以采用板式换热器、管式换热器等或者冷却塔等。
经过冷却、软化工艺处理后，废水中会含有一些颗粒物，如不加以去除，会对后续的 膜处理系统带来不利影响;此外废水中有可能包含少量的有机物，这些有机物会造成膜尤 其是反渗透膜的有机污染。因此需要针对废水中污染物的种类选择适宜的预处理工艺，过 滤工艺可以有效地去除这些污染物，但是需要根据污染物的种类选择合适的滤料。滤料可 以采用石英砂、无烟煤、锰砂、活性炭等以及两种或两种以上的混合填料，也可以根据水 质将不同的填料分开，采用多级过滤。如第一级过滤以石英砂或无烟煤等作为滤料，主要 去除废水 中的悬浮态污染物;第二级过滤采用活性炭作为滤料，主要去除废水中的有机污 染物。
经过前面几道预处理工艺后，如果出水SDI(污泥淤积指数)还不能满足反渗透膜的 要求，就需要采用微滤或超滤预处理，进一步去除其中的悬浮态和胶体态的污染物。超滤 /微滤膜可以采用外压式、内压式或者浸没式等;膜的材质可以采用PVDF、PES、PS以及 PVC等。
不锈钢冷轧废水的含盐量很高，其电导率高达上万μs/cm，需要将其中大部分的盐分 去除达到回用水标准后才能回用于生产。反渗透是一种去除水中盐分比较有效的工艺。经 过前面的预处理工艺后，不锈钢冷轧废水可以满足反渗透的进水要求。反渗透工艺可以根 据水中的含盐量以及处理后的回用用途采用一级反渗透或者两级反渗透。反渗透的出水达 到回用水要求进行回用，反渗透产生的浓水进入浓水处理系统做进一步处理。
本发明将不锈钢冷轧废水深度处理脱盐后，废水电导率在30μs/cm以下，并回用于 生产系统，既减少了新水的消耗量，同时也降低了外排废水的水量。本发明具有经济和环 保双重效果，具有良好的社会效益和环境效益。