申请日2020.12.30
公开（公告）日2021.05.14
IPC分类号C02F9/04; C02F103/16
摘要
本发明属于短流程钢铁厂循环水及废水处理领域，涉及一种电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，本发明采用电炉炼钢‑连铸‑轧钢‑配套公辅所需的循环水及废水回用集中处理的设计方法，将全厂所有工艺设备所需的间接冷却水处理系统、直接冷却水处理系统、污泥处理系统、废水处理及回用集中至厂内合理的位置统一处理。各循环系统采用自动排污及串级给水，循环系统排污水就近处理，浓盐水二次反渗透减量处理后回用至电炉炉渣处理及电炉除尘灰加湿，实现了废水零排放。本发明在缩短水处理工艺流程、提高水资源的重复利用、实现废水零排放、节约用地、实现全厂集中控制等方面优势明显，适于在城市或工业园区内的钢铁厂水处理新建、改造项目。
权利要求书
1.一种电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，其特征在于，包括间接冷却水系统、直接冷却水系统、污泥处理系统、废水处理及回用系统；
间接冷却水系统包括除盐水系统和净循环水系统，除盐水系统主要供连铸机结晶器冷却用水设一组供水泵供结晶器冷却使用，回水利用余压上闭式冷却器冷却后再用泵加压送用户循环使用；净循环水系统按供水压力不同集中设2组供水泵，一组供电炉、LF及连铸设备间接冷却水使用，另一组供轧钢液压系统、轧机电机、除尘设施、空压站、制氧站使用，各用水处共用一根回水管，冷却后流入冷水池，再用泵加压循环使用；净循环系统设2路补水，一路为外来新水，一路为废水处理回用的除盐水；
直接冷却水系统收集连铸、轧钢设备直接冷却水，经铁皮沟收集至一个一级沉淀池，一级沉淀池处理后用泵加压送承压式一体化处理装置或高速过滤进行二级处理去除水中的悬浮物质及油类，处理后的水利用余压上冷却塔冷却后存入冷水池，再用泵加压送用户循环使用，二级处理排污的泥浆水送污泥处理系统处理，直接冷却水系统设置自动排污，排污水排入废水处理及回用系统进行处理。
2.如权利要求1中所述的电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，其特征在于，废水处理及回用系统包括预处理系统及深度处理系统，预处理系统包括沉淀池及多介质过滤器，排污水直接进入机械搅拌澄清池，并在此投加混凝剂、助凝剂，使水中的悬浮物形成大的矾花，在澄清池中沉淀得以去除；沉淀后的出水依靠重力进入中间水池，经过泵提升后进入多介质过滤器，滤后水送至深度处理系统。
3.如权利要求2中所述的电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，其特征在于，机械搅拌澄清池底部排泥由污泥排放泵送至污泥处理系统处理。
4.如权利要求2中所述的电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，其特征在于，深度处理系统采用“超滤+反渗透”工艺，其产水大部分供给除盐水循环水补水及余热锅炉汽化冷却补水，剩余补入净循环水系统；废水反渗透产生的浓水采用浓水反渗透进一步处理，产水进入除盐水池；浓水反渗透产生的浓水采用SW反渗透进一步浓缩，产水进入除盐水池，最终产生的浓水送至电炉渣处理、除尘灰处理用户回用消纳。
5.如权利要求1中所述的电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，其特征在于，污泥处理系统包括泥浆调节池及离心脱水机，排污泥水由泥浆调节池收集，再用泵送离心脱水机及压榨机脱水，脱水后的干污泥存入料仓，脱水机的冲洗水及滤液自流至滤液池，自流或用泵送一次沉淀池再处理。
6.如权利要求1中所述的电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，其特征在于，净循环水系统按供水压力不同集中设2组供水泵，一组用户设计压力0.5MPa，供供电炉、LF及连铸设备间接冷却水使用，另一组泵的设计压力为0.35MPa，供轧钢液压系统、轧机电机、除尘设施、空压站、制氧站使用。
7.如权利要求2中所述的电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，其特征在于，废水深度处理产品出水满足连铸除盐水系统的补水要求，当直接冷却水系统排污量不能满足除盐水产水要求时，需向中间水池补充生产新水，以实现全厂水量平衡。
8.如权利要求1中所述的电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，其特征在于，供水泵、冷却设施风机采用变频调速电机，系统根据生产的要求、环境温度的变化自动调节供水量、供水温度；用户进口、冷却塔上塔及旁通管道设置电动调节阀，并且所有阀门均有开度显示并在HMI画面显示；用电设备的电流、温度、振动、泄露等运行数据设有实时监测点。
9.如权利要求1中所述的电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，其特征在于，设有智能加药装置，可根据循环水质、水量、管道腐蚀程度自动投加相适应的杀菌灭藻剂、缓蚀阻垢剂；循环水水质稳定药剂带有示踪剂，可实时监测循环水中药剂的浓度。
说明书
一种电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺
技术领域
本发明属于短流程钢铁厂循环水及废水处理领域，涉及一种电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺。
背景技术
短流程钢厂是指以废钢为主要原料，仅有电炉-连铸-连轧相结合的紧凑型钢材生产工艺流程，是相对于常规的以铁矿石为主要原料包含采矿-原料场-烧结-球团-焦化-炼铁-炼钢-连铸-轧钢长流程生产工艺而言的。近年来，由于铁矿石原料的短缺、废钢市场的逐渐成熟，我国步入大规模应用废钢的时期，电炉炼钢短流程钢厂以其总投资低、建设周期短、效率高、适应性强等方面的明显优势，成为钢铁生产的主要流程之一，也更受中小型民营钢厂及城市钢厂的青睐。然而，用地的限制、人力短缺、环保要求也对短流程钢厂在节能、环保、集控与智能化等方面提出了更高的要求。因此，合理利用场地、优化物流路线、节省各种介质管线、减少污染物质的排放、提高水资源的利用率是短流程钢厂急需解决的问题。
水作为钢铁厂必不可少的的辅助能源之一，在生产过程中起着举足轻重的作用，主要用于工艺用水、清洗用水、冷却用水，其中用于工艺设备的冷却用水量最大，约占总用水量的90％以上。一般的钢厂由于用水量较大，对水的品质要求也高，均会建设一套自成体系的给排水系统，主要包括中央水处理厂、全厂管网及单元循环水处理3个板块。其中中央水处理厂主要负责生产新水制备、生活用水制备、高品质水(软水、除盐水、纯水等)制备、废水处理及回用；单元循环水处理通常根据各工艺设备的用水需求及水被使用后受到的污染程度，制定相应的降温、除油、除杂质的水处理工艺，使大量的水能循环使用，从而起到满足工艺使用要求又节约用水的目的，通常情况下，循环水系统分单元分散设置，比如炼铁、炼钢、轧钢均在各自区域单独设置循环水系统。全厂给排水管网主要有生产新水给水管网、消防水给水管网、生活水给水管网、软水给水管网、回用水给水管网、浓盐水给水管网、生产排水管网、生活排水管网、雨排水管网以及特殊废水管网等，各钢厂由于用水及排水制度的不同略有区别。
因此，常规钢厂的给排水设施是个分散复杂而庞大的系统，由于系统比较分散，操作人员无法兼顾，人力成本也一直居高一下。各单元之间也难以实现系统间的水量平衡。生产废水的收集路线长、废水流行过程中增加不少污染，同时由于用户分散，废水回用的输送成本也高。最重要的是分散的水处理系统，给全厂集中控制及正在蓬勃发展的智能化也带来了诸多挑战。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，用于电炉短流程钢厂水处理系统设计，提高水资源的重复利用率，实现废水零排放，同时为水处理集中控制及智能化提供硬件支持。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电炉短流程钢铁厂水处理及废水零排放工艺，包括间接冷却水系统、直接冷却水系统、污泥处理系统、废水处理及回用系统；间接冷却水系统包括除盐水系统和净循环水系统，除盐水系统主要供连铸机结晶器冷却用水设一组供水泵供结晶器冷却使用，回水利用余压上闭式冷却器冷却后再用泵加压送用户循环使用；净循环水系统按供水压力不同集中设2组供水泵，一组供电炉、LF及连铸设备间接冷却水使用，另一组供轧钢液压系统、轧机电机、除尘设施、空压站、制氧站使用，各用水处共用一根回水管，冷却后流入冷水池，再用泵加压循环使用；净循环系统设2路补水，一路为外来新水，一路为废水处理回用的除盐水；直接冷却水系统收集连铸、轧钢设备直接冷却水，经铁皮沟收集至一个一级沉淀池，一级沉淀池处理后用泵加压送承压式一体化处理装置或高速过滤进行二级处理去除水中的悬浮物质及油类，处理后的水利用余压上冷却塔冷却后存入冷水池，再用泵加压送用户循环使用，二级处理排污的泥浆水送污泥处理系统处理，直接冷却水系统设置自动排污，排污水排入废水处理及回用系统进行处理。
可选的，废水处理及回用系统包括预处理系统及深度处理系统，预处理系统包括沉淀池及多介质过滤器，排污水直接进入机械搅拌澄清池，并在此投加混凝剂、助凝剂，使水中的悬浮物形成大的矾花，在澄清池中沉淀得以去除；沉淀后的出水依靠重力进入中间水池，经过泵提升后进入多介质过滤器，滤后水送至深度处理系统。
可选的，机械搅拌澄清池底部排泥由污泥排放泵送至污泥处理系统处理。
可选的，深度处理系统采用“超滤+反渗透”工艺，其产水大部分供给除盐水循环水补水及余热锅炉汽化冷却补水，剩余补入净循环水系统；废水反渗透产生的浓水采用浓水反渗透进一步处理，产水进入除盐水池；浓水反渗透产生的浓水采用SW反渗透进一步浓缩，产水进入除盐水池，最终产生的浓水送至电炉渣处理、除尘灰处理用户回用消纳。
可选的，污泥处理系统包括泥浆调节池及离心脱水机，排污泥水由泥浆调节池收集，再用泵送离心脱水机及压榨机脱水，脱水后的干污泥存入料仓，脱水机的冲洗水及滤液自流至滤液池，自流或用泵送一次沉淀池再处理。
可选的，净循环水系统按供水压力不同集中设2组供水泵，一组用户设计压力0.5MPa，供供电炉、LF及连铸设备间接冷却水使用，另一组泵的设计压力为0.35MPa，供轧钢液压系统、轧机电机、除尘设施、空压站、制氧站使用。
可选的，废水深度处理产品出水满足连铸除盐水系统的补水要求，当直接冷却水系统排污量不能满足除盐水产水要求时，需向中间水池补充生产新水，以实现全厂水量平衡。
可选的，供水泵、冷却设施风机采用变频调速电机，系统根据生产的要求、环境温度的变化自动调节供水量、供水温度；用户进口、冷却塔上塔及旁通管道设置电动调节阀，并且所有阀门均有开度显示并在HMI画面显示；用电设备的电流、温度、振动、泄露等运行数据设有实时监测点。
可选的，设有智能加药装置，可根据循环水质、水量、管道腐蚀程度自动投加相适应的杀菌灭藻剂、缓蚀阻垢剂；循环水水质稳定药剂带有示踪剂，可实时监测循环水中药剂的浓度。
本发明的有益效果在于：
本发明第一方面提供一种电炉短流程钢厂水处理设计方法，包括将所有工艺设备所需的间接冷却水处理系统、直接冷却水处理系统、污泥处理系统、废水处理及回用集中至厂内合理的位置统一处理。各循环系统采用自动排污及串级给水，循环系统排污水就近处理回用。
所述电炉短流程钢铁厂水处理设计方法及废水零排放工艺打破了传统的钢铁厂根据不同的主体工艺单元分别设置水处理系统的限制，在全厂范围内集中设置一处水处理中心，该水处理中心涵盖了炼钢-连铸-轧钢各主体工艺所需的循环水处理、生产废水处理及回用。
本发明第二方面提供一种电炉短流程钢厂废水零排放处理方法，包括循环系统排污废水就地处理预处理系统、超滤系统、反渗透系统、深度处理产品水回用系统、深度处理浓盐水反渗透及SW(海水或苦咸水反渗透膜)反渗透处理系统、最终浓盐水处置系统；所述废水预处理仅需设置机械搅拌澄清池、中间水池及提升泵站、多介质过滤单元，无需设置格栅、调节池及一级提升泵站；所述废水深度处理系统采用“超滤+反渗透”工艺，其产水大部分供给连铸除盐水循环系统补水，剩余补入生产新水系统；所述废水反渗透产生的浓水采用浓水反渗透进一步处理，产水进入除盐水池；浓水反渗透产生的浓水采用SW反渗透进一步浓缩，产水进入除盐水池，最终产生的浓水送至电炉渣处理、电炉除尘灰处理等用户回用消纳，实现生产废水零排放
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
（发明人：林女玉;王立;罗金华;刘惠;赵钪）