CN100513334C - 一种冶金污水深度处理的方法 - Google Patents
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Abstract
一种冶金污水深度处理的方法，属废水处理技术领域，用于解决冶金污水深度处理过程中降低COD、保证反渗透正常运行的问题。特别之处是，该方法包括如下工序：A.回收污水，制取中水；B.中水处理，投放石灰乳和粉末活性炭，降低COD及高价离子含量；C.超滤处理：将上述处理的中水经超滤处理达到SDI小于3的要求；D.反渗透脱盐处理：经内压管束式超滤处理过的水进入反渗透装置进行脱盐处理。本发明在反渗透的预处理过程将石灰乳和粉末活性炭联合投加，经澄清池+无阀滤池+多介质过滤器等环节处理，可降低水源中的COD，保证了反渗透系统的正常稳定运行，减少了反渗透的化学清洗次数。本发明设备一次性投资少，能源消耗低。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理的方法，特别是冶金污水深度处理中降低COD的工艺方法，属废水处理技术领域。
背景技术
水是地球上重要且宝贵的资源，当今水资源的短缺及循环水体的污染日趋严重，水资源供求矛盾日趋突出。冶金行业是水资源消耗大户，多数企业在生产过程中存在废水排放量大、循环利用率低、吨钢耗新水居高不下的现象。为提高污水资源化水平，降低吨钢耗新水，缓解水资源供需矛盾，21世纪初，冶金行业开始采用双膜法(负压浸没式超滤+二级反渗透)的水处理技术，其工艺流程见图1，它以冶金工业污水做水源，以反渗透(RO)工艺为核心，通过对冶金工业污水的絮凝、沉淀及1mm格栅过滤，经外压浸没式超滤(UF)处理去除水中的生物污染物、颗粒物、胶体、浊度物质、细菌，使其出水水质满足反渗透装置的进水要求。该工艺存在的问题是：1.由于冶金工业污水水质成份复杂，水质指标波动较大，其中COD含量在100---120mg/l、含盐量、硬度、高价离子含量均较高，这些物质的存在对反渗透系统运行有一定的影响，而超滤对COD的去除率不超过20％，对高价离子无任何去除效果。尤其COD的存在对反渗透膜元件的降解作用更为严重，当COD含量大于50mg/l时，将直接影响反渗透的稳定运行，缩短反渗透的化学清洗周期，化学清洗周期最短仅为1个月。2.该工艺预处理系统采用负压浸没式超滤，膜通量较小，工艺设备的一次性投资较高。3.由于工艺条件的需要，需对该超滤系统的膜丝进行不间断的鼓风曝气和抽真空，使得运行过程中能耗较高。
发明内容
本发明所要解决的问题是克服现有技术的缺陷而提供一种冶金污水深度处理的方法，该方法在利用冶金工业污水制取脱盐水的过程中，可降低COD、硬度、高价离子等，从而保证反渗透的正常运行。
本发明所述方法是由以下技术方案解决的：
一种冶金污水深度处理的方法，其特别之处是：所述方法按如下工序进行：
A.回收污水，制取中水：收集、提取冶金行业下水道污水经过絮凝、沉淀，达到出水悬浮物小于100mg/l的中水要求；
B.中水处理，降低COD及高价离子含量：将上述中水引入澄清池，在澄清池投放石灰乳和粉末活性炭，石灰乳的投加量为100-150mg/l，粉末活性炭的投加量为20-30mg/l，经澄清池、无阀滤池、多介质过滤器的混合、反应、絮凝、沉淀、澄清、分离、吸附、过滤去除水源中部分悬浮物、胶体物质、有机物、油类、碱度物质及部分高价离子，使出水COD小于40mg/l；
C.超滤处理：将上述处理的中水经超滤处理达到SDI小于3的要求；
D.反渗透脱盐处理：经超滤处理过的水进入反渗透装置进行脱盐处理。
上述冶金污水深度处理的方法，所述超滤处理装置为内压管束式超滤处理装置。
上述冶金污水深度处理的方法，所述的反渗透脱盐处理包括二级反渗透脱盐，其中，一级反渗透处理中的超滤产水投加还原剂和阻垢剂进入反渗透处理，还原剂和阻垢剂的加入量为2-5mg/l。
本发明以冶金工业废水做水源，在反渗透的预处理过程将石灰乳和粉末活性炭联合投加，经澄清池+无阀滤池+多介质过滤器等环节处理，改善了反渗透的进水水质，降低水源中的COD，同时去除水源中部分悬浮物、胶体物质、有机物、油类、碱度物质及部分高价离子，减少了阻垢剂的投加量，保证了反渗透系统的正常稳定运行，减轻了水源对反渗透的污染，减少了反渗透的化学清洗次数，化学清洗周期由一个月一次延长为6个月一次。本发明将传统的负压式超滤改为管束式超滤，并减少了鼓风曝气环节，由此可减少设备的一次性投资，降低了动能消耗。改进后，对于污水处理能力800吨/小时的脱盐水站而言，节约设备投资1600万元，年节约运行费用近200万元，其经济效益十分显著。
附图说明
图1为改进前的工艺流程图
图2为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
参看图1，以下结合附图对本发明工艺方法进一步详述：
本发明方法适于冶金行业处理工业污水使用，主要特点在于利用冶金工业污水制取脱盐水的过程中，降低COD及高价离子，保证反渗透的正常稳定运行，其主要步骤的作用如下：
1.回收污水，制取中水：取冶金行业下水道的污水入沉淀池，投加絮凝剂硫酸亚铁或PAC，使回收的污水中的细小的悬浮物、胶体微粒絮凝成较大的颗粒而沉降，加入量根据回收污水的水质来调整。经絮凝、沉淀，使其出水悬浮物小于100mg/l。
2.中水处理，降低COD含量：该步骤主要功能是降低水源中的COD的含量，同时去除水源中部分悬浮物、胶体物质、有机物、油类、碱度物质。中水处理设施采用澄清池、无阀滤池、多介质过滤器。冶金污水一般水源的COD在100-120mg/l，同时还含有一定的油类及悬浮物、胶体物质、有机物、碱度物质、高价离子，这些物质的存在会对超滤和反渗透有一定的污染，当COD含量超过50mg/l时将会严重影响反渗透的稳定运行。本发明利用干投机、溶解箱、计量泵在澄清池的混合区加入一定量的石灰乳和粉末活性炭，经过在澄清池、无阀滤池、多介质过滤器中的混合、反应、絮凝、沉淀、澄清、分离、吸附、过滤后降低上述物质的含量，提高出水水质，使COD由大于100mg/l降低到小于40mg/l，大大减轻了水源对超滤及反渗透的污染，保证了反渗透的正常运行，减少了反渗透的化学清洗次数，延长了反渗透的运行周期。在该步骤中澄清池作用：利用水利喷射形成负压，使悬浮泥渣在池体内循环运行，把部分悬浮泥渣回流到进水区，与混有石灰乳和粉末活性炭的冶金废水混合后一起循环流动。通过凝聚反应形成的絮凝与来水中的杂质相互碰撞、吸附、粘合，使它的颗粒逐渐长大，在重力作用下沉降分离。清水经集水槽流出，经澄清池处理后降低了冶金废水中的COD、暂时硬度、高价离子的含量。
无阀滤池作用：澄清池出水在重力作用下自上而下经过不同粒径的滤料进行过滤，截留水中的悬浮物提高产水浊度。
多介质过滤器作用：将无阀滤池产水经过不同粒径的滤料进行过滤进一步降低水中悬浮物的含量，使产水水质能够满足超滤的进水要求。
投加石灰乳和粉末活性炭作用原理如下：
2.1、粉末活性炭能吸附水中的油及有机物，提高出水水质，利用其极大的比表面将其与石灰乳一起投加到澄清池的入口母管处，随进水一同进入澄清池的絮凝区与絮体一起在澄清池内充分混合、反应、沉淀、分离、澄清，一部分粉末活性炭进入澄清池的絮凝区与絮体形成混合体，直到吸附能力耗尽，最后随沉淀污泥排掉，另一部分细小少量的粉末活性炭随出水进入无阀滤池，由细砂粘结活性炭粉末所形成的结合体，直到吸附能力耗尽，最后随反洗水排出上述过程可将COD降低60—70％。
2.2、降低水源中的暂时硬度
Ca(HCO3)+Ca(OH)2＝2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)+Ca(OH)2＝CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O
2.3、去除水中的CO2减少腐蚀，提高水源的PH值
CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+2H2O
2.4、中和过量的混凝剂(FeSO4)，由于提高PH值而增强了混凝剂的混凝效果，起到了助凝剂作用。
4FeSO4+4Ca(OH)2+O2+2H2O＝4Ca SO4+4Fe(OH)3↓
2.5、除去水中的胶体硅，提高脱盐水质
H2SiO3+Ca(OH)2＝CaSiO3↓+2H2O
2.6、产生的微细高比表面颗粒可以吸附大量的有机物甚至油的污染物使其沉淀。
2.7、因水源水质变化较大，钡离子含量较高，利用投加石灰能降低钡离子的含量，减少硫酸钡形成对反渗透膜造成的损害。
2.8、废水中硫酸根、氟离子含量较高，降低水中钙离子含量，可以防止CaF2对反渗透膜造成的污堵。
参看表1，给出石灰乳+粉末活性炭投加前后COD的变化
表1：
| 投加前(mg/l) | 投加后(mg/l) | 除去率％ | 投加前(mg/l) | 投加后(mg/l) | 除去率％ |
| 108 | 37 | 65.7 | 117.6 | 37.6 | 68.03 |
| 112 | 43 | 61.1 | 105.9 | 37.3 | 64.8 |
| 101 | 38 | 62.4 | 107 | 39.2 | 63.4 |
| 99 | 38 | 61.6 | 113.2 | 36.1 | 68.1 |
| 120 | 36.8 | 69.3 | 98 | 32.4 | 66.9 |
3.超滤处理：主要功能是去除水中的生物污染物、颗粒物、胶体、浊度物质、细菌满足反渗透的进水要求。经过上述处理的中水水质，可采用内压管束式超滤处理工艺，优点：(1).设备的一次性投资较低。(2).运行过程中动能消耗低。(3).预处理出水水质好，对反渗透系统基本无影响。出水水质SDI小于3，满足反渗透的进水要求。
4.反渗透处理：经过超滤处理后的水进入反渗透装置，主要功能是脱除水中的盐份，其产水满足生产需要。脱盐处理包括两级反渗透脱盐，其中，超滤产水投加还原剂和阻垢剂后进入一级反渗透处理，阻垢剂的加入量为2-5mg/l。本发明阻垢剂的加入量少于现有技术，这是由于石灰乳和粉末活性炭的投加降低了冶金废水中的暂时硬度、高价离子等的含量，降低了运行过程中膜的结构倾向，从而降低了阻垢剂的投加量。
以下提供几个实施例：
实施例1：
A.回收污水，制取中水：收集、提取冶金行业下水道污水经过絮凝、沉淀，达到出水悬浮物小于100mg/l的中水要求。
B.中水处理，降低COD及高价离子含量：将上述中水引入澄清池，根据水质在冶金废水COD为108mg/l，按照100mg/l投放石灰乳，20mg/l投放粉末活性炭，石灰乳和粉末活性炭采用成套的投加装置包括干投机、溶解箱、计量泵及相配套的管道和阀门。经澄清池、无阀滤池、多介质过滤器的混合、反应、絮凝、沉淀、澄清、分离、吸附、过滤去除水源中部分悬浮物、胶体物质、有机物、油类、碱度物质及部分高价离子，出水COD为39mg/l。
C.超滤处理：将上述处理的中水经内压管束式超滤处理装置超滤处理达到SDI小于3的要求；
D.反渗透脱盐处理：经超滤处理过的水进入二级反渗透装置进行脱盐处理。其中，一级反渗透处理中的超滤产水投加还原剂和阻垢剂2mg/l，进入二级反渗透处理。一级反渗透处理的预脱盐水和二级反渗透处理的脱盐水分别供给不同用户使用。
实施例2：
A.回收污水，制取中水：收集、提取冶金行业下水道污水经过絮凝、沉淀，达到出水悬浮物小于100mg/l的中水要求。
B.中水处理，降低COD及高价离子含量：将上述中水引入澄清池，根据水质在冶金废水COD为120mg/l时，按照150mg/l投放石灰乳，30mg/l投放粉末活性炭，石灰乳和粉末活性炭采用成套的投加装置包括干投机、溶解箱、计量泵及相配套的管道和阀门。经澄清池、无阀滤池、多介质过滤器的混合、反应、絮凝、沉淀、澄清、分离、吸附、过滤去除水源中部分悬浮物、胶体物质、有机物、油类、碱度物质及部分高价离子，出水COD为36.8mg/l。
C.超滤处理：将上述处理的中水经内压管束式超滤处理装置超滤处理达到SDI小于3的要求；
D.反渗透脱盐处理：经超滤处理过的水进入二级反渗透装置进行脱盐处理。其中，一级反渗透处理中的超滤产水投加还原剂和阻垢剂3mg/l，进入二级反渗透处理。一级反渗透处理的预脱盐水和二级反渗透处理的脱盐水分别供给不同用户使用。
实施例3：
A.回收污水，制取中水：收集、提取冶金行业下水道污水经过絮凝、沉淀，达到出水悬浮物小于100mg/l的中水要求。
B.中水处理，降低COD及高价离子含量：将上述中水引入澄清池，根据水质在冶金废水COD为112mg/l时，按照120mg/l投放石灰乳，25mg/l投放粉末活性炭，石灰乳和粉末活性炭采用成套的投加装置包括干投机、溶解箱、计量泵及相配套的管道和阀门。经澄清池、无阀滤池、多介质过滤器的混合、反应、絮凝、沉淀、澄清、分离、吸附、过滤去除水源中部分悬浮物、胶体物质、有机物、油类、碱度物质及部分高价离子，出水COD为37mg/l。
C.超滤处理：将上述处理的中水经内压管束式超滤处理装置超滤处理达到SDI小于3的要求；
D.反渗透脱盐处理：经超滤处理过的水进入二级反渗透装置进行脱盐处理。其中，一级反渗透处理中的超滤产水投加还原剂和阻垢剂5mg/l，进入二级反渗透处理。一级反渗透处理的预脱盐水和二级反渗透处理的脱盐水分别供给不同用户使用。
Claims (2)
1.一种冶金污水深度处理的方法，其特征在于：所述方法按如下工序进行：
A.回收污水，制取中水：收集、提取冶金行业下水道污水经过絮凝、沉淀，达到出水悬浮物小于100mg/l的中水要求；
B.中水处理，降低COD及高价离子含量：将上述中水引入澄清池，在澄清池投放石灰乳和粉末活性炭，石灰乳的投加量为100-150mg/l，粉末活性炭的投加量为20-30mg/l，经澄清池、无阀滤池、多介质过滤器的混合、反应、絮凝、沉淀、澄清、分离、吸附、过滤去除水源中部分悬浮物、胶体物质、有机物、油类、碱度物质及部分高价离子，使出水COD小于40mg/l；
C.超滤处理：将上述处理的中水经超滤处理达到SDI小于3的要求；
D.反渗透脱盐处理：经内压管束式超滤处理过的水进入反渗透装置进行脱盐处理。
2.根据权利要求1所述的冶金污水深度处理的方法，其特征在于：所述的反渗透脱盐处理包括两级反渗透脱盐，其中，超滤产水投加还原剂和阻垢剂后进入一级反渗透脱盐处理，还原剂和阻垢剂的加入量为2-5mg/l。
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