CN102432122A

CN102432122A - 一种循环水的处理方法

Info

Publication number: CN102432122A
Application number: CN2011103375405A
Authority: CN
Inventors: 邹元龙; 赵锐锐; 王海东; 高康乐; 李红; 程小鸥; 孙玉亮; 刘静文; 邱鹏
Original assignee: Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; China Jingye Engineering Corp Ltd
Current assignee: Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; China Jingye Engineering Corp Ltd
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2012-05-02

Abstract

一种循环水的处理方法，是将CO₂气体通过穿孔管曝气器，加入到钢渣热闷回水井和絮凝搅拌池之间，CO₂和钢渣热闷循环系统回水中的钙离子反应使其沉淀去除；采用pH自动控制方式调节加气量与水量的平衡关系使出水达到水质稳定。本发明能有效的降低钢渣热闷循环系统回水中的钙离子，调节pH，解决钢渣热闷循环水系统结垢的问题。

Description

一种循环水的处理方法

技术领域

本发明涉及冶炼行业熔融钢渣热闷循环水水质稳定的处理技术，特别是CO₂用于钢渣热闷循环水水质稳定的处理技术。

背景技术

钢铁工业是资源、能源消耗最多的行业之一，在冶炼过程势必产生大量的钢铁渣。每炼一吨铁约产生0.34吨高炉渣，每炼一吨钢约产生0.12吨的钢渣。随着钢铁工业的快速发展，钢铁渣的数量随之增加，钢铁渣的“零排放”成为钢铁工业走循环经济道路，实现可持续发展的重要问题。近几年来，由中冶建筑研究总院有限公司和中国京冶工程技术有限公式研发出的第三代钢渣余热自解热闷处理工艺技术和设备，成功解决了钢渣不稳定的现象，实现了钢渣的“零”排放。该技术入选2009年国家先进污染防治示范技术名录，已在新余中冶环保资源开发有限公司、九江中冶环保资源开发有限公司、鞍钢鲅鱼圈新炼钢、本溪钢铁（集团）有限责任公司、唐山国丰钢铁有限公司、首钢京唐钢铁公司（曹妃甸）、日照钢铁公司等企业推广应用。该技术是将液态钢渣倾翻在热闷装置内，盖上盖自动化喷水，水遇热渣产生蒸汽，消解钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁，钢渣粉化后变稳定。钢渣中废钢充分回收，尾渣可100%用于生产建筑材料、建材制品和道路材料，实现钢渣“零排放”。

熔融钢渣热闷处理水循环系统，由于钢渣热闷工艺用水蒸发量大，钢渣中的游离氧化钙消解反应部分进入循环水，导致钢渣热闷出水呈“高水温、高硬度、高碱度、高pH”的特性，系统极易产生结垢。目前的处理工艺主要是以去除悬浮物为目的，以平流沉淀池为主体的处理工艺，对成垢离子很难达到好的去除效果。该系统在运行的过程中，输水泵、输水管道和热闷盖上的喷嘴会由于结垢而堵塞，从而影响到正常的生产。以某钢渣热闷循环水系统为例，蒸发水量占总用水量的60%~70%，钢渣热闷回水中pH值为11.70~12.10，总硬度（以CaCO₃计）为700~900 mg/L，系统结垢主要发生在离心泵叶轮和输水管道中，一般情况下，水泵运行半个月必须停机人工清除污垢，水泵叶轮垢的厚度达1~2mm。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种循环水水质稳定的处理方法。本发明的目的是克服现有技术的不足，解决钢渣热闷循环水水质不稳定，尤其是结垢严重的问题。

本发明提供一种循环水的处理方法，其包括以下步骤：

步骤一：钢渣热闷回水井中的回水经离心泵进入穿孔管曝气池；同时将CO₂通入穿孔管曝气器中；

步骤二：混入CO₂的回水进入絮凝搅拌池中絮凝搅拌；

步骤三：经絮凝沉淀后的回水进入平流沉淀池中作进一步沉淀；

步骤四：经过平流沉淀池后的回水经由吸水井再进入到钢渣热闷装置中进行循环使用。

所述步骤一中的CO₂经由减压阀、控制阀和流量计进入管道混合器中。

所述CO₂为工业液态CO₂，其通入量由回水水量、水质及平流沉淀池出水PH 值确定。

所述CO₂通入量为0.20~0.30 m³气/m³水。

所述步骤二中，回水中的Ca(OH)₂在絮凝搅拌池中，与CO₂发生反应，生成CaCO₃沉淀；CO₃ ^2-与CO₂和水发生反应生成HCO₃ ^-。

所述步骤三中沉淀的时间为1 h。

所述步骤四中从平流沉淀池流出的回水水质达到pH在8.5~11之间。

所述步骤四中从平流沉淀池流出的回水总硬度在75~150 mg/L之间。

该处理工艺方法的原理为：

钢渣中的游离氧化钙和游离氧化镁在热闷过程中发生如下反应：

CaO+H₂O→Ca(OH)₂

MgO+ H₂O→Mg(OH)₂

形成的Mg(OH)₂沉淀，基本上附着在钢渣上很少进入到钢渣热闷回水井中；部分Ca(OH)₂进入钢渣热闷回水井中。通入CO₂，与Ca(OH)₂成垢离子的反应为：

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃↓+H₂O

CO₃ ^2-+CO₂+H₂O→2HCO₃ ^-

通过反应，水体中的pH降低，硬度和碱度降低，成垢离子得以去除，水质达到稳定。

本发明方法中所用的CO₂为工业液态CO₂，采用穿孔管曝气器进行气液混合，穿孔管曝气池加到回水井和絮凝搅拌池之间。

本发明方法中CO₂的加入气量由钢渣热闷回水井水质、水量和平流沉淀池出水pH等参数确定，CO₂的鼓入浓度为0.20~0.30 m³气/m³水，沉淀池出水pH控制在8.5~11之间。

本方法和传统的其他方法相比，具有如下优点：（1）和传统加酸法相比，能够使成垢离子沉淀，处理效果好，而且不会引进SO₄ ^2-，Cl^-，这样对整个管道系统的腐蚀性明显降低。（2）可以直接在现有的热闷循环水处理构筑物上改造实现，节省成本。（3）仅通过投加CO₂就可以达到水质的稳定，不需要再加入水稳药剂。（4）CO₂的通入量采用水量和水质反馈调节，从而达到自动化控制。

附图说明

图1是本发明中试试验工艺流程图；

图2是总硬度随着加入CO₂浓度变化的折线图；

图3是pH随着加入CO₂浓度变化的折线图。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施例对此发明作进一步说明：

实施例1

如图1所示，九江钢渣热闷循环水处理工艺流程，具体步骤如下：

步骤一：钢渣热闷回水井中的回水经离心泵进入穿孔管曝气器；同时CO₂经由减压阀、控制阀和流量计进入穿孔管器中；所述CO₂为工业液态CO₂，其通入量由回水水量、水质及平流沉淀池出水PH 值确定；本试验中CO₂浓度达到0.25 m³气/m³水；

步骤二：混入CO₂的回水进入絮凝搅拌池中絮凝沉淀；回水中的Ca(OH)₂在絮凝搅拌池中，与CO₂发生反应，生成CaCO₃沉淀；CO₃ ^2-与CO₂和水发生反应生成HCO₃ ^-；

步骤三：经絮凝沉淀后的回水进入平流沉淀池中作进一步沉淀；沉淀时间为1 h；

步骤四：经过平流沉淀池后的回水经由吸水井再进入到钢渣热闷装置中进行循环使用；

经测试：

处理前钢渣热闷回水井中回水pH值为11.89，水温为63℃，总硬度（以CaCO₃计，以下同）为760.32 mg/L，OH^-碱度为584.45 mg/L，CO₃ ^2-碱度115.62 mg/L，溶解性总固体1740 mg/L，电导率为3400 μs/cm，悬浮物浓度150 mg/L；

处理后：平流沉淀池出水pH值为8.56，总硬度为113.31 mg/L，CO₃ ^2-碱度为21.60 mg/L，HCO₃ ^-碱度为112.33 mg/L，溶解性总固体为272 mg/L，电导率为551 μs/cm。

实施例2

处理前热闷回水井回水pH指为11.89，水温63℃，总硬度为760.32 mg/L，OH^-碱度为584.45 mg/L，CO₃ ^2-碱度115.62 mg/L，溶解性总固体1740 mg/L，电导率为3400 μs/cm，悬浮物浓度150 mg/L；

处理回水方法同实施例1，通入CO₂浓度为0.20 m³气/m³水，沉淀时间1 h，出水pH值为10.91，总硬度为144.94 mg/L，OH^-碱度为41.04 mg/L ，CO₃ ^2-碱度为112.33 mg/L，溶解性总固体为365 mg/L，电导率为749 μs/cm。

实施例3

处理前钢渣热闷回水pH值为11.98，水温67℃，总硬度为837.64 mg/L，OH^-碱度为675.05 mg/L，CO₃ ^2-碱度183.61 mg/L，溶解性总固体1853 mg/L，电导率为3590 μs/cm，悬浮物浓度254 mg/L。

处理回水方法同实施例1，通入的CO₂浓度为0.28 m³气/m³水，沉淀时间1 h，出水pH值为10.04，总硬度为84.08 mg/L，CO₃ ^2-碱度为21.60 mg/L，HCO₃ ^-碱度为32.40 mg/L，溶解性总固体为220 mg/L，电导率为455 μs/cm。

实施例4

处理回水方法同实施例1，分别通入不同浓度CO₂，出水结果见下表。

表1 通入CO₂浓度与pH和总硬关系

通入CO₂浓度(m³气/m³水)	0.150	0.175	0.200	0.225	0.250	0.275	0.300	0.325
									pH	11.54	11.42	11.16	10.04	8.53	8.16	7.94	7.75
总硬度（mg/L,以CaCO₃计）	329.33	273.27	202.18	148.15	92.11	64.08	151.15	226.23

由表1和图2、图3可见，随着通入CO₂浓度的增大，总硬度逐步降低，当通入CO₂浓度为0.275 m³气/m³水的时候，总硬度出现最小值。继而随着通入气体浓度的增加，总硬度反而增加，这是因为碳酸盐转化为重碳酸盐，结晶析出的碳酸钙又溶解了。

钢渣热闷水在通入CO₂的过程中，pH刚开始降低很慢，在CO₂通入量达到一定量时，pH会迅速下降，在pH降到8.5以下时，pH的降低又变得很缓慢。

结合pH和总硬度，可以看出，当通入CO₂浓度为0.20~0.30 m³气/m³水的时候，pH为8.5~11.0，总硬可以控制在75~150mg/L。这样就可以有效的控制系统的结垢问题。

Claims

1.一种循环水的处理方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤二：混入CO₂的回水进入絮凝搅拌池中絮凝搅拌；

2.根据权利要求1所述的循环水处理方法，其中，所述步骤一中的CO₂经由减压阀、控制阀和流量计进入穿孔管曝气器中。

3.根据权利要求2所述的循环水处理方法，其中，所述CO₂为工业液态CO₂，其通入量由回水水量、水质及平流沉淀池出水PH 值确定。

4.根据权利要求3所述的循环水处理方法，其中，所述CO₂通入量为0.20~0.30 m³气/m³水。

5.根据权利要求1所述的循环水处理方法，其中，所述步骤二中，回水中的Ca(OH)₂在絮凝搅拌池中，与CO₂发生反应，生成CaCO₃沉淀；CO₃ ^2-与CO₂和水发生反应生成HCO₃ ^-。

6.根据权利要求1所述的循环水处理方法，其中，所述步骤三中沉淀的时间为1 h。

7.根据权利要求1所述的循环水处理方法，其中，所述步骤四中从平流沉淀池流出的回水水质达到pH在8.5~11之间。

8.根据权利要求1所述的循环水处理方法，其中，所述步骤四中从平流沉淀池流出的回水总硬度在75~150 mg/L之间。