CN104071914A - 一种不锈钢平整废液回用处理方法及其系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不锈钢平整废液回用处理方法及其系统，该方法依次包括pH调节、高级氧化、混凝絮凝沉淀、过滤、反渗透工艺步骤。该系统包括依次连接的pH调节池、高级氧化装置以及污泥沉淀池，在高级氧化装置和污泥沉淀池之间还依次连接有混凝絮凝混合装置和混凝沉淀池；在混凝沉淀池之后还依次连接有过滤装置和反渗透装置。本发明针对不锈钢平整废液回用工艺，有效去除了不锈钢平整废液中的重金属，有效减少了平整工艺中大量新水的消耗。

Description

一种不锈钢平整废液回用处理方法及其系统装置

技术领域

本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种不锈钢平整废液回用处理方法及其系统装置。 

背景技术

钢铁工业是一个高能耗、高资源、高污染的产业，其水资源消耗巨大，约占全国工业用水量的14％，2005年7月国家发改委出台了《钢铁产业发展政策》，对钢铁工业发展循环经济、节约能源和资源、走可持续发展道路提出了更高的目标和更具体的要求，在全球资源紧缺的情况下，低能耗、低污染、低排放成为社会发展的需要。 

我国钢铁企业的单位耗用水量仍高于国外先进钢铁企业的水平，进一步降低钢铁企业吨钢耗用新水量，提高钢铁企业水的循环利用率，加强钢铁企业废水的综合处理与回用是我国钢铁企业实现可持续发展的关键之一。 

平整是钢铁生产的重要工艺之一，该工序很大程度决定了成品带钢的表面状态、板形、力学性能和工艺性能。平整工艺需要消耗性水，产生大量的平整废液。平整废液主要成分是为脂肪酸和表面活性剂，由于平整废液相对分子质量小且能够完全溶于水，因此难于处理，经处理后的废液勉强环保排放达标。对于此类废水国内外尚无成熟的回用处理工艺，因此本专利首次提出了平整废 液回用处理工艺，实现了平整工艺的可持续发展，节约了钢铁生产用水。 

中国专利CN102126807A公开了一种处理平整废液的方法，采用破乳、水解酸化，好氧膜生物反应器工艺处理平整液废水，经过处理后平整液废水可以达到排放标准。该技术没有考虑平整废液的综合回收利用。中国专利CN102260028A公开了一种冷轧平整液废水预处理方法及其系统，包括平整液废水调节池、PH调整池、混凝槽、溶气气浮、生化系统调节池和生物接触氧化系统。经处理后，使进入生化处理系统的平整液COD≤2000mg/l。该技术只是预处理技术，还需要后续好氧生化等工艺处理平整废液，使经过处理后的平整液达到COD≤100mg/l的国家排放标准。中国专利201120261855.1公开了一种冷轧平整液废水预处理系统的实用新型专利，优化了废水调节池、PH调整池、混凝槽、溶气气浮、生化系统调节池的系统布置。采用该专利只能使平整液的COD≤2000mg/l，还需要后续处理工艺的支撑。 

以上技术方案只考虑平整废液的达标排放工艺，没有从根本上解决平整工艺消耗大量新水的事实，更没有针对不锈钢平整废液回用的工艺路线。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种不锈钢平整废液回用处理方法，以及提供其系统装置。 

本发明的一种不锈钢平整废液回用处理方法的技术方案如下： 

一种不锈钢平整废液回用处理方法，其特征在于包括如下步骤： 

（1）将平整废液导入调节池，调节平整废液的PH值到5以下； 

（2）将PH调节后的废液导入高级氧化装置进行氧化； 

（3)将氧化之后的废液提升至混凝沉降装置进行混凝絮凝及沉淀； 

(4)将混凝絮凝沉淀之后的废液提升至过滤装置进行过滤； 

(5)将过滤之后的废液导入反渗透装置进行净化； 

(6)将氧化产生的污泥沉渣以及混凝沉降产生的污泥沉渣排入污泥沉淀池。 

根据本发明所述的一种不锈钢平整废液回用处理方法，其特征在于，在步骤（2）中， 

所述氧化反应的催化剂为类芬顿催化剂，所述类芬顿催化剂有效成分质量百分比为: 

七水合硫酸亚铁：65～95%， 

硫酸铜：2～15%， 

氯化铝：1～5%， 

氧化亚铜：0.5～3%， 

硫酸锌：0.1～2%， 

氯化高铁：1～10%。 

本发明的类芬顿（Fenton）催化剂如下制得：1）均质混合：按一定上述比例的药剂均质混合，将上述的化学药剂放入高速均混机中混合。2）催化剂的烘干温度为60～150℃，干燥时间为2～10小时，培烧温度是300～500℃，培烧时间是2～5小时。3）等培烧冷却后的催化剂在球磨机中研磨30～60分钟制成成品类芬顿氧化催化剂。类芬顿氧化催化剂投加量是100～1000mg/L,30%过氧化氢的投加量是30～200mg/L。 

根据本发明所述的一种不锈钢平整废液回用处理方法，优选的是，在步骤（3）中，所用混凝剂选用三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝、氯化铝和聚合氯化铝中的一种或多种，投加量为5mg/l～200mg/l；所用絮凝剂为阴离子型、阳离子型和非离子型PAM中的一种。 

根据本发明，所用絮凝剂分子量为200万～2200万，投加量为0.5mg/l～3mg/l，混合时间为0.5min～3min；混凝时间为5min～15min。 

根据本发明所述的一种不锈钢平整废液回用处理方法，在一个优选的实施方案中，所述混凝剂为投加量为45mg/l～55mg/l的无水固体三氯化铁或投加量为70mg/l～90mg/l的六水合三氯化铁。 

根据本发明，所述絮凝剂为阴离子型PAM，分子量为200万～500万，投加量为0.5mg/l～1.5mg/l，混凝时间为6min～9min。 

根据本发明所述的一种不锈钢平整废液回用处理方法，其特征在于，在步骤（4）中，过滤步骤依次为多介质过滤、活性炭过滤、精密过滤，其中所述多介质过滤滤料选用石英砂层和无烟煤层两层；所述活性炭过滤滤料选用石英砂活性炭；所述精密过滤滤芯选用烧结滤管、熔喷式纤维滤芯、蜂房滤芯中的一种。 

根据本发明所述的一种不锈钢平整废液回用处理方法，优选的是， 

（1）所述多介质过滤中石英砂的颗粒直径为1mm～2mm，厚度为350mm～450mm，滤速为5m/h～10m/h，所述无烟煤颗粒直径为0.1mm～1mm，滤层厚度为550mm～650mm，滤速为5m/h～10m/h； 

（2）所述石英砂活性炭过滤由底部装0.2-0.4m的承托层和石英砂滤料以及1.4-1.6m的活性炭滤料依次层叠而成。 

根据本发明，（1）的滤池冲洗强度为15L/(S.M²)～20L/(S.M²),冲洗时间为6min～10min。 

根据本发明，（2）的所述石英砂活性炭滤料的滤速为5m/h～10m/h，其中，活性炭比表面积大于900m²/g，装填密度为450g/L～520g/L～。 

本发明的还提供了一种不锈钢平整废液回用处理系统装置，包括依次连接的PH调节池、高级氧化装置以及污泥沉淀池，其特征在于， 

在高级氧化装置和污泥沉淀池之间还依次连接有混凝絮凝混合装置和混凝沉淀池； 

在混凝沉淀池之后还依次连接有过滤装置和反渗透装置。 

根据本发明所述的一种不锈钢平整废液回用处理系统，其特征在于， 

所述混凝沉淀池包括混凝反应池和斜板沉淀池，其中所述混凝反应池内置有双桨叶电动机械搅拌器。 

根据本发明所述的一种不锈钢平整废液回用处理系统，其特征在于，所述混凝沉淀池包括混凝反应池和斜板沉淀池。 

根据本发明所述的一种不锈钢平整废液回用处理系统，其中，所述斜板沉淀池的有效布置面积参数为：斜板管径为32-35mm，斜长为0.8-1.0m，倾角为50-60°，清水区保护高度为0.8-1.0m，底部配水区高度为1.2-1.5m。 

根据本发明所述的一种不锈钢平整废液回用处理系统，其特征在于，所述过滤装置包括多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器，其中，所述精密过滤器的进水口和出水口分别设置压力表，用以判别滤芯的污染程度。 

根据本发明提供的一种达标排放的不锈钢平整废液回用处理的系统技术方案，既循环利用了平整废液，又减少了新水的消耗量。采用本发明的不锈钢平整废液回用处理系统，处理效果稳定，生产运行成本低，操作运行简便，自动化程度高。 

附图说明：

图1为本发明的不锈钢平整废液的回用处理系统结构示意图。 

图中：1是pH调节池、2是原水泵、3是高级氧化罐、4是过氧化氢加药系统，5是铁盐加药系统、6是污泥沉淀池、7是气动隔膜泵、8是板式压滤机、9 是一级提升泵，10是混凝剂加药系统、11是管道混合器、12是一体式混凝斜板沉淀池、13是二级提升泵、14是多介质过滤器、15是三级提升泵、16是活性炭过滤器、17是精密过滤器、18是反渗透高压泵、19是反渗透装置、20是清水池、21是回用泵。 

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明的不锈钢平整废液回用处理方法及其系统作进一步的说明。 

如图1所示，经过生化池处理后达标排放的平整废液进入pH调节池1入口，pH调节池1连接工业废硫酸管道，把进入pH调节池1的平整废液通过废硫酸调节至pH在3～5之间。由PH调节池中的pH计控制废硫酸的投加剂量。 

pH调节池1出口管道连接原水泵2，平整废液通过原水泵2管道进入高级氧化罐3。 

所述高级氧化罐3入口连接原水泵管道2，高级氧化罐3的药剂入口分别连接过氧化氢加药系统4和硫酸亚铁加药系统5，平整废液和过氧化氢、硫酸亚铁发生高级氧化反应，通过高级氧化反应有效去除平整废液中的COD。 

所述高级氧化罐3中产生的污泥经过排泥阀管道排入污泥沉淀池6。 

所述高级氧化罐3出口管道连接一级提升泵9，一级提升泵9出口连接管道混合器11。 

所述悬浮液管道混合器11进口连接一级提升泵7出口管道和混凝絮凝剂加药系统10出口管道。 

所述混凝絮凝系统10包括两个加药箱、机械加药搅拌器和计量泵，两个加药箱分别是混凝剂和絮凝剂，两个加药箱的进水口连接工业用水管网，出水口 连接混凝剂和絮凝剂加药计量泵，由计量泵控制加药的剂量。剂量泵的出口连接管道混合器11。 

所述悬浮液管道混合器11出口连接一体式混凝斜板沉淀池12。一体式混凝斜板沉淀池12包括混凝区和斜板沉淀区。所述混凝絮凝反应区内置桨叶电动搅拌器，在混凝絮凝反应池中，短时间内平整废液在一定的水力条件下相互碰撞、聚集，形成较大的絮状颗粒。混凝絮凝反应区连接斜板沉淀池。所述斜板沉淀区内有斜板，斜板沉淀利用浅池原理，平整废液在沉淀池中停留时间内，颗粒物得到有效去除。斜板中的沉淀下的颗粒物进入斜板沉淀池底部的污泥斗，两根排泥管都带有排泥阀，两根排泥管出口连接污泥沉淀池。 

所述一体式混凝斜板沉淀池12出口连接二级提升泵13。 

所述污泥池6的进口管道分别连接高级氧化罐和一体式斜板沉淀12的排泥阀管道，高级氧化罐和斜板沉淀产生的污泥在污泥池6沉淀。 

所述污泥池6出口管道连接真空隔泵管道7，真空隔膜泵7出口连接板框压滤机8，污泥经过板框压滤机8压滤脱水后外运填埋。 

所述多介质过滤器14进口管道连接二级提升泵13出口管道，多介质过滤器14内置多介质滤料层，多介质过滤器14出口连接三级提升泵。 

所述活性炭过滤器14进口连接三级提升泵15出口管道，活性炭过滤器16内置活性炭滤料层，活性炭过滤器16出口连接精密过滤器17。 

精密过滤器出口连接反渗透高压泵18。 

所述反渗透高压泵18管道出口连接反渗透装置19，反渗透装置19出口连接清水池20。渗透产水进入清水池。反渗透浓水进入工业排水管网。 

所述清水池中的反渗透产水水质达到工业用水标准，清水池出口连接回用泵21，回用泵21把清水接入工业用水管网。 

本实施例中，采用类Fenton氧化催化剂有效成分为含量是:七水合硫酸亚铁质量百分比是80%，硫酸铜的质量百分比是5%，氯化铝5%，氧化亚铜的质量百分比是0.5%，硫酸锌质量百分比是0.5%，氯化高铁的质量百分比是9%。本发明的类芬顿催化剂制备步骤：1）均质混合：按一定上述比例的药剂均质混合，将上述的化学药剂放入高速均混机中混合。2）催化剂的烘干温度为100℃，培烧温度是500℃。3）等培烧冷却后的催化剂在球磨机中研磨50分钟制成成品类类Fenton氧化催化剂。本实施例中类Fenton氧化催化剂投加量是500mg/L,30%过氧化氢的投加量是100mg/L。反应时间是20分钟。 

如图1所示，本发明采用的混凝剂是三氯化铁（FeCl3），硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）、硫酸铝（Al2(SO)3·18H2O），氯化铝（AlCl3·6H2O），聚合氯化铝([Al(OH)1.5(SO4)0.125Cl1.25]n)的一种或多种，投加量是5mg/l～200mg/l。本实施例中混凝剂优选三氯化铁，产品可以是无水固体FeCl3或水合FeCl3·6H2O，含60％FeCl3。三氯化铁在水中产生氢氧化铁胶体，通过电性中和、吸附架桥、网捕沉淀作用形成较大的矾花，且矾花易沉降。三氯化铁在低温低浊时仍有较好效果，pH值的适宜范围是2～10。本实施例中优选无水固体三氯化铁（FeCl3）的投加量是50mg/l或水合FeCl3·6H2O的投加量是84mg/l。本发明采用的聚丙烯酰胺（PAM）絮凝剂是阴离子型，阳离子和非离子型聚丙烯酰胺中的一种，聚丙烯酰胺分子量可以是200万～2200万。投加量是0.5mg/l～3mg/l。混合时间是0.5min～3min。本实施例中絮凝剂优选阴离子型聚丙烯酰胺，分子量是200万～500万，投加量是0.5mg/l。 

本发明中采用混凝絮凝池，在药剂混合器中混凝剂和絮凝剂迅速均匀的扩散入鳞皮悬浮液，鳞皮悬浮液进入混凝絮凝反应池中，短时间内在反应器中悬浮液中颗粒在一定的水力条件下相互碰撞、聚集，形成较大的絮状颗粒。混凝絮 凝反应器可以是隔板、折板、机械、栅条（网格）、穿孔旋流、波形板等的一种。本实施例中优选双桨叶电动机械搅拌器。一般混凝絮凝时间是5min～15min。本实施例中优选混凝絮凝时间是8min。 

本实施例中鳞皮粉末悬浮液在混凝池形成较大的絮状颗粒，然后进入斜管沉淀池沉淀。斜管沉淀池利用浅池原理，悬浮液在沉淀池中停留时间内，悬浮液中的颗粒物去除效率高。鳞皮粉末悬浮液中的重金属和大颗粒悬浮物在斜板池中得到有效去除。本实施例中的斜板沉淀池，优选设计参数是斜管沉淀池负荷：(去除斜管区无效面积)15/(3.3‐1.1)*2.2=3.10立方米/平方米时。斜板管径取35毫米；斜长1.0米；倾角60度。清水区保护高度1.0米,底部配水区高度1.5米。 

本发明采用多介质过滤器，通过多介质滤料的截留和沉降作用，高效去除粉末悬浮液中的极细粉末颗粒，特别是5～30微米直径的极细颗粒。本发明中的多介质过滤器滤料分两层，分别是石英砂层和无烟煤层。石英砂的颗粒直径1.2～1.8mm，滤层厚度400～600mm，不均匀系数是1.3，滤速6～10m/h；无烟煤滤颗粒直径0.45～0.6mm，滤层厚度400～600mm，不均匀系数1.5，滤速6～10m/h。滤池冲洗强度是15～17L/(S·M2)，冲洗时间是5～10min。本实例优选石英砂粒径1.8mm，厚度为400mm，滤速8m/h；无烟煤滤颗粒直径0.5mm，滤层厚度600mm，滤速6m/h。滤池冲洗强度是17L/(S·M2)，冲洗时间是9min。 

本发明采用活性炭过滤器，活性炭是用烟煤、无烟煤、果壳或木屑等多种原来经过碳化和活化处理制成的黑色多孔颗粒。活性炭有巨大的比表面积、与水的接触面极大，因而吸附能很强。利用活性炭的吸附作用去除平整废液中的有机污染物、油类和残留的重金属成分。 

本发明中的活性炭过滤器是石英砂活性炭过滤器，底部装0.2～0.5m后承托层和石英砂滤料，在其上装1.0～1.5m后的活性炭，滤速为6～12m/h。本发明 优选0.3m的承托层和石英砂滤料，1.5m的活性炭滤料，滤速为8m/h。本发明优选活性炭比表面积大于900m2/g，装填密度是450～520g/L。 

本发明采用的精密过滤器，它采用加工成型的滤材做成滤芯，用以去除1～5微米的颗粒。滤芯材料主要有烧结滤管、熔喷式纤维滤芯和蜂房滤芯等。本发明优选聚丙烯为材料的纤维滤芯。精密过滤器的进水和出水口设置压力表，其压差可以判断精密过滤其中滤芯的污染程度，当压差大于0.1MPa时，更换滤芯。 

采用本发明的不锈钢平整液回用的处理系统，对不锈钢平整废液处理前后的数据参见下表： 

项目	进水平整液指标	出水指标
			PH	5～12	6～9
悬浮物	10～50mg/l	<3mg/l
			浊度	10～100NTU	<5NTU
COD	10～60mg/l	<10mg/l
			TOC	5～20mg/l	<5mg/l
油	0.3～10mg/l	<0.1mg/l
			铬离子	0.1～3mg/l	<0.02mg/l
铁离子	1～50mg/l	<0.02mg/l
			铝离子	1～15mg/l	<0.05mg/l
铬离子	0.5～5mg/l	<0.02mg/l

注:出水指标指反渗透后进入清水箱的回用水 

综上所述，本发明所述的不锈钢平整废液回用处理系统一次性投资低；废液处理效果稳定；生产运行成本低；自动化程度高，操作简单。本发明充分体现了节能减排的效果，是环境友好型的绿色钢铁生产工艺。 

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变形都将落在本发明权利要求的范围内。 

Claims (10)

1.一种不锈钢平整废液回用处理方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将平整废液导入调节池，调节平整废液的pH值到5以下；

（2）将pH调节后的废液导入高级氧化装置进行氧化；

（3）将氧化之后的废液提升至混凝沉降装置进行混凝絮凝及沉淀；

（4）将混凝絮凝沉淀之后的废液提升至过滤装置进行过滤；

（5）将过滤之后的废液导入反渗透装置进行净化；

（6）将氧化产生的污泥沉渣以及混凝沉降产生的污泥沉渣排入污泥沉淀池。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢平整废液回用处理方法，其特征在于，步骤（2）中，

所述氧化反应的催化剂为类芬顿催化剂，所述类芬顿催化剂有效成分质量百分比为:

七水合硫酸亚铁：65～95%，

硫酸铜：2～15%，

氯化铝：1～5%，

氧化亚铜：0.5～3%，

硫酸锌：0.1～2%，

氯化高铁：1～10%。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢平整废液回用处理方法，其特征在于，在步骤（3）中，所用混凝剂选用三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝、氯化铝和聚合氯化铝中的一种或多种，投加量为5mg/l～200mg/l；所用絮凝剂为阴离子型、阳离子型和非离子型PAM中的一种。

4.根据权利要求3所述的一种不锈钢平整废液回用处理方法，其特征在于，所述混凝剂为投加量为45mg/l-55mg/l的无水固体三氯化铁或投加量为70mg/l-90mg/l的六水合三氯化铁；所述絮凝剂为阴离子型PAM。

5.根据权利要求1所述的一种不锈钢平整废液回用处理方法，其特征在于，在步骤（4）中，过滤步骤依次为多介质过滤、活性炭过滤、精密过滤，其中所述多介质过滤滤料选用石英砂层和无烟煤层两层；所述活性炭过滤滤料选用石英砂活性炭；所述精密过滤滤芯选用烧结滤管、熔喷式纤维滤芯、蜂房滤芯中的一种。

6.根据权利要求5所述的一种不锈钢平整废液回用处理方法，其特征在于，

（1）所述多介质过滤中石英砂的颗粒直径为1mm～2mm，厚度为350mm～450mm，滤速为5m/h～10m/h，所述无烟煤颗粒直径为0.1mm～1mm，滤层厚度为550mm～650mm，滤速为5m/h～10m/h；

（2）所述石英砂活性炭过滤由底部装0.3m的承托层和石英砂滤料以及1.5m的活性炭滤料依次层叠而成，滤速为5m/h～10m/h，其中，活性炭比表面积大于900m2/g，装填密度为450g/L～520g/L。

7.一种不锈钢平整废液回用处理系统装置，包括依次连接的pH调节池、高级氧化装置以及污泥沉淀池，其特征在于，

在高级氧化装置和污泥沉淀池之间还依次连接有混凝絮凝混合装置和混凝沉淀池；

在混凝沉淀池之后还依次连接有过滤装置和反渗透装置。

8.根据权利要求7所述的一种不锈钢平整废液回用处理系统装置，其特征在于，所述混凝沉淀池包括混凝反应池和斜板沉淀池，其中所述混凝反应池内置有双桨叶电动机械搅拌器。

9.根据权利要求7所述的一种不锈钢平整废液回用处理系统，其特征在于，所述混凝沉淀池包括混凝反应池和斜板沉淀池。

10.根据权利要求7所述的一种不锈钢平整废液回用处理系统装置，其特征在于，所述过滤装置包括多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器，其中，所述精密过滤器的进水口和出水口分别设置压力表，用以判别滤芯的污染程度。