CN107555654A - 一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺。该工艺的原水为含有多种金属离子和杂质的冷却水，依次逐步通过冷却塔、袋式过滤器、锰砂过滤器、混床、螯合树脂床，分步将冷却水中存在的铁离子、钙离子、镁离子去除，同时也可将冷却水中的悬浮物和颗粒物滤掉，从而获得了达到回用标准的冷却水，当冷却水中的大量金属离子被去除后，冷却水在使用时就无法与金属发生原电池反应，减少了对设备和金属产品的破坏，延长了设备的使用寿命，提高了金属产品的质量，同时也实现了水资源循环利用降低成本的效果，又对环境的保护提供了一定的保障。
Description
技术领域
本发明涉及中水回用领域，具体涉及一种金属工业冷却系统的中水回用领域。
背景技术
随着社会的不断发展，人们对金属工业的了解不断的深入，同时对金属行业的依赖性也越来越强，金属行业的发展一次又一次的提高人类的生活水平。
金属工业所涉及的门类较多，同时也较为复杂，大致可分为黑色金属工业、有色金属工业和稀有金属工业。在金属工业领域中，所涉及的大多数工艺都需要进行高温、高热处理，处理后又需要相应的冷却系统对设备和产品进行降温处理，由于水具有良好的比热容，能达到很好的性价比，所以金属工业中大多都采用水冷的方式进行冷却。
但是由于冷却水本身及冷却水使用后都会含有大量金属离子，当冷却水中含有大量金属离子后，冷却水就好比一种电解质溶液，如果再进行使用，当这种类似电解质溶液的冷却水与设备或金属产品接触时，不纯的金属跟含有金属离子的冷却水就会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，从金属主体上脱落以金属离子的形式在冷却水中存在，周而复始，设备和金属产品的表面和结构就会被腐蚀，从而不但严重影响了设备的使用寿命和精度，而且对金属产品的外观和强度也带来了不可忽略的影响，造成大量的不合格品，大大的提高了生产成本。
公告号为CN105330004A、名称为一种中水回用的处理工艺的中国发明专利，其公开了一种中水回用的处理工艺，该工艺以循环水排污水为原水，在该原水进入回用水箱前进行臭氧曝气处理，氧化杀菌，并将水体中的亚铁离子氧化成三价铁离子，去除水体中溶解的二氧化碳。该发明虽然能够去除铁离子，但是去除步骤复杂，去除金属离子单一，无法将铁离子以外的金属离子除去。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提出一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，包括如下步骤：
1）、将过热的冷却水通过冷却塔，对过热的冷却水进行降温处理；
2）、将经过降温处理的冷却水通过袋式过滤器，除去冷却水中的悬浮物和颗粒物；
3）、将经过袋式过滤器的冷却水通过锰砂过滤器，除去冷却水中的铁离子；
4）、将经过锰砂过滤器的冷却水通过混床，除去冷却水中的钙离子、铝离子和镁离子；
5）、将经过混床的冷却水通过螯合树脂床，除去冷却水中的锌离子、铬离子和镍离子。
优选的，所述的袋式过滤器、锰砂过滤器、混床、螯合树脂床的过滤压力范围为1.0～2.5kPa。
优选的，所述锰砂过滤器的填料为二氧化锰与硅藻土的混合物，粒径为0.5～4.0mm。
优选的，锰砂过滤器进口端将冷却水PH值用PH调节剂调成碱性。
进一步优选的，所述PH值为7.0～8.5。
优选的，所述混床对钙离子、铝离子、镁离子的处理上限均为400mg/L。
优选的，所述混床需要通过反冲洗液进行再生处理，所述反冲洗液为含有10%氯化钠和5%硝酸钠的溶液。
优选的，所述螯合树脂床对锌离子、铬离子和镍离子的处理上限均为20mg/L。
优选的，所述螯合树脂床需要进行再生处理，用含有5%硫酸和2%硝酸的溶液浸泡20～60分钟，再用含有10%氢氧化钠和5%氢氧化钾的溶液进行浸泡置换再生20～60分钟，最后用清水反冲洗10～30分钟。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明将冷却水分别通过冷却塔、袋式过滤器、锰砂过滤器、混床、螯合树脂床，分步将冷却水中存在的铁离子、钙离子、镁离子去除，同时也可将冷却水中的悬浮物和颗粒物滤掉，从而获得了达到回用标准的冷却水，当冷却水中的大量金属离子被去除后，冷却水在使用时就无法与金属发生原电池反应，减少了对设备和金属产品的破坏，延长了设备的使用寿命，提高了金属产品的质量，同时也实现了水资源循环利用降低成本的效果，又对环境的保护提供了一定的保障。
附图说明
图1为一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺流程图。
图中：冷却塔-1、袋式过滤器-2、锰砂过滤器-3、混床-4、螯合树脂床-5、冷却池-6、回用池-7、泵-8。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，涉及方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。
实施例
本发明为一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，具体为将冷却水分别通过冷却塔1、袋式过滤器2、锰砂过滤器3、混床4、螯合树脂床5，分步将冷却水中存在的铁离子、钙离子、镁离子去除，同时也可将冷却水中的悬浮物和颗粒物滤掉，从而获得了达到回用标准的冷却水。
由于金属工业的生产区冷却水经过生产区后，将设备和金属产品的热量带走后，自身的温度较高，本发明中将高温的冷却水通过冷却塔1进行降温处理，利用空气和冷却水的热交换原理，将冷却水中的热量通过空气带走，来实现冷却水降温重复利用的条件。在冷却塔1下可以设一个冷却池6，可以更好的盛放来自冷却塔1降温处理后的冷却水，大大的增大冷却水的散热表面积，可以进一步的对冷却水进行降温，同时也可为整个工艺流程起到水流缓冲的作用，对整个工艺的机动性和流畅度有了一定的保障，冷却池6内设有泵8，可将冷却处理后的冷却水输送至后置工序。
经过降温处理的冷却水由泵8输送至袋式过滤器2，通过袋式过滤器2来除去冷却水中漂浮物和颗粒物。袋式过滤器2是一种新型的过滤系统，袋式过滤器2内部由金属网篮支撑滤袋，冷却水由过滤器一侧流入，经滤袋过滤后从过滤器底部出口流出，杂质拦截在滤袋中，更换滤袋后可继续使用。袋式过滤器2不仅结构紧凑、安装操作简单、占地面积较小，而且过滤精度高，适用于任何细微颗粒或悬浮物，过滤范围可从0.5～200微米，本工艺中采用PTFE&PVDF双层复合新材料，强度大，压强损失小，流速控制在0.1m/s，压力控制在1000～1800Pa，可以根据冷却水的杂质程度选择不同过滤规格进行使用，同时单位过滤面积的处理流量较大，过滤阻力较小，过滤效率高。一个液体过滤袋过滤功能相当于滤芯5～10倍，设计流量可以满足每小时500立方米的要求，可在短时间内更换过滤袋，操作简单，过滤袋拆卸后可进行反冲洗，重复使用。经过过滤后，冷却水中的漂浮物和颗粒物都被去除，为本工艺后续处理提供了必要的条件，大大的减少了后续过滤装置的过滤压力，增加了过滤速度，同时也避免了后续过滤装置的堵塞。
经过袋式过滤器2处理后的冷却水，再通过锰砂过滤器3，锰砂过滤器3大多以锰砂作为填料，而锰砂具有催化和过滤的双重作用，冷却水需经过曝气处理，曝气处理一方面是增加水中的溶解氧；二是去除二氧化碳，以提高水的PH值，在高PH值下更易发生这种氧化反应，在锰砂催化剂的作用下将水中以离子形态存在的低价铁离子和低价锰离子氧化成不溶于水的高价铁化合物，再经过锰砂吸咐过滤去除，达到降低水中铁锰含量的目地。锰砂过滤器3填料的选择是非常重要的，他关系到除铁锰的能力，当锰砂中的锰的含量为30%时，锰砂过滤器3能去除水中的铁铁离子，如果锰的含量在35%时，锰砂过滤器3不仅可以除去水中的铁离子还能除去水中的锰离子，本工艺采用的是锰砂填料采用35%二氧化锰与65%硅藻土在600度高温下烧结而成，粒径在1～3mm左右，用碱对进水PH控制，控制在7～8.5，压力控制在1000～2500Pa。空罐流速控在4m/h，有效高度在1～2m，进水铁离子小于5mg/L，反冲洗频次根据进水浓度确定，当进水含铁量为20毫克每升、含锰量为3毫克每升时，经过锰砂过滤器3处理后，出水含铁量能够达到0.3毫克每升以下，含锰量能够达到0.1毫克每升以下，去除效果非常明显。
经过锰砂过滤器3处理后的冷却水，再通过混床4，混床4包括装有氢型阳离子交换树脂的阳床和装有氢氧型阴离子交换树脂的阴床，氢型阳交换床用于除去水中的阳离子；氢氧型阴离子交换床用于除去水中的阴离子。将阳床和阴床联合使用，可将水中的种矿物盐基本除去，如钙盐、镁盐、铝盐等。为了获取较好的除盐效果，阳床内装载强酸阳离子交换树脂，阴床一般内装载强碱阴离子交换树脂，本工艺中使用的是XJ-350型树脂，流速控制在4m/h，压力控制在1000～2500Pa，树脂床有效高度1～1.5m，进水钙镁应小于400mg/L，反冲洗再生频次根据进水浓度确定，反冲洗液为含有10%氯化钠和5%硝酸钠的溶液。
经过混床4处理后的冷却水，再通过螯合树脂床5，螯合树脂床5是一种用螯合树脂作为填料的装置，螯合树脂是一类能与金属离子形成多配位络和物的交联功能高分子材料。螯合树脂吸附金属离子的机理是树脂上的功能原子与金属离子发生配位反应，形成类似小分子螯合物的稳定结构，而离子交换树脂吸附的机理是静电作用，因此，与离子交换树脂相比，螯合树脂与金属离子的结合力更强，选择性也更高，可广泛应用于各种金属离子的回收分离。本工艺采用的SCCJ-1156型树脂，流速控制在4m/h，压力控制在1000～2500Pa，树脂床有效高度1～1.5m，进水二价金属离子，如锌、铬、镍等，应控制在小于20mg/L，再生频次根据进水浓度确定，再生洗液为含有5%硫酸和2%硝酸的溶液浸泡20～60min，再用含有10%氢氧化钠和5%氢氧化钾的溶液进行浸泡置换再生20～60min，最后用清水反冲洗10～30min。
依次经过冷却塔1、冷却池6、袋式过滤器2、锰砂过滤器3、混床4、螯合树脂床5后，将处理完毕符合回用要求的冷却水引入回用池7，通过泵8进行输送，以备再次使用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，其特征在于：该中水回用工艺包括以下步骤：
1）、将过热的冷却水通过冷却塔，对过热的冷却水进行降温处理；
2）、将经过降温处理的冷却水通过袋式过滤器，除去冷却水中的悬浮物和颗粒物；
3）、将经过袋式过滤器的冷却水通过锰砂过滤器，除去冷却水中的铁离子；
4）、将经过锰砂过滤器的冷却水通过混床，除去冷却水中的钙离子、铝离子和镁离子；
5）、将经过混床的冷却水通过螯合树脂床，除去冷却水中的锌离子、铬离子和镍离子。
2.如权利要求1所述的一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，其特征在于：
所述的袋式过滤器、锰砂过滤器、混床、螯合树脂床的过滤压力范围为1.0～2.5kPa。
3.如权利要求1所述的一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，其特征在于：
所述锰砂过滤器的填料为二氧化锰与硅藻土的混合物，粒径为0.5～4.0mm。
4.如权利要求1或2或3所述的一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，其特征在于：
锰砂过滤器进口端将冷却水PH值用PH调节剂调成碱性。
5.如权利要求4所述的一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，其特征在于：
所述PH值为7.0～8.5。
6.如权利要求1所述的一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，其特征在于：
所述混床对钙离子、铝离子、镁离子的处理上限均为400mg/L。
7.如权利要求1所述的一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，其特征在于：
所述混床需要通过反冲洗液进行再生处理，所述反冲洗液为含有10%氯化钠和5%硝酸钠的溶液。
8.如权利要求1所述的一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，其特征在于：
所述螯合树脂床对锌离子、铬离子和镍离子的处理上限均为20mg/L。
9.如权利要求1所述的一种用于金属工业冷却系统的中水回用工艺，其特征在于：
所述螯合树脂床需要进行再生处理，用含有5%硫酸和2%硝酸的溶液浸泡20～60分钟，再用含有10%氢氧化钠和5%氢氧化钾的溶液进行浸泡置换再生20～60分钟，最后用清水反冲洗10～30分钟。
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