CN107902829A - 冷轧含油及乳化液废水回用工艺及其装置 - Google Patents

冷轧含油及乳化液废水回用工艺及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷轧含油及乳化液废水回用工艺及其装置，工艺包括以下步骤：1)预处理；2)絮凝沉淀处理；3)回用：将絮凝沉淀后的冷轧含油及乳化液废水与除尘循环水按1∶10～20的质量比例混合并投加缓蚀剂后作为转炉煤气洗涤水对煤气进行洗涤，洗涤煤气后的冷轧含油及乳化液废水经除尘后作为所述除尘循环水循环使用；所述缓蚀剂的投加量为5～10g/m3。本发明工艺及装置不但大幅降低了废水处理成本，还实现了冷轧含油废水和乳化液废水的零排放；冷轧含油及乳化液废水在高温转炉烟气洗涤及喷洒过程中热解、分解成小分子气体化合物，提高转炉煤气热值的同时，也实现了钢铁有机含油废水的进行资源化、无害化回用。

Description

冷轧含油及乳化液废水回用工艺及其装置
技术领域
本发明涉及废水处理技术，具体地指一种冷轧含油及乳化液废水回用工艺及其装置。
背景技术
一方面，冷轧含油及乳化液废水，是目前较难处理的高浓度难降解废水之一，具有排放量大、水质变化幅度大、化学稳定性好、处理难度大等特点，是公认的含油废水体系中处理难度较大的一种废水。目前常规处理技术有物理法、化学法、物理化学法和生物法，即现在的重力分离、气浮、化学絮凝、吸附、生物处理、膜分离、电解氧化、膜生物反应器和这几种常规处理方法的集成组合等，但这些常规处理方法存在诸如处理费用高、能耗大、适应性差、占地面积大、有二次污染、出水水质差和处理费用高等问题。另一方面，在转炉炼钢生产中产生大量高温含尘烟气，烟气经净化后回收。转炉烟气除尘净化方式有湿法除尘、半干法和干法除尘三种。转炉烟气湿法除尘是利用转炉烟气洗涤装置将烟气中烟尘带进水中达到烟气净化降温目的。转炉冶炼产生的大量高温(1450℃左右)、含尘烟气被烟罩捕集，经汽化烟道冷却到850～1000℃左右。转炉烟气除尘洗涤水用量大，以2*120吨转炉为例，其循环用水量达到1700m3/h，其用水水质要求低，需定期补充新水以降低蒸发过程中水量消耗。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种冷轧含油及乳化液废水回用工艺及其装置，实现冷轧含油及乳化液废水的资源化、无害化回用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种冷轧含油及乳化液废水回用工艺，包括以下步骤：
1)预处理：调节冷轧含油及乳化液废水的pH至3～5，并进行破乳处理，除去浮油；
2)絮凝沉淀处理：将除去浮油后的冷轧含油及乳化液废水的pH调至7～9，然后加入絮凝剂和助凝剂充分絮凝沉淀，除去絮凝沉淀后的污泥；所述絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝和聚合硫酸铁中的一种或几种，其在废水中的投加量为0.5～2.5kg/m3，所述助凝剂为聚丙烯酰胺溶液，浓度为1‰～2‰，其在废水中的投加量为0.5～2g/m3；
3)回用：将絮凝沉淀后的冷轧含油及乳化液废水与除尘循环水按1∶10～20的质量比例混合，并投加缓蚀剂后作为转炉煤气洗涤水对煤气进行洗涤，洗涤煤气后的冷轧含油及乳化液废水经除尘后作为所述除尘循环水循环使用；所述缓蚀剂的投加量为5～10g/m3。
进一步地，所述步骤3)中，缓蚀剂为复合缓蚀剂，其组分按质量百分比包括15～30％的聚马来酸酐、5～15％的氯化锌、10～30％的钼酸钠和5～15％的葡萄糖酸钠，余量为水。
进一步地，所述步骤3)中，冷轧含油及乳化液废水与除尘循环水混合后投加硫酸或硝酸调节pH值至7～9，并投加Na2CO3作为水质稳定剂以除去水中大量的Ca2+。
进一步地，所述步骤3)中，控制除尘循环水以CaCO3计碱度为80～500mg/L，以CaCO3计硬度为200～400mg/L。
进一步地，所述步骤1)中，利用钢厂的低压余热蒸汽将冷轧含油及乳化液废水加热到50～60℃，并利用钢厂的废酸作为破乳剂对冷轧含油及乳化液废水进行破乳处理。
更进一步地，所述步骤2)中，利用NaOH和Na2CO3调节pH，NaOH和Na2CO3按1∶1～3的质量比例投加。
一种冷轧含油及乳化液废水回用装置，包括依次连接的破乳池、絮凝沉淀池、澄清池，及转炉煤气洗涤系统；所述转炉煤气洗涤系统包括与转炉汽化冷却烟道相通的一级喷水装置，所述一级喷水装置上连有一级文氏管，所述一级文氏管上连有二级喷水装置，所述二级喷水装置上连有二级文氏管；所述一级喷水装置和所述二级喷水装置的进水口分别与澄清池连接；所述一级文氏管上连有一级文氏管排水水封槽，所述二级文氏管上连有二级文氏管排水水封槽，所述一级文氏管排水水封槽和所述二级文氏管排水水封槽的出水口分别连接污水除尘装置，所述污水除尘装置的净化水出口与所述絮凝沉淀池的除尘循环水进口连接。
进一步地，所述破乳池底部设有废热蒸汽管，所述破乳池顶部设有浮油回收装置；所述絮凝沉淀池与所述污水除尘装置间连有污水分配槽。
进一步地，所述二级文氏管排水水封槽与所述澄清池连通。
更进一步地，所述污水除尘装置为粗颗粒分离器。
与现有技术相比，本发明具有哪些优点：
其一，冷轧含油及乳化液废水一直是钢铁行业的水处理难题，存在处理成本高、达标排放困难等问题。而本发明工艺及装置通过对冷轧含油及乳化液废水的预处理、絮凝沉淀处理及回用于转炉煤洗水浊环水系统的补水，不但大幅降低了废水处理成本，还实现了冷轧含油废水和乳化液废水的“零”排放；冷轧含油及乳化液废水在高温转炉烟气洗涤及喷洒过程中热解、分解成小分子气体化合物，提高转炉煤气热值的同时，也实现了钢铁有机含油废水的进行资源化、无害化回用，从而保护了水环境，节约了水资源，实现了很好的经济效益和社会效益。
其二，《钢铁工业水污染排放标准》(GB13456-2012)要求钢铁联合企业吨钢耗新水为1.8m3/t，目前国内大部分钢铁联合企业很难达到此目标，本发明通过对冷轧含油及乳化液废水进行适当的处理，处理后循环回用于转炉煤气洗涤系统，降低了吨钢耗新水，实现了废水综合利用，真正做到了钢铁企业内部水资源的优化配置，进而降低了企业生产成本。
其三，本发明将冷轧含油及乳化液废水通过破乳和絮凝沉淀处理处理后，送入炉煤气洗涤系统作为转炉煤气除尘洗涤水，用冷轧含油及乳化液废水与除尘循环水按1∶10～20的质量比例来替代目前的新水，并对混合后的废水采取一系列处理措施后再次回用于转炉炼钢过程煤气的洗涤。其中，冷轧含油及乳化液废水的加入点为转炉煤气洗涤后回水；在澄清池中，混合废水经泥水分离后，在清液中加入5～10g/m3的复合缓蚀剂，之后循环至转炉再次进行转炉煤气的洗涤。本发明通过综合考虑，优化选择各处理步骤和各步骤的工艺参数及其取值，实现了冷轧含油及乳化液废水的资源化利用。
附图说明
图1为一种冷轧含油及乳化液废水回用装置的结构示意图。
1.破乳池、1.1废热蒸汽管、1.2浮油回收装置、1.3微孔曝气管、2絮凝沉淀池、3澄清池、4转炉煤气洗涤系统；4.1转炉汽化冷却烟道、4.2一级喷水装置、4.3一级文氏管、4.4二级喷水装置、4.5二级文氏管、4.6一级文氏管排水水封槽，4.7二级文氏管排水水封槽，4.8一级导流管、4.9二级导流管、4.10转炉、5污水除尘装置、5.1料斗、5.2料槽、6污水分配槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示的冷轧含油及乳化液废水回用装置，包括依次连接的破乳池1，混凝沉淀池2、澄清池3及转炉煤气洗涤系统4；破乳池1底部设有废热蒸汽管1.1和微孔曝气管1.3，破乳池顶部设有浮油回收装置1.2，该浮油回收装置1.2可采用撇油机；转炉煤气洗涤系统4包括与转炉汽化冷却烟道4.1相通的一级喷水装置4.2，一级喷水装置4.2上连有一级文氏管4.3，一级文氏管4.3上连有二级喷水装置4.4，二级喷水装置4.4上连有二级文氏管4.5；一级喷水装置4.2和二级喷水装置4.4的进水口分别与澄清池3连接；一级文氏管4.3上连有一级文氏管排水水封槽4.6，二级文氏管4.5上连有二级文氏管排水水封槽4.7，一级文氏管排水水封槽4.6和二级文氏管排水水封槽4.7的出水口分别连接污水除尘装置5，二级文氏管排水水封槽4.7与澄清池3连通；污水除尘装置5为粗颗粒分离器，污水除尘装置5的净化水出口与混凝沉淀池2的除尘循环水进口连接；混凝沉淀池2与污水除尘装置5间连有污水分配槽6。
以下实施例中利用上述装置实现冷轧含油及乳化液废水回用工艺的步骤如下(如图2所示)：
1)冷轧含油及乳化液废水预处理：通过将冷轧含油及乳化液废水(以下简称废水)泵入破乳池1，破乳池1内设有废热蒸汽管1.1，热源来源于钢厂低压余热蒸汽(≤2Mpa)，将废水加热到50～60℃左右，并利用轧钢厂废酸(盐酸、硫酸、硝酸)作为破乳剂投到破乳池1中，调节pH值到4左右，水力停留时间为2～4h，并通过浮油回收装置1.2将破乳池1内浮油进行收集、回收，进行资源进行利用。
2)絮凝沉淀处理：将油回收预处理后的废水送入絮凝沉淀池2进行再处理。首先投加NaOH和Na2CO3药剂调节pH值至7～8，其中NaOH与Na2CO3两种药剂比例为1：1～3，然后加入絮凝剂聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等中的一种或几种，投加量为0.5～2.5kg/m3，助凝剂为聚丙烯酰胺，浓度为1‰～2‰，投加量为0.5～2g/m3，进行混匀、搅拌，水力停留时间2～5h；絮凝沉淀后的污泥/废渣通过压滤后送往烧结进行处理。
3)冷轧含油废水及乳化液废水的回用：经过絮凝沉淀后的废水送往澄清池3与除尘循环水一起按照混合比例1:10～20送往转炉4.10OG装置除尘废水循环系统作为循环水，并投加复合缓蚀剂，复合缓蚀剂由聚马来酸酐、氯化锌、钼酸钠和葡萄糖酸钠组成，包括30％的聚马来酸酐、15％的氯化锌、30％的钼酸钠和15％的葡萄糖酸钠，余量为水，复合缓蚀阻垢剂投加量为5～10g/m3。
4)循环水通过泵可分别送到一级喷水装置4.2和一级文氏管4.3、二级喷水装置4.4和二级文氏管4.5处，一级喷水装置4.2和二级喷水装置4.4上均设置有多孔喷嘴，将来自于汽化冷却烟道4.1出口高温含尘煤气与喷淋水进行传热传质，同时烟尘与水雾进行撞击凝聚，使颗粒粉尘被除去，同时煤气温度迅速从900℃左右降至到150℃以内，煤气被送入到煤气柜。除尘后的煤气洗涤水含有200～6000mg/L悬浮物由一级导流管4.8和二级导流管4.9分别进入一级文氏管排水水封槽4.6和所述二级文氏管排水水封槽4.7，再泵送入粗颗粒分离器分离颗粒物，粗颗粒分离器5分离出的大于60μm粗颗粒从料斗5.1进入料槽5.2，然后送往烧结回收利用，污水进入污水分配槽6，再泵送到絮凝沉淀池2进行净化处理。考虑到在冷轧含油及乳化液废水及除尘后煤气洗涤水pH值升高，因此，在絮凝沉淀池2中投加硫酸或硝酸调节pH值，并投加Na2CO3作为水质稳定剂，用来除去水中大量的Ca2+，其中循环水中碱度(以CaCO3计)控制为80～500mg/L，硬度(以CaCO3计)控制在200～400mg/L。经上述处理后的冷轧含油及乳化液废水至转炉进行煤气的洗涤，洗涤后废水往复循环使用。
实施例1
一种冷轧含油及乳化液废水回用工艺，包括以下步骤：
1)冷轧含油及乳化液废水预处理：通过将冷轧含油及乳化液废水泵入调节池，调节池内设有蒸汽加热管道，热源来源于钢厂低压余热蒸汽(≤2Mpa)，将含油废水加热到50～60℃左右。利用轧钢厂废酸(盐酸、硫酸、硝酸)破乳剂投到调节池中，调节pH值到4左右，水力停留时间为2h，并通过浮油收集装置将调节池内浮油进行收集、回收，进行资源进行利用。
2)絮凝沉淀处理：将油回收预处理后的含油/乳化液废水送入絮凝沉淀池进行再处理。首先将投加NaOH和Na2CO3药剂调节pH值至7～8，其中NaOH与Na2CO3两种药剂比例为1∶1，然后加入絮凝剂聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等一种或几种，投加量为0.5kg/m3，助凝剂为聚丙烯酰胺，浓度为1‰，投加量为0.5g/m3，进行混匀、搅拌，水力停留时间2h。絮凝沉淀后的污泥/废渣通过压滤后送往烧结进行处理。
3)冷轧含油废水及乳化液废水的回用：经过絮凝沉淀后的废水送往储水槽与除尘循环水一起按照混合比例1∶10送往转炉OG装置除尘废水循环系统，并投加一定浓度复合缓蚀剂，复合缓蚀剂由聚马来酸酐、氯化锌、钼酸钠和葡萄糖酸钠组成，其配比分别为30％、15％、30％和15％，复合缓蚀阻垢剂投加量为5g/m3。
4)经上述处理后的煤气洗涤水循环至转炉在此进行煤气的洗涤，洗涤后废水往复循环使用。
经上述步骤1)～4)处理后废水水质(一级喷水装置4.2或4.4二级喷水装置4.4用的转炉煤气洗涤水的水质)情况见下表所示：
从上表中可以看出，经过处理后循环水水质中悬浮物含量、碱度、硬度、油类等指标均满足转炉烟气净化水水质要求，腐蚀率也低于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中碳钢不大于0.075mm/a要求。
实施例2
一种冷轧含油及乳化液废水回用工艺，包括以下步骤：
1)冷轧含油及乳化液废水预处理：通过将冷轧含油及乳化液废水泵入调节池，调节池内设有蒸汽加热管道，热源来源于钢厂低压余热蒸汽(≤2Mpa)，将含油废水加热到50～60℃左右。利用轧钢厂废酸(盐酸、硫酸、硝酸)破乳剂投到调节池中，调节pH值到4左右，水力停留时间为3h，并通过浮油收集装置将调节池内浮油进行收集、回收，进行资源进行利用。
2)絮凝沉淀处理：将油回收预处理后的含油/乳化液废水送入絮凝沉淀池进行再处理。首先将投加NaOH和Na2CO3药剂调节pH值至7～8，其中NaOH与Na2CO3两种药剂比例为1∶2，然后加入絮凝剂聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等中的一种或几种，投加量为1.5kg/m3，助凝剂为聚丙烯酰胺，浓度为1‰，投加量为1g/m3，进行混匀、搅拌，水力停留时间3h。絮凝沉淀后的污泥/废渣通过压滤后送往烧结进行处理。
3)冷轧含油废水及乳化液废水的回用：经过絮凝沉淀后的废水送往储水槽与除尘循环水一起按照混合比例1∶15送往转炉OG装置除尘废水循环系统，并投加一定浓度复合缓蚀剂，复合缓蚀剂由聚马来酸酐、氯化锌、钼酸钠和葡萄糖酸钠组成，其配比分别为30％、15％、30％和15％，复合缓蚀阻垢剂投加量为7.5g/m3。
4)经上述处理后的煤气洗涤水循环至转炉在此进行煤气的洗涤，洗涤后废水往复循环使用。
经上述步骤1)～4)处理后废水水质情况见下表所示：
从上表中可以看出，经过处理后循环水水质中悬浮物含量、碱度、硬度、油类等指标均满足转炉烟气净化水水质要求，腐蚀率也低于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中碳钢不大于0.075mm/a要求。
实施例3
一种冷轧含油及乳化液废水回用工艺，包括以下步骤：
1)冷轧含油及乳化液废水预处理：通过将冷轧含油及乳化液废水泵入调节池，调节池内设有蒸汽加热管道，热源来源于钢厂低压余热蒸汽(≤2Mpa)，将含油废水加热到50～60℃左右。利用轧钢厂废酸(盐酸、硫酸、硝酸)破乳剂投到调节池中，调节pH值到4左右，水力停留时间为4h，并通过浮油收集装置将调节池内浮油进行收集、回收，进行资源进行利用。
2)絮凝沉淀处理：将油回收预处理后的含油/乳化液废水送入絮凝沉淀池进行再处理。首先将投加NaOH和Na2CO3药剂调节pH值至7～8，其中NaOH与Na2CO3两种药剂比例为1∶3，然后加入絮凝剂聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等一种或几种，投加量为2.5kg/m3，助凝剂为聚丙烯酰胺，浓度为2‰，投加量为2g/m3，进行混匀、搅拌，水力停留时间5h。絮凝沉淀后的污泥/废渣通过压滤后送往烧结进行处理。
3)冷轧含油废水及乳化液废水的回用：经过絮凝沉淀后的废水送往储水槽与除尘循环水一起按照混合比例1∶20送往转炉OG装置除尘废水循环系统，并投加一定浓度复合缓蚀剂，复合缓蚀剂由聚马来酸酐、氯化锌、钼酸钠和葡萄糖酸钠组成，其配比分别为30％、15％、30％和15％，复合缓蚀阻垢剂投加量为10g/m3。
4)经上述处理后的煤气洗涤水循环至转炉在此进行煤气的洗涤，洗涤后废水往复循环使用。
经上述步骤1)～4)处理后废水水质情况见下表1所示：
表1
从表1中可以看出，经过处理后循环水水质中悬浮物含量、碱度、硬度、油类等指标均满足转炉烟气净化水水质要求，腐蚀率也低于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中碳钢不大于0.075mm/a要求。

Claims (10)

1.一种冷轧含油及乳化液废水回用工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)预处理：调节冷轧含油及乳化液废水的pH至3～5，并进行破乳处理，除去浮油；
2)絮凝沉淀处理：将除去浮油后的冷轧含油及乳化液废水的pH调至7～9，然后加入絮凝剂和助凝剂充分絮凝沉淀，除去絮凝沉淀后的污泥；所述絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝和聚合硫酸铁中的一种或几种，其在废水中的投加量为0.5～2.5kg/m3，所述助凝剂为聚丙烯酰胺溶液，浓度为1‰～2‰，其在废水中的投加量为0.5～2g/m3；
3)回用：将絮凝沉淀后的冷轧含油及乳化液废水与除尘循环水按1∶10～20的质量比例混合，并投加缓蚀剂后作为转炉煤气洗涤水对煤气进行洗涤，洗涤煤气后的冷轧含油及乳化液废水经除尘后作为所述除尘循环水循环使用；所述缓蚀剂的投加量为5～10g/m3。
2.根据权利要求1所述的冷轧含油及乳化液废水回用工艺，其特征在于：所述步骤3)中，缓蚀剂为复合缓蚀剂，其组分按质量百分比包括15～30％的聚马来酸酐、5～15％的氯化锌、10～30％的钼酸钠和5～15％的葡萄糖酸钠，余量为水。
3.根据权利要求1所述的冷轧含油及乳化液废水回用工艺，其特征在于：所述步骤3)中，冷轧含油及乳化液废水与除尘循环水混合后投加硫酸或硝酸调节pH值至7～9，并投加Na2CO3作为水质稳定剂以除去水中大量的Ca2+。
4.根据权利要求1或2或3所述的冷轧含油及乳化液废水回用工艺，其特征在于：所述步骤3)中，控制除尘循环水以CaCO3计碱度为80～500mg/L，以CaCO3计硬度为200～400mg/L。
5.根据权利要求1或2或3所述的冷轧含油及乳化液废水回用工艺，其特征在于：所述步骤1)中，利用钢厂的低压余热蒸汽将冷轧含油及乳化液废水加热到50～60℃，并利用钢厂的废酸作为破乳剂对冷轧含油及乳化液废水进行破乳处理。
6.根据权利要求1或2或3所述的冷轧含油及乳化液废水回用工艺，其特征在于：所述步骤2)中，利用NaOH和Na2CO3调节pH，NaOH和Na2CO3按1∶1～3的质量比例投加。
7.一种冷轧含油及乳化液废水回用装置，其特征在于：包括依次连接的破乳池(1)、絮凝沉淀池(2)、澄清池(3)，及转炉煤气洗涤系统(4)；所述转炉煤气洗涤系统(4)包括与转炉汽化冷却烟道(4.1)相通的一级喷水装置(4.2)，所述一级喷水装置(4.2)上连有一级文氏管(4.3)，所述一级文氏管(4.3)上连有二级喷水装置(4.4)，所述二级喷水装置(4.4)上连有二级文氏管(4.5)；所述一级喷水装置(4.2)和所述二级喷水装置(4.4)的进水口分别与澄清池(3)连接；所述一级文氏管(4.3)上连有一级文氏管排水水封槽(4.6)，所述二级文氏管(4.5)上连有二级文氏管排水水封槽(4.7)，所述一级文氏管排水水封槽(4.6)和所述二级文氏管排水水封槽(4.7)的出水口分别连接污水除尘装置(5)，所述污水除尘装置(5)的净化水出口与所述絮凝沉淀池(2)的除尘循环水进口连接。
8.根据权利要求7所述的冷轧含油及乳化液废水回用装置，其特征在于：所述破乳池(1)底部设有废热蒸汽管(1.1)，所述破乳池顶部设有浮油回收装置(1.2)；所述絮凝沉淀池(2)与所述污水除尘装置(5)间连有污水分配槽(6)。
9.根据权利要求7或8所述冷轧含油及乳化液废水回用装置，其特征在于：所述二级文氏管排水水封槽(4.7)与所述澄清池(3)连通。
10.根据权利要求7或8所述冷轧含油及乳化液废水回用装置，其特征在于：所述污水除尘装置(5)为粗颗粒分离器。
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