CN108083487A - 一种去除热处理废水中总铁和总有机碳的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法及系统，其特征在于，所述热处理废水通过进水泵进入分为机械搅拌区和斜板沉淀区的一级斜板沉淀池，在机械搅拌区热处理废水和聚合硫酸铁充分混合，形成的絮体在斜板沉淀区沉淀，聚合硫酸铁的加药量为600～1900mg/L，热处理废水在机械搅拌区停留2～3min充分混合药剂，在斜板沉淀区停留时间为9～17min，一级斜板沉淀池出水通过一级提升泵进入分为机械搅拌区和斜板沉淀区的二级斜板沉淀池，除碳药剂在机械搅拌区药剂和热处理废水充分混合，复合除碳药剂的投加量为300～650mg/L，停留时间为3～4min，在斜板沉淀区停留时间为7～12min。本发明可降低废水中总铁和总有机碳，减少环境污染。

Description

一种去除热处理废水中总铁和总有机碳的方法和装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种热处理废水中总铁和总有机碳的工艺和方法。
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，近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。
热处理产品主要有屋面板、酸洗板、镀锌板、搪瓷用钢板、油桶用薄板和硅钢片；此法也可生产不锈耐酸钢板和耐热钢板等。粗轧过程中产生的废水就是热处理废水。
热处理废水水量大，水中总有机碳和总铁的含量超过了回用水的标准，因此制定具有针对性的处理方案，探索去除热处理废水中总铁和总有机碳的工艺和方法，对实现企业的可持续发展和节能减排具有重要意义。
为此，本领域需要根据热处理废水水质水量情况，开发出经济、高效的降低废水中总铁和总有机碳的技术方案，以减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。
发明内容
为解决上述问题，本发明首次提出了完整的去除热处理废水中总有机碳和总铁技术方案，本发明的目的在于：根据热处理废水水质水量情况，开发出经济、高效的降低废水中总铁和总有机碳的技术方案，以减少环境污染，系统解决了热处理废水污染环境的问题，积极应对日益严格的环境保护法规。
为实现本发明的目的，本发明一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法的技术方案如下：
一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，使用包括热处理废水进水泵、聚合硫酸铁加药系统、一级斜板沉淀池、一级提升泵、复合除碳药剂加药系统、复合除碳药剂、二级斜板沉淀池、二级提升泵、除铁过滤器、改性锰砂吸附剂及出水泵的处理系统，其特征在于，
所述热处理废水的水质特征：悬浮物为35～60mg/L，总有机碳为7～29mg/L总铁为56～112mg/L。
所述热处理废水通过进水泵进入一级斜板沉淀池，
所述一级斜板沉淀池分为机械搅拌区和斜板沉淀区，
聚合硫酸铁加药系统将聚合硫酸铁加入一级斜板沉淀池的机械搅拌区，在机械搅拌区热处理废水和聚合硫酸铁充分混合，形成的絮体在斜板沉淀区沉淀，
聚合硫酸铁的全铁含量为16.2-25.7％，聚合硫酸铁的加药量为600～1900mg/L，热处理废水在机械搅拌区停留2～3min充分混合药剂，在斜板沉淀区停留时间为9～17min，
一级斜板沉淀池出水通过一级提升泵进入二级斜板沉淀池，
二级斜板沉淀池也分为机械搅拌区和斜板沉淀区，
复合除碳药剂加药系统将除碳药剂加入二级斜板沉淀池机械搅拌区，在机械搅拌区药剂和热处理废水充分混合，
复合除碳药剂的投加量为300～650mg/L，停留时间为3～4min，在斜板沉淀区停留时间为7～12min。
根据本发明所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，经过一级斜板沉淀池处理，热处理废水中悬浮物为12～18mg/L。
聚合硫酸铁加药系统和一级斜板沉淀池主要的功能是去除热处理废水中的悬浮物，为后续工序做好预处理工作。
根据本发明所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，复合除碳药剂制备的工艺如下：
配制45～60％的聚合硅酸和35～55％的硫酸铝溶液混合溶液，加热至45～55℃，搅拌速度为15转/分钟，匀速搅拌30～60min，按照混合溶液体积等量滴加入95％的羧甲基纤维素钠盐，滴加完成后以搅拌速度30转/分钟搅拌60～120min，搅拌分散至均相溶液，形成羧甲基纤维素钠盐/聚合聚合硅酸复合除碳剂。
根据本发明所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，经过二级斜板沉淀池后，热处理废水中的总有机碳为2～6mg/L。
复合除碳剂具有较高的沉降性和除碳性能，可以快速去除初轧废水中的总有机碳。
根据本发明所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，然后冷热处理废水再通过二级提升泵进入除铁过滤器，除铁过滤器中放置改性锰砂填料，改性锰砂填料占整个除铁过滤器的65～85％，改性锰砂填料的比表面积为6.5～8.9m2/g，热处理废水在过滤器中的停留时间为50～80min。
改性锰砂填料的比表面积为6.5～8.9m2/g，极大的提高了除铁的吸附能力和使用寿命。
根据本发明所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，整个除铁过滤器120～240min反冲洗一次，反冲洗时间为5min。
根据本发明所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，所述锰砂填料的制备过程如下：
2)所述锰砂填料粒径为0.8～1.3mm，二氧化锰含量为40～55％，堆积密度为2.2～2.5g/cm3。所述粉煤灰粒径为0.5～1.2mm，二氧化硅含量为50～65％，堆积密度为689～742kg/m3，密实度27.3～30.4％。
2)所述锰砂和粉煤灰用按照固液比6～8：1加入到质量分数为15～20％的高锰酸钾溶液中，机械混合搅拌30～45min，
3)然后55-60℃水浴加热60～80min，冷却后清水洗涤，烘箱干燥，冷却后即成为改性锰砂填料。
优选的是，根据本发明，
所述步骤3)，55-60℃水浴加热60～80min，冷却后用清水洗涤4-5次，置于100-105℃烘箱中干燥2-2.5小时。冷却后即成为改性锰砂填料。
处理后的热处理废水经过出水泵可回用于生产。
根据本发明所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，热处理废水出水水质为悬浮物为2～7mg/L，总有机碳为2～6mg/L，总铁为3～17mg/L。
本发明又提供一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理系统，其技术方案如下：
一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理系统，其特征在于，
所述系统包括热处理废水进水泵、聚合硫酸铁加药系统、一级斜板沉淀池、一级提升泵、复合除碳药剂加药系统、复合除碳药剂、二级斜板沉淀池、二级提升泵、除铁过滤器、改性锰砂吸附剂、出水泵，
所述一级斜板沉淀池分为机械搅拌区、斜板沉淀区，
聚合硫酸铁加药系统通过自控系统将聚合硫酸铁加入一级斜板沉淀池的机械搅拌区，
一级斜板沉淀池出水通过一级提升泵进入二级斜板沉淀池，
所述二级斜板沉淀池也分为机械搅拌区、斜板沉淀区，
复合除碳药剂加药系统通过自控系统将除碳药剂加入二级斜板沉淀池机械搅拌区，在机械搅拌区药剂和热处理废水充分混合。
然后冷热处理废水再通过二级提升泵进入除铁过滤器，除铁过滤器中放置改性锰砂填料，改性锰砂填料占整个除铁过滤器的65～85％，改性锰砂填料的比表面积为6.5～8.9m2/g。
本发明首次提出了完整的热处理废水降低总铁和总有机碳的技术方案，本发明的技术方案处理效果稳定，生产运行成本低，属于环境友好型的钢铁绿色生产系统。
附图说明
图1为一种去除热处理废水中总有机碳和总铁的处理系统示意图。
图中，热处理废水进水泵1、、聚合硫酸铁加药系统2、一级斜板沉淀池3、一级提升泵4、复合除碳药剂加药系统5、复合除碳药剂6、二级斜板沉淀池7、二级提升泵8、除铁过滤器9、改性锰砂吸附剂10、出水泵11。
具体实施方式
实施例
为了更好地理解本发明专利，下面结合实施例进一步阐明本发明专利的内容，但本发明专利的内容不仅仅局限于下面的实施例。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
本发明是一种去除热处理废水中总铁和总有机碳的处理系统，包括热处理废水进水泵1、、聚合硫酸铁加药系统2、一级斜板沉淀池3、一级提升泵4、复合除碳药剂加药系统5、复合除碳药剂6、二级斜板沉淀池7、二级提升泵8、除铁过滤器9、改性锰砂吸附剂10、出水泵11。
实施例1：
一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理系统，系统包括热处理废水进水泵、聚合硫酸铁加药系统、一级斜板沉淀池、一级提升泵、复合除碳药剂加药系统、复合除碳药剂、二级斜板沉淀池、二级提升泵、除铁过滤器、改性锰砂吸附剂、出水泵。
所述热处理废水的水质特征：悬浮物为39mg/L，总有机碳为16mg/L总铁为71mg/L。
所述热处理废水在铁皮沉淀坑中通过热处理废水进水泵进入一级斜板沉淀池，一级斜板沉淀池分为机械搅拌区、斜板沉淀区。聚合硫酸铁加药系统通过自控系统将聚合硫酸铁加入一级斜板沉淀池的机械搅拌区，在机械搅拌区热处理废水和聚合硫酸铁充分混合，形成的絮体在斜板沉淀区沉淀。聚合硫酸铁的加药量为950mg/L，热处理废水在机械搅拌区停留2min充分混合药剂，在斜板沉淀区停留时间为11min。经过一级斜板沉淀池处理，热处理废水中悬浮物为13mg/L。聚合硫酸铁加药系统和一级斜板沉淀池主要的功能是去除热处理废水中的悬浮物，为后续工序做好预处理工作。
一级斜板沉淀池出水通过一级提升泵进入二级斜板沉淀池，二级斜板沉淀池也分为机械搅拌区、斜板沉淀区。复合除碳药剂加药系统通过自控系统将除碳药剂加入二级斜板沉淀池机械搅拌区，在机械搅拌区药剂和热处理废水充分混合，复合除碳药剂的投加量为400mg/L，停留时间为3min，在斜板沉淀区停留时间为7min。
本发明的除碳药剂是针对热处理废水水质特点而制备的，有助于去除热处理废水中的有机碳。制备的工艺：配制45％的聚合硅酸和40％的硫酸铝溶液混合溶液，加热至50℃，搅拌速度为15转/分钟，匀速搅拌45min，按照混合溶液体积等量滴加入95％的羧甲基纤维素钠盐，滴加完成后以搅拌速度30转/分钟搅拌80min，搅拌分散至均相溶液，形成羧甲基纤维素钠盐/聚合聚合硅酸复合除碳剂。复合除碳剂具有较高的沉降性和除碳性能，可以快速去除初轧废水中的总有机碳。经过二级斜板沉淀池后，热处理废水中的总有机碳为5mg/L。
然后冷热处理废水再通过二级提升泵进入除铁过滤器，除铁过滤器中放置改性锰砂填料，改性锰砂填料占整个除铁过滤器的的70％。热处理废水在过滤器中的停留时间为55min。本发明中中改性锰砂填料针对热处理废水水质开发制备而成。整个除铁过滤器140min反冲洗一次，反冲洗时间为5min。
所述锰砂填料的制备过程如下：1)所述锰砂填料粒径为0.9mm，二氧化锰含量为42％，堆积密度为2.3g/cm3。所述粉煤灰粒径为0.7mm，二氧化硅含量为55％，堆积密度为699kg/m3，密实度27.8％。2)所述锰砂和粉煤灰用按照固液比8：1加入到质量分数为16％的高锰酸钾溶液中中，机械混合搅拌33min，然后55℃水浴加热60min，冷却后用清水洗涤5次，置于105℃烘箱中干燥2小时。冷却后即成为改性锰砂填料。改性锰砂填料的比表面积为6.7m2/g，极大的提高了除铁的吸附能力和使用寿命。
处理后的热处理废水经过出水泵可回用于生产。
本发明的工艺路线处理后，热处理废水出水水质为悬浮物为3mg/L，总有机碳为4mg/L，总铁为7mg/L。
实施例2：
一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理系统，系统包括热处理废水进水泵、聚合硫酸铁加药系统、一级斜板沉淀池、一级提升泵、复合除碳药剂加药系统、复合除碳药剂、二级斜板沉淀池、二级提升泵、除铁过滤器、改性锰砂吸附剂、出水泵。
所述热处理废水的水质特征：悬浮物为57mg/L，总有机碳为21mg/L总铁为93mg/L。
所述热处理废水在铁皮沉淀坑中通过热处理废水进水泵进入一级斜板沉淀池，一级斜板沉淀池分为机械搅拌区、斜板沉淀区。聚合硫酸铁加药系统通过自控系统将聚合硫酸铁加入一级斜板沉淀池的机械搅拌区，在机械搅拌区热处理废水和聚合硫酸铁充分混合，形成的絮体在斜板沉淀区沉淀。聚合硫酸铁的加药量为1700mg/L，热处理废水在机械搅拌区停留2～3min充分混合药剂，在斜板沉淀区停留时间为16min。经过一级斜板沉淀池处理，热处理废水中悬浮物为15mg/L。聚合硫酸铁加药系统和一级斜板沉淀池主要的功能是去除热处理废水中的悬浮物，为后续工序做好预处理工作。
一级斜板沉淀池出水通过一级提升泵进入二级斜板沉淀池，二级斜板沉淀池也分为机械搅拌区、斜板沉淀区。复合除碳药剂加药系统通过自控系统将除碳药剂加入二级斜板沉淀池机械搅拌区，在机械搅拌区药剂和热处理废水充分混合，复合除碳药剂的投加量为600mg/L，停留时间为4min，在斜板沉淀区停留时间为10min。
本发明的除碳药剂是针对热处理废水水质特点而制备的，有助于去除热处理废水中的有机碳。制备的工艺：配制55％的聚合硅酸和50％的硫酸铝溶液混合溶液，加热至53℃，搅拌速度为15转/分钟，匀速搅拌50min，按照混合溶液体积等量滴加入95％的羧甲基纤维素钠盐，滴加完成后以搅拌速度30转/分钟搅拌110min，搅拌分散至均相溶液，形成羧甲基纤维素钠盐/聚合聚合硅酸复合除碳剂。复合除碳剂具有较高的沉降性和除碳性能，可以快速去除初轧废水中的总有机碳。经过二级斜板沉淀池后，热处理废水中的总有机碳为7mg/L。
然后冷热处理废水再通过二级提升泵进入除铁过滤器，除铁过滤器中放置改性锰砂填料，改性锰砂填料占整个除铁过滤器的的80％。热处理废水在过滤器中的停留时间为75min。本发明中中改性锰砂填料针对热处理废水水质开发制备而成。整个除铁过滤器200min反冲洗一次，反冲洗时间为5min。
所述锰砂填料的制备过程如下：1)所述锰砂填料粒径为1.2mm，二氧化锰含量为50％，堆积密度为2.5g/cm3。所述粉煤灰粒径为1.1mm，二氧化硅含量为61％，堆积密度为727kg/m3，密实度30.1％。2)所述锰砂和粉煤灰用按照固液比7：1加入到质量分数为18％的高锰酸钾溶液中中，机械混合搅拌45min，然后55℃水浴加热60min，冷却后用清水洗涤5次，置于105℃烘箱中干燥2小时。冷却后即成为改性锰砂填料。改性锰砂填料的比表面积为8.2m2/g，极大的提高了除铁的吸附能力和使用寿命。
处理后的热处理废水经过出水泵可回用于生产。
本发明的工艺路线处理后，热处理废水出水水质为悬浮物为5mg/L，总有机碳为5mg/L，总铁为8mg/L。
本发明首次提出了完整的热处理废水降低总铁和总有机碳的技术方案，本发明的技术方案处理效果稳定，生产运行成本低，属于环境友好型的钢铁绿色生产系统。
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 (9)

1.一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，使用包括热处理废水进水泵、聚合硫酸铁加药系统、一级斜板沉淀池、一级提升泵、复合除碳药剂加药系统、复合除碳药剂、二级斜板沉淀池、二级提升泵、除铁过滤器、改性锰砂吸附剂及出水泵的处理系统，其特征在于，
所述热处理废水通过进水泵进入一级斜板沉淀池，
所述一级斜板沉淀池分为机械搅拌区和斜板沉淀区，
聚合硫酸铁加药系统将聚合硫酸铁加入一级斜板沉淀池的机械搅拌区，在机械搅拌区热处理废水和聚合硫酸铁充分混合，形成的絮体在斜板沉淀区沉淀，
聚合硫酸铁的全铁含量为16.2-25.7％，聚合硫酸铁的加药量为600～1900mg/L，热处理废水在机械搅拌区停留2～3min充分混合药剂，在斜板沉淀区停留时间为9～17min，一级斜板沉淀池出水通过一级提升泵进入二级斜板沉淀池，
二级斜板沉淀池也分为机械搅拌区和斜板沉淀区，
复合除碳药剂加药系统将除碳药剂加入二级斜板沉淀池机械搅拌区，在机械搅拌区药剂和热处理废水充分混合，
复合除碳药剂的投加量为300～650mg/L，停留时间为3～4min，在斜板沉淀区停留时间为7～12min。
2.如权利要求1所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，经过一级斜板沉淀池处理，热处理废水中悬浮物为12～18mg/L。
3.如权利要求1所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，
复合除碳药剂制备的工艺如下：
配制45～60％的聚合硅酸和35～55％的硫酸铝溶液混合溶液，加热至45～55℃，搅拌速度为15转/分钟，匀速搅拌30～60min，按照混合溶液体积等量滴加入95％的羧甲基纤维素钠盐，滴加完成后以搅拌速度30转/分钟搅拌60～120min，搅拌分散至均相溶液，形成羧甲基纤维素钠盐/聚合聚合硅酸复合除碳剂。
4.如权利要求1所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，经过二级斜板沉淀池后，热处理废水中的总有机碳为2～6mg/L。
5.如权利要求1所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，然后冷热处理废水再通过二级提升泵进入除铁过滤器，除铁过滤器中放置改性锰砂填料，改性锰砂填料占整个除铁过滤器的65～85％，改性锰砂填料的比表面积为6.5～8.9m2/g，热处理废水在过滤器中的停留时间为50～80min。
6.如权利要求1所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，整个除铁过滤器120～240min反冲洗一次，反冲洗时间为5min。
7.如权利要求1所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，
所述锰砂填料的制备过程如下：
1)所述锰砂填料粒径为0.8～1.3mm，二氧化锰含量为40～55％，堆积密度为2.2～2.5g/cm3。所述粉煤灰粒径为0.5～1.2mm，二氧化硅含量为50～65％，堆积密度为689～742kg/m3，密实度27.3～30.4％，
2)所述锰砂和粉煤灰用按照固液比6～8：1加入到质量分数为15～20％的高锰酸钾溶液中，机械混合搅拌30～45min，
3)然后55-60℃水浴加热60～80min，冷却后清水洗涤，烘箱干燥，冷却后即成为改性锰砂填料。
8.如权利要求1所述一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理方法，其特征在于，热处理废水出水水质为悬浮物为2～7mg/L，总有机碳为2～6mg/L，总铁为3～17mg/L。
9.一种热处理废水中总铁和总有机碳的处理系统，其特征在于，
所述系统包括热处理废水进水泵、聚合硫酸铁加药系统、一级斜板沉淀池、一级提升泵、复合除碳药剂加药系统、复合除碳药剂、二级斜板沉淀池、二级提升泵、除铁过滤器、改性锰砂吸附剂、出水泵，
所述一级斜板沉淀池分为机械搅拌区、斜板沉淀区，
聚合硫酸铁加药系统通过自控系统将聚合硫酸铁加入一级斜板沉淀池的机械搅拌区，
一级斜板沉淀池出水通过一级提升泵进入二级斜板沉淀池，
所述二级斜板沉淀池也分为机械搅拌区、斜板沉淀区，
复合除碳药剂加药系统通过自控系统将除碳药剂加入二级斜板沉淀池机械搅拌区，在机械搅拌区药剂和热处理废水充分混合，
然后冷热处理废水再通过二级提升泵进入除铁过滤器，除铁过滤器中放置改性锰砂填料，改性锰砂填料占整个除铁过滤器的65～85％，改性锰砂填料的比表面积为6.5～8.9m2/g。
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