CN108328826A - 一种冷轧酸洗废水资源化利用的方法 - Google Patents

Abstract

一种冷轧酸洗废水资源化利用的方法，包括如下步骤：1)、将待处理的冷轧酸洗废水加热，并在加热池中投入以单质铁为主要元素的材料，充分混合搅拌后将铁氧化为Fe²⁺；2)、对步骤1)得到的溶液中的颗粒物进行过滤，过滤精度为5～30μm；3)、采用渗透膜对步骤2)得到的酸洗废水进行浓缩，直至浓缩液中的Fe²⁺含量达到5～30％，必要时循环步骤1)中铁氧化为Fe²⁺的操作及步骤2)；4)、将步骤3)得到的溶液作为酸再生的原料，经酸再生工艺，将Fe²⁺转化为氧化铁红。

Description

一种冷轧酸洗废水资源化利用的方法

技术领域

本发明属水处理技术领域，具体涉及一种冷轧酸洗废水资源化利用的方法。

背景技术

酸洗是冷轧厂不可缺少的工序之一。工艺生产过程中，冷轧钢材需采用酸洗工艺去除钢材表面的氧化铁皮，并且酸洗之后需要用纯水对钢材表面进行冲洗，以清洗钢材表面残留的酸液。因此随之而产生酸洗废液和酸性漂洗水，通常酸洗过程中的废酸大多返回酸再生系统进行再生后重复利用；漂洗废水由于酸浓度过低无法进行酸再生，只能排放。

现有技术中，专利申请号为200310120052.4的中国专利申请公开了一种冶金工业冷轧酸性废水的处理中和剂及其工艺方法。该发明采用轻烧镁粉筛上料经雷蒙机粉碎为粒度140目、电熔镁除尘灰、清烧镁粉、氧化镁含量在40％以上的镁系材料作为中和剂，工艺方法包括：(1)向中和塔提供废酸水；(2)向中和塔内提供中和剂；(3)搅拌加曝气中和反应；(4)过滤；(5)泥水分离处理。该工艺主要是用镁系中和剂替代了常用的石灰中和剂，实现以废治废。

申请号为200610046212.9的中国专利申请则涉及一种冶金工业冷轧中和站酸性废水的处理方法，其特点为：1.在空曝池出水处安装“U”形管低于空曝池；2.在中和罐的中和反应采用螺旋输送干粉投料,粉碎成200-325微米的粉状；3.酸性废水首先进入空曝池曝气,使其中的Fe²⁺离子变成Fe³⁺；4.斜板沉淀池出水先进入离心分离机,进一步降低悬浮物浓度；5.离心分离机出水悬浮物的浓度小于300mg/L,进到石英砂和活性炭过滤器后,能使水悬浮物和化学需氧量都≤100mg/L；6.斜板沉淀池的设计要池子浅,表面积大。

申请号为200910046580.7的另一中国专利申请则公开了一种不锈钢冷轧酸洗废水的处理方法。该发明将不锈钢酸洗废水经铁屑滤池微电解和六价铬初还原作用后，进入六价铬二级还原池；还原后的废水经中和(NaOH或KOH)曝气后，进入前段沉淀池，重金属污泥浓缩脱水，与铁屑滤池的用后铁屑回收用于不锈钢冶炼原料；一级上清液与沉淀剂(石灰石粉、铝盐或磷酸盐或其组合)作用后，进行中段沉淀，回收脱水干化后的氟化物污泥用于冶金辅料；二级上清液继续与絮凝剂(Ca(OH)₂和PAM的组合)作用后，进行末段沉淀，得到可用作建材原料的钙盐污泥；酸性废水经三段沉淀后，最终的三级上清液经水质调节、沙滤后达标排放。

现有技术中，酸性废水大多采用石灰中和工艺处理，部分采用氢氧化钠或氢氧化镁等中和剂。酸性废水首先进入调节池进行水质均衡，同时在调节池中进行曝气，防止产生沉淀，同时可将废水中的部分Fe²⁺氧化成Fe³⁺；之后进入一级和二级中和池，投加石灰分别对pH进行粗调和精调，二级中和池的pH控制在8-9左右，中和池中继续曝气，将剩余的Fe²⁺氧化成Fe³⁺；中和后进入澄清池进行泥水分离，澄清池出水进入最终中和池根据实际的pH通过加酸或加碱进行微调，最后经过滤器过滤后排放或作为一类串接水回用；澄清池产生的沉淀污泥进入浓缩池浓缩后经污泥脱水机脱水，脱水后的污泥外运处理，浓缩池和污泥脱水机产生的上清液回流至调节池进一步处理。

而石灰中和工艺存在的主要问题是处理后的废水电导率较高而且钙离子含量高，不利于后续脱盐回用，脱盐回用产生的浓盐水也没有很好的出路，只能用于冲渣等对水质要求不高的场合，但对渣后续利用造成的影响有待于进一步的研究；此外废水中和沉淀过程中会产生大量的污泥，无法实现资源化利用，只能填埋或作其他处理，而污泥处置的费用在逐年升高。

由此可见，目前已有的针对冷轧酸性废水的技术主要采用中和沉淀工艺，只是采用的中和剂、沉淀剂的种类有所差别。因此目前并没有看到针对冷轧酸性废水资源化利用方面的相关技术公开。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够提升资源化利用率、减少排放的冷轧酸洗废水资源化利用方法。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种冷轧酸洗废水资源化利用的方法，包括如下步骤：

1)、将待处理的冷轧酸洗废水加热，并在加热池中投入以单质铁为主要元素的材料，充分混合搅拌后将铁氧化为Fe²⁺；

2)、对步骤1)得到的溶液中的颗粒物进行过滤，过滤精度为5～30μm；

3)、采用渗透膜对步骤2)得到的酸洗废水进行浓缩，直至浓缩液中的Fe²⁺含量达到5～30％，必要时循环步骤1)中铁氧化为Fe²⁺的操作及步骤2)；

4)、将步骤3)得到的溶液作为酸再生的原料，经酸再生工艺，将Fe²⁺转化为氧化铁红。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤1)中对待处理冷轧酸洗废水的加热条件为加热至50～100℃。

作为本发明的优选实施例之一，步骤2)的过滤采用石英砂或无烟煤为填料的耐酸蚀过滤器，或采用无机陶瓷膜或者烧结有机膜过滤。

也作为本技术方案的进一步改进，步骤3)采用渗透膜进行浓缩时，过滤后的酸性废水进入渗透膜组件，废水侧的水蒸汽穿过渗透膜后进入蒸汽侧，在水蒸汽侧利用真空泵将透过渗透膜的水蒸汽抽至冷凝器内，保证膜两侧的蒸汽压差在500Pa以上，水蒸汽在冷凝器内冷凝为冷凝水，冷凝水的电导率小于20μs/cm。

也作为本发明的优选实施例之一，所述渗透膜为无孔和只允许水分子通过的渗透膜。

还作为本技术方案的更进一步改进，步骤2)过滤过程中产生的反洗水与钢铁轧制过程中产生的碱性废水混合处理。

进一步，所述碱性废水为稀碱废水，所述反洗水中的悬浮物随稀碱废水处理气浮或生化处理过程中产生的污泥共同处理。

作为本发明的另一优选实施例，步骤1)中投入的单质铁为主要元素的材料选自废钢丝、废钢边角料或者废铁屑中的一种或多种。

又作为本技术方案的进一步改进，步骤1)中的加热采用蒸汽加热、电加热或废烟气加热。

采用上述技术方案的冷轧酸洗废水资源化回收的方法对冷轧酸洗废水处理后，分别实现了酸性废水中酸和水的资源化回收利用，而且没有污泥产生，达到固体和液体的零排放。该发明具有经济和环保双重效果，具有良好的社会效益和环境效益。

附图说明

图1是本发明提供的一种冷轧酸洗废水资源化及零排放的方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明提供了一种冷轧酸洗废水资源化利用的方法，其技术方案简述如下：

(1)加热及铁的氧化溶解

机组排放的冷轧酸洗废水的温度一般在50～70℃，将废水加热至50～100℃，加热可以采用蒸汽加热、电加热或采用废烟气等加热。同时在加热池内放置废钢丝、废钢边角料或者废铁屑等以铁(单质铁)为主要元素的物质，设置搅拌装置，保证铁与酸性废水的混合，酸性废水中的HCl可将铁氧化为Fe²⁺(Fe+2HCl→FeCl₂+H₂)，水中的H+被消耗后，pH会升高，从而降低HCl的挥发性，提高酸洗废水的浓缩倍数，减少进入后续酸再生系统的量，改善后续膜浓缩过程中的产水水质。

(2)过滤

冷轧酸洗废水中会含有部分颗粒物，如氧化铁皮等，此外在溶解氧化铁的过程中也会有少量未氧化的细小铁颗粒随废水流出，如不加以去除，会对后续的膜处理工艺造成不利影响。采用过滤作为预处理，过滤精度5～30μm。由于浓缩后的酸洗废水为酸性(pH1～3)，采用的过滤设施及管道需要耐酸腐蚀，可以采用石英砂、无烟煤等填料的过滤器，也可以采用无机陶瓷膜过滤或者烧结有机膜过滤等。

过滤过程中产生的反洗水与厂内其他废水，如稀碱废水混合处理，稀碱废水的碱性正好可以跟反洗水中的酸性中和，同时反洗水中的悬浮物随稀碱废水处理气浮或生化处理过程中产生的污泥共同处理。

(3)膜浓缩

过滤之后的酸洗废水采用高效膜浓缩技术进行浓缩。该膜具有气密性(无孔)、高选择性(只允许水分子通过)、高通量(亲水材质，非常利于水分子被吸收和传输)的特点，如中山创思泰公司生产的酸性废水浓缩膜。

过滤后的酸性废水进入膜组件，废水侧的水蒸汽穿过膜后进入蒸汽侧，在水蒸汽侧利用真空泵将透过膜的水蒸汽抽至冷凝器内，从而保证膜两侧的蒸汽压差，水蒸汽在冷凝器内冷凝为冷凝水，冷凝水的电导率小于20μs/cm，可返回生产工艺利用。膜浓缩后的浓缩液循环至加热池中继续浓缩和氧化溶解铁，直至浓缩液中Fe²⁺含量达到5～30％时，开始排放部分浓缩液，浓缩液进入冷轧厂的酸再生系统，作为酸再生的原料；剩余的浓缩液继续返回加热池中循环浓缩。稳定运行状态下，膜组件中的Fe²⁺浓度控制在5～30％。

(4)酸再生

经铁氧化溶解、过滤和膜浓缩工艺浓缩后的浓缩液的主要成分为Fe²⁺和酸，这两种成分恰好是酸再生原料的主要成分，因此可作为酸再生的原料，进入酸再生系统。酸再生过程中产生的酸重新进入酸洗系统重复利用，Fe²⁺最终形成氧化铁红，作为产品出售。

酸性废水经铁氧化溶解、过滤和膜浓缩工艺再生工艺，分别实现了酸性废水中酸和水的资源化回收利用，没有污泥产生，达到固体和液体的零排放。

为了更好地理解本发明，下面结合具体的实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

冷轧酸洗废水首先进入加热池中，用现场的低温蒸汽将过滤之后的酸洗废水加热50～100℃，利用搅拌装置将废水和铁混合均匀，不断浓缩的酸性废水会逐渐将铁氧化为Fe²⁺，形成FeCl₂，加热池中的pH保持在1～3之间。

加热池的出水进入过滤系统，过滤精度5～30μm。采用的过滤设施及管道需要耐酸腐蚀，可以采用石英砂、无烟煤等填料的过滤器，也可以采用无机陶瓷膜过滤或者烧结有机膜过滤等。

过滤系统的出水用循环泵提升至膜组件(即渗透膜系统)，酸性废水侧的水蒸汽穿过膜后进入蒸汽侧，在水蒸汽侧利用真空泵将透过膜的水蒸汽抽至冷凝器内，从而保证膜两侧的蒸汽压差在500Pa以上，水蒸汽在冷凝器内冷凝为冷凝水，冷凝水的电导率小于20μs/cm，返回生产工艺利用。膜浓缩后的浓缩液循环至加热池继续浓缩，直至浓缩液中Fe²⁺的浓度达到5～30％时，开始排放部分浓缩液，排放的浓缩液进入冷轧厂的酸再生系统，作为酸再生的原料；剩余的浓缩液继续返回加热池循环浓缩。稳定运行状态下，膜组件中的Fe²⁺浓度控制在5～30％。

经膜浓缩工艺浓缩后的浓缩液与酸洗废液等一同进入酸再生系统进行酸再生。酸再生过程中产生的酸重新进入酸洗系统重复利用，Fe²⁺最终形成氧化铁红，作为产品出售。

下表1是浓缩前后酸性废水及产水的水质。

表1：浓缩前后的废水及产水水质

	pH	电导率(μs/cm)	Fe(mg/L)	Cl(mg/L)
					酸性原水	1.3	2.87×104	284	3170
浓缩后酸性废水	1.45	4.35×105	1.56×105	2.25×105
					产水	6.0	15	<0.05	1.12

Claims (9)

1.一种冷轧酸洗废水资源化利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、将待处理的冷轧酸洗废水加热，并在加热池中投入以单质铁为主要元素的材料，充分混合搅拌后将铁氧化为Fe²⁺；

2)、对步骤1)得到的溶液中的颗粒物进行过滤，过滤精度为5～30μm；

3)、采用渗透膜对步骤2)得到的酸洗废水进行浓缩，直至浓缩液中的Fe²⁺含量达到5～30％，必要时循环步骤1)中铁氧化为Fe²⁺的操作及步骤2)；

4)、将步骤3)得到的溶液作为酸再生的原料，经酸再生工艺，将Fe²⁺转化为氧化铁红。

2.根据权利要求1所述冷轧酸洗废水资源化利用的方法，其特征在于，所述步骤1)中对待处理冷轧酸洗废水的加热条件为加热至50～100℃。

3.根据权利要求1所述冷轧酸洗废水资源化利用的方法，其特征在于，步骤2)的过滤采用石英砂或无烟煤为填料的耐酸蚀过滤器，或采用无机陶瓷膜或者烧结有机膜过滤。

4.根据权利要求1所述冷轧酸洗废水资源化利用的方法，其特征在于，步骤3)采用渗透膜进行浓缩时，过滤后的酸性废水进入渗透膜组件，废水侧的水蒸汽穿过渗透膜后进入蒸汽侧，在水蒸汽侧利用真空泵将透过渗透膜的水蒸汽抽至冷凝器内，保证膜两侧的蒸汽压差在500Pa以上，水蒸汽在冷凝器内冷凝为冷凝水，冷凝水的电导率小于20μs/cm。

5.根据权利要求1或4所述冷轧酸洗废水资源化利用的方法，其特征在于，所述渗透膜为无孔和只允许水分子通过的渗透膜。

6.根据权利要求1所述冷轧酸洗废水资源化利用的方法，其特征在于，步骤2)过滤过程中产生的反洗水与钢铁轧制过程中产生的碱性废水混合处理。

7.根据权利要求6所述冷轧酸洗废水资源化利用的方法，其特征在于，所述碱性废水为稀碱废水，所述反洗水中的悬浮物随稀碱废水处理气浮或生化处理过程中产生的污泥共同处理。

8.根据权利要求1所述冷轧酸洗废水资源化利用的方法，其特征在于，步骤1)中投入的单质铁为主要元素的材料选自废钢丝、废钢边角料或者废铁屑中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述冷轧酸洗废水资源化利用的方法，其特征在于，步骤1)中的加热采用蒸汽加热、电加热或废烟气加热。