CN109422361B - 一种轧制设备循环冷却水的净化处理方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种轧制设备循环冷却水净化处理方法，包括如下步骤：(1)所述循环冷却水在轧制设备循环冷却水主管道内循环使用，旁滤泵每小时抽取主管道体积比5～10％的水量进入吸附塔，吸附塔内放置改性麦饭石填料；(2)经过吸附塔的轧制设备循环冷却水通过提升泵进入自清洗过滤器，自清洗过滤器内放置改性石榴石滤料；(3)处理后轧制设备循环冷却水通过回流泵泵重新进入冷却水主管道进行循环使用。本发明提供了轧制设备循环冷却水的净化处理方法和系统，解决了轧钢循环冷却水再利用的问题。采用本发明的轧制循环冷却水净化处理的技术方案，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。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种轧制设备循环冷却水的净化处理方法和系统。
背景技术
轧制设备循环水主要用于设备、溶液的冷却，如轧机马达冷却、镀液冷却、退火炉壁冷却、空压机冷却等等。用后水温升高，回水利用余压通过回水管直接上冷却塔，经冷却后再通过供水泵组供各机组重复使用。
为去除轧制设备循环冷却过程中带入的尘埃、颗粒、悬浮物、有机物，总油等污染物，循环水系统需有水处理设施进行再净化。
发明内容
本发明的目的在于根据轧制设备循环冷却水水质水量情况，开发出经济、高效的净化处理工艺，以循环利用节能减排为主要任务，减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。
本发明提供了轧制设备循环冷却水的净化处理方法和系统，解决了轧钢循环冷却水再利用的问题。采用本发明的轧制循环冷却水净化处理的技术方案，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。
本发明技术方案如下：
一种轧制设备循环冷却水净化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)所述循环冷却水在轧制设备循环冷却水主管道内循环使用，旁滤泵每小时抽取主管道体积比5～10％的水量进入吸附塔，吸附塔内放置改性麦饭石填料；
所述改性麦饭石填料由以下步骤制备而成：1)所述麦饭石的粒径为0.3～0.6毫米，SiO2的含量按质量百分比为61～72％，Al2O3为12～17％，Fe2O3为1～6％，K2O为1～6％，Na2O为1～5％，CaO为0.5～2％，MgO为0.5～2％；上述麦饭石用0.1～0.3摩尔/升的稀盐酸清洗3次，然后1～2.5摩尔/升的氢氧化钠清洗3次，再用纯水清洗3～5次；2)将麦饭石按固液比按质量比1：8～11放入质量百分比浓度为5～9％的氯化钠溶液中，在75～95℃恒温振荡培养箱中，以55～85转/分钟的速度振荡6～12小时，然后固液分离，冷却干燥；3)将麦饭石按固液比按质量比1：3～6放入浓度为2.5～6.7mol/L的磷酸溶液中，在55℃恒温振荡培养箱中，以55～65转/分钟的速度振荡2小时，然后固液分离，冷却干燥制备成改性麦饭石；
(2)经过吸附塔的轧制设备循环冷却水通过提升泵进入自清洗过滤器，自清洗过滤器内放置改性石榴石滤料；所述改性石榴石填料由以下步骤制备而成：1)选取粒径为4～7毫米的石榴石，孔隙率为46～52％，密度为3.5～4.3克/立方厘米，容重为2.1～2.9克/立方厘米；2)将石榴石填料和锰砂按质量比10～15：1机械搅拌混合，机械搅拌转速为35～45转/分钟，混合1小时，形成以石榴石为主的混合料；3)然后将石榴石混合料在100～105℃的干燥箱干燥1～3小时；将干燥后的石榴石混合料在浓度为1～7％的硫酸铝溶液中浸泡，然后恒温搅拌器搅拌2～11小时，搅拌速度为35～65转/分钟，温度保持在45～67℃之间，搅拌结束后静置12～24小时；4)干燥和自然冷却：静置结束后将悬浮液倒去，下层浊液在100～110℃干燥箱干燥3～6小时，自然冷却后制备得到改性石榴石；
(3)处理后轧制设备循环冷却水通过回流泵泵重新进入冷却水主管道进行循环使用。
进一步，所述改性麦饭石填料占吸附塔总体积的82～93％。
进一步，循环冷却水在吸附塔内的流速为6～18米/小时。
根据本发明所述一种轧制设备循环冷却水净化处理方法，自清洗过滤器标准罐为卧式罐，直径为0.91米，长度为2.0米；可单个使用，也可以多个并联使用。
根据本发明所述一种轧制设备循环冷却水净化处理方法，自清洗过滤器标准罐罐体为碳钢材料，罐体内、外部均经磨砂后均衬有一层特别防腐及抗化学腐蚀的保护层；在罐体内也配有4个能够替换的损耗电极，以保护罐体不被腐蚀；罐体内的配水及集水器均为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，系统的进出水管均为UPVC管材；在每个罐体前面均装有玻璃透明人孔，工作人员可透过人孔随时观察罐内的过滤情况。
根据本发明所述一种轧制设备循环冷却水净化处理方法，自清洗过滤器内放置改性石榴石填料，占总体积的55～75％；轧制设备循环水的流速为6～18米/小时，单个罐的反冲洗水量为0.9～1.5立方/分钟，反冲自清洗时间为1.5～4分钟。
所述轧制设备循环冷却水的水质为：pH为7～9，浊度为11～20NTU，悬浮物为11～27毫克/升，总有机碳为3.6～4.9毫克/升，总铁为0.7～2.3毫克/升，总油为0.7～2.4毫克/升；
经过上述处理方法处理后，轧制设备循环冷却水水质为pH为7～9，浊度为1～3NTU，悬浮物为2～8毫克/升，总有机碳为1.1～1.8毫克/升，总铁为0.1～0.9毫克/升，总油为0.2～0.6毫克/升。
本发明还提供一种轧制设备循环冷却水净化处理系统，上述一种轧制设备循环冷却水净化处理方法可应用所述处理系统，依次包括轧制设备循环冷却水主管道1、旁滤泵3、吸附塔4、提升泵6、自清洗过滤器7、回流泵9；在所述吸附塔4内置有改性麦饭石填料5，改性麦饭石填料占吸附塔总体积的82～93％；在所述自清洗过滤器7内置有改性石榴石滤料8，占总体积的55～75％。
进一步，自清洗过滤器标准罐为卧式罐，直径为0.91米，长度为2.0米，可单个使用，也可以多个并联使用；罐体为碳钢材料，罐体内、外部均经磨砂后均衬有一层特别防腐及抗化学腐蚀的保护层；同时在罐体内也配有4个能够替换的损耗电极，以保护罐体不被腐蚀。
进一步，自清洗过滤器标准罐罐体内的配水及集水器均为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，系统的进出水管均为UPVC管材；在每个罐体前面均装有玻璃透明人孔，工作人员可透过人孔随时观察罐内的过滤情况。
本发明提供一种轧制设备循环冷却水净化处理系统，包括轧制设备循环冷却水主管道、循环冷却水、旁滤泵、吸附塔、改性麦饭石滤料、提升泵、自清洗过滤器、改性石榴石滤料、回流泵。
所述轧制设备循环冷却水的水质为：pH为7～9，浊度为11～20NTU，悬浮物为11～27毫克/升，总有机碳为3.6～4.9毫克/升，总铁为0.7～2.3毫克/升，总油为0.7～2.4毫克/升。
所述循环冷却水在轧制设备循环冷却水主管道内循环使用，旁滤泵每小时抽取主管道(体积比)5～10％的水量进入吸附塔。吸附塔内放置改性麦饭石填料，改性麦饭石填料占吸附塔总体积的82～93％。循环冷却水在吸附塔内的流速为6～18米/小时。
所述改性麦饭石填料针对轧制设备循环冷却水的特点制备而成，制备过程如下：1)所述麦饭石的粒径为0.3～0.6毫米，SiO2的含量(质量百分比)为61～72％，Al2O3为12～17％，Fe2O3为1～6％，K2O为1～6％，Na2O为1～5％，CaO为0.5～2％，MgO为0.5～2％。上述麦饭石用0.1～0.3摩尔/升的稀盐酸清洗3次，然后1～2.5摩尔/升的氢氧化钠清洗3次，再用纯水清洗3～5次。(2)将麦饭石按固液比(质量比)1：8～11放入浓度为5～9％的氯化钠溶液中，在75～95℃恒温振荡培养箱中，以55～85转/分钟的速度振荡6～12小时，然后固液分离，冷却干燥。(2)将麦饭石按固液比(质量比)1：3～6放入浓度为2.5～6.7mol/L的磷酸溶液中，在55℃恒温振荡培养箱中，以55～65转/分钟的速度振荡2小时，然后固液分离，冷却干燥制备成改性麦饭石。经过改性后，麦饭石的饱和吸附量为0.324～1.512豪摩尔/克，大大提高了其吸附的能力。
经过吸附塔的轧制设备循环冷却水通过提升泵进入自清洗过滤器，自清洗过滤器内放置改性石榴石滤料。自清洗过滤器标准罐为卧式罐，直径为0.91米，长度为2.0米。可单个使用，也可以多个并联使用。罐体为碳钢材料，罐体内、外部均经磨砂后均衬有一层特别防腐及抗化学腐蚀的保护层。同时在罐体内也配有4个能够替换的损耗电极，以保护罐体不被腐蚀。罐体内的配水及集水器均为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，系统的进出水管均为UPVC管材。在每个罐体前面均装有玻璃透明人孔，工作人员可透过人孔随时观察罐内的过滤情况。自清洗过滤器内放置改性石榴石填料，占总体积的55～75％。轧制设备循环水的流速为6～18米/小时，单个罐的反冲洗水量为0.9～1.5立方/分钟，反冲自清洗时间为1.5～4分钟。
所述改性石榴石填料针对轧制设备循环冷却水的特点制备而成。1)选取粒径为4～7毫米的石榴石，孔隙率为46～52％，密度为3.5～4.3克/立方厘米，容重为2.1～2.9克/立方厘米。2)将石榴石填料和锰砂按质量比10～15：1机械搅拌混合，机械搅拌转速为35～45转/分钟，混合1小时，形成以石榴石为主的混合料。3)然后将石榴石混合料在100～105℃的干燥箱干燥1～3小时。3)将干燥后的石榴石混合料在浓度为1～7％的硫酸铝溶液中浸泡。然后恒温搅拌器搅拌2～11小时，搅拌速度为35～65转/分钟，温度保持在45～67℃之间，搅拌结束后静置12～24小时；4)干燥和自然冷却：静置结束后将悬浮液倒去，下层浊液在100～110℃干燥箱干燥3～6小时，自然冷却后制备得到改性石榴石。经过改性的石榴石吸附有机物和总铁的能力大大提高。
处理后轧制设备循环冷却水通过回流泵泵重新进入冷却水主管道进行循环使用。
经过本发明的工艺路线处理后，轧制设备循环冷却水水质为pH为7～9，浊度为1～3NTU，悬浮物为2～8毫克/升，总有机碳为1.1～1.8毫克/升，总铁为0.1～0.9毫克/升，总油为0.2～0.6毫克/升。
有益技术效果：
本发明所述的轧制设备循环冷却水的净化处理方法和系统实现了去除轧制设备冷却水中各种污染物的目的，本发明工艺一次性投资低；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。
附图说明
图1为轧制设备循环冷却水的净化处理工艺流程图。
包括轧制设备循环冷却水主管道1、循环冷却水2、旁滤泵3、吸附塔4、改性麦饭石填料5、提升泵6、自清洗过滤器7、改性石榴石滤料8、回流泵9。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合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。
实施例1：
一种轧制设备循环冷却水净化处理系统，包括轧制设备循环冷却水主管道、循环冷却水、旁滤泵、吸附塔、改性麦饭石滤料、提升泵、自清洗过滤器、改性石榴石滤料、回流泵。
所述轧制设备循环冷却水的水质为：pH为7.9，浊度为17NTU，悬浮物为25毫克/升，总有机碳为4.6毫克/升，总铁为1.9毫克/升，总油为2.1毫克/升。
所述循环冷却水在轧制设备循环冷却水主管道内循环使用，旁滤泵每小时抽取主管道(体积比)10％的水量进入吸附塔。吸附塔内放置改性麦饭石填料，改性麦饭石填料占吸附塔总体积的85％。循环冷却水在吸附塔内的流速为12米/小时。
所述改性麦饭石填料针对轧制设备循环冷却水的特点制备而成，制备过程如下：1)所述麦饭石的粒径为0.3～0.6毫米，SiO2的含量(质量百分比)为72％，Al2O3为15％，Fe2O3为5％，K2O为3％，Na2O为3％，CaO为1.5％，MgO为0.5％。上述麦饭石用0.2摩尔/升的稀盐酸清洗3次，然后1.5摩尔/升的氢氧化钠清洗3次，再用纯水清洗3次。(2)将麦饭石按固液比(质量比)1：8放入浓度为7％的氯化钠溶液中，在85℃恒温振荡培养箱中，以75转/分钟的速度振荡10小时，然后固液分离，冷却干燥。(2)将麦饭石按固液比(质量比)1：5放入浓度为3.9mol/L的磷酸溶液中，在55℃恒温振荡培养箱中，以65转/分钟的速度振荡2小时，然后固液分离，冷却干燥制备成改性麦饭石。经过改性后，麦饭石的饱和吸附量为0.893豪摩尔/克，大大提高了其吸附的能力。
经过吸附塔的轧制设备循环冷却水通过提升泵进入自清洗过滤器，自清洗过滤器内放置改性石榴石滤料。自清洗过滤器标准罐为卧式罐，直径为0.91米，长度为2.0米。可单个使用，也可以多个并联使用。罐体为碳钢材料，罐体内、外部均经磨砂后均衬有一层特别防腐及抗化学腐蚀的保护层。同时在罐体内也配有4个能够替换的损耗电极，以保护罐体不被腐蚀。罐体内的配水及集水器均为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，系统的进出水管均为UPVC管材。在每个罐体前面均装有玻璃透明人孔，工作人员可透过人孔随时观察罐内的过滤情况。自清洗过滤器内放置改性石榴石填料，占总体积的65％。轧制设备循环水的流速为11米/小时，单个罐的反冲洗水量为1.5立方/分钟，反冲自清洗时间为3分钟。
所述改性石榴石填料针对轧制设备循环冷却水的特点制备而成。1)选取粒径为5毫米的石榴石，孔隙率为49％，密度为4.1克/立方厘米，容重为2.6克/立方厘米。2)将石榴石填料和锰砂按质量比12：1机械搅拌混合，机械搅拌转速为45转/分钟，混合1小时，形成以石榴石为主的混合料。3)然后将石榴石混合料在105℃的干燥箱干燥2小时。3)将干燥后的石榴石混合料在浓度为5％的硫酸铝溶液中浸泡。然后恒温搅拌器搅拌9小时，搅拌速度为55转/分钟，温度保持在52℃之间，搅拌结束后静置20小时；4)干燥和自然冷却：静置结束后将悬浮液倒去，下层浊液在100℃干燥箱干燥3小时，自然冷却后制备得到改性石榴石。经过改性的石榴石吸附有机物和总铁的能力大大提高。
处理后轧制设备循环冷却水通过回流泵泵重新进入冷却水主管道进行循环使用。
经过本发明的工艺路线处理后，轧制设备循环冷却水水质为pH为8.3，浊度为2NTU，悬浮物为4毫克/升，总有机碳为1.3毫克/升，总铁为0.4毫克/升，总油为0.3毫克/升。
实施例2：
一种轧制设备循环冷却水净化处理系统，包括轧制设备循环冷却水主管道、循环冷却水、旁滤泵、吸附塔、改性麦饭石滤料、提升泵、自清洗过滤器、改性石榴石滤料、回流泵。
所述轧制设备循环冷却水的水质为：pH为8.2，浊度为14NTU，悬浮物为16毫克/升，总有机碳为3.7毫克/升，总铁为1.1毫克/升，总油为1.2毫克/升。
所述循环冷却水在轧制设备循环冷却水主管道内循环使用，旁滤泵每小时抽取主管道(体积比)5％的水量进入吸附塔。吸附塔内放置改性麦饭石填料，改性麦饭石填料占吸附塔总体积的89％。循环冷却水在吸附塔内的流速为16米/小时。
所述改性麦饭石填料针对轧制设备循环冷却水的特点制备而成，制备过程如下：1)所述麦饭石的粒径为0.3毫米，SiO2的含量(质量百分比)为69％，Al2O3为15％，Fe2O3为3％，K2O为6％，Na2O为4％，CaO为1.5％，MgO为1.5％。上述麦饭石用0.1～0.3摩尔/升的稀盐酸清洗3次，然后1.5摩尔/升的氢氧化钠清洗3次，再用纯水清洗3次。(2)将麦饭石按固液比(质量比)1：11放入浓度为9％的氯化钠溶液中，在75℃恒温振荡培养箱中，以55转/分钟的速度振荡6小时，然后固液分离，冷却干燥。(2)将麦饭石按固液比(质量比)1：3～6放入浓度为5.6mol/L的磷酸溶液中，在55℃恒温振荡培养箱中，以65转/分钟的速度振荡2小时，然后固液分离，冷却干燥制备成改性麦饭石。经过改性后，麦饭石的饱和吸附量为1.110豪摩尔/克，大大提高了其吸附的能力。
经过吸附塔的轧制设备循环冷却水通过提升泵进入自清洗过滤器，自清洗过滤器内放置改性石榴石滤料。自清洗过滤器标准罐为卧式罐，直径为0.91米，长度为2.0米。可单个使用，也可以多个并联使用。罐体为碳钢材料，罐体内、外部均经磨砂后均衬有一层特别防腐及抗化学腐蚀的保护层。同时在罐体内也配有4个能够替换的损耗电极，以保护罐体不被腐蚀。罐体内的配水及集水器均为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，系统的进出水管均为UPVC管材。在每个罐体前面均装有玻璃透明人孔，工作人员可透过人孔随时观察罐内的过滤情况。自清洗过滤器内放置改性石榴石填料，占总体积的75％。轧制设备循环水的流速为18米/小时，单个罐的反冲洗水量为1.0立方/分钟，反冲自清洗时间为2.5分钟。
所述改性石榴石填料针对轧制设备循环冷却水的特点制备而成。1)选取粒径为6毫米的石榴石，孔隙率为52％，密度为4.3克/立方厘米，容重为2.9克/立方厘米。2)将石榴石填料和锰砂按质量比15：1机械搅拌混合，机械搅拌转速为45转/分钟，混合1小时，形成以石榴石为主的混合料。3)然后将石榴石混合料在105℃的干燥箱干燥2小时。3)将干燥后的石榴石混合料在浓度为2％的硫酸铝溶液中浸泡。然后恒温搅拌器搅拌9小时，搅拌速度为55转/分钟，温度保持在52℃之间，搅拌结束后静置20小时；4)干燥和自然冷却：静置结束后将悬浮液倒去，下层浊液在100℃干燥箱干燥4小时，自然冷却后制备得到改性石榴石。经过改性的石榴石吸附有机物和总铁的能力大大提高。
处理后轧制设备循环冷却水通过回流泵泵重新进入冷却水主管道进行循环使用。
经过本发明的工艺路线处理后，轧制设备循环冷却水水质为pH为8.6，浊度为1NTU，悬浮物为2毫克/升，总有机碳为1.2毫克/升，总铁为0.3毫克/升，总油为0.3毫克/升。
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 (5)
1.一种轧制设备循环冷却水净化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)所述循环冷却水在轧制设备循环冷却水主管道内循环使用，旁滤泵每小时抽取主管道体积比5～10％的水量进入吸附塔，吸附塔内放置改性麦饭石填料；
所述改性麦饭石填料由以下步骤制备而成：1)所述麦饭石的粒径为0.3～0.6毫米，SiO2的含量按质量百分比为61～72％，Al2O3为12～17％，Fe2O3为1～6％，K2O为1～6％，Na2O为1～5％，CaO为0.5～2％，MgO为0.5～2％；上述麦饭石用0.1～0.3摩尔/升的稀盐酸清洗3次，然后1～2.5摩尔/升的氢氧化钠清洗3次，再用纯水清洗3～5次；2)将麦饭石按固液比按质量比1：8～11放入质量百分比浓度为5～9％的氯化钠溶液中，在75～95℃恒温振荡培养箱中，以55～85转/分钟的速度振荡6～12小时，然后固液分离，冷却干燥；3)将麦饭石按固液比按质量比1：3～6放入浓度为2.5～6.7mol/L的磷酸溶液中，在55℃恒温振荡培养箱中，以55～65转/分钟的速度振荡2小时，然后固液分离，冷却干燥制备成改性麦饭石；
(2)经过吸附塔的轧制设备循环冷却水通过提升泵进入自清洗过滤器，自清洗过滤器内放置改性石榴石滤料；所述改性石榴石填料由以下步骤制备而成：1)选取粒径为4～7毫米的石榴石，孔隙率为46～52％，密度为3.5～4.3克/立方厘米，容重为2.1～2.9克/立方厘米；2)将石榴石填料和锰砂按质量比10～15：1机械搅拌混合，机械搅拌转速为35～45转/分钟，混合1小时，形成以石榴石为主的混合料；3)然后将石榴石混合料在100～105℃的干燥箱干燥1～3小时；将干燥后的石榴石混合料在浓度为1～7％的硫酸铝溶液中浸泡，然后恒温搅拌器搅拌2～11小时，搅拌速度为35～65转/分钟，温度保持在45～67℃之间，搅拌结束后静置12～24小时；4)干燥和自然冷却：静置结束后将悬浮液倒去，下层浊液在100～110℃干燥箱干燥3～6小时，自然冷却后制备得到改性石榴石；所述改性石榴石填料占总体积的55～75％；轧制设备循环水的流速为6～18米/小时，单个罐的反冲洗水量为0.9～1.5立方/分钟，反冲自清洗时间为1.5～4分钟；
(3)处理后轧制设备循环冷却水通过回流泵重新进入冷却水主管道进行循环使用；
所述轧制设备循环冷却水的水质为：pH为7～9，浊度为11～20NTU，悬浮物为11～27毫克/升，总有机碳为3.6～4.9毫克/升，总铁为0.7～2.3毫克/升，总油为0.7～2.4毫克/升；
经过上述处理方法处理后，轧制设备循环冷却水水质为pH为7～9，浊度为1～3NTU，悬浮物为2～8毫克/升，总有机碳为1.1～1.8毫克/升，总铁为0.1～0.9毫克/升，总油为0.2～0.6毫克/升。
2.根据权利要求1所述一种轧制设备循环冷却水净化处理方法，其特征在于，所述改性麦饭石填料占吸附塔总体积的82～93％。
3.根据权利要求1所述一种轧制设备循环冷却水净化处理方法，其特征在于，循环冷却水在吸附塔内的流速为6～18米/小时。
4.根据权利要求1所述一种轧制设备循环冷却水净化处理方法，其特征在于，自清洗过滤器标准罐为卧式罐，直径为0.91米，长度为2.0米；可单个使用，也可以多个并联使用。
5.根据权利要求1所述一种轧制设备循环冷却水净化处理方法，其特征在于，自清洗过滤器标准罐罐体为碳钢材料，罐体内、外部均经磨砂后均衬有一层特别防腐及抗化学腐蚀的保护层；在罐体内也配有4个能够替换的损耗电极，以保护罐体不被腐蚀；罐体内的配水及集水器均为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，系统的进出水管均为UPVC管材；在每个罐体前面均装有玻璃透明人孔，工作人员可透过人孔随时观察罐内的过滤情况。
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