CN111186931A

CN111186931A - 不锈钢酸洗废水资源化设备及工艺

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Publication number: CN111186931A
Application number: CN201910230555.8A
Authority: CN
Inventors: 唐宁宁; 钱媛媛; 袁蔚文; 范彦华
Original assignee: Mcwong Environmental Technology Co ltd
Current assignee: Mcwong Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-05-22

Abstract

一种不锈钢酸洗废水资源化设备及工艺，包括：预处理段、膜处理段，其特征在于贮存调节池、陶瓷膜、纳滤(NR)膜、反渗透(RO)膜系统首尾经管道互相连接，各个加药装置分别设置在所在段上。本发明按预处理段、膜处理段的次序分成6步步骤操作。本发明的优点是采用陶瓷膜预处理、纳滤膜+反渗透膜分离浓缩处理工艺，可处理钢厂各种含酸、铁盐为主的酸性废水，实现废水回用，废酸回用于系统，浓水用做水处理药剂。同时系统污泥产量大大降低，减轻了污泥处置的负担。

Description

不锈钢酸洗废水资源化设备及工艺

技术领域

本发明涉及一种环保设备,特别涉及一种钢厂酸洗废水处理及资源化利用的成套装置及工艺。

背景技术

酸洗废水是为了清除金属表面氧化物，采用硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸及磷酸等酸进行酸洗法处理时而产生的废水。废水多来源于钢铁厂或电镀厂，pH值一般在1.5以下(游离酸0.5～2％)，呈强酸性。

带钢表面上形成的氧化铁皮(FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄等)都是不溶于水的碱性氧化物，当把它们浸泡在酸液里或在其表面上喷洒酸液时，这些碱性氧化物就可与酸发生一系列化学变化。

由于碳素结构钢或低合金钢钢材表面上的氧化铁皮具有疏松、多孔和裂纹的性质，加之氧化铁皮在酸洗机组上随同带钢一起经过矫直、拉矫、传送的反复弯曲，使这些裂缝和空隙进一步增加和扩大，所以，酸溶液在与氧化铁皮起化学反应的同时，亦通过裂缝和空隙而与钢铁的基体铁起反应。也就是说在酸洗一开始就同时进行着所有3种氧化铁皮和金属铁与酸溶液之间的化学反应，所以，酸洗机理可以概括为以下3个方面：

(1)溶解作用。带钢表面氧化铁皮中各种铁的氧化物溶解于酸溶液内，生成可溶解于酸液的正铁及亚铁氯化物或硫酸盐，从而把氧化铁皮从带钢表面除去。这种作用，一般称为溶解作用。

(2)机械剥离作用。带钢表面氧化铁皮中除铁的各种氧化物之外，还夹杂着部分的金属铁，而且氧化铁皮又具有多孔性，那么酸溶液就可以通过氧化铁皮的孔隙和裂缝与氧化铁皮中的铁或基体铁作用，并相应产生大量的氢气。由这部分氢气产生的膨胀压力，就可以提高溶解速度，特别是铁在硫酸中的溶解速度远远大于铁的氧化物的溶解速度，剥离在酸洗过程中起着很大的作用。

(3)还原作用。金属铁与酸作用时，首先产生氢原子，部分氢原子相互结合成为氢分子，促使氧化铁皮的剥离。另一部分氢原子靠其很强的还原能力，将高价铁的氧化物和高价铁盐还原成易溶于酸的低价铁盐。由于酸洗时生成的初生氢使三价铁的化合物还原成亚铁化合物，所以，酸洗溶液中仅含有极少量的三价铁离子。

目前大多废酸处理采用投加石灰进行中和反应后进行沉淀，产生大量的污泥，经浓缩和脱水、最终得到红褐色的泥饼。不仅大大的增加了药剂费用的投入，产生大量的污泥，而且大大增加水中的TDS浓度，导致中和后废水不能外排。如何合理处理这些废酸，进行资源化利用，为国家和社会创造财富已成为该领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷,提供一种钢厂酸洗废水处理及资源化回收的成套装置及工艺。

本发明采用陶瓷膜预处理、纳滤膜+反渗透膜分离浓缩处理工艺为主的废水处理及资源化回收系统，将废水中含有的盐作为资源进行回收，并回用做水处理药剂；将废水中的酸进行回收并回用于酸洗工序。本发明针对钢厂酸洗废水，采用二段工艺处理，实现废水回用，废酸回用于系统，浓水用做水处理药剂。

本发明包括二段工艺处理阶段:第一段预处理工序，主要为自清洗过滤器和陶瓷膜处理技术；第二段膜处理工序，主要是采用纳滤膜和反渗透膜分离技术，将废水中的盐浓缩用作水处理药剂，回收淡水回用，膜系统产生的浓水，富集了高浓度的酸，可回用于酸洗系统。

预处理段包括：贮存调节池、自清洗过滤器、循环水槽、陶瓷膜装置、陶瓷膜化学清洗装置、中间水槽、污泥脱水单元、调节池提升泵、循环水槽提升泵、中间水槽提升泵、陶瓷膜化学清洗装置；膜处理段包括：纳滤保安过滤器、纳滤装置、化学清洗装置、阻垢剂投加装置、纳滤浓水槽、纳滤高压泵、反渗透保安过滤器、反渗透装置、反渗透浓水槽、反渗透产水槽、反渗透进水泵、反渗透高压泵。

其特征在于：预处理段，钢厂酸洗废水贮存在贮存调节池，贮存调节池进行水质水量调节出水口通过管道及调节池提升泵与自清洗过滤器的进水口连接，自清洗过滤器的出水口通过管道与循环水槽连接，循环水槽出水口通过循环水槽提升泵与陶瓷膜装置进水口连接。陶瓷膜化学清洗装置与陶瓷膜装置的药剂清洗接口连接，陶瓷膜装置的清洗出口与陶瓷膜化学清洗装置的进口经管道连接，陶瓷膜装置与中间水槽连接。循环水槽的出泥口通过管道和泵与污泥脱水单元连接。

在膜处理段，预处理段的中间水槽出水口通过管道和中间水槽提升泵与纳滤保安过滤器进水口连接。纳滤保安过滤器的出水口通过管道与纳滤装置的进水口连接。纳滤装置浓水出口与纳滤浓水槽连接，化学清洗装置的出口通过管道与纳滤装置的药剂清洗接口相连，纳滤装置的清洗出口与化学清洗装置的进口通过管道连接。纳滤装置的纳滤出水槽的一个出水口通过管道和反渗透进水泵与反渗透保安过滤器的进水口相连。反渗透保安过滤器的出水口通过管道和反渗透高压泵与反渗透装置的进水口连接，反渗透装置前端设有阻垢剂投加装置。反渗透装置的清水口通过管道与反渗透产水槽的进水口连接，浓水出口通过管道与反渗透浓水槽的进水口连接，反渗透装置的清洗进出口通过管道分别与化学清洗装置的出口和进口相连。

所述贮存调节池的出水口设有调节池提升泵，循环水槽出水口设有陶瓷膜循环泵，陶瓷膜循环出水管连接清洗装置，中间水槽出水口设有中间水槽提升泵，循环水槽排泥口与污泥脱水单元连接。

所述纳滤装置设有纳滤装置清洗泵、清洗口、药剂清洗接口、清洗出口、浓水出口、纳滤出水槽。

所述纳滤装置前端设有阻垢剂投加装置及纳滤高压泵，反渗透装置前端设有反渗透进水泵、阻垢剂投加装置及反渗透高压泵。

所述贮存调节池内出口设有自清洗过滤器，可拦截液体中的杂质、漂浮物、颗粒物等，可实现不间断运行，一边产水，一边排污。

所述纳滤装置为耐酸纳滤有机膜或耐酸纳滤无机膜或耐酸纳滤陶瓷膜。

所述反渗透装置为耐酸的高压反渗透卷式膜或耐酸高压反渗透盘式膜。

钢厂酸洗废水处理及资源化回收的成套装置的酸洗废水处理工艺，包括以下列步骤：

预处理段：

(1)钢厂酸洗废水进入到贮存调节池进行水质水量调节；

(2)步骤(1)处理后的废水经调节池提升泵提升至自清洗过滤器，拦截液体中的杂质、漂浮物、颗粒物等，自清洗过滤器可实现不间断运行，一边产水，一边排污；

(3)步骤(2)处理后的废水经循环水槽提升泵泵入陶瓷膜中，一边进行过滤产水，一边进行大流量错流至循环水槽，防止陶瓷膜表面污堵；

(4)经步骤(3)循环水槽沉淀下来的污泥经污泥泵提升到污泥脱水单元进行污泥脱水处理；

膜处理段：

(5)经步骤(3)处理后的废水经中间水槽提升泵提升进入到纳滤装置，废水经过保安过滤器过滤后经过纳滤高压泵加压后进入纳滤装置，纳滤装置浓水进入纳滤浓水槽储存，用作水处理絮凝剂，装置生产的淡水进入纳滤产水槽进行进一步处理，废水在进入纳滤装置前投加阻垢剂、还原剂保护膜，并设有化学清洗装置，可清洗膜；

(6)经步骤(5)处理后的废水经反渗透进水泵提升进入到反渗透装置，废水经过保安过滤器过滤后经过反渗透高压泵加压后进入反渗透装置，反渗透装置生产的淡水进入回用水槽贮存回用，浓水进入反渗透浓水槽贮存，废水在进入反渗透装置前投加阻垢剂、还原剂保护膜，并设有化学清洗装置，可清洗膜。

所述步骤(5)、(6)中的清洗装置加的药剂为碱液和柠檬酸。

所述步骤(5)产出的纳滤浓水可作为水处理絮凝剂使用，步骤(6)产出的反渗透浓水可作为再生酸使用。

本发明的优点是采用陶瓷膜预处理、纳滤膜+反渗透膜分离浓缩处理工艺，可处理钢厂各种含酸、铁盐为主的酸性废水，实现废水回用，废酸回用于系统，浓水用做水处理药剂。同时系统污泥产量大大降低，减轻了污泥处置的负担。

附图说明

图1本发明的工艺流程框图；

图2本发明的结构示意图。

图中：预处理段：101贮存调节池、102自清洗过滤器、103循环水槽、104陶瓷膜装置、105中间水槽、106调节池提升泵、107循环水槽提升泵、108中间水槽提升泵、109污泥脱水单元、110搅拌机、111陶瓷膜化学清洗装置；

膜处理段：201纳滤保安过滤器、202纳滤装置、203反渗透保安过滤器、204反渗透装置、205反渗透产水槽、206纳滤浓水槽、207反渗透浓水槽、208纳滤高压泵、209反渗透进水泵、210反渗透高压泵、211浓水存储槽、212浓水提升泵、213化学清洗装置、214阻垢剂投加装置。

具体实施方式

实施例一

下面结合附图进一步说明本发明的实施例：

参见图1、图2，本实施例由预处理段、膜处理段组成。预处理段包括：贮存调节池101、自清洗过滤器102、循环水槽103、陶瓷膜装置104、中间水槽105、调节池提升泵106、循环水槽提升泵107、中间水槽提升泵108、污泥脱水单元109、搅拌机110、陶瓷膜化学清洗装置111；

膜处理段包括：纳滤保安过滤器201、纳滤装置202、反渗透保安过滤器203、反渗透装置204、反渗透产水槽205、纳滤浓水槽206、反渗透浓水槽207、纳滤高压泵208、反渗透进水泵209、反渗透高压泵210、浓水存储槽211、浓水提升泵212、化学清洗装置213、阻垢剂投加装置214。

在预处理段，钢厂酸洗废水贮存在贮存调节池101进行水质水量调节，贮存调节池101出水口通过管道及调节池提升泵106与自清洗过滤器102的进水口连接；贮存调节槽101设有搅拌机110，使废水的水质可以充分调节，自清洗过滤器102设有压差和时间控制器，可实现在线自动清洗和排污；自清洗过滤器102的出水口通过管道与循环水槽103连接，循环水槽103出水口通过循环水槽提升泵107与陶瓷膜装置104进水口连接；在陶瓷膜装置104中，一边进行过滤产水一边进行大流量错流至循环水槽103；废水经过陶瓷膜装置104预处理后，废水中的悬浮物等被去除，出水口通过管道接至中间水槽105；陶瓷膜装置104设有陶瓷膜化学清洗装置111，当膜受污染严重时，用于清洗陶瓷膜，清洗药液回流到陶瓷膜化学清洗装置111可重复使用，失效的清洗液外排；循环水槽103中沉淀下来的污泥通过出泥口经泵抽至污泥脱水单元109处理；中间水槽105存储的废水通过中间水槽提升泵108送至膜处理段。

在膜处理段，通过管道和中间水槽提升泵108将预处理段的中间水槽108出水口接至纳滤保安过滤器201，在纳滤保安过滤器201后设有阻垢剂投加装置213，用于投加纳滤膜阻垢剂；纳滤保安过滤器201的出水口通过管道和纳滤高压泵208接至纳滤装置202的进水口，废水经过纳滤膜分离后，废水中的二价及三价盐浓缩到浓水中，纳滤的浓水通过管道进入纳滤浓水槽206收集；收集后的纳滤浓水通过管道和浓水提升泵212送至浓水储槽211存储，作为污水处理系统的药剂；纳滤装置202设有化学清洗装置214，当膜受污染严重时，用于清洗纳滤膜，清洗药液回流到化学清洗装置214可重复使用，失效的清洗液外排；纳滤装置202的产水口通过管道和反渗透进水泵209与反渗透保安过滤器203的进水口相连；反渗透保安过滤器203的出口通过管道和反渗透高压泵210与反渗透装置204的进水口连接，水经过反渗透膜分离后，可将废水中的一价盐浓缩到浓水中，反渗透装置204设有阻垢剂投加装置213，可投加阻垢剂减缓膜结垢；反渗透产水为除盐水，通过反渗透装置204的清水口通过管道接至反渗透产水槽205，浓水则通过管道接至反渗透浓水槽207；反渗透装置204的清洗进出口通过管道分别与化学清洗装置214的出口和进口相连，当反渗透膜受污染后，可进行化学清洗。反渗透浓水槽207浓缩的液体为酸，回用于酸洗装置。

在上述操作过程中，需注意控制以下参数：

预处理段：贮存调节池101的停留时间，自清洗过滤器102的清洗压差或清洗周期，陶瓷膜装置104的膜通量，陶瓷膜装置104的化学清洗药剂的种类和用量、清洗频率等随原水的变化而变化。

膜处理段：纳滤装置202的膜通量，反渗透装置204的膜通量，上述各种膜的膜通量随不同的原水水质将有不同的值。还要控制各段膜出水的电导率，纳滤装置202出水的SDI(膜污染指数)，另外各种膜化学清洗药剂的种类和用量、清洗频率等也随原水的变化而变化。

本实施例包括以下列工艺步骤：参见图一。

预处理段：

(1)钢厂酸洗废水进入到贮存调节池101进行水质水量调节；

(2)步骤(1)处理后的废水经调节池提升泵106提升至自清洗过滤器102，拦截液体中的杂质、漂浮物、颗粒物等，自清洗过滤器102可实现不间断运行，一边产水，一边排污；

(3)步骤(2)处理后的废水经循环水槽提升泵107泵入陶瓷膜中，一边进行过滤产水，一边进行大流量错流至循环水槽103，防止陶瓷膜表面污堵；

(4)经步骤(3)循环水槽103沉淀下来的污泥经污泥泵提升到污泥脱水单元109进行污泥脱水处理；

膜处理段：

(5)经步骤(3)处理后的废水经中间水槽提升泵108提升进入到纳滤保安过滤器201，过滤后经过纳滤高压泵208加压后进入纳滤装置202，纳滤装置202的浓水进入纳滤浓水槽206储存，用作水处理絮凝剂，装置生产的淡水进入反渗透装置进行进一步脱盐处理，废水在进入纳滤装置202前投加阻垢剂、还原剂保护膜，并设有化学清洗装置213，可清洗膜；

(6)经步骤(5)处理后的废水经反渗透进水泵209提升进入到反渗透保安过滤器203，经过反渗透保安过滤器203过滤后，由反渗透高压泵210加压后进入反渗透装置204，反渗透装置204生产的淡水进入反渗透产水槽205贮存回用，浓水进入反渗透浓水槽207贮存，废水在进入反渗透装置204前投加阻垢剂、还原剂保护膜，并设有化学清洗装置213，可清洗膜。

步骤(5)(6)中的清洗装置加的药剂为碱液和柠檬酸。

步骤(4)中产生的废水可返回储存调节池101混入到上述废水处理系统一起处理。

所述步骤(5)～(6)的膜处理段中纳滤+反渗透工艺进行脱盐，反渗透产生的再生酸若浓度太低可增设膜浓缩处理单元。

步骤(5)产出的纳滤浓水可作为水处理絮凝剂使用，步骤(6)产出的反渗透浓水可作为再生酸使用。

膜处理系统的各段膜装置出口设有电导率仪、温度计，各段膜的化学清洗周期及药剂品种及浓度，根据实际水质情况可通过试验调试确定。

实施例二

实施例二与实施例一相同,所不同的是自清洗过滤器102为多介质过滤器或纤维转盘过滤设备。陶瓷膜装置104为是耐酸的微滤或耐酸超滤。

实施例三

实施例三与实施例一相同,所不同的是纳滤浓水槽206后增加蒸发结晶装置，产生固体FeSO₄，方便运输。

Claims

1.一种不锈钢酸洗废水资源化设备,包括：预处理段和膜处理段，预处理段包括贮存调节池、自清洗过滤器、循环水槽、陶瓷膜装置、陶瓷膜化学清洗装置、中间水槽、污泥脱水单元；膜处理段包括纳滤保安过滤器、纳滤装置、化学清洗装置、阻垢剂投加装置、纳滤浓水槽、反渗透保安过滤器、反渗透装置、反渗透浓水槽、反渗透产水槽,其特征在于：预处理段：贮存调节池与自清洗过滤器连接，自清洗过滤器与循环水槽连接，循环水槽与陶瓷膜装置连接，陶瓷膜化学清洗装置与陶瓷膜装置的药剂清洗接口连接，陶瓷膜装置的清洗出口与陶瓷膜化学清洗装置的进口经管道连接，陶瓷膜装置与中间水槽连接；膜处理段：中间水槽与纳滤保安过滤器连接，纳滤保安过滤器与纳滤装置连接，纳滤装置的浓水出口与纳滤浓水槽连接，纳滤装置的药剂清洗接口、清洗出口经管道分别与化学清洗装置的出口和进口相连，纳滤装置的清水口与反渗透保安过滤器连接，反渗透保安过滤器与反渗透装置连接，反渗透装置的清水口与反渗透产水槽连接，浓水出口与反渗透浓水槽连接，反渗透装置的清洗进出口经管道分别与化学清洗装置的出口和进口相连。

2.根据权利要求1所述的不锈钢酸洗废水资源化设备，其特征在于所述贮存调节池的出水口设有调节池提升泵，循环水槽出水口设有循环水槽提升泵，陶瓷膜循环出水管连接陶瓷膜化学清洗装置，中间水槽出水口设有中间水槽提升泵，循环水槽排泥口与污泥脱水单元连接。

3.根据权利要求1所述的不锈钢酸洗废水资源化设备，其特征在于所述纳滤装置设有纳滤装置清洗泵、清洗口、药剂清洗接口、清洗出口、浓水出口、纳滤出水槽。

4.根据权利要求1所述的不锈钢酸洗废水资源化设备，其特征在于所述纳滤装置前端设有阻垢剂投加装置及纳滤高压泵，反渗透装置前端设有反渗透进水泵、阻垢剂投加装置及反渗透高压泵。

5.一种不锈钢酸洗废水资源化工艺，包括以下列步骤：

预处理段：

(1)钢厂酸洗废水进入到贮存调节池进行水质水量调节；

(3)经步骤(2)处理后的废水经循环水槽提升泵泵入陶瓷膜中，一边进行过滤产水，一边进行大流量错流至循环水槽，防止陶瓷膜表面污堵；

膜处理段：

(5)经步骤(3)处理后的废水经中间水槽提升泵提升进入到纳滤装置，废水经过纳滤保安过滤器过滤后经过纳滤高压泵加压后进入纳滤装置，纳滤装置浓水进入纳滤浓水槽储存，用作水处理絮凝剂，纳滤装置生产的淡水进入反渗透装置进行进一步处理，废水在进入纳滤装置前投加阻垢剂、还原剂，并设有化学清洗装置，可清洗膜；

(6)经步骤(5)处理后的废水经反渗透进水泵提升进入到反渗透装置，废水经过反渗透保安过滤器过滤后经过反渗透高压泵加压后进入反渗透装置，反渗透装置生产的淡水进入反渗透产水槽贮存回用，浓水进入反渗透浓水槽贮存，废水在进入反渗透装置前投加阻垢剂、还原剂，并设有化学清洗装置，可清洗膜。

6.根据权利要求5所述的不锈钢酸洗废水资源化工艺，其特征在于所述步骤(5)、(6)中的清洗装置加的药剂为碱液和柠檬酸。

7.根据权利要求5所述的不锈钢酸洗废水资源化工艺，其特征在于步骤(5)产出的纳滤浓水可作为水处理絮凝剂使用，步骤(6)产出的反渗透浓水可作为再生酸使用。