CN111233265A - 一种钢铁生产综合废水资源化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢铁生产综合废水资源化利用的方法，钢铁综合废水进第一调节池，进入水解酸化池；进入混凝沉淀池，加入聚合氯化铝和PAM，后进二级的曝气生物滤池；二级的曝气生物滤池处理后的废水进第一砂滤池，出水进第一超滤装置，反渗透系统产水进入新水储水池，出水进入第一臭氧氧化塔，产水依次进入电絮凝装置、电吸附设备、第二砂滤装置、离子交换树脂、第二臭氧氧化塔、多效蒸发装置，通过蒸发结晶得到高纯度的氯化钠和硫酸钠结晶盐。优点是：处理过程中不仅实现了冶金综合废水的高倍回收，且最终处理后的产水电导＜80μs/cm，COD＜5mg/L，总硬度＜0.1mg/L，产水水质满足工业用新水水质要求。
Description
技术领域
本发明涉及。本发明属于工业废水处理技术领域，尤其涉及一种钢铁生产综合废水资源化利用的方法。
背景技术
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，进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。
废水回用是废水处理的最终目标，但废水经反渗透处理后，在得到大部分初级纯水的同时也产生出了较大比例的高盐度浓水，浓盐水是反渗透除盐工艺不可避免的产物，含有很高的有机物和盐浓度，其浓盐水量大概是反渗透处理水量的25％。对于该高盐度浓水，现阶段的处理方法基本都为直接排放，造成了大量的资源浪费和环境污染。
现有技术中，专利公布号：CN1524809A，公开了一种工业废水深度处理工艺，废水由废水贮槽经废水泵打入5微米过滤器后进入3微米过滤器，废水硬度不高时，处理水可直接进入中间水槽由紫外线杀菌装置杀菌后进入超滤装置，流入超滤水槽，超滤装置浓水作为废水放掉，超滤水槽出水打入一级反渗透装置，达到电子工业用水标准后返回生产线作为高纯度水使用。此专利中的预处理部分较少，对含有机物的废水无处理效果。
专利公布号：CN1699223A，公布了一种利用冶金污水制取纯水的方法，工艺要求进水水质的悬浮物浓度较为严格，因此不适用于SS浓度较高或含有氨氮的废水。专利公布号：CN101462801A，公布了一种钢铁综合污水回用水双膜法除盐的系统及工艺，用于解决钢铁企业综合污水回用水双膜法除盐的问题，但是必须要求来水中的油类物质和氨氮的浓度很低，否则对系统中膜的污染很严重，不仅影响处理效果，而且增加运行成本。专利公布号：CN101028958A，公布了一种工业废水处理方法，在预处理工艺中不能够对油类和氨氮物质进行有效地处置。
综上所述，现有冶金废水处理工艺存在处理效果差，膜污染严重，系统产水率低，工艺运行成本过高的缺点。因此，开发一种高效的钢铁生产综合废水资源化利用的方法，不仅可以大幅减少钢铁综合废水排放对周边水域环境的不利影响，生生产废水的资源化利用也是一个新的效益增长点，适应当前建设节水型社会的发展趋势，对实现企业的绿色转型升级和可持续发展具有重要的意义。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钢铁生产综合废水资源化利用的方法，最大限度的减少钢厂废水排放对企业周边环境的带来的不利影响，最大限度实现冶金废水减量化回用的同时，使高倍浓缩液最终蒸发结晶达到工业级用盐标准，实现冶金工业生产综合废水零排放的目标。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种钢铁生产综合废水资源化利用的方法，包括以下步骤：
1)钢铁综合废水首先进第一调节池，均衡水质水量，然后进入水解酸化池，在缺氧的条件下水力停留时间为4-5h，厌氧微生物对有机物进行水解酸化，将有机物转变为以乙酸、丙酸和甲醇为主的物质，将部分有机氮转化为无机氮；
2)经水解酸化池处理后进入混凝沉淀池，加入70-90mg/L聚合氯化铝和1-2mg/L的聚丙烯酰胺PAM混合，反应时间为40-60s，水力停留时间为25-35min，去除水中的悬浮物质后进入二级曝气生物滤池；混凝沉淀池所排放的泥渣进入污泥处理系统进行处理；
3)二级曝气生物滤池中的滤料为陶粒滤料，在好氧微生物的作用下，有机物和氨氮得到有效的去除，二级曝气生物滤池的流速为4-5m/h，二级曝气生物滤池处理后的废水进入第一砂滤池，以6-7m/h的滤速进行过滤，细小的悬浮物和颗粒得到进一步的去除，强化了出水水质，二级曝气生物滤池和第一砂滤池的反洗水返回到前端的第一调节池；第一砂滤池出水调节pH为6.2-6.6后进入第一超滤装置，进一步截留废水中的悬浮物、胶体污染物质，第一超滤装置的浓水回流至第一调节池进行循环处理；
4)第一超滤装置产水进入反渗透系统进行浓缩分离，截留废水中的大部分盐及小分子有机物，反渗透系统产水进入新水储水池供新水用户使用，反渗透系统产生的高盐水打入到第二调节池，边搅拌边加入碱液，控制废水的pH为9.5-10.5；
5)第二调节池出水进入第一臭氧氧化塔，臭氧投加量为20-24mg/L，在臭氧的强氧化作用下，废水中无法生物降解的有机物被臭氧氧化成容易生物降解的小分子有机物或部分矿化，第一臭氧氧化塔出水进入电絮凝装置；
6)在电絮凝装置中，采用电絮凝技术处理高盐废水，利用废水的高盐度特性，降低电絮凝所需的电量消耗，从而在较低能耗下达到废水处理的目的；电絮凝装置的电极材料选择铝铁极板，反应电压控制在3V-4V，极板间距控制2cm-3cm，反应时间25min-35min，废水pH控制7.0-8.0，电源采用周期换向电源，在一定周期内对电絮凝的阴极和阳极进行交换，换向周期8s-10s；电絮凝装置排放的泥渣进入污泥处理系统进行处理，经过电絮凝处理后，废水中的悬浮物、钙镁金属离子得到有效的降低；
7)电絮凝装置的出水进入电吸附设备，利用带电电极吸附水中的离子及带电粒子，使溶解盐类及其他带电物质在电极的表面富集浓缩而实现废水净化；控制极板电压1.0-1.4V，极板间距控制1cm-2cm，废水pH7.0-8.0，电吸附浓水返回到第二调节池；
8)电吸附处理后的产水进入第二砂滤池，采用单层石英砂均质滤料，以8-9m/h的滤速进行过滤，过滤后出水浊度和悬浮物进一步降低，第二砂滤池反洗水进入第二调节池，第二砂滤池出水进入第二超滤装置，调节废水pH为6.2-6.6，通过超滤膜进一步截留废水中的悬浮物、胶体等污染物质，第二超滤装置的浓水回流至第二调节池进行循环处理，第二超滤装置产水进入螯合型离子交换树脂；
9)第二超滤装置产水在离子交换树脂中，经过树脂的交换性能，吸附废水中的残余钙、镁金属离子，减轻废水对后续膜浓缩系统的污染，延长反渗透膜的使用寿命，离子交换树脂的再生废水回流至第二调节池进行循环处理，树脂出水进入二段反渗透系统进行浓缩分离，截留废水中的大部分盐及小分子有机物，二段反渗透系统产水进入新水储水池供新水用户使用，二段反渗透系统产生的高盐水进入第二臭氧氧化塔，控制废水的pH为9.5-10.5，臭氧投加量为24-28mg/L，在此对二段反渗透系统浓缩的有机物进行进一步的降解，第二臭氧氧化塔出水进入多效蒸发装置，通过蒸发结晶得到高纯度的氯化钠和硫酸钠结晶盐。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明针对钢铁生产综合废水提供了一种资源化利用的处理方法，处理过程中不仅实现了冶金综合废水的高倍回收，且最终处理后的产水电导＜80μs/cm，COD＜5mg/L，总硬度＜0.1mg/L，产水水质满足工业用新水水质要求，可以回用于厂内的新水用户，采用该集成工艺处理后，极大的提高了生产废水的回用率，而且结晶的固体盐达到工业级用盐标准，成为了一个新的效益增长点，选用的电絮凝和电吸附技术充分利用了冶金浓盐水高含盐量的特点，工艺过程能耗小，成本低，处理效果稳定。
附图说明
图1是钢铁生产综合废水资源化利用的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
处理的对象为钢铁综合废水，其中pH 7.0-8.5，电导率2.5-3.0ms/cm，COD 80-100mg/L，SS≤40mg/L，氨氮≤30mg/L。
实施例1
见图1，钢铁综合废水首先进第一调节池，均衡水质水量。第一调节池出进入水解酸化池，在缺氧的条件下水力停留时间为4h，水解酸化池出水进入混凝沉淀池，加入70mg/L聚合氯化铝和1.0mg/L PAM混合反应为40s，水力停留时间为25min，去除水中的悬浮物质后进入二级曝气生物滤池。混凝沉淀池所排放的泥渣进入污泥处理系统进行处理；生物滤池中的滤料为陶粒滤料，以4m/h的滤速进行过滤，在好氧微生物的作用下，有机物和氨氮得到有效的去除，生物滤池处理后的废水进入第一砂滤池，以6m/h的滤速进行过滤，细小的悬浮物和颗粒得到进一步的去除，强化了出水水质，生物滤池和第一砂滤池的反洗水返回到前端第一调节池，以提高废水的利用率。第一砂滤池出水控制pH为6.2后进入第一超滤装置，进一步截留废水中的悬浮物、胶体等污染物质，第一超滤装置的浓水回流至第一调节池进行循环处理，第一超滤装置产水进入反渗透系统进行浓缩分离，反渗透系统产水进入新水储水池供新水用户使用，反渗透系统产生的高盐水打入到第二调节池，边搅拌边加入碱液，控制废水的pH为9.5，第二调节池出水进入第一臭氧氧化塔，臭氧投加量为22mg/L，第一臭氧氧化塔出水进入电絮凝装置，电絮凝装置的电极材料选择铝铁极板，反应电压控制在3V，极板间距控制2cm，反应时间25min，废水pH控制7.0，电源采用周期换向电源，换向周期8s，电絮凝装置排放的泥渣进入污泥处理系统进行处理，电絮凝的出水进入电吸附设备，控制极板电压1.0V，极板间距控制1cm，废水pH7.0，电吸附浓水返回到前端第二调节池。电吸附处理后的产水进入第二砂滤池，采用单层石英砂均质滤料，以8m/h的滤速进行过滤，过滤后出水浊度和悬浮物进一步降低，第二砂滤反洗水进入第二调节池，第二砂滤池出水进入第二超滤装置，控制废水pH为6.2，通过超滤膜进一步截留废水中的悬浮物、胶体等污染物质，第二超滤装置的浓水回流至第二调节池进行循环处理，第二超滤装置产水进入螯合型离子交换树脂，经过树脂的交换性能，吸附废水中的残余钙、镁金属离子，离子交换树脂的再生废水回流至第二调节池进行循环处理，树脂出水进入二段反渗透系统进行浓缩分离，截留废水中的大部分盐及小分子有机物等，二段反渗透系统产水(电导＜80μs/cm，COD＜5mg/L，总硬度＜0.1mg/L)进入新水储水池供新水用户使用，系统总回收率达91％，二段反渗透系统产生的高盐水进入第二臭氧氧化池塔，控制废水的pH为9.5，臭氧投加量为24mg/L，在此对二段反渗透系统浓缩的有机物进行进一步的降解，第二臭氧氧化塔出水进入多效蒸发装置，通过蒸发结晶得到工业氯化钠和工业硫酸钠结晶盐，其中工业NaCl达到GB/T 5462-2003《工业盐》的工业干盐二级标准，工业Na2SO4达到GB/T 6009-2014《工业无水硫酸钠》的Ⅱ类一等品标准。
实施例2
见图1，钢铁综合废水首先进第一调节池，均衡水质水量。第一调节池出进入水解酸化池，在缺氧的条件下水力停留时间为5h，水解酸化池出水进入混凝沉淀池，加入90mg/L聚合氯化铝和2.0mg/L PAM混合反应为60s，水力停留时间为35min，去除水中的悬浮物质后进入二级曝气生物滤池。混凝沉淀池所排放的泥渣进入污泥处理系统进行处理；生物滤池中的滤料为陶粒滤料，以5m/h的滤速进行过滤，在好氧微生物的作用下，有机物和氨氮得到有效的去除，生物滤池处理后的废水进入第一砂滤池，以7m/h的滤速进行过滤，细小的悬浮物和颗粒得到进一步的去除，强化了出水水质，生物滤池和第一砂滤池的反洗水返回到前端第一调节池，以提高废水的利用率。第一砂滤池出水控制pH为6.6后进入第一超滤装置，进一步截留废水中的悬浮物、胶体等污染物质，第一超滤装置的浓水回流至第一调节池进行循环处理，第一超滤装置产水进入反渗透系统进行浓缩分离，反渗透系统产水进入新水储水池供新水用户使用，反渗透系统产生的高盐水打入到第二调节池，边搅拌边加入碱液，控制废水的pH为10.5，调节池2出水进入第一臭氧氧化塔，臭氧投加量为24mg/L，第一臭氧氧化塔出水进入电絮凝装置，电絮凝装置的电极材料选择铝铁极板，反应电压控制在4.0V，极板间距控制3.0cm，反应时间35min，废水pH控制8.0，电源采用周期换向电源，换向周期10s，电絮凝装置排放的泥渣进入污泥处理系统进行处理，电絮凝的出水进入电吸附设备，控制极板电压1.4V，极板间距控制2.0cm，废水pH8.0，电吸附浓水返回到第二调节池。电吸附处理后的产水进入第二砂滤池，采用单层石英砂均质滤料，以9m/h的滤速进行过滤，过滤后出水浊度和悬浮物进一步降低，第二砂滤池反洗水进入第二调节池，第二砂滤池出水进入第二超滤装置，控制废水pH为6.6，通过超滤膜进一步截留废水中的悬浮物、胶体等污染物质，第二超滤装置的浓水回流至第二调节池进行循环处理，第二超滤装置产水进入螯合型离子交换树脂，经过树脂的交换性能，吸附废水中的残余钙、镁等金属离子，离子交换树脂的再生废水回流至第二调节池进行循环处理，树脂出水进入二段反渗透系统进行浓缩分离，截留废水中的大部分盐及小分子有机物等，二段反渗透系统产水(电导＜80μs/cm，COD＜5mg/L，总硬度＜0.1mg/L)进入新水储水池供新水用户使用，系统总回收率达92％，二段反渗透系统产生的高盐水进入第二臭氧氧化塔，控制废水的pH为10.5，臭氧投加量为28mg/L，在此对二段反渗透系统浓缩的有机物进行进一步的降解，第二臭氧氧化塔出水进入多效蒸发装置，通过蒸发结晶得到工业氯化钠和工业硫酸钠结晶盐，其中工业NaCl达到GB/T5462-2003《工业盐》的工业干盐二级标准，工业Na2SO4达到GB/T 6009-2014《工业无水硫酸钠》的Ⅱ类一等品标准。
Claims (1)
1.一种钢铁生产综合废水资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)钢铁综合废水首先进第一调节池，均衡水质水量，然后进入水解酸化池，在缺氧的条件下水力停留时间为4-5h，厌氧微生物对有机物进行水解酸化，将有机物转变为以乙酸、丙酸和甲醇为主的物质，将部分有机氮转化为无机氮；
2)经水解酸化池处理后进入混凝沉淀池，加入70-90mg/L聚合氯化铝和1-2mg/L的聚丙烯酰胺PAM混合，反应时间为40-60s，水力停留时间为25-35min，去除水中的悬浮物质后进入二级曝气生物滤池；混凝沉淀池所排放的泥渣进入污泥处理系统进行处理；
3)二级曝气生物滤池中的滤料为陶粒滤料，在好氧微生物的作用下，有机物和氨氮得到有效的去除，二级曝气生物滤池的流速为4-5m/h，二级曝气生物滤池处理后的废水进入第一砂滤池，以6-7m/h的滤速进行过滤，细小的悬浮物和颗粒得到进一步的去除，强化了出水水质，二级曝气生物滤池和第一砂滤池的反洗水返回到前端的第一调节池；第一砂滤池出水调节pH为6.2-6.6后进入第一超滤装置，进一步截留废水中的悬浮物、胶体污染物质，第一超滤装置的浓水回流至第一调节池进行循环处理；
4)第一超滤装置产水进入反渗透系统进行浓缩分离，截留废水中的大部分盐及小分子有机物，反渗透系统产水进入新水储水池供新水用户使用，反渗透系统产生的高盐水打入到第二调节池，边搅拌边加入碱液，控制废水的pH为9.5-10.5；
5)第二调节池出水进入第一臭氧氧化塔，臭氧投加量为20-24mg/L，在臭氧的强氧化作用下，废水中无法生物降解的有机物被臭氧氧化成容易生物降解的小分子有机物或部分矿化，第一臭氧氧化塔出水进入电絮凝装置；
6)在电絮凝装置中，采用电絮凝技术处理高盐废水，利用废水的高盐度特性，降低电絮凝所需的电量消耗，从而在较低能耗下达到废水处理的目的；电絮凝装置的电极材料选择铝铁极板，反应电压控制在3V-4V，极板间距控制2cm-3cm，反应时间25min-35min，废水pH控制7.0-8.0，电源采用周期换向电源，在一定周期内对电絮凝的阴极和阳极进行交换，换向周期8s-10s；电絮凝装置排放的泥渣进入污泥处理系统进行处理，经过电絮凝处理后，废水中的悬浮物、钙镁金属离子得到有效的降低；
7)电絮凝装置的出水进入电吸附设备，利用带电电极吸附水中的离子及带电粒子，使溶解盐类及其他带电物质在电极的表面富集浓缩而实现废水净化；控制极板电压1.0-1.4V，极板间距控制1cm-2cm，废水pH7.0-8.0，电吸附浓水返回到第二调节池；
8)电吸附处理后的产水进入第二砂滤池，采用单层石英砂均质滤料，以8-9m/h的滤速进行过滤，过滤后出水浊度和悬浮物进一步降低，第二砂滤池反洗水进入第二调节池，第二砂滤池出水进入第二超滤装置，调节废水pH为6.2-6.6，通过超滤膜进一步截留废水中的悬浮物、胶体等污染物质，第二超滤装置的浓水回流至第二调节池进行循环处理，第二超滤装置产水进入螯合型离子交换树脂；
9)第二超滤装置产水在离子交换树脂中，经过树脂的交换性能，吸附废水中的残余钙、镁金属离子，减轻废水对后续膜浓缩系统的污染，延长反渗透膜的使用寿命，离子交换树脂的再生废水回流至第二调节池进行循环处理，树脂出水进入二段反渗透系统进行浓缩分离，截留废水中的大部分盐及小分子有机物，二段反渗透系统产水进入新水储水池供新水用户使用，二段反渗透系统产生的高盐水进入第二臭氧氧化塔，控制废水的pH为9.5-10.5，臭氧投加量为24-28mg/L，在此对二段反渗透系统浓缩的有机物进行进一步的降解，第二臭氧氧化塔出水进入多效蒸发装置，通过蒸发结晶得到高纯度的氯化钠和硫酸钠结晶盐。
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