CN113003832A - 一种钢铁厂高含盐水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢铁厂高含盐水处理方法，包括：S1，对高含盐水进行预处理；S2，经过预处理的高含盐水进行一级或多级一价阴离子选择透过性电渗析，得到淡水和浓水；S3，淡水进行第二级去除COD后用作钢渣热闷和/或矿渣冲渣，或者不进行COD去除，直接用作钢渣热闷和/或矿渣冲渣；浓水进行蒸发‑结晶处理或制酸碱处理。本发明通过提供一种合理可靠的钢铁厂高含盐水处理工艺，解决目前钢铁厂浓盐水两个难题：闷渣、泼渣的水质氯离子超标；解决目前浓盐水处理工艺因为有机物污染导致难以稳定运行的问题。

Description

一种钢铁厂高含盐水处理方法
技术领域
本发明涉及盐水处理技术领域，特别涉及一种钢铁厂高含盐水处理方法。
背景技术
钢铁工业是资源、能源消耗最多的行业之一，在生产中需要用到大量的优质水资源，以循环冷却用水为主。由于循环冷却水过程中水分大量蒸发，造成水中盐分、有机物等的浓缩。因此无论是采取何种处理、分离或浓缩的方式，最后总是有一部分水是盐分含量远高于进水，也就远高于当地地下水或者地表水的盐分含量。这部分浓盐水水如果直接排放，将对当地水质产生明显影响，造成盐碱化、水生物死亡、水生态破坏等后果。通常只有将多余的盐分变为固相，达到盐分的整体平衡，才是科学合理的处置方式。
现有技术通常采用以下三种方法，一种是将这高含盐水进行蒸发结晶，制成盐；一种是将高含盐水浓缩减量后进行双极膜制酸碱；一种是将浓盐水继续浓缩使其量减小，用于钢厂泼渣闷渣等工序进行消纳。全部蒸发结晶制盐后面临产出大量杂盐成为危险废物使得后续处理成本大幅增加的问题，适宜分盐后将较为纯净的部分制纯盐，杂盐部分采用其他方式处理。双极膜制酸碱面临产量增大后稀酸碱储运难且钢铁企业自身难以用掉的问题，无法大规模应用。用于钢厂消纳一是可接纳的水量有限，必须先进行高含盐水减量化后再消纳；二是《钢渣热闷工艺用水技术规范》对闷渣用水水质做了规定，目前市场上各种浓盐水处理工艺用于闷渣的水主要是氯离子都超过规定的限值，存在不合规的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种钢铁厂高含盐水处理方法，能够解决目前钢铁厂浓盐水两个难题：闷渣、泼渣的水质氯离子超标；解决目前浓盐水处理工艺因为有机物污染导致难以稳定运行的问题。
本发明实施例提供了一种钢铁厂高含盐水处理方法，包括：
S1，对高含盐水进行预处理。
S2，经过预处理的高含盐水进行一级或多级一价阴离子选择透过性电渗析，得到淡水和浓水。
S3，淡水进行第二级去除COD后用作钢渣热闷和/或矿渣冲渣，或者不进行COD去除，直接用作钢渣热闷和/或矿渣冲渣；浓水进行蒸发-结晶处理或制酸碱处理。
本发明实施例提供了第一种可能的实施方式，其中，所述高含盐水的氯离子含量高于1000mg/L，化学需氧量指标高于60mg/L。
本发明实施例提供了第二种可能的实施方式，其中，所述预处理包括加药除硬反应、离子交换树脂除硬、高级氧化去除COD、吸附法去除COD、菌种去除COD中的一种或几种。
将高含盐水中对后续处理设施有影响的钙离子、镁离子、其他可通过氢氧化物/碳酸盐/硅酸盐/氟化物等沉淀形式去除的二价/三价离子、氟离子、可溶性二氧化硅、总铁、有机物、悬浮物、油进行有效的去除，使其对后续处理工艺稳定运行造成的影响减弱或消除。
本发明实施例提供了第三种可能的实施方式，其中，S2中，对经过预处理的高含盐水进行一级或多级一价阴离子选择透过性电渗析，包括：
S21，阳离子膜和一价阴离子选择透过膜依次成对叠加组装，将经过预处理的高含盐水分隔成若干淡水室和若干浓水室，所述阳离子膜和所述一价阴离子选择透过膜置于电极之间。
S22，若干所述淡水室联通，形成淡水出水。
S23，若干所述浓水室联通，形成浓水出水。
本发明实施例提供了第四种可能的实施方式，其中，S21中，所述淡水的形成过程包括：
一价阴离子(氯离子、硝酸根离子)由于电场的驱动力向带正电的电极移动，透过所述一价阴离子选择透过膜，到达所述浓水室。
多价阴离子(硫酸根离子)由于电场的驱动力向带正电的电极移动，大部分无法透过所述一价阴离子选择透过膜，被截留在所述淡水室。
阳离子(钠离子、钾离子、镁离子)由于电场的驱动力向带负电的电极移动，透过或部分透过所述阳离子膜后到达浓水室。
所述淡水出水中一价阴离子(氯离子)、一价阳离子(钠离子、钾离子等)的含量低于所述经过预处理的高含盐水，多价阴离子含量不低于所述经过预处理的高含盐水。
本发明实施例提供了第五种可能的实施方式，其中，S21中，所述浓水的形成过程包括：
一价阴离子(氯离子、硝酸根离子)和多价阴离子(硫酸根离子)向带正电的电极移动，被移动方向上的所述阳离子膜截留，被截留在所述浓水室。
阳离子(钠离子、钾离子、镁离子)向带负电的电极移动，被移动方向上的所述一价阴离子选择透过离子膜截留，被截留在所述浓水室。
所述浓水出水中一价阴离子(氯离子)、一价阳离子(钠离子、钾离子等)含量高于所述经过预处理的高含盐水。
本发明实施例提供了第六种可能的实施方式，其中，S3中，浓水进行制酸碱处理包括：
进行双极膜制酸碱处理；
产出氢氧化钠和盐酸。
或浓水进行蒸发结晶处理包括：
进行蒸发结晶处理；
产出氯化钠盐和蒸馏水。
本发明实施例的有益效果是：
本发明通过提供一种合理可靠的钢铁厂高含盐水处理工艺，解决目前钢铁厂浓盐水两个难题：闷渣、泼渣的水质氯离子超标；解决目前浓盐水处理工艺因为有机物污染导致难以稳定运行的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明钢铁厂高含盐水处理方法流程示意图；
图2为本发明钢铁厂高含盐水处理方法中选择透过性电渗析原理示意图；
图3为本发明钢铁厂高含盐水处理方法流程的一种实施例示意图；
图4为本发明钢铁厂高含盐水处理方法流程的第二种实施例示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
请参照图1至图2，本发明的第一个实施例提供一种钢铁厂高含盐水处理方法，包括：
S1，对高含盐水进行预处理。
S2，经过预处理的高含盐水进行一级或多级一价阴离子选择透过性电渗析，得到淡水和浓水。
S3，淡水进行第二级去除COD后用作钢渣热闷和/或矿渣冲渣，或者不进行COD去除，直接用作钢渣热闷和/或矿渣冲渣；浓水进行蒸发-结晶处理或制酸碱处理。
本发明实施例提供了第一种可能的实施方式，其中，所述高含盐水的氯离子含量高于1000mg/L，化学需氧量指标高于60mg/L。
本发明实施例提供了第二种可能的实施方式，其中，所述预处理包括加药除硬反应、离子交换树脂除硬、高级氧化去除COD、吸附法去除COD、菌种去除COD中的一种或几种。
将高含盐水中对后续处理设施有影响的钙离子、镁离子、其他可通过氢氧化物/碳酸盐/硅酸盐/氟化物等沉淀形式去除的二价/三价离子、氟离子、可溶性二氧化硅、总铁、有机物、悬浮物、油进行有效的去除，使其对后续处理工艺稳定运行造成的影响减弱或消除。
本发明实施例提供了第三种可能的实施方式，其中，S2中，对经过预处理的高含盐水进行一级或多级一价阴离子选择透过性电渗析，包括：
S21，阳离子膜和一价阴离子选择透过膜依次成对叠加组装，将经过预处理的高含盐水分隔成若干淡水室和若干浓水室，所述阳离子膜和所述一价阴离子选择透过膜置于电极之间。
S22，若干所述淡水室联通，形成淡水出水。
S23，若干所述浓水室联通，形成浓水出水。
本发明实施例提供了第四种可能的实施方式，其中，S21中，所述淡水的形成过程包括：
一价阴离子(氯离子、硝酸根离子)由于电场的驱动力向带正电的电极移动，透过所述一价阴离子选择透过膜，到达所述浓水室。
多价阴离子(硫酸根离子)由于电场的驱动力向带正电的电极移动，大部分无法透过所述一价阴离子选择透过膜，被截留在所述淡水室。具体的，大概有90％比例的多价阴离子无法透过所述一价阴离子选择透过膜。
阳离子(钠离子、钾离子、镁离子)由于电场的驱动力向带负电的电极移动，透过或部分透过所述阳离子膜后到达浓水室。具体的，当阳膜采用非选择透过性膜时，阳离子(钠离子、钾离子、镁离子等)由于电场的驱动力向带负电的电极移动，大概有95％比例的透过所述阳离子膜后到达浓水室。当阳膜采用一价阳离子选择透过性膜时，一价阳离子(钠离子、钾离子、铵离子等)由于电场的驱动力向带负电的电极移动，大概有95％比例透过所述阳离子膜后到达浓水室；多价阳离子(镁离子、钙离子、铁离子等)由于电场的驱动力向带负电的电极移动，大概有90％比例无法透过所述一价阳离子选择透过性膜，被截留在所述淡水室。
所述淡水出水中一价阴离子(氯离子)、一价阳离子(钠离子、钾离子等)的含量低于所述经过预处理的高含盐水，多价阴离子含量与所述经过预处理的高含盐水相当或浓度略高约10％。
本发明实施例提供了第五种可能的实施方式，其中，S21中，所述浓水的形成过程包括：
一价阴离子(氯离子、硝酸根离子)和多价阴离子(硫酸根离子)向带正电的电极移动，被移动方向上的所述阳离子膜截留，被截留在所述浓水室。
阳离子(钠离子、钾离子、镁离子)向带负电的电极移动，被移动方向上的所述一价阴离子选择透过离子膜截留，被截留在所述浓水室。
所述浓水出水中一价阴离子(氯离子)、一价阳离子(钠离子、钾离子等)含量高于所述经过预处理的高含盐水。
本发明实施例提供了第六种可能的实施方式，其中，S3中，浓水进行制酸碱处理包括：
进行双极膜制酸碱处理；
产出氢氧化钠和盐酸。
或浓水进行蒸发结晶处理包括：
进行蒸发结晶处理；
产出氯化钠盐和蒸馏水。
请参照图3，本发明的第二个实施例提供一种钢铁厂高含盐水处理方法，包括：
(1)经过加药沉淀除硬度、臭氧催化氧化除COD、pH调节、超滤、螯合树脂除硬的废水进行三级一价阴离子选择透过性电渗析。
(2)一价阴离子选择透过性电渗析的淡水送后续树脂吸附法去除COD后送钢渣热闷工艺消纳。
(3)一价阴离子选择透过性电渗析的浓水成为较纯净的一价离子浓盐水，进入后续双极膜的预处理工艺(树脂吸附除COD、吸附除氟、除氨氮、活性炭吸附)。
(4)双极膜预处理工艺的出水进入双极膜制酸碱的淡水侧，经双极膜提取后变为稀盐水回流到双极膜预处理工艺前；同时除盐水进入双极膜的浓水测，产出3.65％盐酸与4％氢氧化钠。
相关水质表见表1：
表1：实施例一水质表(钢厂高浓盐水处理项目)
Figure BDA0002978649310000071
请参照图4，本发明的第三个实施例提供一种钢铁厂高含盐水处理方法，包括：
(1)经过加药沉淀除硬度、臭氧催化氧化除COD、pH调节、超滤的废水进行两级一价阴离子选择透过性电渗析。
(2)一价阴离子选择透过性电渗析的淡水送钢渣热闷工艺消纳。
(3)一价阴离子选择透过性电渗析的浓水成为较纯净的一价离子浓盐水，进入蒸发结晶工艺。
(4)蒸发结晶工艺产出氯化钠盐，蒸发结晶的出水作为除盐水回用，蒸发母液回流至工艺前端。
相关水质表见表2：
表2：实施例二水质表(钢厂高浓盐水处理项目)
Figure BDA0002978649310000081
本发明实施例旨在保护一种钢铁厂高含盐水处理方法，具备如下效果：
本发明通过提供一种合理可靠的钢铁厂高含盐水处理工艺，解决目前钢铁厂浓盐水两个难题：闷渣、泼渣的水质氯离子超标；解决目前浓盐水处理工艺因为有机物污染导致难以稳定运行的问题。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种钢铁厂高含盐水处理方法，其特征在于，包括：
S1，对高含盐水进行预处理；
S2，经过预处理的高含盐水进行一级或多级一价阴离子选择透过性电渗析，得到淡水和浓水；
S3，淡水进行第二级去除COD后用作钢渣热闷和/或矿渣冲渣，或者不进行COD去除，直接用作钢渣热闷和/或矿渣冲渣；浓水进行蒸发-结晶处理或制酸碱处理。
2.根据权利要求1所述的钢铁厂高含盐水处理方法，其特征在于，S1中，所述高含盐水的氯离子含量高于1000mg/L，化学需氧量指标高于60mg/L。
3.根据权利要求1所述的钢铁厂高含盐水处理方法，其特征在于，S1中，所述预处理包括加药除硬反应、离子交换树脂除硬、高级氧化去除COD、吸附法去除COD、菌种去除COD中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的钢铁厂高含盐水处理方法，其特征在于，S2中，对经过预处理的高含盐水进行一级或多级一价阴离子选择透过性电渗析，包括：
S21，阳离子膜和一价阴离子选择透过膜依次成对叠加组装，将经过预处理的高含盐水分隔成若干淡水室和若干浓水室，所述阳离子膜和所述一价阴离子选择透过膜置于电极之间；
S22，若干所述淡水室联通，形成淡水出水；
S23，若干所述浓水室联通，形成浓水出水。
5.根据权利要求4所述的钢铁厂高含盐水处理方法，其特征在于，S21中，所述淡水的形成过程包括：
一价阴离子向带正电的电极移动，透过所述一价阴离子选择透过膜，到达所述浓水室；
多价阴离子向带正电的电极移动，无法透过所述一价阴离子选择透过膜，被截留在所述淡水室；
阳离子向带负电的电极移动，透过或部分透过所述阳离子膜后到达浓水室；
所述淡水出水中一价阴离子、一价阳离子的含量低于所述经过预处理的高含盐水，多价阴离子含量不低于所述经过预处理的高含盐水。
6.根据权利要求4所述的钢铁厂高含盐水处理方法，其特征在于，S21中，所述浓水的形成过程包括：
一价阴离子和多价阴离子向带正电的电极移动，被移动方向上的所述阳离子膜截留，被截留在所述浓水室；
阳离子向带负电的电极移动，被移动方向上的所述一价阴离子选择透过离子膜截留，被截留在所述浓水室；
所述浓水出水中一价阴离子、一价阳离子含量高于所述经过预处理的高含盐水。
7.根据权利要求1所述的钢铁厂高含盐水处理方法，其特征在于，S3中，浓水进行制酸碱处理包括：
进行双极膜制酸碱处理；
产出氢氧化钠和盐酸；
或，浓水进行蒸发结晶处理包括：
进行蒸发结晶处理；
产出氯化钠盐和蒸馏水。
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