CN113816526B - 冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺。属于工业废水处理技术领域。该处理工艺通过对连退机组水淬水排水及冷轧电镀锌机组镀锌过程产生的含锌废水进行多级有效处理，有效回收含锌废水中锌资源，并采用上清液与冷轧连退机组水淬段淬水槽排放的水淬水混合、过滤处理后作为脱硫剂送入制酸尾气处理系统有效回收尾气中二氧化硫，实现节能环保的技术目的。

Description

冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺
技术领域
本发明涉及冷轧连退机组废水的处理工艺，属于工业废水处理技术领域，具体地涉及一种冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺。
背景技术
连退机组由预热段、加热段、均热段、缓冷段、快冷段、时效段、最终冷却段和水淬段8个部分组成。连退机组中水淬段的作用是将终冷之后170℃的带钢经过水淬槽中脱盐水的冷却降至45℃以下，完成整个退火过程，并满足平整机所需要的轧制温度，水淬在带钢的快速冷却过程中具有重要意义。以水淬为主要冷却方式，这是由于水淬的冷却速度快，更容易在低合金含量下获得高强度。水温是影响淬火冷却速度的重要因素，在实际生产时，冷轧板淬火介质(水)的温度会随季节、地区的不同，发生较大的变化。水温变化可能导致冷却速度的变化，从而影响冷轧板的性能和组织。水温对钢板水淬冷却速度影响很大，水温越高冷却速度越低，当水温高于50℃时，冷却速度急剧下降，冷却速度曲线的形状也发生较大改变，在高温区的冷却速度下降更大，低温区的冷却速度的下降较小。为保证水淬冷速，应将水温控制在36℃或者以下。水温越低，钢的强度越高。
水淬槽水质直接关系到产品表面质量，带钢通过水淬槽时，水中杂质粘附在带钢表面或水淬槽内的水蒸气与水淬入口的高温带钢发生了氧化反应，在带钢表面形成水淬斑。反应过程如下：
反应过程如下：⑴阳极过程：Fe-2e-＝Fe2+；
⑵阴极过程：2H2O+O2+4e-＝4OH-；
⑶生锈过程：Fe2++2OH-＝Fe(OH)2；
4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3；
水淬斑表现为带钢表面无固定形貌的整板面斑纹，颜色为黄褐色、浅黑色等颜色。当气温偏高时这一缺陷尤为突出，严重影响机组产品质量和产能发挥。
为了减轻水淬槽内水质和水温对带钢表面质量及产品性能的影响，需要频繁更换脱盐水，进一步加大了脱盐水的用量。本申请中冷轧连退机组水淬水指的是连退机组水淬段淬水槽排水。连退机组水淬水温度高达85℃，目前此股废水与机组其它废水混合后送至水站，经处理后达标排放。这种处理方法，一方面增加废水治理难度以及运行费用并降低治理效率。另一方面造成水资源的浪费，增加企业成本。所以在水淬水回用过程中应充分考虑对各种有效成分的利用。针对带钢在加热后经过水淬槽快速冷却，因使用纯水且带钢较干净，因此水淬槽的排水具有极高的利用价值。
冷轧电镀锌过程中在镀锌时需要把锌锭溶解在硫酸中进行电镀，电镀之后要进行多级清洗，清洗废水中含有硫酸、锌离子和少量的铁离子等，即含锌废水。对于含锌废水，目前主要处理采用石灰中和、沉淀、过滤工艺，过滤之后废水排放或用于其他对水质要求不高的场合。该工艺的缺点一是沉淀的含锌污泥中存在大量的硫酸钙、氢氧化钙等杂质，影响了含锌污泥的品质，无法作为资源回收；二是处理后的废水中钙离子含量较高，不利于后续的脱盐工艺。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺。该处理工艺通过对连退机组水淬水排水及冷轧电镀锌机组镀锌过程产生的含锌废水进行多级有效处理，在实现锌资源回收的前提下，还能作为脱硫剂用于处理制酸尾气，进而实现良性循环。
为实现上述技术目的，本发明公开了一种冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，它包括如下步骤：
1)将冷轧电镀锌机组镀锌过程中多级清洗产生的含锌废水送入废水调节池内，对所述废水调节池内含锌废水进行均质均量处理至pH值为5时转移至与所述废水调节池相连的pH调整池内；其中，所述均质均量处理为采用现有成熟装置及工艺实现含锌废水的水质调节均匀化。
2)向pH调整池内送入冷轧连退机组水淬段淬水槽排放的水淬水，与含锌废水混合并通过曝气搅拌处理调整混合后废水的pH值为8.8～9.0；其中，所述曝气搅拌处理为采用曝气管，且在管璧四周钻孔，实现通气搅拌的技术目的。所述曝气管的材质是耐腐蚀不锈钢管。
3)将步骤2)中混合后废水与冷轧电镀锌机组镀锌过程中进行多级清洗产生的含锌废水按照体积比(2.5～7):1送入混合反应池内，通入压缩空气搅拌，且水力停留1～2h，控制混合反应池内废水pH值保持在9.0～9.5之间；此时，可通过外加碱液如氢氧化钠实现对pH值的控制；
4)将步骤3)中反应混合物转移至沉淀池内，水力停留2～3h，成氢氧化锌絮状沉淀，所述沉淀池内上清液回流至pH调整池，以提高锌回收率；为避免絮状沉淀沉积池底影响排水，考虑在沉淀池出口外围安装围堰，放置沉淀堵塞管道出口。
5)待步骤4)中沉淀池内Zn2+在10mg/L以下时，说明沉淀池内沉淀完全，将所述氢氧化锌絮状沉淀送入混合絮凝池内，并向所述混合絮凝池投加聚丙烯酰胺和聚合氯化铁，沉降1～2h生成含锌污泥；其中，所述Zn2+浓度检测为设置锌离子水质在线自动监测仪实现。
6)步骤5)中所述含锌污泥送入储泥池并通过潜污泵将池内污泥抽至污泥浓缩池经污泥脱水机进行泥水分离，得到的污泥作为回收的锌资源，浓缩的上清液和污泥脱水机排水送入污泥脱水集水池后再重新送入含锌废水调节池。
进一步地，步骤4)中，所述混合絮凝池的碱性上清液与冷轧连退机组水淬段淬水槽排放的水淬水混合后进行过滤处理，过滤后的出水送入储存池内并用来处理制酸尾气处理系统产生的制酸尾气。
进一步地，所述储存池内液体通过补加氢氧化钠溶液来控制出水pH＝7～8。
进一步地，处理前尾气中SO2浓度为2～3g/m3，处理后尾气中SO2浓度低于200mg/m3。这是利用储存池内碱液中包含的氢氧化钠实现脱除二氧化硫的技术目的。
进一步地，步骤4)中，所述过滤处理为采用多介质过滤器进行，其中，所述多介质过滤器内包括无烟煤和石英砂两种填料，无烟煤填料高度400，规格0.8～1.5mm，石英砂填料高度600，规格0.4～0.65mm，运行流速6～10m/h。
进一步地，步骤5)中，所述聚丙烯酰胺的投加量为0.8g/m3，聚合氯化铁的投加量为20～36g/m3。且所述聚丙烯酰胺、聚合氯化铁均以水溶液形式存在，浓度分别为1～2‰，2～3％。
进一步地，步骤6)中，以污泥浓缩池进泥一次为一个周期，每天4个周期，在每个周期内浓缩池排泥2次，每次间隔3h，每次排泥持续15min，使污泥浓缩池出泥含固率达6～10％。
进一步地，步骤6)中，污泥浓缩后的污泥通过污泥脱水机进一步泥水分离，使出泥含水率降至60～70％。
进一步地，步骤2)中，所述连退机组水淬水排水水质的pH为9.4～9.6，浊度为5，悬浮物≤1mg/L，电导率为21us/cm，COD≤2mg/L，Cl-为1mg/L，总铁含量为0.15mg/L。
此外，所述废水调节池、pH调整池、混合反应池、及储存池内均设计pH监测仪。
上述各池内壁均设有防腐层，所述防腐层的材质是环氧树脂玻璃钢。
进一步地，步骤1)中，所述含锌废水的pH为3～6，Zn2+＜1800mg/L，总铁<500mg/L。
有益效果：
1、本发明设计的工艺方法在实现对含锌废水中锌资源有效回收的前提下，处理得到的碱液还能作为脱硫剂用于处理制酸尾气，形成了以废治废，变废为宝的良性循环。
2、本发明设计的工艺方法还有利于节约药剂使用量，降低废水处理成本。
附图说明
图1为本发明处理工艺的工艺流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，该处理工艺通过对连退机组水淬水排水及冷轧电镀锌机组镀锌过程产生的含锌废水进行多级有效处理，在实现锌资源回收的前提下，还能作为脱硫剂用于处理制酸尾气，进而实现良性循环。
其中，所述连退机组水淬水原水使用的脱盐水水质如下表1所示；
表1脱盐水水质列表
Figure GDA0003993385820000051
所述连退机组水淬水排水水质如下表2所示；
表2连退机组水淬水排水水质列表
Figure GDA0003993385820000052
本发明所述冷轧电镀锌机组镀锌过程产生的含锌废水进水、出水水质如下表3所示；
表3含锌废水进出水水质列表
指标 pH Zn SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> 总铁
单位 mg/L mg/L mg/L
进水 3～6 <1800 <7500 <500
出水 8～9 <50 / <30
且其具体处理工艺如说明书附图图1所示。
为更好的解释本发明权利要求书记载的内容，以下结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例公开了一种冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺：
具体操作如下：
1)将冷轧电镀锌机组镀锌过程中多级清洗产生的约2L含锌废水送入废水调节池内，采用重力分离法将浮油排至浮油搜集池，然后对所述废水调节池内含锌废水进行均质均量处理至pH值为5时转移至与所述废水调节池相连的pH调整池内；
2)向pH调整池内送入冷轧连退机组水淬段淬水槽排放的水淬水约5L，与含锌废水混合并通过曝气搅拌处理调整混合后废水的pH值为9.0；
3)将步骤2)中混合后废水与冷轧电镀锌机组镀锌过程中进行多级清洗产生的含锌废水按照体积比2.5:1送入混合反应池内，通入压缩空气搅拌，且水力停留1～2h，控制混合反应池内废水pH值保持在9.5之间；
4)将步骤3)中反应混合物转移至沉淀池内，水力停留2～3h，成氢氧化锌絮状沉淀，所述沉淀池内上清液回流至pH调整池；
5)待步骤4)中沉淀池内Zn2+在10mg/L以下时，说明沉淀池内沉淀完全，将所述氢氧化锌絮状沉淀送入混合絮凝池内，并向所述混合絮凝池投加浓度为1‰的聚丙烯酰胺和浓度为2％的聚合氯化铁，聚丙烯酰胺投加量为0.8g/m3，聚合氯化铁投加量为20g/m3；沉降1～2h生成含锌污泥；
其中，所述混合絮凝池的碱性上清液与冷轧连退机组水淬段淬水槽排放的水淬水混合后进行过滤处理，过滤后的出水送入储存池内用来处理制酸尾气处理系统产生的制酸尾气，所述储存池内液体通过补加氢氧化钠溶液来控制出水pH＝7～8。
所述制酸尾气处理系统包括吸收塔、循环吸收泵，药剂计量添加泵、药剂储槽及生产控制系统。吸收塔采用填料塔，有捕沫、吸收、循环、吸收液储存功能，由塔体、布气装置、填料、槽管式分液器、捕沫装置及喷淋洗涤装置组成。塔体材质为纤维增强复合材料，塔内填料选用聚丙烯鲍尔环。具体的，将制酸尾气从吸收塔下部进入，与喷淋的稀碱液逆流接触，吸收塔内气液接触时间为5s，尾气中大部分的SO2、硫酸雾被捕集、吸收，处理后的达标尾气从现有烟囱高空排放。
处理前尾气中SO2浓度为3g/m3，处理后尾气中SO2浓度低于200mg/m3。处理效率达93％以上。
与此同时，上述过滤处理为采用多介质过滤器进行，其中，所述多介质过滤器内包括无烟煤和石英砂两种填料，无烟煤填料高度400，规格0.8～1.5mm，石英砂填料高度600，规格0.4～0.65mm，运行流速6～10m/h。
6)步骤5)中所述含锌污泥送入储泥池并通过潜污泵将池内污泥抽至污泥浓缩池经污泥脱水机进行泥水分离，得到的污泥作为回收的锌资源，浓缩的上清液和污泥脱水机排水送入污泥脱水集水池后再重新送入含锌废水调节池，从而实现资源最优化处理。其中，以污泥浓缩池进泥一次为一个周期，每天4个周期，在每个周期内浓缩池排泥2次，每次间隔3h，每次排泥持续15min，使污泥浓缩池出泥含固率达6％。污泥浓缩后的污泥通过污泥脱水机进一步泥水分离，使出泥含水率降至65％。
本发明所述冷轧电镀锌机组镀锌过程产生的含锌废水进水、出水水质如下表4所示；
表4含锌废水进出水水质列表
指标 pH Zn SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> 总铁
单位 mg/L mg/L mg/L
进水 4 1770 <7500 450
出水 8 40 / 25
实施例2
本实施例公开了一种冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺：
具体操作如下：
1)将冷轧电镀锌机组镀锌过程中多级清洗产生的约2L含锌废水送入废水调节池内，采用重力分离法将浮油排至浮油搜集池，然后对所述废水调节池内含锌废水进行均质均量处理至pH值为5时转移至与所述废水调节池相连的pH调整池内；
2)向pH调整池内送入冷轧连退机组水淬段淬水槽排放的水淬水约5L，与含锌废水混合并通过曝气搅拌处理调整混合后废水的pH值为9.0；
3)将步骤2)中混合后废水与冷轧电镀锌机组镀锌过程中进行多级清洗产生的含锌废水按照体积比7:1送入混合反应池内，通入压缩空气搅拌，且水力停留1～2h，控制混合反应池内废水pH值保持在9.5之间；
4)将步骤3)中反应混合物转移至沉淀池内，水力停留2～3h，成氢氧化锌絮状沉淀，所述沉淀池内上清液回流至pH调整池；
5)待步骤4)中沉淀池内Zn2+在10mg/L以下时，说明沉淀池内沉淀完全，将所述氢氧化锌絮状沉淀送入混合絮凝池内，并向所述混合絮凝池投加浓度为1‰的聚丙烯酰胺和浓度为2％的聚合氯化铁，聚丙烯酰胺投加量为0.8g/m3，聚合氯化铁投加量为36g/m3；沉降1～2h生成含锌污泥；
其中，所述混合絮凝池的碱性上清液与冷轧连退机组水淬段淬水槽排放的水淬水混合后进行过滤处理，过滤后的出水送入储存池内用来处理制酸尾气处理系统产生的制酸尾气，所述储存池内液体通过补加氢氧化钠溶液来控制出水pH＝7～8。
所述制酸尾气处理系统包括吸收塔、循环吸收泵，药剂计量添加泵、药剂储槽及生产控制系统。吸收塔采用填料塔，有捕沫、吸收、循环、吸收液储存功能，由塔体、布气装置、填料、槽管式分液器、捕沫装置及喷淋洗涤装置组成。塔体材质为纤维增强复合材料，塔内填料选用聚丙烯鲍尔环。具体的，将制酸尾气从吸收塔下部进入，与喷淋的稀碱液逆流接触，吸收塔内气液接触时间为5s，尾气中大部分的SO2、硫酸雾被捕集、吸收，处理后的达标尾气从现有烟囱高空排放。
处理前尾气中SO2浓度为2g/m3，处理后尾气中SO2浓度低于200mg/m3。处理效率达90％以上。
与此同时，上述过滤处理为采用多介质过滤器进行，其中，所述多介质过滤器内包括无烟煤和石英砂两种填料，无烟煤填料高度400，规格0.8～1.5mm，石英砂填料高度600，规格0.4～0.65mm，运行流速6～10m/h。
6)步骤5)中所述含锌污泥送入储泥池并通过潜污泵将池内污泥抽至污泥浓缩池经污泥脱水机进行泥水分离，得到的污泥作为回收的锌资源，浓缩的上清液和污泥脱水机排水送入污泥脱水集水池后再重新送入含锌废水调节池，从而实现资源最优化处理。其中，以污泥浓缩池进泥一次为一个周期，每天4个周期，在每个周期内浓缩池排泥2次，每次间隔3h，每次排泥持续15min，使污泥浓缩池出泥含固率达10％。污泥浓缩后的污泥通过污泥脱水机进一步泥水分离，使出泥含水率降至65％。
本发明所述冷轧电镀锌机组镀锌过程产生的含锌废水进水、出水水质如下表5所示；
表5含锌废水进出水水质列表
指标 pH Zn SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> 总铁
单位 mg/L mg/L mg/L
进水 5 1790 <7500 480
出水 8 40 / 25
由上述实施例可知，本发明设计的工艺工法可回收含锌废水中97％以上的锌，及94％以上的铁，同时，处理得到的碱液还可作为脱硫机用于处理制酸尾气，实现对尾气中SO2的有效回收。

Claims (10)

1.一种冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，其特征在于，它包括如下步骤：
1)将冷轧电镀锌机组镀锌过程中多级清洗产生的含锌废水送入废水调节池内进行均质均量处理至pH值为5时转移至与所述废水调节池相连的pH调整池内；
2)向pH调整池内送入冷轧连退机组水淬段淬水槽排放的水淬水，与处理后的含锌废水混合后通过曝气搅拌处理调整混合废水的pH值为8.8～9.0；
3)将步骤2)中混合废水与冷轧电镀锌机组镀锌过程中多级清洗产生的含锌废水按照体积比(2.5～7):1送入混合反应池内，通入压缩空气搅拌，且水力停留1～2h，控制混合反应池内废水pH值保持在9.0～9.5之间；
4)将步骤3)中反应混合物转移至沉淀池内，水力停留2～3h，生成氢氧化锌絮状沉淀，所述沉淀池内上清液回流至pH调整池；
5)待步骤4)中沉淀池内Zn2+在10mg/L以下时，说明沉淀池内沉淀完全，将所述氢氧化锌絮状沉淀送入混合絮凝池内，并向所述混合絮凝池投加聚丙烯酰胺和聚合氯化铁，沉降1～2h生成含锌污泥；
6)步骤5)中所述含锌污泥送入储泥池后通过潜污泵将池内污泥抽至污泥浓缩池经污泥脱水机进行泥水分离，得到的污泥作为回收的锌资源，浓缩的上清液和污泥脱水机排水送入污泥脱水集水池后再重新送入含锌废水调节池。
2.根据权利要求1所述冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，其特征在于，步骤5)中，所述混合絮凝池的碱性上清液与冷轧连退机组水淬段淬水槽排放的水淬水混合后进行过滤处理，过滤后的出水送入储存池内用来处理制酸尾气处理系统产生的制酸尾气。
3.根据权利要求2所述冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，其特征在于，所述储存池内液体通过补加氢氧化钠溶液来控制出水pH＝7～8。
4.根据权利要求2或3所述冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，其特征在于，处理前尾气中SO2浓度为2～3g/m3，处理后尾气中SO2浓度低于200mg/m3。
5.根据权利要求2或3所述冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，其特征在于，步骤5)中，所述过滤处理为采用多介质过滤器进行，其中，所述多介质过滤器内包括无烟煤和石英砂两种填料，无烟煤填料高度400，规格0.8～1.5mm，石英砂填料高度600，规格0.4～0.65mm，运行流速6～10m/h。
6.根据权利要求1所述冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，其特征在于，步骤5)中，所述聚丙烯酰胺的投加量为0.8g/m3，聚合氯化铁的投加量为20～36g/m3。
7.根据权利要求1所述冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，其特征在于，步骤6)中，以污泥浓缩池进泥一次为一个周期，每天4个周期，在每个周期内污泥浓缩池排泥2次，每次间隔3h，每次排泥持续15min，使污泥浓缩池出泥含固率达6～10％。
8.根据权利要求1所述冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，其特征在于，步骤6)中，浓缩后的污泥通过污泥脱水机进一步泥水分离，使出泥含水率降至60～70％。
9.根据权利要求1所述冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，其特征在于，步骤2)中，所述冷轧连退机组水淬段淬水槽排放的水淬水水质的pH为9.4～9.6，浊度为5，悬浮物≤1mg/L，电导率为21us/cm，COD≤2mg/L，Cl-为1mg/L，总铁含量为0.15mg/L。
10.根据权利要求1所述冷轧连退机组水淬水资源化处理工艺，其特征在于，步骤1)中，所述冷轧电镀锌机组镀锌过程中多级清洗产生的含锌废水的pH为3～6，Zn2+＜1800mg/L，总铁<500mg/L。
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