CN114349198A - 一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和toc的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，且公开了一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，包括进水泵、布袋过滤系统、高压泵、纳滤膜系统、改性纳滤膜和排水泵，所述进水泵的输出端通过管道与所述布袋过滤系统的输入端连接，所述布袋过滤系统的输出端通过管道与所述高压泵的输入端连接；本发明通过布袋过滤系统对冷轧分渗透浓水进行过滤，取出反渗透浓水中的微小颗粒，确保后续纳滤系统不会被颗粒污堵，然后再进入到纳滤膜系统中，通过其中的改性纳滤膜，可以将反渗透浓水中的钙、镁离子以及TOC去除，然后排放进行后续成盐操作，所产生的固体盐为纯盐，不含有其他杂盐，并且本发明公开的工艺一次性投资低，运行操作简单，生产成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体为一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺。
背景技术
钢铁工业作为我国的基础产业，近年来一直处于高速发展阶段，钢年产量增幅在15%-22%。可是钢铁工业是一个高能耗、高资源、高污染的产业，其水资源消耗巨大，约占全国工业用水量的14%。钢铁废水的零排放是大势所趋。
冷轧废水主要来自轧机机组、磨辊间和带钢脱脂机组等各机组的油库排水。经过常规处理后的冷轧稀碱废水达标排放。为了减少废水排放，采用反渗透技术处理达标排放的冷轧稀碱废水，反渗透的产水可应用于生产，反渗透浓水中的二价离子和TOC含量高。总有机碳(TOC)是以碳的含量表示水中有机物的总量，结果以碳(C)的质量浓度(mg/L)表示。碳是一切有机物的共同成分，组成有机物的主要元素，水的TOC值越高，说明水中有机物含量越高，冷轧废水需要零排放，反渗透浓水不去除二价离子和TOC直接蒸发结晶，会产生杂盐。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，解决了上述背景技术中所存在的问题。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，包括进水泵、布袋过滤系统、高压泵、纳滤膜系统、改性纳滤膜和排水泵，所述进水泵的输出端通过管道与所述布袋过滤系统的输入端连接，所述布袋过滤系统的输出端通过管道与所述高压泵的输入端连接，所述高压泵的输出端通过管道与所述纳滤膜系统的输入端固定连接，所述纳滤膜系统的内部固定有所述改性纳滤膜，且所述纳滤膜系统的输出端通过管道与所述排水泵的输入端固定连接；
所述工艺包括以下步骤：冷轧反渗透浓水通过所述进水泵进入到所述布袋过滤系统中，去除冷轧反渗透浓水中的微小颗粒；然后经过所述布袋过滤系统处理后的冷轧反渗透浓水通过所述高压泵进入到所述纳滤膜系统中，通过所述纳滤膜系统中的所述改性纳滤膜可以将冷轧反渗透浓水中的钙、镁离子以及TOC有效截留；最后通过所述排水泵将经过所述纳滤膜系统处理后的纳滤产水打入电渗析系统中，然后再进入蒸发系统将废水变为固体盐。
优选的，所述布袋过滤系统中设置有聚丙烯或聚酯材质的滤袋，过滤精度为0.1-0.2mm。
优选的，所述高压泵的压力为4.5-7.6MPa。
优选的，所述改性纳滤膜根据冷轧反渗透浓水的特点制备合成，制备过程为：
S1、配置质量比为1.8-5.5%的二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液，将市售纳滤基膜平铺浸没在二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液中，浸没时间为25-35min；
S2、在每升二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液中加入5-8ml二氯乙酸和12-15ml甲酰胺，反应5-12min，然后取出纳滤基膜，用正己烷溶液清洗2-3次；
S3、配置质量比为3.5-6.4%的壳聚糖溶液，每升壳聚糖溶液中加入1.4-2.7 g的对苯二甲酸，形成苯二甲酸-壳聚糖溶液，将溶液加热至55℃，将纳滤基膜浸入此温度的苯二甲酸-壳聚糖溶液，反应16-22 min，取出纳滤膜后在85℃干燥箱热处理20-25 min，冷却后形成改性纳滤膜。
优选的，所述改性纳滤膜的水通量为9.7-13.1Lm-2h-1bar-1。
（三）有益效果
本发明提供了一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，具备以下有益效果：
本发明通过布袋过滤系统对冷轧分渗透浓水进行过滤，取出反渗透浓水中的微小颗粒，确保后续纳滤系统不会被颗粒污堵，然后再进入到纳滤膜系统中，通过其中的改性纳滤膜，可以将反渗透浓水中的钙、镁离子以及TOC去除，然后排放进行后续成盐操作，所产生的固体盐为纯盐，不含有其他杂盐，并且本发明公开的工艺一次性投资低，运行操作简单，生产成本较低，对环境友好。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
图中：1、进水泵；2、布袋过滤系统；3、高压泵；4、纳滤膜系统；5、改性纳滤膜；6、排水泵。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，包括进水泵1、布袋过滤系统2、高压泵3、纳滤膜系统4、改性纳滤膜5和排水泵6，进水泵1的输出端通过管道与布袋过滤系统2的输入端连接，布袋过滤系统2的输出端通过管道与高压泵3的输入端连接，高压泵3的输出端通过管道与纳滤膜系统4的输入端固定连接，纳滤膜系统4的内部固定有改性纳滤膜5，且纳滤膜系统4的输出端通过管道与排水泵6的输入端固定连接；
冷轧反渗透浓水水质氯离子为13230mg/L，钙离子为116mg/L，镁离子为19mg/L，TOC为29mg/L；
工艺包括以下步骤：冷轧反渗透浓水通过进水泵1进入到布袋过滤系统2中，布袋过滤系统2中设置有聚丙烯或聚酯材质的滤袋，过滤精度为0.2mm，去除冷轧反渗透浓水中的微小颗粒，确保后续纳滤膜系统4不被颗粒污堵；然后经过布袋过滤系统2处理后的冷轧反渗透浓水通过高压泵3进入到纳滤膜系统4中，高压泵3的压力为7.6MPa，通过纳滤膜系统4中的改性纳滤膜5可以将冷轧反渗透浓水中的钙、镁离子以及TOC有效截留，经过纳滤膜系统4截留后，纳滤产水中氯离子为12270mg/L，钙离子为0.5mg/L，镁离子为0.3mg/L，TOC为4.1mg/L；最后通过排水泵6将经过纳滤膜系统4处理后的纳滤产水打入电渗析系统中，然后再进入蒸发系统将废水变为固体盐。
改性纳滤膜5根据冷轧反渗透浓水的特点制备合成，制备过程为：
S1、配置质量比为5.5%的二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液，将市售纳滤基膜平铺浸没在二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液中，浸没时间为31min；
S2、在每升二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液中加入8ml二氯乙酸和15ml甲酰胺，反应10min，然后取出纳滤基膜，用正己烷溶液清洗3次；
S3、配置质量比为6.4%的壳聚糖溶液，每升壳聚糖溶液中加入2.7g的对苯二甲酸，形成苯二甲酸-壳聚糖溶液，将溶液加热至55℃，将纳滤基膜浸入此温度的苯二甲酸-壳聚糖溶液，反应22min，取出纳滤膜后在85℃干燥箱热处理25min，冷却后形成改性纳滤膜5。改性纳滤膜5的水通量为12.5Lm-2h-1bar-1，说明其具有更强的通量性，可有效截留钙、镁离子以及TOC。
实施例2
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，包括进水泵1、布袋过滤系统2、高压泵3、纳滤膜系统4、改性纳滤膜5和排水泵6，进水泵1的输出端通过管道与布袋过滤系统2的输入端连接，布袋过滤系统2的输出端通过管道与高压泵3的输入端连接，高压泵3的输出端通过管道与纳滤膜系统4的输入端固定连接，纳滤膜系统4的内部固定有改性纳滤膜5，且纳滤膜系统4的输出端通过管道与排水泵6的输入端固定连接；
冷轧反渗透浓水水质氯离子为12970mg/L，钙离子为51mg/L，镁离子为13mg/L，TOC为21mg/L；
工艺包括以下步骤：冷轧反渗透浓水通过进水泵1进入到布袋过滤系统2中，布袋过滤系统2中设置有聚丙烯或聚酯材质的滤袋，过滤精度为0.1mm，去除冷轧反渗透浓水中的微小颗粒，确保后续纳滤膜系统4不被颗粒污堵；然后经过布袋过滤系统2处理后的冷轧反渗透浓水通过高压泵3进入到纳滤膜系统4中，高压泵3的压力为5.1MPa，通过纳滤膜系统4中的改性纳滤膜5可以将冷轧反渗透浓水中的钙、镁离子以及TOC有效截留，经过纳滤膜系统4截留后，纳滤产水中氯离子为11560mg/L，钙离子为0.1mg/L，镁离子为0.1mg/L，TOC为3.3mg/L；最后通过排水泵6将经过纳滤膜系统4处理后的纳滤产水打入电渗析系统中，然后再进入蒸发系统将废水变为固体盐。
改性纳滤膜5根据冷轧反渗透浓水的特点制备合成，制备过程为：
S1、配置质量比为2.3%的二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液，将市售纳滤基膜平铺浸没在二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液中，浸没时间为25min；
S2、在每升二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液中加入5ml二氯乙酸和15ml甲酰胺，反应5min，然后取出纳滤基膜，用正己烷溶液清洗3次；
S3、配置质量比为4.2%的壳聚糖溶液，每升壳聚糖溶液中加入1.6g的对苯二甲酸，形成苯二甲酸-壳聚糖溶液，将溶液加热至55℃，将纳滤基膜浸入此温度的苯二甲酸-壳聚糖溶液，反应16min，取出纳滤膜后在85℃干燥箱热处理20min，冷却后形成改性纳滤膜5。改性纳滤膜5的水通量为10.7Lm-2h-1bar-1，说明其具有更强的通量性，可有效截留钙、镁离子以及TOC。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，包括进水泵（1）、布袋过滤系统（2）、高压泵（3）、纳滤膜系统（4）、改性纳滤膜（5）和排水泵（6），其特征在于：所述进水泵（1）的输出端通过管道与所述布袋过滤系统（2）的输入端连接，所述布袋过滤系统（2）的输出端通过管道与所述高压泵（3）的输入端连接，所述高压泵（3）的输出端通过管道与所述纳滤膜系统（4）的输入端固定连接，所述纳滤膜系统（4）的内部固定有所述改性纳滤膜（5），且所述纳滤膜系统（4）的输出端通过管道与所述排水泵（6）的输入端固定连接；
所述工艺包括以下步骤：冷轧反渗透浓水通过所述进水泵（1）进入到所述布袋过滤系统（2）中，去除冷轧反渗透浓水中的微小颗粒；然后经过所述布袋过滤系统（2）处理后的冷轧反渗透浓水通过所述高压泵（3）进入到所述纳滤膜系统（4）中，通过所述纳滤膜系统（4）中的所述改性纳滤膜（5）可以将冷轧反渗透浓水中的钙、镁离子以及TOC有效截留；最后通过所述排水泵（6）将经过所述纳滤膜系统（4）处理后的纳滤产水打入电渗析系统中，然后再进入蒸发系统将废水变为固体盐。
2.根据权利要求1所述的一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，其特征在于：所述布袋过滤系统（2）中设置有聚丙烯或聚酯材质的滤袋，过滤精度为0.1-0.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，其特征在于：所述高压泵（3）的压力为4.5-7.6MPa。
4.根据权利要求1所述的一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，其特征在于：所述改性纳滤膜（5）根据冷轧反渗透浓水的特点制备合成，制备过程为：
S1、配置质量比为1.8-5.5%的二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液，将市售纳滤基膜平铺浸没在二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液中，浸没时间为25-35min；
S2、在每升二甲基甲酰胺一氯磺酸溶液中加入5-8ml二氯乙酸和12-15ml甲酰胺，反应5-12min，然后取出纳滤基膜，用正己烷溶液清洗2-3次；
S3、配置质量比为3.5-6.4%的壳聚糖溶液，每升壳聚糖溶液中加入1.4-2.7 g的对苯二甲酸，形成苯二甲酸-壳聚糖溶液，将溶液加热至55℃，将纳滤基膜浸入此温度的苯二甲酸-壳聚糖溶液，反应16-22 min，取出纳滤膜后在85℃干燥箱热处理20-25 min，冷却后形成改性纳滤膜（5）。
5.根据权利要求1所述的一种截留冷轧反渗透浓水中二价离子和TOC的工艺，其特征在于：所述改性纳滤膜（5）的水通量为9.7-13.1Lm-2h-1bar-1。
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