CN217677213U

CN217677213U - 一种钢铁厂焦化废水深度处理系统

Info

Publication number: CN217677213U
Application number: CN202221716081.1U
Authority: CN
Inventors: 逯博特; 沈宏观; 尹星; 帖春英; 高康乐
Original assignee: Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; MCC Energy Saving and Environmental Protection Co Ltd
Current assignee: Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; MCC Energy Saving and Environmental Protection Co Ltd
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2022-10-28
Anticipated expiration: 2032-07-05

Abstract

本实用新型提供一种钢铁厂焦化废水深度处理系统，该系统依次包括预处理模块、纳滤模块、反渗透模块和蒸发结晶装置，所述蒸发结晶装置产出的氯化钠盐作为工业盐利用，产出的母液用于钢渣处理用水，产出的蒸馏水部分用于纳滤模块中吸附装置的再生脱附液，产出的剩余蒸馏水作为钢铁厂工业新水回用；所述吸附装置再生脱附产生的废液用于钢渣处理用水。本实用新型的钢铁厂焦化废水深度处理方法用于钢渣闷渣、泼渣的水质氯离子不超标，同时，再生液、蒸发结晶母液均能得到有效利用，提高了资源利用率，降低了生产成本。

Description

一种钢铁厂焦化废水深度处理系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，特别涉及一种钢铁厂焦化废水深度处理系统。

背景技术

钢铁工业是资源、能源消耗最多的行业之一，在冶炼过程需要消耗大量的焦炭，焦化厂炼焦、煤气净化和化产品精制过程中会产生污染严重难以处理的焦化废水。用生化法处理焦化废水仍是目前普遍采用的较为经济有效的方法之一。随着环保政策的日益严格，钢铁企业努力寻求焦化废水生化出水后合适的深度处理方法，以满足“焦化废水不出厂”的原则要求。目前主流的焦化废水深度处理工艺路线有两种，一是通过膜分离浓缩、蒸发结晶、制酸碱等工艺后实现近零排放，缺点是流程复杂，建设和运行成本高，膜系统及蒸发结晶系统受有机物污染影响运行不稳定，母液和再生液难以处理；二是通过反渗透膜浓缩后部分制盐或制酸碱，部分浓水用于钢厂钢渣、矿渣处理用水，缺点是目前市场上各种焦化废水深度处理工艺用于闷渣的水氯离子都比较高，影响钢渣产品的合格率。

实用新型内容

基于上述现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种钢铁厂焦化废水深度处理系统，该系统能够解决用于钢渣闷渣、泼渣的水质氯离子超标问题，同时解决目前焦化废水深度处理工艺中再生液、蒸发结晶母液无有效处理手段和路径的问题。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种钢铁厂焦化废水深度处理系统，其特征在于，该系统依次包括预处理模块、纳滤模块、反渗透模块和蒸发结晶装置，所述蒸发结晶装置产出的氯化钠盐作为工业盐利用，产出的母液用于钢渣处理用水，产出的蒸馏水部分用于纳滤模块中吸附装置的再生脱附液，产出的剩余蒸馏水作为钢铁厂工业新水回用；所述吸附装置再生脱附产生的废液用于钢渣处理用水。

进一步的，所述预处理模块依次包括高密度澄清池、过滤器、臭氧催化氧化装置、膜生物反应器和连续流化床离子交换树脂装置，焦化废水依次经过高密度澄清池、过滤器、臭氧催化氧化装置、膜生物反应器和连续流化床离子交换树脂装置进行预处理。

进一步的，所述预处理模块还包括依次设置在过滤器之后、臭氧催化氧化装置之前的第一超滤装置和第一反渗透装置，以及设置在连续流化床离子交换装置之后的第二超滤装置。

进一步的，其特征在于，所述预处理模块还包括依次设置在连续流化床离子交换树脂装置之后的第一超滤装置和第一反渗透装置。

进一步的，所述纳滤模块除所述吸附装置外，还包括纳滤装置、提纯纳滤装置和浓缩纳滤装置；经过预处理的焦化废水进入纳滤装置进行处理，纳滤装置的产水进入提纯纳滤装置进行处理，纳滤装置产出的浓水经所述吸附装置处理后进入浓缩纳滤装置进行处理；所述浓缩纳滤装置的产水进入所述提纯纳滤装置进行处理，浓缩纳滤装置产出的浓水全部或部分用于所述连续流化床离子交换树脂装置再生液；所述提纯纳滤装置的产水进入所述反渗透模块进行处理，提纯纳滤装置产出的浓水回流至所述纳滤装置。

进一步的，所述连续流化床离子交换树脂装置再生产生的再生废液用于钢渣处理用水。

进一步的，所述蒸发结晶装置产出母液、所述吸附装置再生产生的废液和所述连续流化床离子交换树脂装置再生产生的再生废液在用于钢渣处理用水之前，先经过电催化氧化装置进行处理，再用做钢渣处理用水。

进一步的，所述反渗透模块包括依次设置的第二反渗透装置、管网式反渗透装置和除氟树脂，所述提纯纳滤装置的产水进入第二反渗透装置进行处理，所述第二反渗透装置的产水回用，第二反渗透装置产生的浓水进入管网式反渗透装置进行处理；所述管网式反渗透装置的产水作为钢铁厂回用水使用或排入钢铁厂总排水口，管网式反渗透装置产生的浓水经除氟树脂进行处理后进入所述蒸发结晶装置，除氟树脂再生产生的再生废液作为沉淀剂加入所述高密度澄清池。

本实用新型的钢铁厂焦化废水深度处理系统，用于钢渣闷渣、泼渣的水质氯离子不超标，同时，本实用新型的焦化废水深度处理工艺中再生液、蒸发结晶母液均能得到有效利用，提高了资源利用率，降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型钢铁厂焦化废水深度处理系统的第一种实施例连接关系示意图；

图2为本实用新型钢铁厂焦化废水深度处理系统的第二种实施例连接关系示意图；

图3为本实用新型钢铁厂焦化废水深度处理系统的第三种实施例连接关系示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者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产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图1-3，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

参见图1，本实用新型的钢铁厂焦化废水深度处理系统依次包括预处理模块、纳滤模块、反渗透模块和蒸发结晶装置，蒸发结晶装置产出的氯化钠盐作为工业盐利用，产出的母液用于钢渣处理用水，产出的蒸馏水部分用于纳滤模块中吸附装置的再生脱附液，产出的剩余蒸馏水作为钢铁厂工业新水回用；吸附装置再生脱附产生的废液用于钢渣处理用水。

其中，吸附装置为有机物吸附树脂或活性炭。

预处理模块依次包括高密度澄清池、过滤器、臭氧催化氧化装置、膜生物反应器和连续流化床离子交换树脂装置，焦化废水依次经过高密度澄清池、过滤器、臭氧催化氧化装置、膜生物反应器和连续流化床离子交换树脂装置进行预处理。具体的，依据焦化废水生化出水的水质指标，在高密度澄清池一步或分步投加氢氧化钙、氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、氧化镁、氯化镁、十二水硫酸铝钾、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝铁、聚丙烯酰胺药剂中的一种或多种，利用药剂与水中已有溶解离子之间的反应形成碳酸钙、氢氧化镁、氢氧化铁、硅酸镁、氟化钙、氢氧化镍等不溶物或微溶物从而沉淀析出，进而在高密度澄清池的澄清与沉淀作用下形成污泥排出；过滤器进一步拦截去除水中悬浮的不溶物颗粒；臭氧催化氧化装置利用臭氧的强氧化性，将水中部分有机物分解、断链，形成水、二氧化碳及小分子有机物；膜生物反应器一方面利用微生物的降解作用，进一步去除水中的可降解有机物、氨氮、磷酸盐，一方面利用超滤膜的截留作用，拦截去除悬浮物、胶体、大分子有机物、细菌；连续流化床离子交换树脂装置通过离子交换的方式去除水中残留的钙离子、镁离子、铁离子、铝离子，将钠离子置换到水中。

纳滤模块除吸附装置外，还包括纳滤装置、提纯纳滤装置和浓缩纳滤装置；经过预处理的焦化废水进入纳滤装置进行处理，纳滤装置的产水进入提纯纳滤装置进行处理，纳滤装置产出的浓水经吸附装置处理后进入浓缩纳滤装置进行处理；浓缩纳滤装置的产水进入提纯纳滤装置进行处理，浓缩纳滤装置产出的浓水全部或部分用于所述连续流化床离子交换树脂装置再生液；提纯纳滤装置的产水进入所述反渗透模块进行处理，提纯纳滤装置产出的浓水回流至纳滤装置。未作为再生液的浓缩纳滤装置产出的另外一部分浓水可电经催化氧化装置处理后用于钢渣用水。

预处理的焦化废水进入纳滤装置，利用纳滤装置的纳滤膜对不同价态离子不同的透过率来进行水中离子的分离浓缩，大部分的一价离子钠离子、钾离子、铵离子、氯离子、硝酸根可以透过纳滤膜进入纳滤装置产水；绝大部分的多价离子钙离子、镁离子、铝离子、铁离子、硫酸根、磷酸根、硅酸根被纳滤膜拦截进入纳滤装置浓水。纳滤装置产水进入提纯纳滤装置，纳滤装置浓水经吸附装置处理后进入浓缩纳滤装置。吸附装置为有机物吸附树脂或活性炭，其对水中溶解性有机物有一定的吸附去除作用，可以进一步降低臭氧催化氧化装置和膜生物反应器没有去除的溶解性有机物。

浓缩纳滤装置利用其纳滤膜对不同价态离子不同的透过率来进行水中离子的进一步分离浓缩，大部分的一价离子钠离子、钾离子、铵离子、氯离子、硝酸根可以透过纳滤膜进入浓缩纳滤装置产水；绝大部分的多价离子钙离子、镁离子、铝离子、铁离子、硫酸根、磷酸根、硅酸根被纳滤膜拦截进入浓缩纳滤装置浓水。浓缩纳滤装置产水进入提纯纳滤装置，浓缩纳滤装置浓水用于连续流化床离子交换树脂装置中树脂的再生，浓水中高浓度的钠离子可以置换树脂中的钙离子、镁离子、铁离子、铝离子，同时将钠离子置换到树脂中；浓水中高浓度的硫酸根离子可以与再生中置换出的大量钙离子形成微溶的硫酸钙沉淀，利用连续流化床的搅拌作用形成松散沉淀随再生废液排出，而不会沉淀在树脂表面与设备管道表面造成结垢。

提纯纳滤装置利用纳滤膜对不同价态离子不同的透过率来进行水中离子的进一步分离浓缩，大部分的一价离子钠离子、钾离子、铵离子、氯离子、硝酸根可以透过纳滤膜进入提纯纳滤装置产水；绝大部分的多价离子钙离子、镁离子、铝离子、铁离子、硫酸根、磷酸根、硅酸根被纳滤膜拦截进入提纯纳滤装置浓水。提纯纳滤装置产水进入反渗透模块，提纯纳滤装置浓水回流至纳滤装置。

连续流化床离子交换树脂装置再生产生的再生废液用于钢渣处理用水，既解决了离子交换树脂再生液的处置问题，又节约了工业新水用量，还通过前端合理的工艺流程处理使得水中氯离子含量较低，满足钢渣用水水质要求，保障了钢渣产品的合格率不受影响。

其中，蒸发结晶装置产出母液、吸附装置再生产生的废液和连续流化床离子交换树脂装置再生产生的再生废液在用于钢渣处理用水之前，先经过电催化氧化装置进行处理，再用做钢渣处理用水。例如，连续流化床离子交换树脂装置再生产生的再生废液经快速沉淀去除硫酸钙沉淀后进入电催化氧化装置进行处理，电催化氧化装置通过电极对水施加电流电压，在水中产生羟基自由基、自由氯等强氧化性粒子氧化分解部分有机物，形成水、二氧化碳、小分子有机物。而后再用于钢渣处理用水。

反渗透模块包括依次设置的第二反渗透装置、管网式反渗透装置和除氟树脂，提纯纳滤装置的产水进入第二反渗透装置进行处理，第二反渗透装置的产水回用，第二反渗透装置产生的浓水进入管网式反渗透装置进行处理；管网式反渗透装置的产水作为钢铁厂回用水使用或排入钢铁厂总排水口，管网式反渗透装置产生的浓水经除氟树脂进行处理后进入蒸发结晶装置，除氟树脂再生产生的再生废液作为沉淀剂加入高密度澄清池。

具体的，第二反渗透装置利用反渗透膜进行水中离子的进一步浓缩，绝大部分的离子被反渗透膜拦截进入第二反渗透装置浓水，第二反渗透装置产水回用，第二反渗透装置的浓水进入管网式反渗透装置。管网式反渗透装置利用反渗透膜进行水中离子的进一步浓缩，绝大部分的离子被反渗透膜拦截进入管网式反渗透装置浓水，管网式的膜结构增强了反渗透膜抗污染堵塞的能力，同时又保障了适合的运行压力和运行成本。管网式反渗透装置产水作为钢铁厂回用水使用或排入钢铁厂总排口，管网式反渗透装置浓水进入除氟树脂，除氟树脂将水中氟离子置换去除，除氟树脂出水进入蒸发结晶装置，除氟树脂的再生废液作为沉淀剂加入高密度澄清池，氟离子在高密度澄清池可与钙离子形成氟化钙沉淀去除，硫酸根与钙离子形成硫酸钙沉淀去除，解决了再生液的处置问题同时节约了沉淀药剂。

除氟树脂出水的成分主要是高浓度的氯化钠，进入蒸发结晶装置，通过热交换使水蒸发分离，产出氯化钠盐可作为工业盐利用，产出的残留母液用于钢渣用水，产出的蒸馏水部分用于吸附装置的再生脱附液，其余蒸馏水作为钢铁厂工业新水回用，节省了部分脱附液的加热能耗。残留母液用于钢渣用水，也可经电催化氧化装置处理后出水用于钢渣用水，解决了蒸发结晶母液的处置问题。

表1为本实用新型实施例一的水质表。其中，焦化废水的化学需氧量指标高于300mg/L，总溶解固体高于10000mg/L。

表1：实施例一水质表(钢厂焦化废水深度处理项目)

图2为本实用新型的钢铁厂焦化废水深度处理系统的第二种实施例连接结构示意图，与第一种实施例不同的是，步骤S1中，预处理模块还包括依次设置在过滤器之后、臭氧催化氧化装置之前的第一超滤装置和第一反渗透装置，以及设置在连续流化床离子交换装置之后的第二超滤装置。焦化废水依次经过高密度澄清池、过滤器、第一超滤装置、第一反渗透装置、臭氧催化氧化装置、膜生物反应器、连续流化床离子交换树脂装置和第二超滤装置进行预处理。

表2为本实用新型第二种可能的实施方式的相关水质表。其中，焦化废水的化学需氧量指标低于80mg/L，总溶解固体小于6000mg/L。

表2：实施例二水质表(钢厂焦化废水深度处理项目)

图3为本实用新型的第三种实施例提供的一种钢铁厂焦化废水深度处理系统的连接结构的示意图，其与实施例一不同之处在于，预处理模块还包括依次设置在连续流化床离子交换树脂装置之后的第一超滤装置和第一反渗透装置；吸附装置及浓缩纳滤装置超滤装置进行过滤；以及，蒸发结晶装置产出母液、吸附装置再生产生的废液和连续流化床离子交换树脂装置再生产生的再生废液不经过电催化氧化装置进行处理，直接用于钢渣处理用水。焦化废水依次经过高密度澄清池、过滤器、臭氧催化氧化装置、膜生物反应器、连续流化床离子交换树脂装置、第一超滤装置和第一反渗透装置进行预处理。

表3为本实用新型第三种可能的实施方式的相关水质，其中，焦化废水的化学需氧量指标高于80mg/L，总溶解固体小于6000mg/L。

表3：实施例三水质表(钢厂焦化废水深度处理项目)

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种钢铁厂焦化废水深度处理系统，其特征在于，该系统依次包括预处理模块、纳滤模块、反渗透模块和蒸发结晶装置，所述蒸发结晶装置产出的氯化钠盐作为工业盐利用，产出的母液用于钢渣处理用水，产出的蒸馏水部分用于纳滤模块中吸附装置的再生脱附液，产出的剩余蒸馏水作为钢铁厂工业新水回用；所述吸附装置再生脱附产生的废液用于钢渣处理用水。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预处理模块依次包括高密度澄清池、过滤器、臭氧催化氧化装置、膜生物反应器和连续流化床离子交换树脂装置，焦化废水依次经过高密度澄清池、过滤器、臭氧催化氧化装置、膜生物反应器和连续流化床离子交换树脂装置进行预处理。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述预处理模块还包括依次设置在过滤器之后、臭氧催化氧化装置之前的第一超滤装置和第一反渗透装置，以及设置在连续流化床离子交换装置之后的第二超滤装置。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述预处理模块还包括依次设置在连续流化床离子交换树脂装置之后的第一超滤装置和第一反渗透装置。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述纳滤模块除所述吸附装置外，还包括纳滤装置、提纯纳滤装置和浓缩纳滤装置；经过预处理的焦化废水进入纳滤装置进行处理，纳滤装置的产水进入提纯纳滤装置进行处理，纳滤装置产出的浓水经所述吸附装置处理后进入浓缩纳滤装置进行处理；所述浓缩纳滤装置的产水进入所述提纯纳滤装置进行处理，浓缩纳滤装置产出的浓水全部或部分用于所述连续流化床离子交换树脂装置再生液；所述提纯纳滤装置的产水进入所述反渗透模块进行处理，提纯纳滤装置产出的浓水回流至所述纳滤装置。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述连续流化床离子交换树脂装置再生产生的再生废液用于钢渣处理用水。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述蒸发结晶装置产出母液、所述吸附装置再生产生的废液和所述连续流化床离子交换树脂装置再生产生的再生废液在用于钢渣处理用水之前，先经过电催化氧化装置进行处理，再用做钢渣处理用水。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述反渗透模块包括依次设置的第二反渗透装置、管网式反渗透装置和除氟树脂，所述提纯纳滤装置的产水进入第二反渗透装置进行处理，所述第二反渗透装置的产水回用，第二反渗透装置产生的浓水进入管网式反渗透装置进行处理；所述管网式反渗透装置的产水作为钢铁厂回用水使用或排入钢铁厂总排水口，管网式反渗透装置产生的浓水经除氟树脂进行处理后进入所述蒸发结晶装置，除氟树脂再生产生的再生废液作为沉淀剂加入所述高密度澄清池。