CN217868476U - 一种酸性冷轧废水的零排放处理系统 - Google Patents

Abstract

一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，调节水池对接收的预处理后的冷轧酸性废水进行均质均量；过滤单元对接收的调节水池均质均量后的冷轧酸性废水进行悬浮物过滤；耐酸NF膜组件对接收的过滤单元过滤后的冷轧酸性废水进行分盐处理；NF产水箱接收耐酸NF膜组件的产水口输送的含氢离子和氯离子的盐酸溶液，金属氯化物溶药箱用于进行金属氯化盐溶液配置；引发反应器对接收的NF产水箱输送的盐酸溶液和接收的金属氯化物溶药箱输送的金属氯化盐溶液引发同离子效应；真空脱气机对接收的引发反应器输送的料液进行脱气释放，氯化氢吸收塔对接收的真空脱气机输送的氯化氢气体进行吸收。本实用新型可将冷轧酸性废水处理后达标排放，实现资源化利用。

Description

一种酸性冷轧废水的零排放处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，属于酸性冷轧废水处理技术领域。

背景技术

目前，热轧厂生产的热轧带钢板卷，是轧制和卷取的，带钢表面在相应的条件下会被氧化，生成的氧化铁皮会很牢固地覆盖在带钢表面，并掩盖带钢表面的缺陷。钢铁冷轧技术是以热轧钢卷为原料，经酸洗去除表面的氧化皮，若将带氧化铁皮的带钢直接送到冷轧机去轧制将会带来许多问题。

因冷轧钢材大多需要采用酸洗方案去除钢材表面的氧化铁皮，由此会产生大量的酸性废水。冷轧酸性废水的主要成分是悬浮物、油类、氯化铁、氯化亚铁和未反应的盐酸，这种酸性废水需经处理，以使出水水质完全符合钢铁工业水污染物排放标准。

现阶段，对于这种冷轧酸性废水，一是采用酸碱中和方案进行反应，二是盐酸再生利用。

酸碱中和方案是将石灰配置成石灰乳，采用二次中和的方法使酸性废水达到中性，再通过投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺发生混凝絮凝，沉淀物下沉，上清液达标排放。但此方案虽可以使废水达标外排，但废酸不仅未得到利用，还产生大量沉渣固废，造成资源的流失浪费，已不适用于目前国家对于废水零排放和沉渣资源化利用的目标要求。

盐酸再生方案是采用加热蒸发、喷雾焙烧法回收氯化氢和氧化铁。在处理过程中，盐酸废液的蒸发、游离酸的脱水、亚铁离子的氧化和水解、氧化铁和盐酸的收集和吸收被有机地结合在一个系统内一并完成，因此，喷雾焙烧法具有处理设备紧凑、处理能力大的优点，但该方案投资大、运行维护费用高，一般中小企业难以承受。

综上所述，需要一种针对冷轧酸性废水达标及回用的低成本零排放技术方案。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，解决传统处理方案容易造成资源浪费及处理成本高的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，包括调节水池、过滤单元、耐酸NF膜组件、NF产水箱、金属氯化物溶药箱、引发反应器、真空脱气机和氯化氢吸收塔；

所述调节水池经输送管路连接所述过滤单元，所述调节水池用于对接收的预处理后的冷轧酸性废水进行均质均量；

所述过滤单元经输送管路连接所述耐酸NF膜组件，所述过滤单元用于对接收的所述调节水池均质均量后的冷轧酸性废水进行悬浮物过滤；

所述耐酸NF膜组件的产水口经输送管路连接所述NF产水箱，所述耐酸NF膜组件用于对接收的所述过滤单元过滤后的冷轧酸性废水进行分盐处理；

所述NF产水箱经输送管路连接所述引发反应器，所述金属氯化物溶药箱经输送管路连接所述引发反应器，所述NF产水箱用于接收所述耐酸NF膜组件的产水口输送的含氢离子和氯离子的盐酸溶液，所述金属氯化物溶药箱用于进行金属氯化盐溶液配置；所述引发反应器用于对接收的所述NF产水箱输送的盐酸溶液和接收的所述金属氯化物溶药箱输送的金属氯化盐溶液引发同离子效应；

所述引发反应器经输送管路连接所述真空脱气机，所述真空脱气机的出气口经输送管路连接所述氯化氢吸收塔，所述真空脱气机用于对接收的所述引发反应器输送的料液进行脱气释放，所述氯化氢吸收塔用于对接收的所述真空脱气机输送的氯化氢气体进行吸收。

作为酸性冷轧废水的零排放处理系统的优选方案，所述耐酸NF膜组件的浓水口经输送管路连接有NF浓水箱，所述NF浓水箱用于接收所述耐酸NF膜组件浓水口输送的含二价铁离子和三价铁离子的溶液。

作为酸性冷轧废水的零排放处理系统的优选方案，所述NF浓水箱经输送管路连接有曝气池，所述曝气池用于将接收的所述耐酸NF膜组件浓水口输送的二价铁离子氧化为三价铁离子。

作为酸性冷轧废水的零排放处理系统的优选方案，所述曝气池经输送管路连接有反应池，所述反应池用于对接收的所述曝气池输送的料液进行中和及絮凝。

作为酸性冷轧废水的零排放处理系统的优选方案，所述反应池经输送管路连接有干燥装置，所述干燥装置用于对接收的所述反应池输送的沉淀物进行脱水干燥。

作为酸性冷轧废水的零排放处理系统的优选方案，所述反应池的产水口经输送管路连接有产水池，所述产水池用于接收所述反应池的产水口输送的上清液。

作为酸性冷轧废水的零排放处理系统的优选方案，所述真空脱气机的产水口经输送管路连接至所述产水池，所述产水池还用于接收所述真空脱气机的产水口输送的料液。

作为酸性冷轧废水的零排放处理系统的优选方案，所述真空脱气机的产水口和所述产水池之间的输送管路还连接有回用管路，所述回用管路连接在所述金属氯化物溶药箱，所述回用管路用于对所述真空脱气机的产水口输送的料液进行回用。

作为酸性冷轧废水的零排放处理系统的优选方案，所述真空脱气机配置有抽真空管路，所述抽真空管路设有真空泵，所述真空泵用于通过所述抽真空管路对所述真空脱气机进行抽气。

本实用新型设有调节水池、过滤单元、耐酸NF膜组件、NF产水箱、金属氯化物溶药箱、引发反应器、真空脱气机和氯化氢吸收塔；调节水池经输送管路连接过滤单元，调节水池用于对接收的预处理后的冷轧酸性废水进行均质均量；过滤单元经输送管路连接耐酸NF膜组件，过滤单元用于对接收的调节水池均质均量后的冷轧酸性废水进行悬浮物过滤；耐酸NF膜组件的产水口经输送管路连接NF产水箱，耐酸NF膜组件用于对接收的过滤单元过滤后的冷轧酸性废水进行分盐处理；NF产水箱经输送管路连接引发反应器，金属氯化物溶药箱经输送管路连接引发反应器，NF产水箱用于接收耐酸NF膜组件的产水口输送的含氢离子和氯离子的盐酸溶液，金属氯化物溶药箱用于进行金属氯化盐溶液配置；引发反应器用于对接收的NF产水箱输送的盐酸溶液和接收的金属氯化物溶药箱输送的金属氯化盐溶液引发同离子效应；引发反应器经输送管路连接真空脱气机，真空脱气机的出气口经输送管路连接氯化氢吸收塔，真空脱气机用于对接收的引发反应器输送的料液进行脱气释放，氯化氢吸收塔用于对接收的真空脱气机输送的氯化氢气体进行吸收。本实用新型可以将钢铁工业冷轧酸性废水处理后达标排放，不仅避免传统石灰中和处理造成的资源浪费问题，还使废水中盐酸得以再生，节约了冷轧酸洗的盐酸用量；还可以提取铁离子，使铁离子转化为铁红，实现了铁离子的资源化利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例中提供的酸性冷轧废水的零排放处理系统示意图。

图中，1、调节水池；2、过滤单元；3、耐酸NF膜组件；4、NF产水箱；5、金属氯化物溶药箱；6、引发反应器；7、真空脱气机；8、氯化氢吸收塔；9、NF浓水箱；10、曝气池；11、反应池；12、干燥装置；13、产水池；14、回用管路；15、抽真空管路；16、真空泵。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

针对钢铁冷轧厂中，带钢在冷轧之前，须清除其表面氧化铁皮，通常以盐酸作为酸洗剂。酸洗剂在带钢表面发生如下反应：Fe + 2HCl →FeCl₂ + H₂，在空气中FeCl₂会发生部分氧化反应生成FeCl₃，所以，酸性冷轧废水中的成分以盐酸、FeCl₂、FeCl₃为主，还伴有其他悬浮物和油类。为了进行酸性冷轧废水的零排放处理系本实用新型实施例提供如下解决方案。

参见图1，本实用新型实施例提供一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，包括调节水池1、过滤单元2、耐酸NF膜组件3、NF产水箱4、金属氯化物溶药箱5、引发反应器6、真空脱气机7和氯化氢吸收塔8；

调节水池1经输送管路连接过滤单元2，调节水池1用于对接收的预处理后的冷轧酸性废水进行均质均量；

过滤单元2经输送管路连接耐酸NF膜组件3，过滤单元2用于对接收的调节水池1均质均量后的冷轧酸性废水进行悬浮物过滤；

耐酸NF膜组件3的产水口经输送管路连接NF产水箱4，耐酸NF膜组件3用于对接收的过滤单元2过滤后的冷轧酸性废水进行分盐处理；

NF产水箱4经输送管路连接引发反应器6，金属氯化物溶药箱5经输送管路连接引发反应器6，NF产水箱4用于接收耐酸NF膜组件3的产水口输送的含氢离子和氯离子的盐酸溶液，金属氯化物溶药箱5用于进行金属氯化盐溶液配置；引发反应器6用于对接收的NF产水箱4输送的盐酸溶液和接收的金属氯化物溶药箱5输送的金属氯化盐溶液引发同离子效应；

引发反应器6经输送管路连接真空脱气机7，真空脱气机7的出气口经输送管路连接氯化氢吸收塔8，真空脱气机7用于对接收的引发反应器6输送的料液进行脱气释放，氯化氢吸收塔8用于对接收的真空脱气机7输送的氯化氢气体进行吸收。

本实施例中，耐酸NF膜组件3的浓水口经输送管路连接有NF浓水箱9，NF浓水箱9用于接收耐酸NF膜组件3浓水口输送的含二价铁离子和三价铁离子的溶液。NF浓水箱9经输送管路连接有曝气池10，曝气池10用于将接收的耐酸NF膜组件3浓水口输送的二价铁离子氧化为三价铁离子。曝气池10经输送管路连接有反应池11，反应池11用于对接收的曝气池10输送的料液进行中和及絮凝。反应池11经输送管路连接有干燥装置12，干燥装置12用于对接收的反应池11输送的沉淀物进行脱水干燥。

本实施例中，反应池11的产水口经输送管路连接有产水池13，产水池13用于接收反应池11的产水口输送的上清液。真空脱气机7的产水口经输送管路连接至产水池13，产水池13还用于接收真空脱气机7的产水口输送的料液。真空脱气机7的产水口和产水池13之间的输送管路还连接有回用管路14，回用管路14连接在金属氯化物溶药箱5，回用管路14用于对真空脱气机7的产水口输送的料液进行回用。真空脱气机7配置有抽真空管路15，抽真空管路15设有真空泵16，真空泵16用于通过抽真空管路15对真空脱气机7进行抽气。

本实施例中，将预处理后的冷轧酸性废水引入调节水池1进行均质均量，通过提升泵的提升作用依次通过过滤单元2的过滤器、保安过滤器等进行悬浮物的去除，避免后续的耐酸NF膜组件3出现膜污堵现象及后续产品纯度低的问题。由于酸性冷轧废水pH约为1~3，常规NF膜对酸性废水不耐受，故应用耐酸NF膜组件3进行分盐，将Fe²⁺、Fe³⁺与C1^-进行分离。

具体的，耐酸NF膜可有效截留Fe²⁺、Fe³⁺等多价阳离子，而对氯离子、碳酸氢根离子等一价阴离子截留率很低。利用耐酸NF膜组件3的这一特性，将过滤后的水引入耐酸NF膜组件3进行分盐。Fe²⁺、Fe³⁺被截留在耐酸NF膜的浓水侧，将浓水引入NF浓水箱9。而H⁺、Cl^-透过耐酸NF膜组件3的NF膜，得到低浓度的HCl溶液，将耐酸NF膜组件3的产水侧溶液引入NF产水箱4。

具体的，NF产水箱4中储存的是低浓度的盐酸，若将其中的盐酸分离提纯，再回用到冷轧酸洗方案中，不仅实现盐酸的循环利用，而且还可以去除水中的酸性物质，使最终产水达标。通过利用盐酸与氯化盐之间的同离子效应提取氯化氢气体。首先在金属氯化物溶药箱5将金属氯化盐溶于水配成一定浓度的氯化盐溶液，NF产水箱4将产水引入引发反应器6。在引发反应器6中按加入一定量的氯化盐溶液，在搅拌器的不断搅拌作用下，利用氯离子的同离子效应，打破氯化氢和水的共沸平衡，将氯化氢从盐酸溶液中深度解析得到氯化氢气体。应用的原理如下：HCl（l）+MxCly（l）→HCl（g）+MxCly（l）+H₂O。MxCly为金属氯化物（如Al，Ca，Mg，K，Zn等）。

本实施例中，真空脱气机7是基于亨利定律，利用气体在水中溶解度与水温和压力相关。在一定温度下，气体在水中的溶解度与压力成正比。压力降低，气体溶解度降低。在引发反应器6与真空脱气机7之间通过输送管路连通。使用时，真空泵16抽掉真空脱气机7内空气，同时物料从真空脱气机7的进料口自吸进入真空脱气机7内，将进料液中的游离氯化氢气体和溶解性的氯化氢气体释放出来，再通过自动排气阀排出系统进入氯化氢吸收塔8，脱气后的料液中主要是被稀释的金属氯化盐溶液，部分通过回流管路可返回至金属氯化物溶药箱5，再加入适量相应的金属氯化盐配置成一定浓度的药剂进行回用，节约了氯化盐药剂的用量；剩余部分排至产水池13。

本实施例中，将NF浓水箱9中的浓水引入曝气池10，在曝气池10中通入空气，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺。将曝气池10内的浓水引入反应池11，在不断搅拌的作用下加入氢氧化钠溶液发生化学中和反应和铁离子的絮凝反应，低浓度的盐酸被氢氧化钠中和，Fe³⁺在氢氧化钠的作用下生成氢氧化铁胶体，在聚丙烯酰胺(PAM)作用下胶体絮凝下沉，将反应池11底层的沉淀物引入压滤机进行脱水，脱水后的Fe(OH)₃通过干燥装置12进行干燥、焙烧处理得到氧化铁，可作为工业产品铁红外售，反应池11的上清液排至产水池13。

综上所述，本实用新型通过将预处理后的冷轧酸性废水引入调节水池1进行均质均量，通过提升泵的提升作用依次通过过滤单元2的过滤器、保安过滤器等进行悬浮物的去除，避免后续的耐酸NF膜组件3出现膜污堵现象及后续产品纯度低的问题。耐酸NF膜组件3将过滤后的水引入耐酸NF膜组件3进行分盐。Fe²⁺、Fe³⁺被截留在耐酸NF膜的浓水侧，将浓水引入NF浓水箱9。而H⁺、Cl^-透过耐酸NF膜组件3的NF膜，得到低浓度的HCl溶液，将耐酸NF膜组件3的产水侧溶液引入NF产水箱4。NF产水箱4中储存的是低浓度的盐酸，通过利用盐酸与氯化盐之间的同离子效应提取氯化氢气体。首先在金属氯化物溶药箱5将金属氯化盐溶于水配成一定浓度的氯化盐溶液，NF产水箱4将产水引入引发反应器6。在引发反应器6中按加入一定量的氯化盐溶液，在搅拌器的不断搅拌作用下，利用氯离子的同离子效应，打破氯化氢和水的共沸平衡，将氯化氢从盐酸溶液中深度解析得到氯化氢气体。真空泵16抽掉真空脱气机7内空气，同时物料从真空脱气机7的进料口自吸进入真空脱气机7内，将进料液中的游离氯化氢气体和溶解性的氯化氢气体释放出来，再通过自动排气阀排出系统进入氯化氢吸收塔8，脱气后的料液中主要是被稀释的金属氯化盐溶液，部分通过回流管路可返回至金属氯化物溶药箱5，再加入适量相应的金属氯化盐配置成一定浓度的药剂进行回用，节约了氯化盐药剂的用量；剩余部分排至产水池13。另外，将NF浓水箱9中的浓水引入曝气池10，在曝气池10中通入空气，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺。将曝气池10内的浓水引入反应池11，在不断搅拌的作用下加入氢氧化钠溶液发生化学中和反应和铁离子的絮凝反应，低浓度的盐酸被氢氧化钠中和，Fe³⁺在氢氧化钠的作用下生成氢氧化铁胶体，在聚丙烯酰胺(PAM)作用下胶体絮凝下沉，将反应池11底层的沉淀物引入压滤机进行脱水，脱水后的Fe(OH)₃通过干燥装置12进行干燥、焙烧处理得到氧化铁，可作为工业产品铁红外售，反应池11的上清液排至产水池13。本实用新型可以将钢铁工业冷轧酸性废水处理后达标排放，不仅避免传统石灰中和处理造成的资源浪费问题，还使废水中盐酸得以再生，节约了冷轧酸洗的盐酸用量；还可以提取铁离子，使铁离子转化为铁红，实现了铁离子的资源化利用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，其特征在于，包括调节水池（1）、过滤单元（2）、耐酸NF膜组件（3）、NF产水箱（4）、金属氯化物溶药箱（5）、引发反应器（6）、真空脱气机（7）和氯化氢吸收塔（8）；

所述调节水池（1）经输送管路连接所述过滤单元（2），所述调节水池（1）用于对接收的预处理后的冷轧酸性废水进行均质均量；

所述过滤单元（2）经输送管路连接所述耐酸NF膜组件（3），所述过滤单元（2）用于对接收的所述调节水池（1）均质均量后的冷轧酸性废水进行悬浮物过滤；

所述耐酸NF膜组件（3）的产水口经输送管路连接所述NF产水箱（4），所述耐酸NF膜组件（3）用于对接收的所述过滤单元（2）过滤后的冷轧酸性废水进行分盐处理；

所述NF产水箱（4）经输送管路连接所述引发反应器（6），所述金属氯化物溶药箱（5）经输送管路连接所述引发反应器（6），所述NF产水箱（4）用于接收所述耐酸NF膜组件（3）的产水口输送的含氢离子和氯离子的盐酸溶液，所述金属氯化物溶药箱（5）用于进行金属氯化盐溶液配置；所述引发反应器（6）用于对接收的所述NF产水箱（4）输送的盐酸溶液和接收的所述金属氯化物溶药箱（5）输送的金属氯化盐溶液引发同离子效应；

所述引发反应器（6）经输送管路连接所述真空脱气机（7），所述真空脱气机（7）的出气口经输送管路连接所述氯化氢吸收塔（8），所述真空脱气机（7）用于对接收的所述引发反应器（6）输送的料液进行脱气释放，所述氯化氢吸收塔（8）用于对接收的所述真空脱气机（7）输送的氯化氢气体进行吸收。

2.根据权利要求1所述的一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，其特征在于，所述耐酸NF膜组件（3）的浓水口经输送管路连接有NF浓水箱（9），所述NF浓水箱（9）用于接收所述耐酸NF膜组件（3）浓水口输送的含二价铁离子和三价铁离子的溶液。

3.根据权利要求2所述的一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，其特征在于，所述NF浓水箱（9）经输送管路连接有曝气池（10），所述曝气池（10）用于将接收的所述耐酸NF膜组件（3）浓水口输送的二价铁离子氧化为三价铁离子。

4.根据权利要求3所述的一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，其特征在于，所述曝气池（10）经输送管路连接有反应池（11），所述反应池（11）用于对接收的所述曝气池（10）输送的料液进行中和及絮凝。

5.根据权利要求4所述的一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，其特征在于，所述反应池（11）经输送管路连接有干燥装置（12），所述干燥装置（12）用于对接收的所述反应池（11）输送的沉淀物进行脱水干燥。

6.根据权利要求5所述的一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，其特征在于，所述反应池（11）的产水口经输送管路连接有产水池（13），所述产水池（13）用于接收所述反应池（11）的产水口输送的上清液。

7.根据权利要求6所述的一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，其特征在于，所述真空脱气机（7）的产水口经输送管路连接至所述产水池（13），所述产水池（13）还用于接收所述真空脱气机（7）的产水口输送的料液。

8.根据权利要求7所述的一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，其特征在于，所述真空脱气机（7）的产水口和所述产水池（13）之间的输送管路还连接有回用管路（14），所述回用管路（14）连接在所述金属氯化物溶药箱（5），所述回用管路（14）用于对所述真空脱气机（7）的产水口输送的料液进行回用。

9.根据权利要求8所述的一种酸性冷轧废水的零排放处理系统，其特征在于，所述真空脱气机（7）配置有抽真空管路（15），所述抽真空管路（15）设有真空泵（16），所述真空泵（16）用于通过所述抽真空管路（15）对所述真空脱气机（7）进行抽气。

Images