TWI443195B - 高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法 - Google Patents

Description

高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法

本發明是有關於一種冷卻循環水之淨化處理方法，且特別是有關於一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法。

高爐是一貫作業煉鋼廠之生產心臟。高爐通常配備有高爐密閉冷卻循環水系統，用以冷卻高爐之冷卻盒(Cooling Box)、爐本體環形管(Main Ring)、鼓風嘴(Tuyere)等重要設備。冷卻水一般又稱為除礦水。由於冷卻循環水量相當大，因此對於冷卻水之水質要求相當高，即冷卻水對上述重要設備的腐蝕速率需小於每年1.0密爾(mpy)。

當系統主管線經清洗、酸洗除鏽、鈍化、及造膜處理等作業後，若冷卻水處理的控制不佳，除礦水中之銅份濃度含量會高達0.1ppm。一旦，除礦水中之銅份濃度含量無預期地上升至0.2ppm以上，且懸浮固體、鐵份濃度含量均大餘1.0ppm時，此冷卻循環水系統會開始發生電流腐蝕現象。此時，若輸送管線造膜用之碳鋼腐蝕抑制藥劑[成分為鉬酸鹽(MoO₄ ^- )]與銅腐蝕抑制藥劑[成分為甲基苯駢三氮唑(tolyltriazole；TTA)]濃度含量亦偏低時，將會導致輸送管線、冷卻盒、爐本體環形管、鼓風嘴等重要設備之碳鋼與銅材質逐漸受到腐蝕，而且也會使壓力計偵測點發生沉積堵塞問題。最後，會造成設備需停機維修、用水成本與購買藥劑費用上升等重大損失。

因此，為了避免上述重大損失的發生，煉鋼廠均會對冷卻水進行淨化處理，藉以改善冷卻水之水質。舉例而言，當開放式冷卻循環水系統水質不佳時，例如懸浮固體濃度含量偏高時，一般係採用旁流砂濾過濾器(Sand Filter)來過濾冷卻水，藉以改善淨化冷卻水之水質。另外，當密閉冷卻循環水系統之水質不佳時，一般係採用旁流袋式過濾器(Bag Filter)來過濾冷卻水，藉以改善淨化冷卻水之水質。

一般而言，旁流過濾處理法係利用大型旁流過濾器來對部分之循環水量進行過濾處理，藉此降低循環水系統之懸浮固體濃度含量，進而達到淨化冷卻水之水質的目的。根據一般實務，旁流過濾器處理之水量通常約為全部循環水量的1%~5%。另外，根據實場處理經驗，當冷卻水中的懸浮固體顆粒大且濃度高於30ppm時，袋式過濾器的處理效果相當好。但是，對於顆粒粒徑小於5μm之懸浮固體，袋式過濾器需經長期過濾，才能顯示其處理效果。

至於當密閉冷卻循環水的水質受到鐵份等重金屬汙染時，目前可採用離子交換樹脂法(Ion Exchange Method)、超過濾/逆滲透法(UF/RO Method)、或倒極式電透析法(Electrodialysis Reversal Method)來進行處理，以降低冷卻水中之鐵份等重金屬汙染物的濃度。但是，這些方法的處理設備的建置價格昂貴，且處理上也不符成本效益。另外，由於高爐密閉冷卻循環水系統是屬於鹼性水處理方案，其pH值高達8.5以上，且腐蝕抑制藥劑係採用濃度要求大於185ppm的陰離子型鉬酸鹽，因此若使用上述處理設備來淨化改善冷卻水的水質，極有可能會影響高爐系統之水處理方案的穩定性，而導致這些處理設備的應用性大幅降低。

目前，有提出一些關於改善與淨化水質之文獻與專利。舉例而言，發表於1999出版之Kurita水處理手冊(Kurita Handbook of Water Treatment)中的高爐體冷卻系統之腐蝕與腐蝕預防(Corrosion and Corrosion Prevention for Blast Furnace Body Cooling System)。此技術係在密閉冷卻系統中添加1.0ppm之TTA，以將銅/銅合金材質的腐蝕速率控制在小於1mg/dm² -day，藉此減緩銅/銅合金材質的腐蝕。此外，為了保護環境，而將碳鋼腐蝕抑制劑從鉻酸鹽改為鉬酸鹽，並將添加量控制在大於180ppm，藉此可使碳鋼腐蝕速率控制在小於1mpy。但此技術並未針對密閉冷卻循環水系統遭受懸浮固體、鐵份與銅份等汙染物汙染時，提出因應處理方案。

蓋福英、李東生與孫超永於2006年在「煉鐵(IRONMAKING)期刊」中發表「鞍鋼7號高爐改造性大修冷卻系統採用的新技術」。此技術之高爐爐本體採用全冷卻壁冷卻，且閉路冷卻循環水系統是採用軟水。其中，軟水係採用鈉離子軟化器與相對應之再生鹽系統來對原水進行軟化處理。此外，為了加強水質的過濾、保持水質、以及防止閥門與管道的阻塞，此技術更設置一台自動過濾器與一套加藥控制系統。此技術主要係採用離子交換法來軟化原水，但並未針對如何移除閉路冷卻循環水系統之軟水汙染物提出處理方案。

日本川崎製鐵公司於2009年生產一種Kob自動逆洗砂濾器。此Kob自動逆洗砂濾器係一種特殊用途過濾器，主要應用在封閉型冷卻循環水系統之過濾及RO/UF/奈米過濾(NF)等薄膜造水的前置過濾。此過濾器可吸收鐵、鈣與鎂等離子、以及硫化氫。此過濾器之過濾精度達10μm以下，且利用此過濾器改善後之冷卻水的水質佳。此技術並未針對過濾器對鐵離子之移除效率提出清楚說明。

1993年公告之美國專利編號第5217607號提出一種具有過濾器、靜電處理與紫外線輻射室之水淨化系統(Water decontamination system with filter,electrostatic treatment and UV radiation chamber)。此水消毒系統係主要係用以改善閉路冷卻循環水系統之懸浮固體濃度與總菌落數偏高兩大問題。因此，此專利之核心技術為過濾與殺菌。此技術採用特殊型砂濾裝置，並搭配自動清洗系統，而可將懸浮固體顆粒降低至2.0μm以下，進而可獲得較佳的冷卻水水質。此專利並未針對此特殊型砂濾過濾器對鐵份、銅份等汙染物之移除效果提出清楚說明。

1992年公告之美國專利編號第5114576號提出一種防止汙染物累積在收集與循環水系統中的方法(Prevention of contaminants buildup in captured and recirculated water systems)。此專利提出採用RBX-A、RBX-A2L、或NCX-100等特殊型袋式過濾裝置，並搭配高分子助凝劑的添加使用，來改善冷卻循環水系統之總菌落數與懸浮兔體濃度偏高的問題，而獲得較佳之冷卻水質。其中，這些特殊型袋式過濾裝置之濾袋孔徑為5μm~10μm。但，此專利並未針對這些特殊型袋式過濾裝置對冷卻水處理前後之懸浮固體鐵份、銅份等汙染物之移除效率提出清楚說明。

因此，目前亟需一種密閉冷卻循環水系統之淨化處理技術，以有效解決密閉冷卻循環水系統中懸浮固體、鐵份與銅份濃度含量偏高的問題。

因此，本發明之一態樣就是在提供一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，可有效去除冷卻水中之懸浮固體、以及鐵份與銅份，進而可大幅提升冷卻水之水質。

本發明之另一態樣是在提供一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，可大幅改善冷卻水之水質，因此可大大地降低冷卻水對高爐及其管線中碳鋼與銅材質的腐蝕速率。

本發明之又一態樣是在提供一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，其旁流吸附過濾器所排放之廢水量遠少於傳統之袋式過濾器，因此可節省水資源。

根據本發明之上述目的，提出一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，包含下列步驟。設置一旁流吸附過濾器於高爐之一密閉冷卻循環水系統中，且此密閉冷卻循環水系統之一冷卻水流經旁流吸附過濾器。其中，旁流吸附過濾器包含：一桶槽；以及複數個吸附粒子裝在桶槽內，其中每一吸附粒子包含一陽離子型高分子覆膜。設置一自動逆洗控制裝置於旁流吸附過濾器上。利用旁流吸附過濾器對冷卻水進行一過濾處理，以利用前述之吸附粒子吸附冷卻水中之複數個陰電性汙染物。當旁流吸附過濾器之一入口與一出口之間的一水壓差大於一預設值時，利用自動逆洗控制裝置對旁流吸附過濾器進行一再生處理。

依據本發明之一實施例，上述之陽離子型高分子覆膜之材料為丙烯酸胺類陽離子型高分子。

依據本發明之另一實施例，上述之吸附粒子之一載體的材料為玻璃。

依據本發明之又一實施例，上述每一吸附粒子之一載體的粒徑範圍從0.2mm至0.5mm。

依據本發明之再一實施例，上述之桶槽之材料為不鏽鋼。

依據本發明之再一實施例，在上述旁流吸附過濾器中，吸附粒子的填充率範圍從70%至90%。

依據本發明之再一實施例，上述之預設值為1.0Kg/cm² 。

依據本發明之再一實施例，上述之陰電性汙染物包含懸浮固體、鐵離子、亞鐵離子、銅離子、及其水合物。

依據本發明之再一實施例，上述之再生處理包含下列步驟。關閉旁流吸附過濾器之入口。利用一鹼性清洗溶液清洗吸附粒子，以移除每一吸附粒子上之懸浮固體、陰電性汙染物與陽離子型高分子覆膜，而暴露出每一吸附粒子之一載體。進行一塗佈處理，以在每一載體表面上塗覆一新的陽離子型高分子覆膜。

依據本發明之再一實施例，上述之鹼性清洗溶液之溶劑包含氫氧化鈉與界面活性劑。

由於，傳統旁流過濾器最多只能將高爐密閉冷卻循環水系統之冷卻水中的懸浮固體、總鐵、總銅等汙染物的含量分別降低至1.0ppm、1.0ppm與0.1ppm，無法符合現場管制標準。因此，為了有效降低冷卻水中懸浮固體、總鐵、總銅等汙染物的含量，以避免冷卻盒、高爐爐本體、環形管、鼓風嘴等重要設備之碳鋼與銅材質遭到腐蝕，並避免壓力計偵測點發生汙染物沉積堵塞，本發明在此提出一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法。本發明之淨化處理方法具有高懸浮固體、鐵份與銅份去除率，以及出水水質佳與設備材質腐蝕速率低等優點，而可有效解決高爐密閉循環水系統中懸浮固體、鐵份與銅份濃度含量偏高所造成之設備腐蝕問題。

請參照第1圖，其係繪示依照本發明一實施方式的一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理的裝置示意圖。高爐之密閉冷卻循環水系統主要係用以提供冷卻水，來冷卻高爐爐本體100之冷卻盒、爐本體環形管、鼓風嘴等重要設備。高爐之密閉冷卻循環水系統之裝置主要包含旁流吸附過濾器104、自動逆洗控制裝置106以及輸送管路116。輸送管路116用以輸送冷卻水134。其中，輸送管路116可連通旁流吸附過濾器104與自動逆洗控制裝置106，並可將冷卻水134傳送至高爐爐本體100之欲冷卻的設備，來冷卻這些設備。

輸送管路116先與高爐爐本體100之欲冷卻的設備連接。輸送管路116經過高爐爐本體100後，接著與旁流吸附過濾器104連通，如此可使冷卻高爐爐本體100之設備的冷卻水134進入旁流吸附過濾器104內來進行過濾。旁流吸附過濾器104具有冷卻水134的入口118與出口120，通過高爐爐本體100之冷卻水134從旁流吸附過濾器104之入口118進入旁流吸附過濾器104，經旁流吸附過濾器104過濾處理後，再自旁流吸附過濾器104之出口120流出，並透過輸送管路116繼續循環至高爐爐本體100之設備。在一正常運轉狀態下，冷卻循環水系統透過輸送管路116，而在高爐爐本體100之設備與旁流吸附過濾器104之間循環。

在一實施例中，高爐爐本體100之設備與旁流吸附過濾器104之間的冷卻循環水系統的循環水量可例如控制在一小時約5000噸。

然而，為避免輸送管路116、高爐爐本體100之設備或旁流吸附過濾器104破損而產生漏水，冷卻循環水系統更可配備有底部水槽112。底部水槽112中儲放有備用之冷卻水136。底部水槽112透過輸送管路124而與輸送管路116連接。其中，輸送管路124與輸送管路116之間設有逆止閥110。在正常運轉情況下，利用逆止閥110來關閉輸送管路124與輸送管路116之間的連通，使冷卻水134在高爐爐本體100之設備與旁流吸附過濾器104之間循環。而當冷卻循環水系統發生漏水現象時，打開逆止閥110，而使輸送管路124與輸送管路116可連通，以使底部水槽112中所儲放之備用冷卻水136可透過輸送管路124，而傳送至輸送管路116，提供高爐爐本體100之設備與旁流吸附過濾器104之間的冷卻循環水系統補充的冷卻水。

在一實施例中，為避免冷卻循環水系統在正常運轉期間，儲放在底部水槽112中之備用冷卻水136在不流動狀態下變質，例如外界汙染物進入、或底部水槽112與輸送管路124鏽蝕而產生雜質，可使底部水槽112透過輸送管路124，而以低流量方式進行備用冷卻水136的循環。在一例子中，備用冷卻水136循環時的流量可控制在一天10噸。

在另一實施例中，為避免高爐爐本體100之設備與旁流吸附過濾器104之間的冷卻循環水系統產生嚴重漏水情況，而底部水槽112所儲存之備用冷卻水136不敷使用，尚可配置緊急補水系統114。此緊急補水系統114內儲存有緊急備用冷卻水138。緊急補水系統114透過輸送管路122而與底部水槽112連通。透過輸送管路122，緊急補水系統114可將緊急備用冷卻水138提供給底部水槽112，再透過輸送管路124而將緊急備用冷卻水138送至高爐爐本體100之設備與旁流吸附過濾器104之間的冷卻循環水系統。

在一實施例中，為避免冷卻循環水系統在正常運轉期間，儲放在緊急補水系統114中之緊急備用冷卻水138在不流動狀態下變質，例如外界汙染物進入、或緊急補水系統114與輸送管路122鏽蝕而產生雜質，可使緊急補水系統114透過輸送管路122，而以低流量方式進行緊急備用冷卻水138的循環。在一例子中，緊急備用冷卻水138循環時的流量可控制在一小時10噸。

此外，高爐爐本體100下之高爐底座102也有屬於自己的冷卻循環水系統。其中，高爐底座102之循環水量可控制在一小時10噸。

在本實施方式中，旁流吸附過濾器104主要包含桶槽132與許多吸附粒子130。這些吸附粒子130裝在桶槽132內。在一實施例中，桶槽132之材料可為不鏽鋼。在旁流吸附過濾器104中，吸附粒子130填充於桶槽132之填充率範圍可例如從70%至90%。在一較佳實施例中，吸附粒子130填充於桶槽132之填充率範圍可約為80%。在一例子中，桶槽132之尺寸可為長等於1.0m，寬等於1.0m，高等於2.0m。此外，旁流吸附過濾器104之過濾流量範圍可例如從每天100噸至每天150噸，較佳之過濾流量範圍可從每天100噸至每天120噸。

在一示範實施例中，每個吸附粒子130包含載體126與陽離子型高分子覆膜128，其中陽離子型高分子覆膜128包覆在載體126之表面。載體126可例如為圓球結構。在一實施例中，載體126的材料可例如為玻璃。載體126的粒徑範圍可例如從0.2mm至0.5mm。在一較佳實施例中，載體126的粒徑可為約0.3mm。此外，陽離子型高分子覆膜128之材料可例如為丙烯酸胺類陽離子型高分子。

利用陰陽離子互相吸附的原理，帶負電荷之懸浮膠體顆粒，即陰電性汙染物，例如懸浮固體、氧化鐵(Fe₂ O₃ )與氧化銅(CuO)，可吸附在此陽離子型高分子覆膜128上。在本實施方式中，陰電性汙染物可例如包含懸浮固體、鐵離子、亞鐵離子、銅離子、及上述離子之水合物。在本實施例中，陽離子型高分子覆膜128對於碳鋼腐蝕抑制劑之成分鉬酸鹽陰離子具有相當低的吸附率。

在一實施例中，高爐之密閉冷卻循環水系統之裝置更可包含自動逆洗控制裝置106。自動逆洗控制裝置106可裝置在旁流吸附過濾器104上。此自動逆洗控制裝置106可為一回饋控制系統。在一實施例中，此自動逆洗控制裝置106可包含控制閥、控制器與壓力開關，而可利用壓力開關或時間設定來啟動旁流吸附過濾器104之正洗與逆洗動作，亦即旁流吸附過濾器104之再生處理動作。自動逆洗控制裝置106更可包含微電腦控制元件，以控制正洗與逆洗處理期間，旁流吸附過濾器104之過濾順序。

在一示範實施例中，高爐之密閉冷卻循環水系統之裝置更可進一步包含腐蝕試片模擬測試裝置108。此腐蝕試片模擬測試裝置108可設置在輸送管路116上，且位於旁流吸附過濾器104之下游。輸送管路116中之冷卻水134可流經腐蝕試片模擬測試裝置108。腐蝕試片模擬測試裝置108內可裝設有標準碳鋼試片。藉由這樣的設計，可即時檢測經旁流吸附過濾器104之冷卻水134水質對於碳鋼之腐蝕速率。

本發明之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法可在上述之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理裝置中進行。請一併參照第1圖與第2圖，其中第2圖係繪示依照本發明一實施方式的一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法的流程圖。進行高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法200時，先如步驟202所述，將旁流吸附過濾器104設置於高爐之密閉冷卻循環水系統中，即設置在高爐爐本體100之下游的輸送管路116中。並且，使密閉冷卻循環水系統之冷卻水134經由輸送管路116的傳送，而流過吸附過濾器104中。

接下來，如步驟204所述，設置自動逆洗控制裝置106於旁流吸附過濾器104上。如同上述，自動逆洗控制裝置106可利用壓力開關或時間設定來啟動旁流吸附過濾器104之再生處理動作。在一示範實施例中，自動逆洗控制裝置106利用壓力開關來啟動旁流吸附過濾器104之再生處理中的正洗與逆洗動作。舉例而言，當自動逆洗控制裝置106感測到旁流吸附過濾器104之冷卻水134的入口118與出口120之間的水壓差大於一預設值時，便利用其內之控制器來控制控制閥，以對旁流吸附過濾器104進行逆洗與正洗處理。在一實施例中，水壓差之預設值可例如為1.0Kg/cm² 。

接下來，如步驟206所述，利用旁流吸附過濾器104對流經高爐爐本體100之冷卻水134進行過濾處理，以完成高爐密閉冷卻循環水的淨化。在此過濾處理中，旁流吸附過濾器104之吸附粒子130除了可過濾冷卻水134中之懸浮固體外，這些吸附粒子130上的陽離子型高分子覆膜128可吸附冷卻水134中的陰電性汙染物，例如鐵離子、亞鐵離子、銅離子、及這些金屬離子之水合物。

在一實施例中，對冷卻水134進行過濾處理時，在高爐之密閉冷卻循環水系統之循環水量為每小時5000噸的情況下，過濾的操作條件為冷卻水134的水壓範圍從1.0Kg/cm² 至2.0Kg/cm² ，冷卻水134的流速範圍從1.0m/sec至2.0m/sec，且旁流吸附過濾器104之處理水量的範圍從每天100噸至每天150噸。在一較佳實施例中，於高爐之密閉冷卻循環水系統之循環水量為每小時5000噸的情況下，過濾的操作條件為冷卻水134的水壓為1.5Kg/cm² ，冷卻水134的流速為1.5 m/sec，且旁流吸附過濾器104之處理水量為每天120噸。

在本一實施方式中，高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法200包含對旁流吸附過濾器104進行再生處理。如步驟208所述，利用旁流吸附過濾器104對冷卻水134進行一段時間的過濾處理後，當自動逆洗控制裝置感測到旁流吸附過濾器104之冷卻水的入口118與出口120之間的水壓差大於一預設值時，例如大於1.0Kg/cm² 時，利用自動逆洗控制裝置106來對旁流吸附過濾器104進行再生處理。完成旁流吸附過濾器104之再生處理後，即可利用旁流吸附過濾器104繼續對冷卻水134進行過濾處理。

於再生處理中，自動逆洗控制裝置106先關閉旁流吸附過濾器104之入口118的進水閥。接下來，對旁流吸附過濾器104進行汙染物移除之自動逆洗作業。在一實施例中，此自動逆洗作業利用鹼性清洗溶液清洗吸附粒子130，以將滯留在每個吸附粒子130上之懸浮固體、陰電性汙染物與其陽離子型高分子覆膜128一併加以清洗移除，而暴露出這些吸附粒子130之內部載體126。在一實施例中，鹼性清洗溶液之溶劑包含氫氧化鈉與界面活性劑。在一例子中，鹼性清洗溶液係約15公斤且濃度為1%的鹼性溶液與乾淨之冷卻水(除礦水)充分混合而成。而且，逆洗作業可先循環清洗30分鐘後，再靜置10分鐘。

接著，完成再生處理程序之逆洗作業後，進行高分子膜之塗覆與再生作業，而在每個載體126表面上重新塗佈一層新的陽離子型高分子覆膜128。在一例子中，高分子膜之塗覆與再生作業可採用濃度約為1%且重量約為15公斤之丙烯酸胺類陽離子型高分子水溶液，並將此丙烯酸胺類陽離子型高分子水溶液與約10噸的乾淨除礦水充分混合。而且，進行高分子膜之塗覆與再生作業時，可先循環塗覆30分鐘後，再靜置10分鐘。

在一示範例子中，完成逆洗作業、以及高分子膜之塗覆與再生作業後，可利用乾淨之除礦水進行測試。當旁流吸附過濾器104之入口118與出口120之水壓差維持在小於或等於0.1atm時，即表示再生處理已完成。

下列以數個實施例與比較例來說明本發明之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理的實施與功效。

比較例1

在此比較例中，配合高爐的大修作業，同時進行高爐密閉冷卻循環水系統之主輸送管線的預清洗作業，藉以清除焊渣、鐵屑與油汙等雜物。完成主輸送管線之預清洗作業後，再進行輸送管線之除鏽作業。由於輸送管線之碳鋼表面的活性相當高，此時隨即進行除礦水的換水作業，並添加主成分為鉬酸鹽之高劑量碳鋼腐蝕抑制劑、與主成分為TTA之銅腐蝕抑制劑，來進行輸送管線之造膜處理。藉此可保護碳鋼與銅材質之重要設備免於受到腐蝕。

完成主輸送管線之清洗、除鏽、換水與造膜處理作業後，卻仍發現高爐之密閉冷卻循環水系統中之懸浮固體(S.S.)、總鐵(T-Fe)、與總銅(T-Cu)的濃度含量分別為2.0~2.1ppm、1.0~1.1ppm與0.16~0.17ppm，均有偏高的現象。而根據實務經驗，除礦水中之總銅意外上升至0.2ppm以上，且懸浮固體與總鐵的濃度均大於1.0ppm的情況下，此密閉冷卻循環水系統的設備將會開始發生電流腐蝕的問題。

有鑑於此，此比較例先將碳鋼腐蝕抑制劑的濃度由148ppm調高至210ppm，並將銅腐蝕抑制劑的濃度由1.0ppm調高至2.5ppm。接著，利用商用袋式過濾器來過濾除礦水，以改善除礦水的水質。其中，此商用袋式過濾器之濾袋孔徑約為1μm，每天處理的水量為480噸。有關高爐旁流袋式過濾器處理前後之除礦水的水質如下表1所記錄。

由上表1之水質分析結果可知，除礦水水質經啟動袋式過濾器約一個多月後，於起始日之69天後的除礦水中的鉬酸鹽腐蝕抑制劑濃度為204ppm，此濃度穩定高於管制值185ppm。其次，此時之除礦水中的異常汙染物，即懸浮固體、總鐵與總銅的濃度依序降低至1.3ppm、0.53ppm與0.07ppm，移除率分別為38%、47%與59%。這樣的水質仍無法符合要求，因此必須再進一步改善與淨化除礦水的水質。

實施例1

在本實施例中，旁流吸附過濾器於除礦水壓為1.5Kg/cm² ，且冷卻水流速為2.0m/sec的條件下，每天處理冷卻水量120噸。此外，將自動逆洗控制裝置設定為冷卻水進出旁流吸附過濾器之水壓差大於1.0Kg/cm² 時，即自動進行旁流吸附過濾器之逆洗與高分子薄膜再生作業。然後，對除礦水進行取樣分析，以評估懸浮固體、總鐵與總銅的移除效率。本實施例之高爐密閉冷卻循環水經旁吸附過濾器處理前後之除礦水水質如下表2所記錄。

由上表2之分析結果可知，經旁流吸附過濾器處理約一個月後，於起始日之29天後的除礦水中的懸浮固體、總鐵與總銅的濃度分別自1.3ppm、0.54ppm與0.07ppm降低至微量、0.24ppm與0.03ppm，移除率分別為近乎100%、56%與29%。由此確認，運用本實施例之方法可有效移除除礦水中的懸浮固體、鐵離子與銅離子及其水合物等異常汙染物。此外，除礦水之pH值與MoO₄ ^- 之濃度仍可大致維持在原來之控制值，因此可確認本實施例之旁流吸附過濾器的使用並不會影響冷卻循環水系統之防蝕配方藥劑的正常操控。再繼續處理一個月後，於起始日之60天後的除礦水中的懸浮固體、總鐵與總銅的濃度分別可再降低至微量、0.21ppm與0.02ppm。由此可再度確認，運用本實施例之方法的處理效果良好。

另外，由此實驗分析結果可知，旁流吸附過濾器之再生處理期間的清洗水量與排放廢水量約為10噸。經過換算後，運用本實施例之方法每個月再生處理之清洗水量與排放廢水量約為50噸，僅相當於傳統袋式過濾器的三分之一。如此可確認，運用本實施例之方法可減少廢水排放量，而可節省水資源。

本實施例更如第1圖所示之裝置，其在高爐密閉冷卻循環水系統中裝設有例如標準碳鋼試片之腐蝕試片模擬測試裝置，以檢測經過旁流吸附過濾器處理後之除礦水水質對碳鋼腐蝕速率的影響。試驗結果記錄於下表3。

上表3之控制組為未經過濾器處理之除礦水。由表3之測試分析結果可知，於除礦水水質為懸浮固體微量、總鐵含量0.21ppm、總銅含量0.02ppm、pH為9.7、碳鋼腐蝕抑制劑MoO₄ ^- 含量為202ppm、銅蝕抑制劑TTA之含量為2.4ppm，且在溫度50℃的條件下，試驗一星期。經過本實施例之旁流吸附過濾器處理過之除礦水對標準碳鋼材質之腐蝕速率為0.02mpy。這樣的試驗結果表示經旁流吸附過濾器處理後之除礦水的水質不會使設備材質發生電流腐蝕現象。而且，與控制組之碳鋼腐蝕速率1.0mpy相較之下，運用本實施例之改善幅度大於90%。由此可知，運用本實施例之方法確實可大幅改善除礦水水質。

實施例2

此實施例之高爐密閉冷卻循環水系統與上述之實施例1雷同，但本實施例之密閉冷卻循環水系統之除礦水先經旁流袋式過濾器處理。除礦水經旁流袋式過濾器處理後之水質記錄於下表4。

由上表4之除礦水水質分析結果可知，經袋式過濾器連續處理將近二個月之後，於起始日之58天後的除礦水中的懸浮固體、總鐵與總銅的濃度分別自1.3ppm、1.00ppm與0.06ppm降低至1.2ppm、0.53ppm與0.05ppm。此外，經袋式過濾器處理後，除礦水之pH與MoO₄ ^- 分別自9.2與214ppm降低至9.0與211ppm，由此確認這樣的處理方式並不會影響此密閉冷卻循環水系統之水處理方案防蝕配方的正常操控。

從上表4可知，由於經處理後，除礦水中之懸浮固體、總鐵與總銅等汙染物的含量仍無法符合現場管控值，因此本實施例再利用旁流吸附過濾器來進一步改善除礦水的水質。再經旁流吸附過濾器過濾後之除礦水的水質記錄於下表5。

由上表5之除礦水水質分析結果可知，於起始日經旁流吸附過濾器處理29天後之除礦水中的懸浮固體、總鐵與總銅的濃度分別自1.2ppm、0.53ppm與0.05ppm降低至微量、0.35ppm與0.02ppm。於起始日25天後，對此旁流吸附過濾器進行第一次再生處理。然後，持續過濾除礦水至起始日32天後，此時除礦水中的懸浮固體、總鐵與總銅的濃度分別降低至微量、0.24ppm與0.02ppm。接著，繼續過濾除礦水至起始日63天後，此時除礦水中的懸浮固體、總鐵與總銅的濃度分別降低至微量、0.20ppm與0.02ppm。由此可確認，運用本實施例之方法的處理效果良好，經處理後之除礦水符合管制要求。

本實施例更如第1圖所示之裝置，其在高爐密閉冷卻循環水系統中裝設有例如標準碳鋼試片與銅試片之腐蝕試片模擬測試裝置，以線上檢測經過旁流吸附過濾器處理後之除礦水水質對碳鋼與銅腐蝕速率的影響。試驗結果記錄於下表6。

由上表6之試驗結果可知，以處理後之除礦水水質連續進行三個月的試驗，經計算利用本實施例之方法淨化處理後之除礦水水質對碳鋼與銅材質之腐蝕速率均小於0.1mpy，相當低。因此，經旁流吸附過濾器處理後之除礦水水質不會使設備與輸送管線的材質發生電流腐蝕現象。相較於控制組之未經過濾器處理之除礦水對碳鋼1.0mpy與銅0.5mpy的腐蝕速率，本實施例之除礦水對碳鋼與銅材質之腐蝕速率的改善幅度分別為90%與80%。

另外，由此實驗分析結果可知，旁流吸附過濾器之再生處理期間的清洗水量與排放廢水量約為10噸。經過換算後，運用本實施例之方法每個月再生處理之清洗水量與排放廢水量約為50噸，僅相當於傳統袋式過濾器的三分之一。如此可確認，運用本實施例之方法可減少廢水排放量，而可節省水資源。

由上述實施例1與2之試驗結果可知，本發明所提出之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法效果顯著，對除礦水具有相當高之懸浮固體、鐵份與銅份去除率，而可大幅降低除礦水對設備碳鋼與銅材質的腐蝕速率。而且，處理後之除礦水的水質佳，亦可回收至原密閉冷卻循環水系統之已處理水。

舉例而言，與本發明之實施方式相較之下，傳統之旁流袋式過濾器對於除礦水中之懸浮固體、總鐵與總銅最多分別僅能降至1.2ppm~1.3ppm、0.52ppm~0.53ppm與0.05ppm~0.07ppm。但使用本發明之實施方式之旁流吸附過濾器，並搭配自動逆洗控制裝置，不僅可使除礦水中之懸浮固體、總鐵與總銅之含量分別降低至微量、0.20ppm~0.21ppm與0.02ppm~0.03ppm，而且可使淨化處理後之除礦水對碳鋼與銅材質之腐蝕速率均降低至小於0.1mpy。此外，在本發明之實施方式中，再生用之清洗水量與排放廢水量可降低至每月50噸，相當於傳統袋式過濾器的三分之一，可有效節省水資源。

由上述本發明之實施方式可知，本發明之一優點為可有效去除冷卻水中之懸浮固體、以及鐵份與銅份，進而可大幅提升冷卻水之水質。

由上述本發明之實施方式可知，本發明之另一優點為可大幅改善冷卻水之水質，因此可大大地降低冷卻水對高爐及其管線中碳鋼與銅材質的腐蝕速率。

由上述本發明之實施方式可知，本發明之又一優點就是因為旁流吸附過濾器所排放之廢水量遠少於傳統之袋式過濾器，因此可減少廢水排放量，達到節省水資源的功效。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．高爐爐本體

102．．．高爐底座

104．．．旁流吸附過濾器

106．．．自動逆洗控制裝置

108．．．腐蝕試片模擬測試裝置

110．．．逆止閥

112．．．底部水槽

114．．．緊急補水系統

116．．．輸送管路

118．．．入口

120．．．出口

122．．．輸送管路

124．．．輸送管路

126．．．載體

128．．．陽離子型高分子覆膜

130．．．吸附粒子

132．．．桶槽

134．．．冷卻水

136．．．冷卻水

138．．．冷卻水

200．．．淨化處理方法

202．．．步驟

204．．．步驟

206．．．步驟

208．．．步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理的裝置示意圖。

第2圖係繪示依照本發明一實施方式的一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法的流程圖。

200．．．淨化處理方法

202．．．步驟

204．．．步驟

206．．．步驟

208．．．步驟

Claims (9)

1. 一種高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，包含：設置一旁流吸附過濾器於該高爐之一密閉冷卻循環水系統中，且該密閉冷卻循環水系統之一冷卻水流經該旁流吸附過濾器，其中該旁流吸附過濾器包含：一桶槽；以及複數個吸附粒子，裝在該桶槽內，其中每一該些吸附粒子包含一陽離子型高分子覆膜；設置一自動逆洗控制裝置於該旁流吸附過濾器上；利用該旁流吸附過濾器對該冷卻水進行一過濾處理，以利用該些吸附粒子吸附該冷卻水中之複數個陰電性汙染物；以及當該旁流吸附過濾器之一入口與一出口之間的一水壓差大於一預設值時，利用該自動逆洗控制裝置對該旁流吸附過濾器進行一再生處理，其中該再生處理包含：關閉該旁流吸附過濾器之該入口；利用一鹼性清洗溶液清洗該些吸附粒子，以移除每一該些吸附粒子上之該些懸浮固體、該些陰電性汙染物與該陽離子型高分子覆膜，而暴露出每一該些吸附粒子之一載體；以及進行一塗佈處理，以在每一該些載體表面上塗覆一新的陽離子型高分子覆膜。
2. 如請求項1所述之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理 方法，其中該陽離子型高分子覆膜之材料為丙烯酸胺類陽離子型高分子。
3. 如請求項1所述之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，其中每一該些吸附粒子之一載體的材料為玻璃。
4. 如請求項1所述之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，其中每一該些吸附粒子之一載體的粒徑範圍從0.2mm至0.5mm。
5. 如請求項1所述之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，其中該桶槽之材料為不鏽鋼。
6. 如請求項1所述之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，其中在該旁流吸附過濾器中，該些吸附粒子的填充率範圍從70%至90%。
7. 如請求項1所述之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，其中該預設值為1.0Kg/cm² 。
8. 如請求項1所述之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，其中該些陰電性汙染物包含懸浮固體、鐵離子、亞鐵離子、銅離子、及其水合物。
9. 如請求項1所述之高爐密閉冷卻循環水之淨化處理方法，其中該鹼性清洗溶液之一溶劑包含氫氧化鈉與界面活性劑。