CN101428939B

CN101428939B - 冷轧废水深度处理回用***

Info

Publication number: CN101428939B
Application number: CN2008102072278A
Authority: CN
Inventors: 刘捷涛; 张晓旗; 庞翠玲; 王万俊
Original assignee: Baosteel Engineering and Technology Group Co Ltd
Current assignee: Baowu Water Technology Co Ltd
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: CN101428939A

Abstract

本发明涉及一种冷轧废水深度处理回用***，包括预处理过程、生化二级处理过程和电吸附除盐处理过程。预处理过程包括均和曝气调节池、两级pH调整槽、溶气气浮、中间水池、冷却塔、冷却水池、板式换热器等。生化二级处理过程包括生物接触氧化池、斜板沉淀池、膜生物反应池、反应器、清洗箱、抽吸泵等。电吸附除盐处理过程包括电吸附原水池、电吸附模块、清水池、回用水泵、再生泵、排污泵、电吸附浓水池等。冷轧废水经过均和曝气调节、两级pH调整、溶气气浮的预处理过程；接触氧化加上膜生物反应器的生化二级处理过程；电吸附深度除盐处理过程，有效地去除了冷轧废水中的污染物，使冷轧废水可以回用，达到节能减排的目的。

Description

冷轧废水深度处理回用***

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种钢铁行业冷轧废水的深度处理回用***。

背景技术

钢铁行业的冷轧废水成分复杂，水质变化较大。为了有效地处理冷轧废水，在处理***的工艺中必须投加各种化学药剂(如HCl、Ca(OH)2、PAC等)进行中和反应、混凝沉淀，以去除废水中的污染物。此外，冷轧废水中掺杂了大量带钢轧制过程中使用的添加剂，使冷轧废水中溶解了大量阴、阳离子，废水电导率较高，平均电导率大于3000μs/cm。经过后续生化处理后，可保证有机物(COD)、悬浮物(SS)、油分等指标达到国家一级排放标准，但电导率基本没有变化。

随着国家对节能减排的要求越来越高，冷轧废水处理达标后回用是一种必然趋势。要使冷轧废水满足回用标准，传统的冷轧废水处理***显然是不行的。因此要开发一种既能处理COD、SS、油分等常规污染物，又能去除废水中盐分的新的冷轧废水处理***，才能达到回用的目的。这其中深度除盐处理，降低废水电导率是一个关键问题。目前应用较广泛的除盐技术有反渗透、离子交换、电渗析、蒸馏等，这些技术最大的缺点是对进水水质的要求很高，经常规处理后达标排放的水质远不能满足进水要求。如果将其应用在冷轧废水深度处理回用***中，必定会增加预处理的投资成本，增加运行成本，给日常维护运行带来不便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的任务是提供一种处理效果稳定、生产运行成本低、操作运行简便的冷轧废水深度处理回用***。

本发明的技术解决方案如下：

一种冷轧废水深度处理回用***，它包括预处理装置、生化二级处理装置和电吸附除盐处理装置；

所述预处理装置包括均和曝气调节池，曝气装置，调节池提升泵，第一级pH调整槽，第二级pH调整槽，搅拌机，溶气气浮，溶气泵，溶气罐，中间水池，中间水池提升泵，冷却塔，冷却水池，冷却水池提升泵，以及板式换热器；所述均和曝气调节池内设置曝气装置，均和曝气调节池通过管道连接第一级pH调整槽，均和曝气调节池装有调节池提升泵，第一级pH调整槽与第二级pH调整槽通过管道相接，在第一级pH调整槽和第二级pH调整槽内分别设置搅拌机，第二级pH调整槽通过管道连接溶气气浮，溶气气浮连接溶气泵、溶气罐，溶气气浮通过管道连接至中间水池、中间水池提升泵、直至冷却塔和冷却水池，冷却水池装有冷却水池提升泵，冷却水池又通过管道与板式换热器连接；冷轧废水进入均和曝气调节池，水质、水量均和后由调节池提升至第一级pH值调整槽，又经过第二级pH值调整槽，使废水的pH值控制在6～9，然后废水自流进入溶气气浮，去除其中的油分和部分悬浮物，溶气气浮出水经过两级冷却，使废水温度冷却至≤35℃，进入生化二级处理装置；

所述生化二级处理装置包括第一级生物接触氧化池，曝气装置，斜板沉淀池，第二级生物接触氧化池，混合液提升泵，膜生物反应池，膜生物反应器，清洗箱，以及抽吸泵；所述第一级生物接触氧化池和第二级生物接触氧化池内分别设置曝气装置，第一级生物接触氧化池与第二级生物接触氧化池之间设置斜板沉淀池，斜板沉淀池装有污泥回流泵，斜板沉淀池的污泥回流至第一级生物接触氧化池或第二级生物接触氧化池，第二级生物接触氧化池通过管道与膜生物反应池连接，在该连接管道上装有混合液提升泵，膜生物反应器安置在膜生物反应池中，膜生物反应池通过管道连接至清洗箱，膜生物反应池污泥回流至二级生物接触氧化池，废水由抽吸泵抽吸至电吸附原水池；

所述电吸附除盐处理装置包括电吸附原水池，原水池提升泵，A套电吸附模块，B套电吸附模块，清水池，回用水泵，电吸附中间水池，电吸附再生泵，电吸附排污泵，电吸附浓水池，电吸附浓水排放池，以及浓水排放泵；所述电吸附原水池通过管道连接A套电吸附模块、B套电吸附模块，再连接至清水池，电吸附原水池与A套电吸附模块之间的连接管道上装有原水池提升泵；所述电吸附中间水池通过连接管道分别与电吸附浓水池、电吸附浓水排放池连接，电吸附中间水池与电吸附原水池、电吸附浓水池的连接管道上分别安装电吸附排污泵一、电吸附再生泵及电吸附排污泵二；原水池提升泵将废水提升后进入A套电吸附模块，先进行预排水，预排水进入电吸附原水池，给A套电吸附模块通电，A套电吸附模块进入生产状态、再生状态，此时B套电吸附模块进入工作状态，再生时，A套电吸附模块静置，启动电吸附排污泵一、电吸附排污泵二，使用电吸附浓水池进行排污，外排出水，经时间控制，停止电吸附排污泵一、电吸附排污泵二，启动电吸附再生泵，使用电吸附原水池水继续进行再生，同时将再生水排入电吸附中间水池，用作下一次排污工序的原水，经时间控制，再生结束，关闭电吸附再生泵，进入工作状态；当A套电吸附模块进行排污再生时，B套电吸附模块进入工作程序，两套电吸附模块交替生产和排污再生，以实现连续运行制水，从而对废水溶液除盐处理。

所述预处理装置的溶气气浮装有刮渣机。

所述预处理装置的第二级pH调整槽与溶气气浮的连接管道上装有管道混合器。

所述生化二级处理装置的第一级生物接触氧化池内装有组合式填料。

所述生化二级处理装置的第二级生物接触氧化池内装有组合式填料。

所述生化二级处理装置的膜生物反应器内置有机板式膜。

所述有机板式膜的板膜由改性纳米材料制成。

所述电吸附除盐处理装置的电吸附原水池与A套电吸附模块连接的管道上装有保安过滤器。

所述电吸附除盐处理装置的电吸附中间水池在连接至清水池的管道上装有保安过滤器。

采用本发明的冷轧废水深度处理回用***，冷轧废水经过均和曝气调节、两级pH调整、溶气气浮的预处理过程；接触氧化加上膜生物反应器(MBR)的生化二级处理过程；电吸附深度除盐处理过程，有效地去除了冷轧废水中的COD、SS、油和盐分等污染物，其中COD、SS、油的去除率可达到90％以上，除盐率可达到50％以上，使冷轧废水可以进行回用，达到节能减排的目的。

采用本发明的冷轧废水深度处理回用***，处理效果稳定，生产运行成本低，操作运行简便。应用本发明的***，减轻了高浓度冷轧废水对后续处理单元产生的负荷冲击，为整个***的稳定运行创造了良好的条件。

附图说明

图1是本发明的一种冷轧废水深度处理回用***的预处理过程及生化二级处理过程示意图。

图2是本发明的一种冷轧废水深度处理回用***的电吸附深度除盐处理过程示意图。

图中标记：1为均和曝气调节池，2、21、26为曝气装置，3为调节池提升泵，4为第一级pH调整槽，5为第二级pH调整槽，6、7为搅拌机，8为管道混合器，9为溶气气浮，10为刮渣机，11为溶气泵，12为溶气罐，13为中间水池，14为中间水池提升泵，15为冷却塔，16为冷却水池，17为冷却水池提升泵，18为板式换热器，19为第一级生物接触氧化池，20、25为组合式填料，22为斜板沉淀池，23为污泥回流泵，24为第二级生物接触氧化池，27为混合液提升泵，28为膜生物反应池，29为膜生物反应器，30为清洗箱，31为抽吸泵，32为电吸附原水池，33为原水池提升泵，34、43为保安过滤器，35为A套电吸附模块，36为B套电吸附模块，37为清水池，38为回用水泵，39为电吸附中间水池，40为电吸附再生泵，41为电吸附排污泵一，42为电吸附排污泵二，44为电吸附浓水池，45为电吸附浓水排放池，46为浓水排放泵。

具体实施方式

参看图1和图2，本发明是一种冷轧废水深度处理回用***，它包括预处理过程、生化二级处理过程以及电吸附除盐处理过程。

如图1中所示，预处理过程包括均和曝气调节池1，曝气装置2，调节池提升泵3，第一级pH调整槽4，第二级pH调整槽5，搅拌机6、7，溶气气浮9，溶气泵11，溶气罐12，中间水池13，中间水池提升泵14，冷却塔15，冷却水池16，冷却水池提升泵17，以及板式换热器18。预处理过程还包括刮渣机10和管道混合器8。

均和曝气调节池1内设置曝气装置2，该曝气装置2可以是曝气管。均和曝气调节池1通过管道连接第一级pH调整槽4。均和曝气调节池1装有调节池提升泵3。第一级pH调整槽4与第二级pH调整槽5通过管道相接。在第一级pH调整槽4和第二级pH调整槽5内分别设置搅拌机6、7。第二级pH调整槽5通过管道连接溶气气浮9，第二级pH调整槽5与溶气气浮9的连接管道上装有管道混合器8。溶气气浮9连接溶气泵11、溶气罐12。溶气气浮9装有刮渣机10。溶气气浮9通过管道连接至中间水池13、中间水池提升泵14、直至冷却塔15和冷却水池16。冷却塔15填料采用塑料格栅填料，这种填料具有水气热交换充分、耐高温、防堵、强度高等优点，非常适合用于冷轧废水。冷却水池16装有冷却水池提升泵17。冷却水池16又通过管道与板式换热器18连接。

冷轧废水进入均和曝气调节池1，水质、水量均和后由调节池1提升至第一级pH值调整槽4，又经过第二级pH值调整槽5，使废水的pH值控制在6～9。调节后的废水自流进入溶气气浮9，去除废水中大部分的悬浮物和油分，去除率均可达到70％以上，减轻了高浓度冷轧废水对后续处理过程产生的负荷冲击，为整个***处理过程的稳定运行创造了良好的条件。溶气气浮9出水自流入中间水池13，而后由中间水池提升泵14提升至冷却塔15进行降温冷却，经冷却后的水自流入冷却水池16，再由冷却水池提升泵17提升至板式换热器18，使废水温度冷却至≤35℃，进入生化二级处理过程。

再如图1中所示，生化二级处理过程包括第一级生物接触氧化池19，曝气装置21，斜板沉淀池22，第二级生物接触氧化池24，混合液提升泵27，膜生物反应池28，膜生物反应器29，清洗箱30，以及抽吸泵31。

第一级生物接触氧化池19和第二级生物接触氧化池24内分别设置曝气装置21、26，该曝气装置21、26可以是曝气管。第一级生物接触氧化池19内装有组合式填料20，第二级生物接触氧化池24内装有组合式填料25。第一级生物接触氧化池19与第二级生物接触氧化池24之间设置斜板沉淀池22。斜板沉淀池22装有污泥回流泵23。第二级生物接触氧化池24通过管道与膜生物反应池28连接，在该连接管道上装有混合液提升泵27。膜生物反应器29安置在膜生物反应池28中。膜生物反应池28通过管道连接至清洗箱30。膜生物反应池28污泥回流至二级生物接触氧化池，废水由抽吸泵31抽吸至电吸附原水池32。膜生物反应器29内置有机板式膜，板膜由改性纳米材料制成，板模孔径为100nm，单片板模需空气量12～15L/min。这种形式的膜生物反应器29使固液分离更加彻底，同时防止废水中油分污染膜表面，代替传统的二沉池，保证出水有稳定的通量。同时膜生物反应池中的污泥可回流至二级生物接触氧化池，充分利用了菌种在不同生长时期的特性，最大限度地去除废水中的污染物，回流比300％～500％。膜生物反应器膜使用一段时间后需要进行清洗，以防止膜表面堵塞，保证膜稳定的通量。

经预处理过程降温后的废水可自流入第一级生物接触氧化池19，进行生化氧化反应，再自流入斜板沉淀池22，斜板沉淀池22的污泥回流至第一级生物接触氧化池19或第二级生物接触氧化池24。斜板沉淀池22上层废水自流至第二级生物接触氧化池24，继续进行生化反应。第二级生物接触氧化池24中废水通过混合液提升泵27提升至膜生物反应池28中的膜生物反应器29，进行泥水分离。采用生物接触氧化加上膜生物反应器的处理过程能进一步去除水中的有机物、油分、悬浮物等污染物。

通过以上过程的处理，除了电导率外，确保废水进入电吸附除盐装置前主要水质指标达到设备稳定运行的最低要求，例如：pH值6～9，CODCr≤70mg/L，油≤5mg/L，SS≤5mg/L。再经过电吸附进一步深度除盐处理，即可达到工业回用水的水质要求，从而进行回用。

如图2中所示，电吸附除盐处理过程包括电吸附原水池32，原水池提升泵33，A套电吸附模块35，B套电吸附模块36，清水池37，回用水泵38，电吸附中间水池39，电吸附再生泵40，电吸附排污泵一41，电吸附排污泵二42，电吸附浓水池44，电吸附浓水排放池45，以及浓水排放泵46。

电吸附原水池32通过管道连接A套电吸附模块35、B套电吸附模块36，再连接至清水池37。电吸附原水池32与A套电吸附模块35之间的连接管道上装有原水池提升泵33。电吸附原水池32与A套电吸附模块35连接的管道上装有保安过滤器34。

电吸附中间水池39通过连接管道分别与电吸附浓水池44、电吸附浓水排放池45连接。电吸附中间水池39与电吸附原水池32、电吸附浓水池44的连接管道上分别安装电吸附排污泵一41、电吸附再生泵40及电吸附排污泵二42。电吸附中间水池39在连接至清水池37的管道上装有保安过滤器43。

经膜生物反应器、反应池处理后的废水，电导率依然很高，这部分废水必须经过除盐处理。电吸附原水池32的水经原水池提升泵33提升进入电吸附除盐装置进一步深度处理，电吸附除盐装置在常温常压下运行，再生不需要使用任何酸、碱和盐溶液，无二次污染。电吸附除盐装置应用A套电吸附模块35和B套电吸附模块36这样两套电吸附除盐模块，两套电吸附模块交替生产和排污再生。

下面以A套电吸附模块35的一个生产周期为例，其工作时间60min，再生时间60min，说明电吸附除盐处理过程：

废水经原水池提升泵33提升通过保安过滤器34后进入A套电吸附模块35，先进行预排水，预排水进入电吸附原水池32，预排结束后进入工作状态。给A套电吸附模块35通电，A套电吸附模块35进入生产状态，当达到60min时间控制点时，A套电吸附模块35自动断电、短接、放电，***自动进入再生状态，此时B套电吸附模块36进入工作状态。再生时，A套电吸附模块35静置14min后，启动电吸附排污泵一41、电吸附排污泵二42，使用电吸附浓水池44进行排污工序，排污工序出水外排。当达到18min时间控制点时，停止电吸附排污泵一41、电吸附排污泵二42，启动电吸附再生泵40，使用电吸附原水池32水继续进行再生，同时将再生水排入电吸附中间水池39，用作下一次排污工序的原水；达到18min时间控制点时再生结束，关闭电吸附再生泵40，进入工作状态。当A套电吸附模块35进行排污再生时，B套电吸附模块36进入工作程序，以实现连续制水。B套电吸附模块36的工作、排污再生过程与A套电吸附模块35的生产过程相同。两套电吸附除盐模块的工作、再生时间可根据现场实际调试情况进行调整。两套电吸附模块交替生产和排污再生，以实现连续运行制水，从而对废水溶液除盐处理。

在冷轧废水的深度除盐处理应用上，和传统的除盐技术相比，电吸附技术具有如下特点和优势：

1、电吸附除盐装置在常温常压下运行，运行所需要的条件比较低。

2、对进水水质要求较低，即前道出水水质达到国家一级排放指标就可满足设备要求，对成分复杂的冷轧废水有很好的适用性。

3、***的再生不需要使用任何酸、碱和盐溶液，只是通过电极的放电完成，因此不会有额外的废物产生，无二次污染。

4、不需要高压泵，能耗相对较低。

5、由于对进水水质要求较低，各种污染物对核心部件使用的寿命影响较小，避免了因更换核心部件而带来运行成本的提高。

6、水利用率高，电吸附技术可以大大地提高水的利用率，一般情况下水的利用率可以达到75％以上。

7、电吸附以一个模块为处理单元，单个模块处理水量8～12m³/h，可根据实际需要自由组合，或串、并联使用。

8、运行安全性好，单对电极电压1.5～2V，单个模块内的电极对数可根据水质进行设置，一般400～600对。

采用本发明的冷轧废水深度处理回用***，对冷轧废水处理前后的数据参见下表：

项目	进水指标(mg/l)	出水指标(mg/l)
			CODCr	1000～2000	≤70
油	100～500	≤5
			SS	200～400	≤5
电导率	≤3000μs/cm	≤1500μs/cm
			pH	5～12	6～9

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims

1.一种冷轧废水深度处理回用***，其特征在于，它包括预处理装置、生化二级处理装置和电吸附除盐处理装置；

2.根据权利要求1所述的冷轧废水深度处理回用***，其特征在于，所述预处理装置的溶气气浮装有刮渣机。

3.根据权利要求1所述的冷轧废水深度处理回用***，其特征在于，所述预处理装置的第二级pH调整槽与溶气气浮的连接管道上装有管道混合器。

4.根据权利要求1所述的冷轧废水深度处理回用***，其特征在于，所述生化二级处理装置的第一级生物接触氧化池内装有组合式填料。

5.根据权利要求1所述的冷轧废水深度处理回用***，其特征在于，所述生化二级处理装置的第二级生物接触氧化池内装有组合式填料。

6.根据权利要求1所述的冷轧废水深度处理回用***，其特征在于，所述生化二级处理装置的膜生物反应器内置有机板式膜。

7.根据权利要求6所述的冷轧废水深度处理回用***，其特征在于，所述有机板式膜的板膜由改性纳米材料制成。

8.根据权利要求1所述的冷轧废水深度处理回用***，其特征在于，所述电吸附除盐处理装置的电吸附原水池与A套电吸附模块连接的管道上装有保安过滤器。

9.根据权利要求1所述的冷轧废水深度处理回用***，其特征在于，所述电吸附除盐处理装置的电吸附中间水池在连接至清水池的管道上装有保安过滤器。