申請(qǐng)日2014.09.01
公開(公告)日2014.11.19
IPC分類號(hào)C02F9/04
摘要
本發(fā)明提供一種熱軋廢水回用處理系統(tǒng)及其處理方法，處理系統(tǒng)包括設(shè)有熱軋廢水入口的通過管道將熱軋廢水導(dǎo)入的鐵皮顆粒沉淀池，鐵皮顆粒沉淀池通過提升泵連通至填料反應(yīng)器，填料反應(yīng)器通過出水泵連通至回用水箱，填料反應(yīng)器為密閉圓柱體，填料反應(yīng)器自下而上分別設(shè)有進(jìn)水口、布水器、下部煤矸石陶粒填料區(qū)、鐵渣填料區(qū)、上部煤矸石陶粒填料區(qū)、澄清區(qū)，所述澄清區(qū)和上部煤矸石陶粒填料區(qū)之間設(shè)有填料隔板;本發(fā)明對(duì)熱軋廢水進(jìn)行沉淀、過濾、吸附、氧化還原等處理，使熱軋廢水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，可重新用于熱軋前段工藝，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，同時(shí)達(dá)到技能減排的效果。
權(quán)利要求書
1.一種熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，其特征在于：包括設(shè)有熱軋廢水入口的通過管道將熱軋 廢水導(dǎo)入的鐵皮顆粒沉淀池，所述鐵皮顆粒沉淀池通過提升泵連通至填料反應(yīng)器，所述 填料反應(yīng)器通過出水泵連通至回用水箱，所述填料反應(yīng)器為密閉圓柱體，所述填料反應(yīng) 器自下而上分別設(shè)有進(jìn)水口、布水器、下部煤矸石陶粒填料區(qū)、鐵渣填料區(qū)、上部煤矸 石陶粒填料區(qū)、澄清區(qū)，所述澄清區(qū)和上部煤矸石陶粒填料區(qū)之間設(shè)有填料隔板，澄清 區(qū)的上方設(shè)有沖洗水入口，沖洗水入口上方設(shè)有排水口，下部煤矸石陶粒填料區(qū)和鐵渣 填料區(qū)之間設(shè)有沖洗水出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的填料反應(yīng)器中的 上、下部煤矸石陶粒填料區(qū)中的煤矸石陶粒填料采用煤矸石和粘土高溫制備，制備的陶 粒的成分按質(zhì)量百分比計(jì)：煤矸石為80～93%，粘土為7～20%;其中
煤矸石的成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括：SiO2：50～62%;Al2O3：19.5～23%;Fe2O3：4～9%; CaO：1～5%;MgO：0.2～2%;K2O：1～3%;Na2O：0.5～2%;燒失量：3～12%，煤 矸石的粒徑是2～30mm，均勻度是85%～98%;
粘土的成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括：SiO2：60～75%;Al2O3：8～15%;Fe2O3：2～11%; CaO：1～6%;MgO：0.5～2%;燒失量：3～7%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，其特征在于，煤矸石陶粒填料區(qū) 中的煤矸石陶粒填料的制備方法包括如下步驟：
(1)、破碎和篩分：采用破碎機(jī)過篩分級(jí)，篩取粒徑為2～10mm煤矸石;
(2)、低溫干燥：粒徑為2～10mm煤矸石在110℃的干燥箱干燥2～4小時(shí);
(3)、中溫培燒：干燥后的煤矸石在箱式電阻爐內(nèi)140-160℃先預(yù)熱20-40min，然后溫 度升溫到550-700℃，升溫速率為r=150～200℃/h，550-700℃時(shí)恒溫20-40min，使煤矸 石陶粒內(nèi)部得充分膨脹;
(4)、高溫?zé)Y(jié)：升溫到950-1000℃，升溫速率為r=25～55℃/h，恒溫10-20min，然后 升溫至1300℃，升溫速率為r=20～50℃/h，升溫時(shí)分別在1050℃，1100℃，1150℃，1200℃， 1250℃恒溫培燒8～15min，在1300℃恒溫30min;
(5)、自然冷卻：自然冷卻，熔物冷卻后變硬，冷卻制得煤矸石陶粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，其特征在于：所述下部煤矸石陶粒填 料區(qū)、鐵渣填料區(qū)、上部煤矸石陶粒填料區(qū)的體積各為總填料區(qū)的三分之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，其特征在于：鐵皮顆粒沉淀池長(zhǎng)寬比 為1.4～1.7，熱軋廢水在其中的停留時(shí)間為23～51min，平均流速為1～10m/s，表面負(fù) 荷為0.4～0.8m3/(m2﹒h)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，其特征在于：所述鐵皮顆粒沉淀池長(zhǎng) 寬比為1.5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，其特征在于：所述布水器的孔徑為 45mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，其特征在于，所制煤矸石陶粒粒徑為 2mm～10mm，表皮粗糙堅(jiān)硬，內(nèi)有許多微孔，呈灰黑色，氣孔率為40～65%，抗壓強(qiáng) 度≥1.5MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的鐵渣填料區(qū)內(nèi)部 為高爐鐵渣填料，所述高爐鐵渣填料為鐵渣與炭粒按1：0.03～0.3的重量比混合，鐵渣 填料是2.0～10.0mm的高爐鐵渣，鐵渣先用15%堿液于90度下浸泡20分鐘去除表面油 漬，再用10%的鹽酸溶液浸泡去除表面氧化物，再用自來水沖洗干凈，所述炭粒是焦炭、 活性炭、煤渣、煙道灰、無煙煤等的一種及其組合，炭粒的粒徑是0.3～6.0mm。
10.一種利用上述權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)進(jìn)行熱軋廢水回 用處理的方法，其特征在于：熱軋廢水由進(jìn)水管道收集后首先經(jīng)過鐵皮顆粒沉淀池，去 除99.9%的氧化鐵皮，廢水然后進(jìn)入填料反應(yīng)器，通過布水器依次經(jīng)過填料區(qū)中的下部 煤矸石陶粒填料區(qū)、鐵渣填料區(qū)和上部煤矸石陶粒填料區(qū)，分別去除熱軋廢水的懸浮物 和重金屬、COD，再經(jīng)澄清區(qū)和填料隔板從排水口排出，經(jīng)過處理的廢水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)， 通過出水泵進(jìn)入回用水箱，重新用于熱軋前段工藝。
說明書
一種熱軋廢水回用處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱軋廢水回用的處理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)
作為我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，鋼鐵工業(yè)自改革開放以來，快速發(fā)展，近年來一直處于高速發(fā)展 階段，鋼年產(chǎn)量增幅在15%-22%。可是鋼鐵工業(yè)是一個(gè)高能耗、高資源、高污染的產(chǎn)業(yè)，其 水資源消耗巨大，約占全國(guó)工業(yè)用水量的14%。我國(guó)鋼鐵企業(yè)的單位耗用水量仍高于國(guó)外先 進(jìn)鋼鐵企業(yè)的水平，近一步降低鋼鐵企業(yè)噸鋼耗用新水量，提高鋼鐵企業(yè)水的循環(huán)利用率， 加強(qiáng)鋼鐵企業(yè)廢水的綜合處理與回用是我國(guó)鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。
目前國(guó)家對(duì)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)的“節(jié)能減排”政策正逐步提高，2012年10月1日 起頒布了新的《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13456-2012)要求自2015年1月1日起， 現(xiàn)有企業(yè)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)COD為40mg/L，總氮為20mg/L，并對(duì)各類重金屬排放均有嚴(yán)格的要求。
熱軋廢水是指鋼鐵廠熱軋車間在通過扎輥將鋼錠熱軋成各種鋼材時(shí)(鋼板、鋼棒、鋼軌 等)需用水冷卻軋輥，沖洗氧化鐵皮而產(chǎn)生的廢水。熱軋廢水中含有較多的氧化鐵皮等懸浮 物，以及生產(chǎn)過程中泄漏的潤(rùn)滑油等，并且隨生產(chǎn)鋼材品種的不同含有不同濃度的銅、鋅等 重金屬，水溫為15～40℃，每軋制1噸鋼板約排出廢水30-40m3。
廢水回用是廢水處理的最終目標(biāo)，是企業(yè)節(jié)能減排的實(shí)施手段。熱軋廢水可以通過處理 后回用生產(chǎn)，即做到了水資源的循環(huán)利用又達(dá)到了節(jié)能減排的效果。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于根據(jù)熱軋廢水的水質(zhì)水量情況，提供 一種經(jīng)濟(jì)、高效的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)和處理方法，有效提高鋼廠水資源回用率，為今后 國(guó)內(nèi)建設(shè)更節(jié)能環(huán)保的熱軋鋼廠提供有力的水處理技術(shù)支撐和指導(dǎo)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，包括設(shè)有熱 軋廢水入口的通過管道將熱軋廢水導(dǎo)入的鐵皮顆粒沉淀池，所述鐵皮顆粒沉淀池通過提升泵 連通至填料反應(yīng)器，所述填料反應(yīng)器通過出水泵連通至回用水箱，所述填料反應(yīng)器為密閉圓 柱體，所述填料反應(yīng)器自下而上分別設(shè)有進(jìn)水口、布水器、下部煤矸石陶粒填料區(qū)、鐵渣填 料區(qū)、上部煤矸石陶粒填料區(qū)、澄清區(qū)，澄清區(qū)是用來靜置澄清廢水的一段區(qū)域，所述澄清 區(qū)和上部煤矸石陶粒填料區(qū)之間設(shè)有填料隔板，澄清區(qū)的上方設(shè)有沖洗水入口，沖洗水入口 上方設(shè)有排水口，下部煤矸石陶粒填料區(qū)和鐵渣填料區(qū)之間設(shè)有沖洗水出口。
經(jīng)過鐵皮顆粒沉淀池，熱軋廢水中氧化鐵皮去除率達(dá)到99.9%，氧化鐵皮低于5mg/L。
填料反應(yīng)器主要功能是去除熱軋廢水中的COD、懸浮物和以總鐵為主的重金屬。
下部煤矸石陶粒填料區(qū)的主要功能是去除熱軋廢水的懸浮物和重金屬。鐵渣填料區(qū)的主 要功能是去除熱軋廢水中的COD。上部煤矸石陶粒填料區(qū)的功能是進(jìn)一步去除熱軋廢水中的 重金屬和防止鐵渣填料的流失。
作為優(yōu)選方式，所述的填料反應(yīng)器中的上、下部煤矸石陶粒填料區(qū)中的煤矸石陶粒填料 采用煤矸石和粘土高溫制備，制備的陶粒的成分按質(zhì)量百分比計(jì)：煤矸石為80～93%，粘土 為7～20%;其中煤矸石的成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括：SiO2：50～62%;Al2O3：19.5～23%; Fe2O3：4～9%;CaO：1～5%;MgO：0.2～2%;K2O：1～3%;Na2O：0.5～2%;燒失量：3～ 12%，煤矸石的粒徑是2～30mm，均勻度是85%～98%;粘土的成分按質(zhì)量百分比計(jì)包括： SiO2：60～75%;Al2O3：8～15%;Fe2O3：2～11%;CaO：1～6%;MgO：0.5～2%;燒失量： 3～7%。
粘土主要起粘結(jié)劑的作用。
作為優(yōu)選方式，煤矸石陶粒填料區(qū)中的煤矸石陶粒填料的制備方法包括如下步驟：
(1)、破碎和篩分：采用破碎機(jī)過篩分級(jí)，篩取粒徑為2～10mm煤矸石;
(2)、低溫干燥：粒徑為2～10mm煤矸石在110℃的干燥箱干燥2～4小時(shí);
(3)、中溫培燒：干燥后的煤矸石在箱式電阻爐內(nèi)140-160℃先預(yù)熱20-40min，然后 溫度升溫到550-700℃，升溫速率為r=150～200℃/h，550-700℃時(shí)恒溫20-40min，使煤矸 石陶粒內(nèi)部得充分膨脹;
(4)、高溫?zé)Y(jié)：升溫到950-1000℃，升溫速率為r=25～55℃/h，恒溫10-20min， 然后升溫至1300℃，升溫速率為r=20～50℃/h，升溫時(shí)分別在1050℃，1100℃，1150℃， 1200℃，1250℃恒溫培燒8～15min，在1300℃恒溫30min;
(5)、自然冷卻：自然冷卻，熔物冷卻后變硬，冷卻制得煤矸石陶粒。
作為優(yōu)選方式，所述下部煤矸石陶粒填料區(qū)、鐵渣填料區(qū)、上部煤矸石陶粒填料區(qū)的體 積各為總填料區(qū)的三分之一。
作為優(yōu)選方式，鐵皮顆粒沉淀池長(zhǎng)寬比為1.4～1.7，熱軋廢水在其中的停留時(shí)間為23～ 51min，平均流速為1～10m/s，表面負(fù)荷為0.4～0.8m3/(m2﹒h)。
作為優(yōu)選方式，所述鐵皮顆粒沉淀池長(zhǎng)寬比為1.5。
作為優(yōu)選方式，所述布水器的孔徑為45mm。
作為優(yōu)選方式，所制煤矸石陶粒粒徑為2mm～10mm，表皮粗糙堅(jiān)硬，內(nèi)有許多微孔， 呈灰黑色，氣孔率為40～65%，抗壓強(qiáng)度≥1.5MPa。
作為優(yōu)選方式，所述的鐵渣填料區(qū)內(nèi)部為高爐鐵渣填料，所述高爐鐵渣填料為鐵渣與炭 粒按1：0.03～0.3的重量比混合，鐵渣填料是2.0～10.0mm的高爐鐵渣，鐵渣先用15%堿 液于90度下浸泡20分鐘去除表面油漬，再用10%的鹽酸溶液浸泡去除表面氧化物，再用自 來水沖洗干凈，所述炭粒是焦炭、活性炭、煤渣、煙道灰、無煙煤等的一種及其組合，炭粒 的粒徑是0.3～6.0mm。
鐵渣填料區(qū)中的填料具有氧化還原作用和電化學(xué)吸附的能力。由于鐵和炭粒存在明顯的 氧化還原電勢(shì)，鐵渣和炭粒形成了許多微小的原電池，在鐵炭表面，電流在成千上萬(wàn)個(gè)細(xì)小 的微電池內(nèi)流動(dòng)，能夠跟熱軋廢水多種組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，去除廢水中的有機(jī)物。
熱軋廢水在熱軋廢水在上述整個(gè)填料區(qū)的停留時(shí)間是30～120min。在填料反應(yīng)器中設(shè)置 反沖洗口，反沖洗頻率為15天/次。之后熱軋廢水再經(jīng)過填料反應(yīng)器澄清區(qū)和填料隔板從出 水口排出。
本發(fā)明還提供一種熱軋廢水回用處理的方法，熱軋廢水由進(jìn)水管道收集后首先經(jīng)過鐵皮 顆粒沉淀池，去除99.9%的氧化鐵皮，廢水然后進(jìn)入填料反應(yīng)器，通過布水器依次經(jīng)過填料 區(qū)中的下部煤矸石陶粒填料區(qū)、鐵渣填料區(qū)和上部煤矸石陶粒填料區(qū)，分別去除熱軋廢水的 懸浮物和重金屬、COD，再經(jīng)澄清區(qū)和填料隔板從排水口排出，經(jīng)過處理的廢水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)， 通過出水泵進(jìn)入回用水箱，重新用于熱軋前段工藝。
如上所述，本發(fā)明的一種熱軋廢水回用處理系統(tǒng)及處理方法，對(duì)熱軋廢水進(jìn)行沉淀、過 濾、吸附、氧化還原等處理，使熱軋廢水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，可重新用于熱軋前段工藝，實(shí)現(xiàn)水 資源的循環(huán)利用，同時(shí)達(dá)到技能減排的效果。
