一种不锈钢冷轧酸性废水浓缩液零排放方法技术

本发明专利技术提供一种不锈钢冷轧酸性废水浓缩液的零排放方法，依次包括以下步骤：（1）软化、混凝沉淀；（2）pH调节；（3）过滤；（4）膜蒸馏，经步骤（3）处理后的废水浓缩液，加热至55～75℃后，进入膜蒸馏组件，所得冷凝水可回用于生产；（5）蒸发结晶，经过步骤（4）膜蒸馏处理排出的浓水进入蒸发结晶器进行蒸发结晶，得到晶浆，晶浆进入加热室升温95～100℃后，热晶浆进入结晶室，沸腾，使溶液达到过饱和状态，产生晶体排出。本发明专利技术零排放方法将不锈钢冷轧废水反渗透脱盐处理产生的浓缩液，经膜蒸馏和蒸发结晶工艺处理，得到的纯水回用于生产，将浓缩液中的无机盐转化为固体，实现了废水零排放，具有良好的社会效益和环境效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理
，具体涉及一种不锈钢冷轧酸性废水浓缩液的零排放 方法。
技术介绍
钢铁行业属于水资源消耗大户，因此实施废水回用是钢铁企业降低吨钢耗新水和 吨钢废水排放量，贯彻国家节能减排政策的一项重要措施。钢铁行业废水的一个特点就是 电导率高，而大部分的用户都对电导率有一定的要求。钢铁企业目前普遍采用的混凝、沉 淀、过滤以及生物、化学处理等工艺对水中的溶解性无机离子基本没有去除效果，经处理后 的废水只能回用于一些对水质要求不高的场合，这在很大程度上限制了废水的回用量。如 果能将废水经脱盐处理降低电导率后就可以回用于高水质要求的用户，这样将会大大降低 钢铁企业的吨钢耗水和吨钢废水排放量。 国内一些缺水比较严重的钢铁企业如太钢、唐钢、邯钢等均建成了废水脱盐回用 工程，但是其废水水源大多为钢铁企业炼钢、乳钢等工艺的循环冷却水，该部分废水的电导 率不高，一般在3000 μ s/cm以下，硬度也不高，因此其脱盐回用工艺相对比较简单。 冷轧废水，尤其是酸性废水是钢铁企业较难回用的废水之一，该废水具有水质变 化大，电导率和硬度高等特点。碳钢企业酸洗大多为盐酸酸洗，盐酸的再生工艺也比较成 熟，因此进入废水处理系统的只是清洗的稀酸废水。而对于不锈钢冷轧企业来讲，其酸洗工 艺决定了其冷轧酸性废水的复杂性，不锈钢冷轧大多采用混酸清洗，包括硝酸、硫酸以及氢 氟酸等，同时不锈钢企业一般既生产不锈钢，又生产碳钢，因此废水中也含有盐酸。混酸再 生系统比较复杂，工艺也不是很稳定，当混酸再生系统不能正常工作时部分浓酸也会进入 废水处理系统，这就造成废水的酸性很强，pH有时在1以下，此时需要投加大量的氢氧化钙 来中和废水的酸性，因此中和后的不锈钢冷轧酸性废水电导率和钙离子产生的硬度都远高 于碳钢冷轧酸性废水。对于不锈钢冷轧酸性废水，钢铁企业普遍采用的处理工艺就是中和、 沉淀、过滤后排放。 将不锈钢冷轧酸性废水进行脱盐处理后，产生的合格水可以回用于生产，但是同 时也会产生部分浓缩液，相比于脱盐之前的原水，浓缩液中各项离子的含量得到成倍的浓 缩。浓缩液中的超标因子主要是硝酸盐氮，其含量甚至可以高达l〇〇〇〇mg/L以上。去除硝 酸盐氮最有效的方法就是生物反硝化脱氮，反硝化过程需要消耗大量的碳源，一般认为污 水中B0D5/N03-N > 3?5时碳源是充足的。不锈钢冷轧酸性废水浓缩液中几乎是不包含 有机碳源的，因此需要外加碳源，甲醇是最常用的外加碳源。每反硝化lg的硝酸盐氮，理论 上需要消耗2. 47g的甲醇，甲醇的价格大致在5500?6000元/吨，因此如果用甲醇作为外 加碳源，按照硝酸盐氮浓度l〇〇〇〇mg/L计算，甲醇的理论药剂成本在136-149元/吨。 膜蒸馈（membrane distillation,简称MD)是近年来发展起来的一种新型膜分离 技术。膜蒸馏是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，膜的一侧 与热的待处理的溶液直接接触（称为热侧），另一侧直接或间接地与冷的水溶液接触（称为 冷侧）。热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化，通过膜进入冷侧并被冷凝成液相，其他组 分则被疏水膜阻挡在热侧，从而实现混合物分离或提纯的目的。 不锈钢冷轧酸性废水反渗透浓缩液中的无机盐分是非挥发性的，当浓缩液被加热 时，其中的水形成水蒸汽，采用膜蒸馏工艺时水蒸汽透过疏水性的膜孔，经冷凝后产生纯 水；液相浓缩液不能穿透膜而被截留，由此浓缩液得到进一步的浓缩，同时产生纯水可供生 产工艺使用。膜蒸馏工艺需要将浓缩液整体加热，需要消耗大量的能量，但是其所需的能源 品质不高，当现场有可以利用的低品位热源如废热、低压蒸汽等时，可以大大降低膜蒸馏的 成本。 膜蒸馏技术可以浓缩液做进一步的浓缩，但随着其中盐分浓度的升高，当达到盐 的饱和溶解度时变会发生结晶，在膜蒸馏膜的表面形成结晶，造成膜的堵塞和润湿，使得通 量降低，产水水质恶化。因此当盐分的浓度接近饱和溶解度时，就要停止浓缩。 蒸发结晶工艺是采用加热的方法，在沸腾状态下，使溶液中的水分或其它具有挥 发性的溶剂气化移除，其溶液中的溶质数量不变，从而使溶液浓缩，当溶质的浓度超过其溶 度积时，溶质以晶体的形式析出。蒸发结晶工艺用于废水浓缩时，产生的蒸馏水可以回用于 生产，盐类以固体的形式析出。可以真正实现废水零排放。 查阅已有的专利及文献资料，目前还没有针对不锈钢冷轧酸性废水反渗透浓缩液 零排放技术方面的报道。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种不锈钢冷轧酸性废水浓缩液零排 放方法，该零排放方法将不锈钢冷轧废水反渗透脱盐处理产生的浓缩液，经膜蒸馏和蒸发 结晶工艺处理，得到的纯水回用于生产，将浓缩液中的无机盐转化为固体，实现了废水零排 放；同时该零排放方法具有经济和环保双重效果，具有良好的社会效益和环境效益。 本专利技术的技术解决方案如下： 本专利技术提供，依次包括以下步骤： ( 1)软化、混凝沉淀，将不锈钢冷轧酸性废水浓缩液，通过碳酸钠药剂软化法，加入 碳酸钠，控制反应池中废水浓缩液pH在9. 5?10 ;在所述反应池中再加入10-50ppm的絮 凝剂和0-3ppm的助凝剂； (2) pH调节，经步骤（1)处理后的废水浓缩液用盐酸调节pH6?7 ; (3)过滤，经步骤（2)处理后的废水浓缩液，经过滤去除其中的颗粒物； (4)膜蒸馏，经步骤（3)处理后的废水浓缩液，加热至55?75°C后，进入膜蒸馏组 件，在膜蒸馏组件内部部分被蒸发为水蒸汽，水蒸气穿透疏水性的蒸馏膜，通过真空抽吸至 冷凝器，将水蒸汽冷凝为冷凝水，所得冷凝水可回用于生产；所述膜蒸馏后的浓水80%? 99. 9%循环至膜蒸馏组件的入口处，0. 1 %?20%排放； (5)蒸发结晶，经过步骤（4)膜蒸馏处理排出的浓水进入蒸发结晶器进行蒸发结 晶，得到晶浆；所述晶浆进入加热室升温95?100°C后，热晶浆进入结晶室，沸腾，使溶液达 到过饱和状态，产生晶体排出。 根据本专利技术提供的不锈钢冷轧酸性废水浓缩液的零排放方法，优选的是，所述经 步骤（3)处理后的废水浓缩液作为所述冷凝器中将水蒸汽冷凝为冷凝水的冷却水。 根据本专利技术提供的不锈钢冷轧酸性废水浓缩液的零排放方法，优选的是，所述步 骤（4)膜蒸馏，将作为冷却水冷凝过蒸汽的浓缩液和膜蒸馏产生的80%?99. 9%浓水混 合加热至55?75°C后，进入膜蒸馏组件，在膜蒸馏组件内部部分被蒸发为水蒸汽，水蒸气 穿透疏水性的蒸馏膜，通过真空抽吸至冷凝器，将水蒸汽冷凝为冷凝水，冷凝水可回用于生 产；所述膜蒸馏后的浓水80%?99. 9%循环至膜蒸馏组件的入口处，0. 1%?20%排放。 根据本专利技术提供的不锈钢冷轧酸性废水浓缩液的零排放方法，优选的是，所述步 骤（4)膜蒸馏，经步骤（3)处理后的废水浓缩液，加热至55?75°C后，进入膜蒸馏组件，在膜 蒸馏组件内部部分被蒸发为水蒸汽，水蒸气穿透疏水性的蒸馏膜，通过空气吹扫至冷凝器， 将水蒸汽冷凝为冷凝水，所得冷凝水可回用于生产；所述膜蒸馏后的浓水80%?99. 9%循 环至膜蒸馏组件的入口处，0. 1%?20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢冷轧酸性废水浓缩液的零排放方法，依次包括以下步骤：（1）软化、混凝沉淀，将不锈钢冷轧酸性废水浓缩液，通过碳酸钠药剂软化法，加入碳酸钠，控制反应池中废水浓缩液pH在9.5～10；在所述反应池中再加入10‑50ppm的絮凝剂和0‑3ppm的助凝剂；（2）pH调节，经步骤（1）处理后的废水浓缩液用盐酸调节pH6～7；（3）过滤，经步骤（2）处理后的废水浓缩液，经过滤去除其中的颗粒物；（4）膜蒸馏，经步骤（3）处理后的废水浓缩液，加热至55～75℃后，进入膜蒸馏组件，在膜蒸馏组件内部废水浓缩液部分被蒸发为水蒸汽，水蒸气穿透疏水性的蒸馏膜，通过真空抽吸至冷凝器，将水蒸汽冷凝为冷凝水，所得冷凝水可回用于生产；所述膜蒸馏后的浓水80％～99.9%循环至膜蒸馏组件的入口处，0.1％～20%排放；（5）蒸发结晶，经过步骤（4）膜蒸馏处理排出的浓水进入蒸发结晶器进行蒸发结晶，得到晶浆；所述晶浆进入加热室升温95～100℃后，热晶浆进入结晶室，沸腾，使溶液达到过饱和状态，产生晶体排出。

【技术特征摘要】
1. 一种不锈钢冷轧酸性废水浓缩液的零排放方法，依次包括以下步骤： (1) 软化、混凝沉淀，将不锈钢冷轧酸性废水浓缩液，通过碳酸钠药剂软化法，加入碳酸 钠，控制反应池中废水浓缩液pH在9. 5?10 ;在所述反应池中再加入10-50ppm的絮凝剂 和0-3ppm的助凝剂； (2) pH调节，经步骤（1)处理后的废水浓缩液用盐酸调节pH6?7 ; (3 )过滤，经步骤（2 )处理后的废水浓缩液，经过滤去除其中的颗粒物； (4) 膜蒸馏，经步骤（3)处理后的废水浓缩液，加热至55?75°C后，进入膜蒸馏组件， 在膜蒸馏组件内部废水浓缩液部分被蒸发为水蒸汽，水蒸气穿透疏水性的蒸馏膜，通过真 空抽吸至冷凝器，将水蒸汽冷凝为冷凝水，所得冷凝水可回用于生产；所述膜蒸馏后的浓水 80 %?99. 9%循环至膜蒸馏组件的入口处，0. 1 %?20%排放； (5) 蒸发结晶，经过步骤（4)膜蒸馏处理排出的浓水进入蒸发结晶器进行蒸发结晶，得 到晶浆；所述晶浆进入加热室升温95?100°C后，热晶浆进入结晶室，沸腾，使溶液达到过 饱和状态，产生晶体排出。2. 根据权利要求1所述的不锈钢冷轧酸性废水浓缩液的零排放方法，其特征在于，所 述经步骤（3)处理后的废水浓缩液作为所述冷凝器中将水蒸汽冷凝为冷凝水的冷却水。3. 根据权利要求1所述的不锈钢冷轧酸性废水浓缩液的零排放方法，其特征在于，所 述步骤（4)膜蒸馏，将作为冷却水冷凝过蒸汽的浓缩液和膜蒸馏产生的80%?99. 9%浓水 混合加热至55?75°C后，进入膜蒸馏组件，在膜蒸馏组件内部部分被蒸发为水蒸汽，水蒸 气穿透疏水性的蒸馏膜，通过真空抽吸至冷凝器，将水蒸汽冷凝为冷凝水，冷凝水可回用于 生产；所述膜蒸馏后的浓水80%?99. 9%循环至膜蒸馏组件的入口处，0. 1%?20%排放。4. 根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯红娟，刘勇，尹婷婷，李恩超，曹跃华，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，宝钢不锈钢有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31