一種熱軋廢水回用處理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】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)包括設有熱軋廢水入口的通過管道將熱軋廢水導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器，填料反應器通過出水泵連通至回用水箱，填料反應器為密閉圓柱體，填料反應器自下而上分別設有進水口、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)之間設有填料隔板；本發(fā)明對熱軋廢水進行沉淀、過濾、吸附、氧化還原等處理，使熱軋廢水達到回用標準，可重新用于熱軋前段工藝，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，同時達到技能減排的效果。
【專利說明】一種熱軋廢水回用處理系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及水處理【技術(shù)領域】，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)】
[0002] 作為我國的基礎產(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%?？墒卿撹F工業(yè)是一個高能耗、高資源、高污染的產(chǎn) 業(yè)，其水資源消耗巨大，約占全國工業(yè)用水量的14%。我國鋼鐵企業(yè)的單位耗用水量仍高 于國外先進鋼鐵企業(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，加強鋼鐵企業(yè)廢水的綜合處理與回用是我國鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵之 〇
[0003] 目如國家對廢水的排放標準及相關的"節(jié)能減排"政策正逐步提商，2012年10月 1日起頒布了新的《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》（GB13456-2012)要求自2015年1月1日 起，現(xiàn)有企業(yè)執(zhí)行的標準C0D為40mg/L，總氮為20mg/L，并對各類重金屬排放均有嚴格的要 求。
[0004] 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（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°C，每軋制1噸鋼板約排出廢水30-40m 3。
[0005] 廢水回用是廢水處理的最終目標，是企業(yè)節(jié)能減排的實施手段。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)利用又達到了節(jié)能減排的效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，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、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，為今后國內(nèi)建設更節(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。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，包括 設有熱軋廢水入口的通過管道將熱軋廢水導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器，所述填料反應器通過出水泵連通至回用水箱，所述填料反應 器為密閉圓柱體，所述填料反應器自下而上分別設有進水口、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)之間設有填料隔板，澄清區(qū)的上方設有沖洗水入口， 沖洗水入口上方設有排水口，下部煤矸石陶粒填料區(qū)和鐵渣填料區(qū)之間設有沖洗水出口。
[0008] 經(jīng)過鐵皮顆粒沉淀池，熱軋廢水中氧化鐵皮去除率達到99. 9%，氧化鐵皮低于 5mg/L〇
[0009] 填料反應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。 [0010] 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)的功能是進一步去除熱軋 廢水中的重金屬和防止鐵渣填料的流失。
[0011] 作為優(yōu)選方式，所述的填料反應器中的上、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：煤矸石為80? 93%，粘土為7?20(%;其中煤矸石的成分按質(zhì)量百分比計包括：5丨0 2:50?62(%汸1203 : 19. 5 ?23%;Fe203 :4 ?9%;Ca0 :1 ?5%;Mg0 :0· 2 ?2%;Κ20 :1 ?3%;Na20 :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 分比計包括：Si0 2 : 60 ?75% ;A1203 :8 ?15% ;Fe203 :2 ?11% ;CaO :1 ?6% ;MgO :0· 5 ? 2% ;燒失量：3?7%。
[0012] 粘土主要起粘結(jié)劑的作用。
[0013] 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：
[0014] (1)、破碎和篩分：采用破碎機過篩分級，篩取粒徑為2?10_煤矸石；
[0015] (2)、低溫干燥：粒徑為2?10mm煤矸石在110°C的干燥箱干燥2?4小時；
[0016] (3)、中溫培燒：干燥后的煤矸石在箱式電阻爐內(nèi)140-160°C先預熱20-40min，然 后溫度升溫到550-700°C，升溫速率為r = 150?200°C /h，550-700°C時恒溫20-40min，使 煤矸石陶粒內(nèi)部得充分膨脹；
[0017] (4)、高溫燒結(jié)：升溫到950-1000°C，升溫速率為r = 25?55°C /h，恒溫10-20min， 然后升溫至1300°C，升溫速率為r = 20?50°C /h，升溫時分別在1050°C，1100°C，1150°C， 1200°C，1250°C恒溫培燒 8 ?15min，在 1300°C恒溫 30min ;
[0018] (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。
[0019] 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。
[0020] 作為優(yōu)選方式，鐵皮顆粒沉淀池長寬比為1. 4?1. 7,熱軋廢水在其中的停留時間 為23?51min，平均流速為1?10m/s，表面負荷為0· 4?0· 8m3/(m2 · h)。
[0021] 作為優(yōu)選方式，所述鐵皮顆粒沉淀池長寬比為1. 5。
[0022] 作為優(yōu)選方式，所述布水器的孔徑為45mm。
[0023] 作為優(yōu)選方式，所制煤矸石陶粒粒徑為2mm?10mm，表皮粗糙堅硬，內(nèi)有許多微 孔，呈灰黑色，氣孔率為40?65%，抗壓強度彡1. 5MPa。
[0024] 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 :〇. 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， 炭粒的粒徑是〇· 3?6. 0mm。
[0025] 鐵渣填料區(qū)中的填料具有氧化還原作用和電化學吸附的能力。由于鐵和炭粒存在 明顯的氧化還原電勢，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 個細小的微電池內(nèi)流動，能夠跟熱軋廢水多種組分發(fā)生氧化還原反應，去除廢水中的有機 物。
[0026] 熱軋廢水在熱軋廢水在上述整個填料區(qū)的停留時間是30?120min。在填料反應 器中設置反沖洗口，反沖洗頻率為15天/次。之后熱軋廢水再經(jīng)過填料反應器澄清區(qū)和填 料隔板從出水口排出。
[0027] 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，廢水然后進入填料反應器，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、C0D，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 到回用標準，通過出水泵進入回用水箱，重新用于熱軋前段工藝。
[0028] 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，對熱軋廢水進行沉 淀、過濾、吸附、氧化還原等處理，使熱軋廢水達到回用標準，可重新用于熱軋前段工藝，實 現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，同時達到技能減排的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為熱軋廢水處理工藝流程圖。
[0030] 圖2為填料反應器結(jié)構(gòu)圖。
[0031] 零件標號說明
[0032] 1為進水口
[0033] 2為布水器
[0034] 3為下部煤矸石陶粒填料區(qū)
[0035] 4為沖洗水出口
[0036] 5為鐵渣填料區(qū)
[0037] 6為上部煤矸石陶粒填料區(qū)
[0038] 7為澄清區(qū)
[0039] 8為填料隔板
[0040] 9為沖洗水入口
[0041] 10為排水口

【具體實施方式】
[0042] 以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實 施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0043] 實施例1
[0044] 如圖所示，本實施例提供一種熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，包括設有熱軋廢水入口的 通過管道將熱軋廢水導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 反應器，所述填料反應器通過出水泵連通至回用水箱，所述填料反應器為密閉圓柱體，所述 填料反應器自下而上分別設有進水口 1、布水器2、下部煤矸石陶粒填料區(qū)3、鐵渣填料區(qū)5、 上部煤矸石陶粒填料區(qū)6、澄清區(qū)7,所述澄清區(qū)7和上部煤矸石陶粒填料區(qū)6之間設有填 料隔板8,澄清區(qū)7的上方設有沖洗水入口 9,沖洗水入口上方設有排水口 10,下部煤矸石陶 粒填料區(qū)3和鐵渣填料區(qū)5之間設有沖洗水出口 4。
[0045] 經(jīng)過鐵皮顆粒沉淀池，熱軋廢水中氧化鐵皮去除率達到99. 9%，氧化鐵皮低于 5mg/L〇
[0046] 填料反應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。
[0047] 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C0D。上部煤矸石陶粒填料區(qū)的功能是進一步去除熱軋 廢水中的重金屬和防止鐵渣填料的流失。
[0048] 所述的填料反應器中的上、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：煤矸石為93%，粘土為7% ;其中 煤矸石的成分按質(zhì)量百分比計包括：Si02 : 62 % ;A1203 :19. 5 % ;Fe203 :4 % ;CaO : 1 % ;MgO : 2% ;K20 :3% ;Na20 :2%，其余為雜質(zhì)，燒失量：12%，煤矸石的粒徑是2?30mm，均勻度是 98% ;粘土的成分按質(zhì)量百分比計包括：Si02 :75% ;A1203 :8 % ;Fe203 :2% ;CaO :1% ;MgO : 2% ;其余為雜質(zhì)，燒失量：3%。
[0049] 粘土主要起粘結(jié)劑的作用。
[0050] 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：
[0051] (1)、破碎和篩分：采用破碎機過篩分級，篩取粒徑為2?10_煤矸石；
[0052] (2)、低溫干燥：粒徑為2?10mm煤矸石在110°C的干燥箱干燥2小時；
[0053] (3)、中溫培燒：干燥后的煤矸石在箱式電阻爐內(nèi)140°C先預熱20min，然后溫度升 溫到550°C，升溫速率為r = 150°C /h，550°C時恒溫20min，使煤矸石陶粒內(nèi)部得充分膨脹；
[0054] (4)、高溫燒結(jié)：升溫到950°C，升溫速率為r = 25?55°C /h，恒溫lOmin，然后升 溫至 1300°C，升溫速率為 r = 20 ?50°C /h，升溫時分別在 1050°C，1100°C，1150°C，1200°C， 1250°C恒溫培燒 8min，在 1300°C恒溫 30min ;
[0055] (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。
[0056] 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。
[0057] 鐵皮顆粒沉淀池長寬比為1. 4,熱軋廢水在其中的停留時間為23min，平均流速為 1 ?10m/s，表面負荷為 0· 4 ?0· 8m3/(m2 · h)。
[0058] 所述布水器的孔徑為45mm。
[0059] 所制煤矸石陶粒粒徑為2mm?10mm，表皮粗糙堅硬，內(nèi)有許多微孔，呈灰黑色，氣 孔率為40?65%，抗壓強度彡1. 5MPa。
[0060] 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的重量比混合，鐵渣填料是2. 0?10. 0mm的高爐鐵漁，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。
[0061] 鐵渣填料區(qū)中的填料具有氧化還原作用和電化學吸附的能力。由于鐵和炭粒存在 明顯的氧化還原電勢，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 個細小的微電池內(nèi)流動，能夠跟熱軋廢水多種組分發(fā)生氧化還原反應，去除廢水中的有機 物。
[0062] 熱軋廢水在熱軋廢水在上述整個填料區(qū)的停留時間是30min。在填料反應器中設 置反沖洗口，反沖洗頻率為15天/次。之后熱軋廢水再經(jīng)過填料反應器澄清區(qū)和填料隔板 從出水口排出。
[0063] 本實施例還提供一種熱軋廢水回用處理的方法，熱軋廢水由進水管道收集后首先 經(jīng)過鐵皮顆粒沉淀池，去除99. 9%的氧化鐵皮，廢水然后進入填料反應器，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、C0D，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 達到回用標準，通過出水泵進入回用水箱，重新用于熱軋前段工藝。
[0064] 本實施例在處理前和處理后的廢水指標對比表如下：
[0065]

【權(quán)利要求】
1. 一種熱軋廢水回用處理系統(tǒng)，其特征在于：包括設有熱軋廢水入口的通過管道將熱 軋廢水導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器，所述 填料反應器通過出水泵連通至回用水箱，所述填料反應器為密閉圓柱體，所述填料反應器 自下而上分別設有進水口、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)之間設有填料隔板，澄清區(qū)的上方設 有沖洗水入口，沖洗水入口上方設有排水口，下部煤矸石陶粒填料區(qū)和鐵渣填料區(qū)之間設 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：煤矸石為80?93%，粘土為7?20% ;其中 煤矸石的成分按質(zhì)量百分比計包括:50?62% ;A1203 :19· 5?23% ;Fe203 :4? 9% ;CaO :1 ?5% ;MgO :0· 2 ?2% ;K20 :1 ?3% ;Na20 :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)量百分比計包括：Si02 :60?75% ;A1203 :8?15% ;Fe203 :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：采用破碎機過篩分級，篩取粒徑為2?10_煤矸石； ⑵、低溫干燥：粒徑為2?10mm煤矸石在110°C的干燥箱干燥2?4小時； (3) 、中溫培燒：干燥后的煤矸石在箱式電阻爐內(nèi)140-160°C先預熱20-40min，然后溫 度升溫到550-700°C，升溫速率為r = 150?200°C /h，550-700°C時恒溫20-40min，使煤矸 石陶粒內(nèi)部得充分膨脹； (4) 、高溫燒結(jié)：升溫到950-1000°C，升溫速率為r = 25?55°C /h，恒溫10-20min，然 后升溫至1300°C，升溫速率為r = 20?50°C /h，升溫時分別在1050°C，110(TC，115(rC， 1200°C，1250°C恒溫培燒 8 ?15min，在 1300°C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：鐵皮顆粒沉淀池長寬 比為1. 4?1. 7,熱軋廢水在其中的停留時間為23?51min，平均流速為1?lOm/s，表面負 荷為 0.4 ?0.8m3Am2 · 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〇
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，表皮粗糙堅硬，內(nèi)有許多微孔，呈灰黑色，氣孔率為40?65%，抗壓強度 彡 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 :〇. 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、煤漁、煙道灰、無煙煤等的一種及其組合，炭粒的粒徑是0. 3?6. 0_。
10. -種利用上述權(quán)利要求1-9任意一項所述的熱軋廢水回用處理系統(tǒng)進行熱軋廢水 回用處理的方法，其特征在于：熱軋廢水由進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，廢水然后進入填料反應器，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)過處理的廢水達到回用標準，通過出水泵 進入回用水箱，重新用于熱軋前段工藝。
【文檔編號】C02F9/04GK104150645SQ201410441235
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】張亮, 安陽, 羅金華 申請人:中冶賽迪上海工程技術(shù)有限公司