公布日：2023.12.05
申请日：2023.09.28
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F103/16(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N
摘要
本发明公开了一种冷轧硫酸废水资源化利用方法。冷轧硫酸废水进入曝气反应沉淀一体化装置（1），使废水中的二价铁转换为三价铁；在反应区废水中的铁离子和硫酸根离子同时生成不溶性物质；在沉淀区进行固液分离，上清液进入超滤进水箱（5）；超滤进水箱（5）中的废水进入无机超滤装置（6），产水进入超滤产水箱（7），无机超滤装置（6）产生的浓水则回流至曝气反应沉淀一体装置（1）；超滤产水箱（7）的废水至纳滤装置（8），去除废水中的二价以上离子；纳滤装置（8）产水利用余压进入阳离子和阴离子交换树脂装置（9）进一步脱盐。本发明处理流程短、效果稳定、操作运行简便，出水水质能达到GB50721中表3.2.2中除盐水的水质要求。
权利要求书
1.一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，其特征是将曝气、反应和沉淀集成在曝气反应沉淀一体化装置（1）内，所述曝气反应沉淀一体化装置（1）包括曝气区（11）、反应区（12）、沉淀区（13），所述曝气区（11）内设置有曝气器、氧化剂投加控制阀门（2），反应区（12）设置有反应药剂投加控制阀门（3），所述曝气反应沉淀一体化装置（1）通过管道连接超滤进水箱（5）、无机超滤装置（6）、超滤产水箱（7）、纳滤装置（8）、离子交换树脂装置（9）、回用水箱（10）；所述方法的步骤如下：步骤1：冷轧硫酸废水进入曝气反应沉淀一体化装置（1），在曝气器释放出的氧气和氧化剂的双重作用下，使冷轧硫酸废水中的二价铁在酸性条件下转换为三价铁；步骤2：在反应区(12)通过搅拌机的作用，使得冷轧硫酸废水和反应剂充分混合，使得硫酸废水中的铁离子和硫酸根离子同时生成不溶性物质；步骤3：在沉淀区（13）进行固液分离，上清液进入超滤进水箱（5），沉淀下来的污泥进入污泥回流与排放系统；步骤4：经过沉淀后的冷轧硫酸废水进入超滤进水箱（5），超滤进水箱（5）中的废水和超滤循环水经超滤循环泵（4），进入无机超滤装置（6），循环水进入超滤进水箱（5），产水进入超滤产水箱（7），无机超滤装置（6）产生的浓水则回流至曝气反应沉淀一体装置（1）；步骤5：超滤产水箱（7）的废水通过泵提升至纳滤装置（8），去除废水中的二价以上离子；纳滤装置（8）产水利用余压进入阳离子和阴离子交换树脂装置（9）进一步脱盐，纳滤装置（8）浓水则回流至曝气反应沉淀一体装置（1）；步骤6：经过阳离子和阴离子交换树脂装置（9）处理后得到的除盐水送至酸洗或者连退循环使用；阳离子和阴离子交换树脂再生液则送至冷轧盐酸废水系统；所述氧化剂是H2O2；反应剂是Ba（OH）2。
2.根据权利要求1所述的一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，其特征是所述离子交换树脂装置（9）的阳床定期进行再生，当离子交换树脂装置（1）阴床出水的电导率≥10μS/cm时，对离子交换树脂阴床再生；所述阳床再生时采用约4％的HCl从底部进入再生液口，时间35~45分钟，然后进行置换，置换完毕进行正洗，正洗合格后进行制水；所述阴床的进水口接上阳床出水口，当阴床需进行再生，再生液采用4％NaOH从底部进入再生液口，时间35~45分钟，然后进行置换，置换完毕进行正洗，正洗合格后进行制水。
3.根据权利要求1所述的一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，其特征是所述无机超滤装置（6）中的超滤膜采用碳化硅膜，所述碳化硅膜的孔径不超过40nm。
4.根据权利要求1所述的一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，其特征是所述曝气区（11）设置成廊道式，反应区（12）形成多级反应串联。
5.根据权利要求2所述的一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，其特征是所述超滤膜按照1000%循环量错流运行。
6.根据权利要求1所述的一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，其特征是所述离子交换树脂装置（9）包括阳离子交换树脂装置、阴离子交换树脂装置；所述阳离子交换树脂装置内置用于吸附阳离子的强酸性树脂；所述阴离子交换树脂装置内置用于吸附阴离子弱碱性树脂。
7.根据权利要求1所述的一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，其特征是所述离子交换树脂装置（9）的阳床底部还通过酸液输送泵与用于逆流再生的酸液箱连接，所述阳床的底部还通过除盐水输送泵与用于逆流再生的除盐水水箱连接，阳床出水口还与废液箱连接。
8.根据权利要求1所述的一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，其特征是所述离子交换树脂装置（9）的阴床底部还通过碱液输送泵与用于逆流再生的碱液箱连接，所述阴床的底部还通过除盐水输送泵与用于逆流再生的除盐水水箱连接，阴床的出水口还与废液箱连接。
9.根据权利要求1所述的一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，其特征是所述曝气反应沉淀一体化装置（1）还包括氧化剂投加系统、反应剂投加系统、搅拌机、自控系统、污泥回流和排放系统。
10.根据权利要求1所述的一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，其特征是所述无机超滤装置（6）和纳滤装置（8）还分别与超滤和纳滤清洗装置连接。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足提供一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，降低冷轧硫酸废水处理成本，出水水质达到除盐水指标，实现废水就近资源化利用的目的。
本发明的技术方案是：一种冷轧硫酸废水资源化利用方法，将曝气、反应和沉淀集成在曝气反应沉淀一体化装置内，所述曝气反应沉淀一体化装置包括曝气区、反应区、沉淀区，所述曝气区内设置有曝气器、氧化剂投加控制阀门，反应区设置有反应药剂投加控制阀门，所述曝气反应沉淀一体化装置通过管道连接超滤进水箱、无机超滤装置、超滤产水箱、纳滤装置、离子交换树脂装置、回用水箱；所述方法的步骤如下：步骤1：冷轧硫酸废水进入曝气反应沉淀一体化装置，在曝气器释放出的氧气和氧化剂的双重作用下，使冷轧硫酸废水中的二价铁在酸性条件下转换为三价铁；步骤2：在反应区通过搅拌机的作用，使得冷轧硫酸废水和反应剂充分混合，使得硫酸废水中的铁离子和硫酸根离子同时生成不溶性物质；步骤3：在沉淀区进行固液分离，上清液进入超滤进水箱，沉淀下来的污泥进入污泥回流与排放系统；步骤4：经过沉淀后的冷轧硫酸废水进入超滤进水箱，超滤进水箱中的废水和超滤循环水经超滤循环泵，进入无机超滤装置，循环水进入超滤进水箱，产水进入超滤产水箱，无机超滤装置产生的浓水则回流至曝气反应沉淀一体装置；步骤5：超滤产水箱的废水通过泵提升至纳滤装置，去除废水中的二价以上离子；纳滤装置产水利用余压进入阳离子和阴离子交换树脂装置进一步脱盐，纳滤装置浓水则回流至曝气反应沉淀一体装置；步骤6：经过阳离子和阴离子交换树脂装置处理后得到的除盐水送至酸洗或者连退循环使用；阳离子和阴离子交换树脂再生液则送至冷轧盐酸废水系统；所述氧化剂是H2O2；反应剂是Ba（OH）2。
根据本发明实施例，所述离子交换树脂装置的阳床定期进行再生，当离子交换树脂装置阴床出水的电导率≥10μS/cm时，对离子交换树脂阴床再生；所述阳床再生时采用约4％的HCl从底部进入再生液口，时间35~45分钟，然后进行置换，置换完毕进行正洗，正洗合格后进行制水；所述阴床的进水口接上阳床出水口，当阴床需进行再生，再生液采用4％NaOH从底部进入再生液口，时间35~45分钟，然后进行置换，置换完毕进行正洗，正洗合格后进行制水。所述无机超滤装置中的超滤膜采用碳化硅膜，所述碳化硅膜的孔径不超过50nm。
根据本发明实施例，所述无机超滤装置中的超滤膜采用碳化硅膜，所述碳化硅膜的孔径不超过50nm。
根据本发明实施例，所述曝气区设置成廊道式，反应区形成多级反应串联。
根据本发明实施例，所述超滤膜按照85%循环量错流运行。
根据本发明实施例，所述离子交换树脂装置包括阳离子交换树脂装置、阴离子交换树脂装置；所述阳离子交换树脂装置内置用于吸附阳离子的强酸性树脂；所述阴离子交换树脂装置内置用于吸附阴离子弱碱性树脂。
根据本发明实施例，所述离子交换树脂装置的阳床入口还通过酸液输送泵与用于逆流再生的酸液箱连接，所述阳床的入口还通过除盐水输送泵与用于逆流再生的除盐水水箱连接，阳床出水口还与废液箱连接。
根据本发明实施例，所述曝气反应沉淀一体化装置还包括氧化剂投加系统、反应剂投加系统、搅拌机、自控系统、污泥回流和排放系统。
根据本发明实施例，所述无机超滤装置（6）和纳滤装置（8）还分别与超滤和纳滤清洗装置连接。
本发明的有益技术效果是：（1）经过步骤1~步骤3处理后，其指标达到：pH为4~6，电导率100~300mg/L，总铁5~20mg/L，硫酸根15~30mg/L；（2）曝气反应沉淀一体化装置同时设置氧转移效率更高的曝气器和氧化剂投加系统；（3）不采用常规的石灰和片碱等药剂，通过一种反应剂的投加，可以实现同时去除铁和硫酸根离子，且不增加其它导致电导率增大的离子；（3）除盐工艺段采用纳滤+树脂，纳滤的设置可以降低树脂的负荷，延长树脂的使用周期和使用寿命，减少再生液使用量，而树脂的设置则提升系统的产水品质和产水水质的稳定性；（5）产水最终指标达到GB50721中表3.2.2中除盐水的水质要求；（6）降低冷轧硫酸废水处理成本，操作运行简便，可实现废水就近资源化利用。
（发明人：刘芳佞;雷鹏;查振林;苏磊;董有;贺琨;鲍洪舟;刘尚超;刘璞）
