一种钢铁废水零排放处理技术

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种钢铁废水污染物去除、氯化钠分离和浓缩、蒸发结晶的零排放处理技术。

背景技术

为实现废水回用，减少水资源浪费，钢铁厂往往会设立中央水处理厂，将收集的雨水、生产废水处理成合格的工业水、生产消防水、生活水来供应厂内各单元使用。这些废水常规处理工艺是先通过气浮、沉淀、A-O生物处理、过滤处理后，进入超滤、反渗透处理，处理产生的新水用于工业水、生产消防水、生活水补水，而产生的浓盐水通过高级氧化如芬顿、臭氧、次氯酸钠处理后达标排放，而这部分排放的浓盐水TDS含量极高，约6000mg/L，直接排入自然水体后势必对自然造成影响。

现如今国家号召创建绿色钢铁，环保要求大幅提高，钢铁企业排放指标日益严格，部分地区甚至需要钢铁企业实现零排放，企业压力越来越大，将钢铁企业浓盐水中盐类物质提纯作为工业产品，实现钢铁废水零排放技术具有重大意义。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种钢铁工业废水零排放处理技术，将废水中有机物、氟、硅、钙和镁去除，将其中氯化钠和硫酸钠分离并浓缩，通过蒸发结晶得到工业级氯化钠盐类产品，实现废水零排放。

本发明的技术方案是，一种钢铁工业废水零排放处理技术，包括软化预处理、一级盐浓缩、树脂吸附、膜分盐、氯化钠膜浓缩和浓缩液去除氟和硅、吸附再生液处理、和蒸发结晶；

(1)所述软化预处理先经化学软化，通过投加化学药剂去除废水中的钙、镁硬度，化学软化处理后进入高密度沉淀池，沉淀池出水进入砂过滤器，在砂过滤器内去除废水中的悬浮物，使SS小于5mg/L，砂过滤器出水总硬度降至50mg/L以下；

(2)所述一级盐浓缩处理系统包括超滤、离子树脂和反渗透；砂过滤器出水经超滤膜，超滤系统产水SDI值小于3；离子树脂进行交换，去除钙镁；再进入反渗透工序，反渗透膜将离子树脂出水中的有机物、溶解性固体进行浓缩，反渗透膜产水达到新水标准作为新水回用，反渗透浓水进入吸附树脂装置；

(3)吸附树脂装置中的树脂采用大孔径复合功能树脂，使水溶性有机污染物吸附富集在树脂床层中，经过吸附处理后出水COD为50～70mg/l；

(4)上述步骤出水进入膜分盐工序；膜分盐包括提纯纳滤和高压纳滤；经提纯纳纳滤后进入高压纳滤，高压纳滤用于提纯纳滤浓水进一步硫酸根等二价离子进行浓缩，根据浓缩要求设1段，高压纳滤浓水中Cl-为10000～14000mg/L，SO

(5)所述氯化钠浓缩包括提高压反渗透和电渗析；反渗透采用宽通道、抗污染耐高压膜，装置设2段，进水高压泵采用变频多级增压泵，段间采用管式增压泵，高压泵压力4.0～5.0MPa，浓水浓缩2～4倍，反渗透浓水Cl

所述电渗析采用均相膜片，浓缩液浓缩2～4倍，Cl

(6)吸附再生液处理包括臭氧氧化和电催化氧化；进水COD为300-600mg/L，臭氧反应器臭氧投加量为1-3kg/h,电催化氧化装置电流为300-700A，出水COD为60-120mg/l；

(7)蒸发结晶装置主要为氯化钠蒸发结晶，电渗析浓缩液直接进入氯化钠蒸发结晶、浓缩和离心、包装系统，得到纯度大于97.5％的工业级氯化钠产品。

步骤(1)中，所述软化预处理包括化学软化、高密度沉淀池、砂过滤器。所述砂滤器为全自动砂过滤器。

步骤(2)中，砂过滤器出水经超滤膜进一步去除废水中颗粒物质、大分子有机物、微生物等污染物。

步骤(3)中，利用树脂与污染物分子间存在的范德华力、静电作用力、氢键作用力等多重作用力作用，使水溶性有机污染物逐渐从水相分离出来，吸附富集在树脂床层中。

步骤(4)中，提纯纳滤即采用纳滤膜，利用纳滤膜纳米级孔径和表面电荷，将废水中的硫酸根、钙、镁离子以及有机物进行截留，提高产水氯化钠盐纯度，提纯纳滤根据浓缩要求设2段；高压纳滤用于提纯纳滤浓水进一步硫酸根等二价离子进行浓缩，根据浓缩要求设1段。

步骤(5)中，浓缩液去除氟和硅段以去除电渗析膜浓缩后废水中F-、SiO

步骤(6)中，臭氧氧化即利用臭氧在碱性溶液中有2.07V的氧化电位，臭氧同时分解产生的新生态的原子和在水中形成具有强氧化作用的羟基自由基，可破坏有机物结构，分解水中污染物。电催化氧化，即利用具有催化性能的修饰电极在电解过程中产生的氧化性极强的羟基自由基，降解废水中的有机物。

步骤(7)中，为确保氯化钠盐纯度，氯化钠蒸发结晶釜定期排出少量浓液，杂盐蒸发浓缩后浓液外排至废水活性污泥中，杂盐量小于0.03m

根据本发明的一种钢铁工业废水零排放处理技术，优选的是，所述废水进水水质指标为：pH为7～8，COD为25～50mg/L，Cl-为3000～3500mg/L，SO

根据本发明的一种钢铁工业废水零排放处理技术，优选的是，所述化学药剂选自氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂、絮凝剂中的一种或一种以上。

根据本发明的一种钢铁工业废水零排放处理技术，优选的是，步骤(2)所述新水回用标准为：TDS小于300mg/L，COD小于10mg/L；所述反渗透浓水的水质为：Cl

根据本发明的一种钢铁工业废水零排放处理技术，优选的是，步骤(3)所述提纯纳滤产水Cl-为10000～1400mg/L，SO

根据本发明的一种钢铁工业废水零排放处理技术，优选的是，步骤(2)所述提纯纳滤浓水Cl-为10000～1400mg/L,SO

根据本发明的一种钢铁工业废水零排放处理技术，优选的是，步骤(5)所述的均相膜片为装置2组并联。

根据本发明的一种钢铁工业废水零排放处理技术，优选的是，步骤(2)所述离子树脂为弱酸性阳离子交换树脂，粒径大小为0.2-1.5mm，交换容量为1.5-5meq/ml。离子树脂采用弱酸床树脂进行交换，通过树脂功能基团与水中的钙、镁离子与结合去除钙镁。离子交换去除钙镁后，出水中钙为0.5～5mg/L，镁为0.1～5mg/L。

根据本发明的一种钢铁工业废水零排放处理技术，优选的是，步骤(3)所述大孔径复合功能树脂粒度为0.3-1.2mm。

进一步地，步骤(3)所述大孔径复合功能树脂BET比表面积为400-800m

本发明的有益效果是：

采用化学软化预处理系统，于一体化高密度混凝沉淀装置中投加氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂、絮凝剂，去除废水中的钙、镁离子，减缓后续反渗透膜的污堵速率，确保反渗透稳定运行。

采用臭氧氧化技术，利用臭氧的高电极电势(+2.7V)，氧化废水中的有机物以及其它还原性物质，降低有机物对后续膜浓缩装置的污染速率，同时也提高了工业产品的纯度和质量。

电催化氧化技术，利用具有催化性能的修饰极在电解过程中产生的氧化性极强的羟基自由基，及电解过程产生Cl

配制一定浓度的氯化钙溶液、氧化镁溶液、碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、聚铝和聚铁分别去除F

采用提纯纳滤和反渗透、电渗析组合技术，将废水中的氯化钠和硫酸钠高效分离，并最大限度的浓缩和提纯氯化钠(折质量浓度达到15％以上)，减少了蒸发结晶量，降低了整个装置投资费用和运行能耗。通过蒸发系统得到工业级盐，可作为产品外销，实现了钢铁系统废水零排放，此工艺技术为国内外钢铁工业废水零排放创新工艺(首次运用)。

提纯纳滤产生的浓水主要含有有机物、硫酸根、氯化物，送至钢铁企业内转炉冲渣或焦化废水深度处理浓缩提盐装置，最大程度的废水循环利用。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

如图示，钢铁中央水处理厂废水经过两级超滤-反渗透膜工艺浓缩处理后的浓盐水水量208m

过滤后的水进入3套并联的超滤装置，每套超滤处理能力80m

吸附树脂出水作为提纯纳滤的原料，进入两套纳滤装置，处理量为70m

高压反渗透进入电渗析装置，电渗析设2组并联，电渗析由膜片、液压机、电极、高频电源和配套槽罐等组成，处理废水量为31m

电渗析浓水依次进入除氟、除硅和除钙镁槽，用配制好的氯化钙溶液(浓度28％)、溶解后的氧化镁(60℃，浓度5％)溶液、30％NaOH和20％Na

经过高压纳滤浓缩后的浓水6.00m

经过电渗析浓缩后的浓水8.00m

通过以上废水预处理、膜分盐浓缩、电渗析浓缩和蒸发结晶技术，将废水中氟、钙、镁和有机物去除，极少量的污泥浓缩液去原废水污泥系统，并得到工业级氯化钠产品，实现钢铁废水零排放。

实施例2

钢铁中央水处理厂废水经过两级超滤-反渗透膜工艺浓缩处理后的浓盐水水量160m

过滤后的水进入3套并联的超滤装置，每套超滤处理能力90m

吸附树脂出水作为提纯纳滤的原料，进入两套纳滤装置，处理量为70m

高压反渗透进入电渗析装置，电渗析设2组并联，电渗析由膜片、液压机、电极、高频电源和配套槽罐等组成，处理废水量为24m

电渗析浓水依次进入除氟、除硅和除钙镁槽，用配制好的氯化钙溶液(浓度28％)、溶解后的氧化镁(60℃，浓度5％)溶液、30％NaOH和20％Na

经过高压纳滤浓缩后的浓水4.5m

经过电渗析浓缩后的浓水6m

通过以上废水预处理、膜分盐浓缩、电渗析浓缩和蒸发结晶技术，将废水中氟、钙、镁和有机物去除，极少量的污泥浓缩液去原废水污泥系统，并得到工业级氯化钠产品，实现钢铁废水零排放。

实施例3

如图示，钢铁中央水处理厂废水经过两级超滤-反渗透膜工艺浓缩处理后的浓盐水水量100m

过滤后的水进入2套并联的超滤装置，每套超滤处理能力80m

吸附树脂出水作为提纯纳滤的原料，进入纳滤装置，处理量为35m

高压反渗透进入电渗析装置，电渗析设2组并联，电渗析由膜片、液压机、电极、高频电源和配套槽罐等组成，处理废水量为22m

电渗析浓水依次进入除氟、除硅和除钙镁槽，用配制好的氯化钙溶液(浓度28％)、溶解后的氧化镁(60℃，浓度5％)溶液、30％NaOH和20％Na

经过高压纳滤浓缩后的浓水3.5m

经过电渗析浓缩后的浓水4.5m

通过以上废水预处理、膜分盐浓缩、电渗析浓缩和蒸发结晶技术，将废水中氟、钙、镁和有机物去除，极少量的污泥浓缩液去原废水污泥系统，并得到工业级氯化钠产品，实现钢铁废水零排放。