申请日2019.12.25
公开(公告)日2020.04.10
IPC分类号C02F9/14; C02F101/10; C02F101/14; C02F101/32; C02F103/16
摘要
本发明一种硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统及其工艺，它包括破乳调节池，所述破乳调节池经主管线依次絮凝沉淀池、磁絮凝装置、磁分离回收机、超滤装置、pH调节槽、冷却塔、接触生化池、MBR反应器和清水池;所述絮凝沉淀池底部通过管线依次连接有污泥浓缩池和板框压滤机，所述污泥浓缩池通过上清回流管与絮凝沉淀池连接;所述磁分离回收机通过污泥回收管与板框压滤机连接;所述板框压滤机通过压滤回流管与絮凝沉淀池连通;所述接触生化池通过生化污泥管与污泥浓缩池连通。本发明解决了硅钢含油/乳化液废水高浓度有机含油废水的难处理和无法回用问题，还实现了硅钢含油废水和乳化液废水的“零”排放，节省废水处理设施的投资和处理费用。
权利要求书
1.一种硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统，其特征在于：它包括破乳调节池(1)，所述破乳调节池(1)的侧壁上设置有含油废水管(1.1)和破乳剂管(1.2)，所述破乳调节池(1)外壁上缠绕有加热盘管(1.3)，所述加热盘管(1.3)与外部的废热蒸气管连接;所述破乳调节池(1)内设置有除油回收装置(1.4);所述破乳调节池(1)经主管线依次絮凝沉淀池(2)、磁絮凝装置(3)、磁分离回收机(4)、超滤装置(5)、pH调节槽(6)、冷却塔(7)、接触生化池(8)、MBR反应器(9)和清水池(10);所述絮凝沉淀池(2)上分别连接有絮凝剂管(2.1)、碱溶液管(2.2)和助凝剂管(2.3);
所述絮凝沉淀池(2)底部通过管线依次连接有污泥浓缩池(11)和板框压滤机(12)，所述污泥浓缩池(11)上设置有污泥PAM管(11.2)，所述污泥浓缩池(11)通过上清回流管(11.1)与絮凝沉淀池(2)连接;所述磁分离回收机(4)通过污泥回收管(4.1)与板框压滤机(12)连接;所述板框压滤机(12)通过压滤回流管(12.1)与絮凝沉淀池(2)连通;所述接触生化池(8)通过生化污泥管(8.1)与污泥浓缩池(11)连通;所述超滤装置(5)通过浓水回流管(5.1)与破乳调节池(1)连接;所述pH调节槽(6)上连接有酸液管(6.1)。
2.根据权利要求1所述硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统，其特征在于：所述磁絮凝装置(3)包括反应器(3.1)，所述反应器(3.1)由两个隔离板(3.2)分离成反应器Ⅰ、反应器Ⅱ和反应器Ⅲ;所述反应器Ⅰ和反应器Ⅱ之间的隔离板(3.2)高度低于反应器(3.1)的壁体;所述反应器Ⅱ和反应器Ⅲ之间的隔离板(3.2)底部贯通，使反应器Ⅱ和反应器Ⅲ连通;所述反应器Ⅲ壁体开设有通孔与磁絮凝清水池(3.3)连通;所述磁絮凝清水池(3.3)底部通过主管线与磁分离回收机(4)连通;所述反应器Ⅰ、反应器Ⅱ和反应器Ⅲ上分别连接有PAC管(3.4)、磁粉管(3.5)和磁絮凝PAM管(3.6);所述磁絮凝清水池(3.3)侧壁上部设置有出水管(3.31)。
3.根据权利要求2所述硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统，其特征在于：所述反应器Ⅰ、反应器Ⅱ、反应器Ⅲ和絮凝沉淀池(2)上均设置有搅拌器(13)。
4.根据权利要求1所述硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统，其特征在于：所述破乳调节池(1)底部设置有撇油机(1.5)。
5.根据权利要求1所述硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统，其特征在于：所述破乳调节池(1)、絮凝沉淀池(2)和磁絮凝装置(3)之间的主管线上均设置有液体泵(14);所述磁分离回收机(4)、超滤装置(5)、pH调节槽(6)、冷却塔(7)和接触生化池(8)之间的主管线上均设置有液体泵(14);所述MBR反应器(9)和清水池(10)之间的主管线上设置有液体泵(14);所述上清回流管(11.1)和压滤回流管(12.1)上均设置有液体泵(14)。
6.根据权利要求1所述硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统，其特征在于：所述磁絮凝清水池(3.3)与磁分离回收机(4)之间的主管线上设置有污泥泵(15);所述絮凝沉淀池(2)、污泥浓缩池(11)和板框压滤机(12)的管线上均设置有污泥泵(15)，所述污泥回收管(4.1)的管线上均设置有污泥泵(15)，所述生化污泥管(8.1)上设置有污泥泵(15)。
7.一种权利要求1所述系统进行硅钢含油及乳化液废水处理与回用的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)含油及乳化液废水预处理：
硅钢各生产机组排出的含油及乳化液废水泵入破乳调节池，同时钢厂低压余热蒸汽经废热蒸气管将废水加热到60～70℃，并利用轧钢厂废酸作为破乳剂经破乳剂管投到破乳调节池1中，调节pH值到3～5，水力停留时间为3～4h，并通过除油回收装置将破乳调节池1内浮油进行收集、回收;
2)絮凝沉淀处理：
调节池除油后的废水用提升泵送至送至混凝池预处理去除部分油类和COD：
a.将破乳调节池处理的废水送入絮凝沉淀池，
b.经碱溶液管向絮凝沉淀池中投加NaOH溶液调节废水的pH值至6.0，然后再投加Ca(OH)2溶液，调节废水的pH值至6.0～9.0后，
c.再投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，进行混匀、搅拌，水力停留时间2～4h;形成絮凝物，去除废水中的部分油、COD、氟离子和磷酸根;絮凝物通过板框压滤机压滤后送往焦化煤场配煤进行处理;
3)磁絮凝处理：
经絮凝沉淀后的废水再泵送至磁絮凝处理系统三个反应器，去除浮油和机械性杂质：
a.分别向反应器I，反应器II和反应器III中投放PAC、磁粉和PAM;
b.水流按照倒“S”形依次自流到各反应器，对于油污和非磁性悬浮物通过絮凝、投加磁粉进行预磁，使其与磁性物质结合在一起，通过磁分离有效去除废水中的铁氧化物、油污和悬浮物;
c.磁性污泥经磁分离循环系统处理后，磁粉可以循环使用;而非磁性悬浮物污泥经脱水后回收利用或外运处置;
4)超滤处理：经过磁絮凝处理后的废水自流到陶瓷膜超滤装置中，磁絮凝处理的废水进入超滤装置进行二级超滤处理去除废水中的油类及COD;一、二级超滤出水送入pH调节水槽，二级超滤后的浓水送到调节池再次破乳除油;
5)生化处理：
超滤后的出水经过冷却塔降温至30～35℃后，依次送入接触生化池和MBR反应器，通过生化作用和微孔过滤降低出水COD及SS，出水进清水池回用于用户即循环冷却水系统;
6)污泥脱水系统
絮凝沉淀池的污泥和接触生化池的污泥送至污泥浓缩池，浓缩池内投加10～15%石灰乳溶液提高污泥沉降性能;浓缩后的污泥送至板框压滤机进行脱水处理，脱水后的污泥外运。
8.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于：所述步骤2)中，NaOH溶液的质量分数为30%;Ca(OH)2溶液的质量分数为20%;聚合氯化铝的投加量为0.25kg/m3;聚丙烯酰胺的质量分数为1.5‰，投加量为0.5g/m3。
9.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于：所述步骤3)中，PAC、磁粉和PAM药剂量分别0.1～0.25kg/m3、磁粉5～10g/m3和0.1～1g/m3;反应器I搅拌速率为100～200r/min、反应器II搅拌速率80～150r/min、反应器III搅拌速率40～60r/min;各个反应器水力停留时间分别为1～2min。
10.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于：所述步骤5)中，接触生化池HRT：30～40h;
MBR反应器采用浸没式，主要参数如下：
HRT：6.0～8.0h，生化池MLSS：8000～12000mg/l，
膜孔径：0.1μm，
膜通量：不大于0.30m3/m2.day，
膜元件材质：PTFE，pH适用范围1～14，
支撑结构：304不锈钢，
正常运行压力：-60～-100KPa，
膜管的清洗：采用NaOH+NaClO溶液+pH为2～3盐酸或硝酸溶液，清洗时间2～12h。
说明书
硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统及其工艺
技术领域
本发明涉及废水处理技术，具体涉及一种硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统及其工艺。
背景技术
硅钢含油废水/乳化液是目前较难处理的高浓度难降解废水之一。硅钢含油/乳化液废水是钢铁企业在轧钢的过程中使用乳化油作为润滑剂和冷却循环液而形成了含油废水。该种含油废水石油类、CODCr浓度很高，处理难度较大，水中的含油及乳化液废水需要进行处理达到钢铁企业水污染物排放表二或表三标准(GB13456-2012)。目前常规处理技术有物理法、化学法、物理化学法和生物法，即现在的重力分离、气浮、化学絮凝、吸附、生物处理、膜分离、电解氧化、活性炭吸附及这几种常规处理方法的集成组合等。如常见的硅钢含油废水处理工艺采用调节池、破乳除油、混凝沉淀、纸袋过滤机、循环水池、超滤膜分离、酸碱调节池、冷却塔、水解池、接触生物氧化池、MBR反应池、活性炭过滤池、最终排放。这些常规处理方法存在诸如占地面积大、处理费用高、能耗大、适应性差、出水油类、COD等水质指标不达标及涉及危废处置品种多等问题。因此，寻找硅钢含油及乳化液废水处理改造、运行成本低、水质稳定达标的硅钢含油及乳化液废水回用工艺是目前解决上述问题的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统及其工艺。
为实现上述目的，本发明所设计一种硅钢含油及乳化液废水处理与回用系统，它包括破乳调节池，所述破乳调节池的侧壁上设置有含油废水管和破乳剂管，所述破乳调节池外壁上缠绕有加热盘管，所述加热盘管与外部的废热蒸气管连接;所述破乳调节池内设置有除油回收装置;所述破乳调节池经主管线依次絮凝沉淀池、磁絮凝装置、磁分离回收机、超滤装置、pH调节槽、冷却塔、接触生化池、MBR反应器和清水池;所述絮凝沉淀池上分别连接有絮凝剂管、碱溶液管和助凝剂管;
所述絮凝沉淀池底部通过管线依次连接有污泥浓缩池和板框压滤机，所述污泥浓缩池上设置有污泥PAM管，所述污泥浓缩池通过上清回流管与絮凝沉淀池连接;所述磁分离回收机通过污泥回收管与板框压滤机连接;所述板框压滤机通过压滤回流管与絮凝沉淀池连通;所述接触生化池通过生化污泥管与污泥浓缩池连通;所述超滤装置通过浓水回流管与破乳调节池连接;所述pH调节槽上连接有酸液管。
进一步地，所述磁絮凝装置包括反应器，所述反应器由两个隔离板分离成反应器Ⅰ、反应器Ⅱ和反应器Ⅲ;所述反应器Ⅰ和反应器Ⅱ之间的隔离板高度低于反应器的壁体;所述反应器Ⅱ和反应器Ⅲ之间的隔离板底部贯通，使反应器Ⅱ和反应器Ⅲ连通;所述反应器Ⅲ壁体开设有通孔与磁絮凝清水池连通;所述磁絮凝清水池底部通过主管线与磁分离回收机连通;所述反应器Ⅰ、反应器Ⅱ和反应器Ⅲ上分别连接有PAC管、磁粉管和磁絮凝PAM管;所述磁絮凝清水池侧壁上部设置有出水管。
再进一步地，所述反应器Ⅰ、反应器Ⅱ、反应器Ⅲ和絮凝沉淀池上均设置有搅拌器。
再进一步地，所述破乳调节池底部设置有撇油机。
再进一步地，所述破乳调节池、絮凝沉淀池和磁絮凝装置之间的主管线上均设置有液体泵;所述磁分离回收机、超滤装置、pH调节槽、冷却塔和接触生化池之间的主管线上均设置有液体泵;所述MBR反应器和清水池之间的主管线上设置有液体泵;所述上清回流管和压滤回流管上均设置有液体泵。
再进一步地，所述磁絮凝清水池与磁分离回收机之间的主管线上设置有污泥泵;所述絮凝沉淀池、污泥浓缩池和板框压滤机的管线上均设置有污泥泵，所述污泥回收管的管线上均设置有污泥泵，所述生化污泥管上设置有污泥泵。
本发明还提供了一种上述系统进行硅钢含油及乳化液废水处理及回用的工艺，包括以下步骤：
1)含油及乳化液废水预处理：
硅钢各生产机组排出的含油及乳化液废水(以下简称废水)泵入破乳调节池，同时钢厂低压余热蒸汽(≤2Mpa)经废热蒸气管将废水加热到60～70℃，并利用轧钢厂废酸(盐酸、硫酸、硝酸)作为破乳剂经破乳剂管投到破乳调节池中，调节pH值到3～5，水力停留时间为3～4h，并通过除油回收装置将破乳调节池内浮油进行收集、回收(除油回收装置将池体表面浮油刮至溢流管，自流入集油槽，然后由气动隔膜泵将油输送至废油储槽。调节池内底部经撇油机定期将底部沉积污泥定期清池外运处理;为防止废乳化液提升泵将池底的污泥吸出，水泵吸水管上增加独特的浮筒式可伸缩水泵吸水箱);
2)絮凝沉淀处理：
调节池除油后的废水用提升泵送至送至混凝池预处理去除部分油类和COD：
a.将破乳调节池处理的废水送入絮凝沉淀池，
b.经碱溶液管向絮凝沉淀池中投加NaOH溶液调节废水的pH值至6.0，然后再投加Ca(OH)2溶液，调节废水的pH值至6.0～9.0后，
c.再投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，进行混匀、搅拌，水力停留时间2～4h;形成絮凝物，去除废水中的部分油、COD、氟离子和磷酸根;絮凝物通过板框压滤机压滤后送往焦化煤场配煤进行处理;
需要说明的是，絮凝沉淀池内投加石灰乳溶液(Ca(OH)2)，目的有二：
①加速对废水中的絮体进行的沉降;
②去除废水中的氟离子、磷酸盐，降低对超滤及后序冷却塔生物垢，见反应式(1)和(2)。
主要反应有：
2F-+Ca2+→CaF2↓ (1)
PO34-+Ca2+→Ca3(PO4)2↓ (2)
3)磁絮凝处理：
经絮凝沉淀后的废水再泵送至磁絮凝处理系统三个反应器，去除浮油和机械性杂质：
c.分别向反应器I，反应器II和反应器III中投放PAC、磁粉和PAM;
d.水流按照倒“S”形依次自流到各反应器，对于油污和非磁性悬浮物通过絮凝、投加磁粉进行预磁，使其与磁性物质结合在一起，通过磁分离有效去除废水中的铁氧化物、油污和悬浮物;
c.磁性污泥经磁分离循环系统处理后，磁粉可以循环使用;而非磁性悬浮物污泥经脱水后回收利用或外运处置;
4)超滤处理：经过磁絮凝处理后的废水自流到陶瓷膜超滤装置中，磁絮凝处理的废水进入超滤装置进行二级超滤处理去除废水中的油类及COD;一、二级超滤出水送入pH调节水槽，二级超滤后的浓水送到调节池再次破乳除油;
需要说明的是，
超滤膜系统安装膜管筒体为不锈钢外壳，陶瓷支撑体及陶瓷膜管，膜管支撑体为Al2O3，膜材质为氧化锆，膜孔径50nm。
超滤循环箱内设置循环槽盘管自动加热装置，加热温度为65～80℃。
超滤系统含浓油废水浓缩到设定至指标(循环箱中COD：40000～50000mg/L)后，用超滤输送泵把超滤系统循环池中的浓缩乳化液送至调节池再次破乳除油;也可以在超滤水箱附近设置破乳箱进行加热破乳实施油水分离。
为防止超滤装置通量下降太快，膜管内凝胶层不断加厚，通量不断降低，需要定期对超滤装置清洗，以恢复超滤装置出水通量。超滤系统清洗装置包括酸洗、碱洗和清水漂洗。清洗排水排至水站浓碱废水调节池进行破乳。
超滤后的出水pH值在7.0-9.0左右，若出水低于7.0或高于9.0，应投加NaOH溶液或者HCl/H2SO4溶液调节pH值到7.0～8.5到冷却塔降温。
超滤膜管清洗药剂采用碱+氧化剂+酸清洗或阴离子表面活性剂+酸溶液+碱溶液进行，如6g/LNaOH+3g/LNaClO溶液+pH为3的HCl/HNO3溶液组合清洗，或2%～5%的阴离子表面活性剂、pH为3的HCl/HNO3洗液、pH为11的碱洗液对无机陶瓷膜进行清洗根据过滤差压情况，化学清洗清洗时间2～12h。
5)生化处理：
超滤后的出水经过冷却塔降温至30～35℃后，依次送入接触生化池和MBR反应器，通过生化作用和微孔过滤降低出水COD及SS，出水进清水池回用于用户即循环冷却水系统(由于超滤出水温度较高，不降温处理，抑制生化池内细菌繁殖，必须将超滤水降温至30～35℃，以便进行生化反应)。
需要说明的是，生物接触氧化池、MBR反应器池内设置曝气器，并采用管网压缩空气作为备用气源。
生化接触氧化池内设置悬挂盘式填料，目的截留废水中的活性污泥，保持了池内较高的污泥浓度。
6)污泥脱水系统
絮凝沉淀池的污泥和接触生化池的污泥送至污泥浓缩池，浓缩池内投加10～15%石灰乳溶液提高污泥沉降性能;浓缩后的污泥送至板框压滤机进行脱水处理，脱水后的污泥外运。
进一步地，所述步骤2)中，NaOH溶液的质量分数为30%;Ca(OH)2溶液的质量分数为20%;聚合氯化铝的投加量为0.25kg/m3;聚丙烯酰胺的质量分数为1.5‰，投加量为0.5g/m3。
再进一步地，所述步骤3)中，PAC、磁粉和PAM药剂量分别0.1～0.25kg/m3、磁粉5～10g/m3和0.1～1g/m3;反应器I搅拌速率为100～200r/min、反应器II搅拌速率80～150r/min、反应器III搅拌速率40～60r/min;各个反应器水力停留时间分别为1～2min。
再进一步地，所述步骤5)中，接触生化池HRT：30～40h。
MBR反应器采用浸没式，主要参数如下：
HRT：6.0～8.0h，生化池MLSS：8000～12000mg/l，
膜孔径：0.1μm，
膜通量：不大于0.30m3/m2.day，
膜元件材质：PTFE，pH适用范围1～14，
支撑结构：304不锈钢，
正常运行压力：-60～-100KPa，
膜管的清洗：采用NaOH+NaClO溶液+pH为2～3盐酸或硝酸溶液，清洗时间2～12h。
本发明的有益效果：
⑴本发明解决了硅钢含油/乳化液废水高浓度有机含油废水的难处理和无法回用问题，还实现了硅钢含油废水和乳化液废水的“零”排放，节省废水处理设施的投资和处理费用;
⑵本发明消减了传统硅钢含油废水处理过程中产生的废滤纸(纸袋)、废活性炭等危废品种，同时，降低了废水中的含铁量，减少对后续膜装置的冲击问题;
⑶本发明的工艺占地面积小，投资少，具有较好的环保效益和经济效益。（发明人张垒;舒纯;王丽娜;俞琴;刘尚超;刘璞;付本全;卢丽君）
