公布日：2023.06.09
申请日：2023.03.28
分类号：C02F1/44(2023.01)I;C02F1/40(2023.01)I;B01D65/02(2006.01)I;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种冷轧平整废水处理系统及方法，其中冷轧平整废水处理系统包括废水来料装置、反冲洗装置、清洗装置、膜过滤装置、循环泵组和控制系统；废水来料装置通过进水管、循环管与膜过滤装置连接；反冲洗装置通过反冲洗管与膜过滤装置连接；清洗装置通过清洗管与膜过滤装置连接；膜过滤装置利用其内设置的膜组件将来自废水来料装置的废水进行膜过滤处理，该膜过滤装置上设有产水管和浓水管；循环泵组与进水管连接，该循环泵组设于循环管上，其通过循环支管与浓水管连接；控制系统用以控制废水的处理过程以及膜过滤装置的反冲洗和化学清洗。本发明的工艺流短，设备占地面积小，能够解决平整机组用水无法循环利用的问题。
权利要求书
1.一种冷轧平整废水处理系统，其特征在于，包括废水来料装置、反冲洗装置、清洗装置、膜过滤装置、循环泵组和控制系统；所述废水来料装置通过进水管、循环管与所述膜过滤装置连接，该废水来料装置内的平整废水经所述进水管、循环管进入到所述膜过滤装置内进行膜过滤处理；所述反冲洗装置通过反冲洗管与所述膜过滤装置连接，该反冲洗装置利用其内的水对所述膜过滤装置内的膜组件进行反冲洗；所述清洗装置通过清洗管与所述膜过滤装置连接，该清洗装置利用其内的清洗水对所述膜过滤装置进行化学清洗；所述膜过滤装置利用其内设置的膜组件将来自所述废水来料装置的平整废水进行膜过滤处理，该膜过滤装置上设有排出产水的产水管和排出浓水的浓水管；所述循环泵组与所述进水管连接，所述循环泵组设于所述循环管上，所述循环泵组通过循环支管与所述浓水管连接；该循环泵组用以将所述膜过滤装置处理后的浓水返回至所述膜过滤装置进行循环处理；所述控制系统分别与废水来料装置、反冲洗装置、清洗装置、膜过滤装置、循环泵组连接，该控制系统用以控制废水的处理过程以及所述膜过滤装置的反冲洗和化学清洗。
2.根据权利要求1所述的冷轧平整废水处理系统，其特征在于：所述废水来料装置包括与废水连接的原水箱、与所述原水箱连接的给料泵以及控制所述进水管开闭的进水阀；所述原水箱内的废水在所述给料泵的作用下进入到所述膜过滤装置进行膜过滤处理；和/或所述反冲洗装置包括反冲罐、与反冲罐连接的压缩空气管、控制所述反冲洗管开闭的反冲洗阀以及设于所述反冲罐上的反冲排气阀；所述反冲洗管与所述膜过滤装置的产水出口连接；所述压缩空气管上设有用以控制压缩空气管开闭的进气阀；所述反冲罐内的水在压缩空气的作用下进入到所述膜过滤装置内对所述膜组件进行反冲洗；和/或所述清洗装置包括与清洗水连接的清洗水箱、与所述清洗水箱连接的清洗泵、控制所述清洗管开闭清洗阀以及将所述清洗水箱内的清洗水加热的加热器；所述清洗水箱内的清洗水在清洗泵的作用下进入到所述膜过滤装置内进行化学清洗。
3.根据权利要求1所述的冷轧平整废水处理系统，其特征在于，所述膜过滤装置包括多个膜过滤机构、控制产水管开闭的产水阀以及控制所述浓水管开闭的浓水阀；所述多个膜过滤机构的上部通过主排气管连接，该多个膜过滤机构的下部通过第一管道连接；每一膜过滤机构的上部均设有与所述产水管连接的产水出口，下部均设有与所述浓水管连接的浓水出口；所述第一管道上设有隔断阀，该第一管道通过放空管与地坑连通，该放空管上设有放空阀；所述产水管上设有用以排放不合格产水的不合格产水支管，该不合格产水支管上设有不合格产水阀。
4.根据权利要求3所述的冷轧平整废水处理系统，其特征在于：所述循环管上设有用以循环泵组排气的辅助排气管，该辅助排气管的另一端与所述主排气管连接，该辅助排气管上设有第一排气阀，所述主排气管上设有第二排气阀；和/或所述膜过滤机构内设有膜过滤组件，所述膜过滤组件上设有碳化硅非对称分离膜，所述碳化硅非对称分离膜包括支撑层和过滤层；所述支撑层采用碳化硅材质或氧化物陶瓷材质；所述过滤层采用99％以上纯度的碳化硅材料；和/或所述浓水管上设有与控制系统连接的气动调节阀，该气动调节阀根据所述控制系统的信号自动调节其开度；和/或所述第一管道通过第二管道与所述清洗装置连接，该第二管道上设有清洗放空阀；和/或所述产水管通过清洗产水管与所述清洗装置的清洗回水管连接，该清洗产水管上设有清洗产水阀；和/或所述浓水管通过清洗浓水管与所述清洗装置的清洗回水管连接，该清洗浓水管上设有清洗浓水阀。
5.根据权利要求1所述的冷轧平整废水处理系统，其特征在于，所述控制系统包括来料控制模块、过滤控制模块、反冲洗控制模块、清洗控制模块以及输入模块；所述来料控制模块用以调节所述废水来料装置内原水箱的液位高度和控制废水进入所述膜处理模块；所述过滤控制模块用以控制废水进行膜过滤处理以及经膜过滤处理后的浓水的循环处理；所述反冲洗控制模块用以控制所述反冲洗装置对所述膜过滤装置进行反冲洗；所述清洗控制模块用以控制所述清洗装置对所述膜过滤装置进行化学清洗；所述输入模块用以人工进行废水处理的控制和参数设定。
6.根据权利要求1所述的冷轧平整废水处理系统，其特征在于，所述冷轧平整废水处理系统还包括与所述控制系统连接的液位计、进水流量计、产水流量计、电导率传感器和工作压力传感器；所述液位计分设于所述废水来料装置、清洗装置上，用于检测所述废水来料装置的原水箱、清洗装置的清洗水箱的液位；所述进水流量计设于所述进水管上，用以检测废水的进水流量；所述产水流量计设于所述产水管上，用以检测所述膜过滤装置的产水的流量；所述电导率传感器设于所述产水阀上，用以检测所述膜过滤装置产水是否合格，若不合格则通过与产水管连接的不合格产水支管排至地坑；所述工作压力传感器设于所述膜过滤装置上，用以检测所述膜过滤装置的工作压力。
7.一种采用如权利要求1-6任一项所述的冷轧平整废水处理系统的冷轧平整废水处理方法，其特征在于，利用膜过滤装置对废水进行膜过滤处理，并在废水的膜过滤处理过程中，进行膜过滤装置的反冲洗和膜过滤装置的化学清洗。
8.根据权利要求7所述的冷轧平整废水处理方法，其特征在于：所述废水的膜过滤处理过程为：设定原水箱的目标液位、废水的回收比和膜过滤装置的最大工作压力，然后启动给料泵，打开进水阀并进行排气，之后关闭排气并启动循环泵组、打开产水阀，对废水进行膜过滤处理，得到产水和浓水，当所述产水的电导率≤20μs/cm时，作为合格的产水经产水管回用，所述浓水管上的气动调节阀根据控制系统的信号自动调节其开度，一部分浓水经循环泵组返回至膜过滤装置进行循环处理，一部分浓水经所述浓水管排出；和/或所述膜过滤装置的反冲洗过程为：在所述废水的膜过滤处理过程中，采用脉冲反冲洗的方式对所述膜过滤装置进行定期反冲洗，关闭产水阀，打开反冲洗装置的进气阀和反冲洗阀，利用压缩空气将反冲罐中的清水反冲洗到膜过滤装置内膜组件的产水侧，对膜组件的膜面进行清洗，之后关闭进气阀，打开反冲排气阀，所述膜过滤处理内的产水经反冲洗管将反冲罐内充满后，关闭反冲洗阀、反冲排气阀，反冲洗结束；和/或所述膜过滤装置的化学清洗过程为：将清洗药剂加入到清洗水中，并对清洗水箱内的清洗水进行加热，关闭产水阀和浓水阀，打开清洗产水阀、清洗浓水阀，开启清洗泵，对所述膜过滤装置进行循环清洗，清洗结束后打开清洗放空阀、隔断阀，将清洗废液放回至清洗水箱，或清洗结束后打开放空阀、隔断阀，将清洗废液排至地坑。
9.根据权利要求8所述的冷轧平整废水处理方法，其特征在于：在废水的膜过滤处理中，所述循环泵组提供的循环流速为2～5米/秒；和/或在废水的膜过滤处理中，当膜过滤装置的工作压力＞0.4MPa时，控制系统报警，此时停止废水的膜过滤处理或继续进行废水的膜过滤处理直至所述工作压力达到设定的最大工作压力时停止废水的膜过滤处理，并进行所述膜过滤装置的化学清洗；和/或在膜过滤装置的反冲洗过程中，所述反冲洗的持续时间为5～30秒；和/或在膜过滤装置的化学清洗过程中，所述清洗药剂包括NaOH和表面活性剂，所述表面活性剂采用中性表面活性剂或碱性表面活性剂；和/或在膜过滤装置的化学清洗过程中，稀释后的清洗水中的加热温度为50～75℃；和/或在膜过滤装置的化学清洗过程中，所述清洗水的循环清洗时间为10～30分钟。
10.根据权利要求9所述的冷轧平整废水处理方法，其特征在于，所述膜过滤装置的化学清洗过程中：所述清洗药剂中NaOH的浓度为20～28wt％，表面活性剂的添加量为1～5wt％；和/或将膜过滤装置内排空，并将所述清洗水箱内的清洗水进行稀释，之后稀释后的清洗水进入到膜过滤装置内进行化学清洗，所述稀释后的清洗水中的NaOH的浓度为2～5wt％。
发明内容
针对现有技术中存在的平整机组用水无法循环利用问题，本发明的目的是提供一种冷轧平整废水处理系统及方法，采用膜过滤方法对冷轧平整废水进行净化回收利用，将冷轧平整废水在冷轧机组就地处理后直接回用至平整机，整个工艺流短，设备占地面积小，能够解决平整机组用水无法循环利用的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的提供了一种冷轧平整废水处理系统，包括废水来料装置、反冲洗装置、清洗装置、膜过滤装置、循环泵组和控制系统；
所述废水来料装置通过进水管、循环管与所述膜过滤装置连接，该废水来料装置内的平整废水经所述进水管、循环管进入到所述膜过滤装置内进行膜过滤处理；
所述反冲洗装置通过反冲洗管与所述膜过滤装置连接，该反冲洗装置利用其内的水对所述膜过滤装置内的膜组件进行反冲洗；
所述清洗装置通过清洗管与所述膜过滤装置连接，该清洗装置利用其内的清洗水对所述膜过滤装置进行化学清洗；
所述膜过滤装置利用其内设置的膜组件将来自所述废水来料装置的平整废水进行膜过滤处理，该膜过滤装置上设有排出产水的产水管和排出浓水的浓水管；
所述循环泵组与所述进水管连接，所述循环泵组设于所述循环管上，所述循环泵组通过循环支管与所述浓水管连接；该循环泵组用以将所述膜过滤装置处理后的浓水返回至所述膜过滤装置进行循环处理；
所述控制系统分别与废水来料装置、反冲洗装置、清洗装置、膜过滤装置、循环泵组连接，该控制系统用以控制废水的处理过程以及所述膜过滤装置的反冲洗和化学清洗。
优选的，所述废水来料装置包括与废水连接的原水箱、与所述原水箱连接的给料泵以及控制所述进水管开闭的进水阀；所述原水箱内的废水在所述给料泵的作用下进入到所述膜过滤装置进行膜过滤处理；和/或
所述反冲洗装置包括反冲罐、与反冲罐连接的压缩空气管、控制所述反冲洗管开闭的反冲洗阀以及设于所述反冲罐上的反冲排气阀；所述反冲洗管与所述膜过滤装置的产水出口连接；所述压缩空气管上设有用以控制压缩空气管开闭的进气阀；所述反冲罐内的水在压缩空气的作用下进入到所述膜过滤装置内对所述膜组件进行反冲洗；和/或
所述清洗装置包括与清洗水连接的清洗水箱、与所述清洗水箱连接的清洗泵、控制所述清洗管开闭清洗阀以及将所述清洗水箱内的清洗水加热的加热器；所述清洗水箱内的清洗水在清洗泵的作用下进入到所述膜过滤装置内进行化学清洗。
优选的，所述膜过滤装置包括多个膜过滤机构、控制产水管开闭的产水阀以及控制所述浓水管开闭的浓水阀；所述多个膜过滤机构的上部通过主排气管连接，该多个膜过滤机构的下部通过第一管道连接；每一膜过滤机构的上部均设有与所述产水管连接的产水出口，下部均设有与所述浓水管连接的浓水出口；所述第一管道上设有隔断阀，该第一管道通过放空管与地坑连通，该放空管上设有放空阀；所述产水管上设有用以排放不合格产水的不合格产水支管，该不合格产水支管上设有不合格产水阀。
优选的，所述循环管上设有用以循环泵组排气的辅助排气管，该辅助排气管的另一端与所述主排气管连接，该辅助排气管上设有第一排气阀，所述主排气管上设有第二排气阀；和/或
所述膜过滤机构内设有膜过滤组件，所述膜过滤组件上设有碳化硅非对称分离膜，所述碳化硅非对称分离膜包括支撑层和过滤层；所述支撑层采用碳化硅材质或氧化物陶瓷材质；所述过滤层采用99％以上纯度的碳化硅材料；和/或
所述浓水管上设有与控制系统连接的气动调节阀，该气动调节阀根据所述控制系统的信号自动调节其开度；和/或
所述第一管道通过第二管道与所述清洗装置连接，该第二管道上设有清洗放空阀；和/或
所述产水管通过清洗产水管与所述清洗装置的清洗回水管连接，该清洗产水管上设有清洗产水阀；和/或
所述浓水管通过清洗浓水管与所述清洗装置的清洗回水管连接，该清洗浓水管上设有清洗浓水阀。
优选的，所述控制系统包括来料控制模块、过滤控制模块、反冲洗控制模块、清洗控制模块以及输入模块；所述来料控制模块用以调节所述废水来料装置内原水箱的液位高度和控制废水进入所述膜处理模块；所述过滤控制模块用以控制废水进行膜过滤处理以及经膜过滤处理后的浓水的循环处理；所述反冲洗控制模块用以控制所述反冲洗装置对所述膜过滤装置进行反冲洗；所述清洗控制模块用以控制所述清洗装置对所述膜过滤装置进行化学清洗；所述输入模块用以人工进行废水处理的控制和参数设定。
优选的，所述冷轧平整废水处理系统还包括与所述控制系统连接的液位计、进水流量计、产水流量计、电导率传感器和工作压力传感器；所述液位计分设于所述废水来料装置、清洗装置上，用于检测所述废水来料装置的原水箱、清洗装置的清洗水箱的液位；所述进水流量计设于所述进水管上，用以检测废水的进水流量；所述产水流量计设于所述产水管上，用以检测所述膜过滤装置的产水的流量；所述电导率传感器设于所述产水阀上，用以检测所述膜过滤装置产水是否合格，若不合格则通过与产水管连接的不合格产水支管排至地坑；所述工作压力传感器设于所述膜过滤装置上，用以检测所述膜过滤装置的工作压力。
本发明的第二方面提供一种采用如本发明第一方面所述的冷轧平整废水处理系统的冷轧平整废水处理方法，利用膜过滤装置对废水进行膜过滤处理，并在废水的膜过滤处理过程中，进行膜过滤装置的反冲洗和膜过滤装置的化学清洗。
优选的，所述废水的膜过滤处理过程为：设定原水箱的目标液位、废水的回收比和膜过滤装置的最大工作压力，然后启动给料泵，打开进水阀并进行排气，之后关闭排气并启动循环泵组、打开产水阀，对废水进行膜过滤处理，得到产水和浓水，当所述产水的电导率≤20μs/cm时，作为合格的产水经产水管回用，所述浓水管上的气动调节阀根据控制系统的信号自动调节其开度，一部分浓水经循环泵组返回至膜过滤装置进行循环处理，一部分浓水经所述浓水管排出；和/或
所述膜过滤装置的反冲洗过程为：在所述废水的膜过滤处理过程中，采用脉冲反冲洗的方式对所述膜过滤装置进行定期反冲洗，关闭产水阀，打开反冲洗装置的进气阀和反冲洗阀，利用压缩空气将反冲罐中的清水反冲洗到膜过滤装置内膜组件的产水侧，对膜组件的膜面进行清洗，之后关闭进气阀，打开反冲排气阀，所述膜过滤装置内的产水经反冲洗管将反冲罐内充满后，关闭反冲洗阀、反冲排气阀，反冲洗结束；和/或
所述膜过滤装置的化学清洗过程为：将清洗药剂加入到清洗水中，并对清洗水箱内的清洗水进行加热，关闭产水阀和浓水阀，打开清洗产水阀、清洗浓水阀，开启清洗泵，对所述膜过滤装置进行循环清洗，清洗结束后打开清洗放空阀、隔断阀，将清洗废液放回至清洗水箱，或清洗结束后打开放空阀、隔断阀，将清洗废液排至地坑。
优选的，在废水的膜过滤处理中，所述循环泵组提供的循环流速为2～5米/秒；和/或
在废水的膜过滤处理中，当膜过滤装置的工作压力＞0.4MPa时，控制系统报警，此时停止废水的膜过滤处理或继续进行废水的膜过滤处理直至所述工作压力达到设定的最大工作压力时停止废水的膜过滤处理，并进行所述膜过滤装置的化学清洗；和/或
在膜过滤装置的反冲洗过程中，所述反冲洗的持续时间为5～30秒；和/或
在膜过滤装置的化学清洗过程中，所述清洗药剂包括NaOH和表面活性剂，所述表面活性剂采用中性表面活性剂或碱性表面活性剂；和/或
在膜过滤装置的化学清洗过程中，稀释后的清洗水中的加热温度为50～75℃；和/或
在膜过滤装置的化学清洗过程中，所述清洗水的循环清洗时间为10～30分钟。
优选的，所述膜过滤装置的化学清洗过程中：
所述清洗药剂中NaOH的浓度为20～28wt％，表面活性剂的添加量为1～5wt％；和/或
将膜过滤装置内排空，并将所述清洗水箱内的清洗水进行稀释，之后稀释后的清洗水进入到膜过滤装置内进行化学清洗，所述稀释后的清洗水中的NaOH的浓度为2～5wt％。
本发明所提供的冷轧平整废水处理系统及方法，具有以下有益效果：
1、本发明的冷轧平整废水处理系统及方法，将平整机组废水作为工艺段水来处理，在冷轧机组就地处理后回用至平整机组，整个工艺流程短，设备占地面积小，适用于机组的技改项目；
2、本发明的冷轧平整废水处理系统及方法，采用碳化硅非对称分离膜在错流过滤的条件下，利用纯质碳化硅膜的油水分离特性，去除冷轧平整废水中的油、铁粉和锌粉，并达到平整机组用水的水质要求；
3、本发明的冷轧平整废水处理系统的自动控制主要依靠自动阀和仪表实现对冷轧平整废水的过滤以及膜过滤模块的反冲洗和清洗，整个系统集成度高，自动化程度高，通过设定回收比、水箱目标液位值、最大工作过压力，冷轧平整废水处理系统即可自动处理冷轧平整废水。
（发明人：徐秉坤;张亚林;柯阳林;顾卫东）
