本发明涉及水处理领域，特别涉及一种钢铁废水的高效处理方法及其装置。
背景技术：
钢铁工业废水主要来源于生产工艺过程用水，设备与产品冷却水，烟气洗涤水，设备和场地清洗水等。其中冷却用水70％左右为各种冷却水，废水中含有热污染、ss、有机物、化学毒物、重金属、酸碱污染等。
钢铁工业是用水和排水大户，因此加强钢铁工业废水的治理、提高循环利用，对于保护环境、提高企业综合竞争力，实现产业升级有着重要的意义。
目前国内外钢铁废水一般处理方法是以物化法、生物法、物理沉淀法为主，通过以上处理，大部分废水都可以重复再利用。
物化法是最常采用的一种处理钢铁废水的方法，尤其是在处理含油或稀含油废水时。即采用絮凝的方法在废水中投入絮凝剂以除去废水中的金属离子，从而达到处理废水的效果。
李志同采用物理化学法对炼铁区和轧钢区的生产排污水进行处理，主要工艺路线为废水预处理除去大部分悬浮物后进入高效澄清池，加入pac、ca(oh)2后经快速混合进入絮凝反应池，并与澄清池浓缩区的部分回流泥渣混合，在絮凝池中分二次加入pam，去除微量油、cod、色度、重金属等，使钢铁企业总排口污水可以保持水质清澈透明。
在多数情况下，采用物理－化学方法处理废水中的金属所需设备成本高，而且对起始金属浓度低的废水处理效果不理想，而生物法具有处理成本低的特点。徐炜等采用生物强化技术，向活性污泥系统中投bp型高效复合微生物，对冷轧废水的处理取得了较好的效果。
目前，很多钢铁企业已经进行了污水回用的工作，大部分是采用传统的处理技术，如生化降解、混凝沉淀、气浮、过滤等，但因钢铁工业废水成分复杂，经传统工艺处理后的水不能有效去除其中的污染物，无法满足生产用新水要求，而膜法深度处理解决了这一个问题。但目前市面上的中空纤维膜存在断丝严重、抗酸碱性能差、清洗频繁、寿命短等一系列问题，制约了膜法在钢铁废水上的应用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种钢铁废水的高效处理方法及其装置，该方法克服了现有技术的不足，提高了出水水质和单位处理水量，降低了钢铁废水处理运行费用，操作简便。
本发明的一种钢铁废水的高效处理方法，包括：
将钢铁废水输送至膜反应池中，膜反应池中的超滤膜为ptfe材质的中空纤维膜；一个产水周期包括产水、气洗、气水反洗；每隔6～15h将膜反应池浓缩液排空，并自动补水进入正常过滤程序；运行过程中会根据跨膜压差上升趋势确定维护性化学清洗的周期；当跨膜压差≧-0.05mpa时，需对超滤膜进行恢复性化学清洗。
所述钢铁废水为经过预处理后的钢铁废水，其ss为≤200mg/l、cod为≤150mg/l、含矿物油≤10mg/l、总铁≤5mg/l、电导率≤3500μs/cm。
所述膜反应池中的超滤膜为ptfe中空纤维膜，超滤膜的孔径为0.05～0.2μm，ph使用范围为0～14。
所述产水周期是20～100min，产水时间为19～99min，气洗时间为0.5～2min，气水反洗时间为0.5～2min；进水温度在1～80℃，最大反洗压力为0.16mpa，产水浊度＜0.2ntu。
所述超滤膜产水膜通量为20～60(l/m2/h)，反洗通量为30～120(l/m2/h)。
所述超滤膜气擦洗的风量为40～100nm3/m2h。
所述维护性化学清洗为：将naclo溶液送入超滤膜的膜丝内部，静置5～30min，清洗后的膜反应池溶液排空；然后将柠檬酸溶液送入超滤膜的膜丝内部，静置5～30min，清洗后的膜反应池溶液排空；其中，naclo溶液在膜反应池中的浓度为300～1000ppm；膜反应池内柠檬酸的浓度为1000～3000ppm。
所述恢复性化学清洗为：将naclo溶液送入膜反应池中，曝气1～2min，静置4～8h，清洗后的膜反应池溶液排空；然后将柠檬酸溶液送入膜反应池中，曝气1～2min，静置2～4h，清洗后的膜反应池溶液排空；其中，naclo溶液在膜反应池中的浓度为1500～3000ppm；膜反应池内柠檬酸的浓度为5000～20000ppm。
所述处理方法经过恢复性化学清洗后，膜的通量恢复至100％。
所述处理方法中超滤膜出水方式为单侧出水。
所述ptfe中空纤维膜处理钢铁废水时，可以通过增加反洗水量或调解气擦洗量来缓解跨膜压差上升趋势，确保废水处理时的连续稳定运行。
本发明的一种钢铁废水的高效处理装置，包括原水池、原水泵、膜反应池、ptfe中空纤维膜及膜架、产水电动阀、产水泵、产水池、反洗泵、精密过滤器、反洗电动阀、罗茨风机、进气电动阀、
真空泵、真空阀、次氯酸钠加药箱、次氯酸钠计量泵、柠檬酸加药箱、柠檬酸计量泵、次氯酸钠药剂输送泵、次氯酸钠储药罐、柠檬酸药剂输送泵、柠檬酸储药罐、电动排空阀，其特征在于：所述膜反应池的进水端通过进水管道和原水泵与原水池连通，所述ptfe中空纤维膜及膜架安装于膜反应池内，所述膜反应池底部设有电动排空阀，所述ptfe中空纤维膜及膜架通过进气管道与罗茨风机相连通，并在进气管道上设有进气电动阀，所述膜反应池的产水侧通过产水管道和产水泵与产水池连通，所述产水泵与膜反应池之间设有产水电动阀，所述真空泵和真空阀通过真空管道与产水管道相连通，所述产水池通过反洗管道和反洗泵与膜反应池相连通，所述反洗泵与膜反应池之间设有反洗电动阀和精密过滤器；所述反洗泵和精密过滤器之间设有维护性清洗加药点，所述次氯酸钠加药箱和次氯酸钠计量泵通过管道与维护性清洗加药点相连通，所述柠檬酸加药箱和柠檬酸计量泵通过管道与维护性清洗加药点相连通；所述次氯酸钠储药罐和次氯酸钠药剂输送泵通过管道输送至膜反应池，所述柠檬酸储药罐和柠檬酸药剂输送泵通过管道输送至膜反应池。
所述反洗管道末端与产水电动阀前端的产水管道形成第一联通点，所述第一联通点至ptfe中空纤维膜及膜架之间的管道形成产水、反洗共用管道。
所述真空管道与产水管道联通点位于产水管道最高点，产水管道产水电动阀与ptfe中空纤维膜及膜架及反洗管道反洗电动阀之间的管道形成真空、产水共用管道。
本发明所述的钢铁废水处理工艺装置是一体化装置。
本发明的突出成果是：利用ptfe中空纤维膜作为钢铁废水处理的技术核心，通过负压抽吸过滤去除污染物质，提高了出水水质和单位处理水量，降低了钢铁废水处理运行费用，操作简便。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、采用ptfe中空纤维膜为核心的方法，具有膜通量高，抗污染性强，无断丝、能耗省、寿命长等优点；
2、利用ptfe中空纤维膜处理钢铁废水，其回收率高、出水水质好且稳定；
3、装置操作方便，运行稳定可靠。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为ptfe中空纤维膜通量与跨膜压差随运行时间的关系图；
图3为采用ptfe中空纤维膜处理钢铁废水的产水浊度与运行时间的关系图。
图中，1、原水池；2、原水泵；3、膜反应池；4、ptfe中空纤维膜及模架；5、产水电动阀；6、产水泵；7、产水池；8、反洗泵；9、精密过滤器；10、反洗电动阀；11、罗茨风机；12、进气电动阀；13、真空泵；14、真空阀；15、次氯酸钠加药箱；16、次氯酸钠计量泵；17、柠檬酸加药箱；18、柠檬酸计量泵；19、次氯酸钠药剂输送泵；20、次氯酸钠储药罐；21、柠檬酸药剂输送泵；22、柠檬酸储药罐；23、电动排空阀；24、第一联通点；25、第二联通点。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例：
参见图1，一种钢铁废水的高效处理装置，包括原水池1、原水泵2、膜反应池3、ptfe中空纤维膜及膜架4、产水电动阀5、产水泵6、产水池7、反洗泵8、精密过滤器9、反洗电动阀10、罗茨风机11、进气电动阀12、真空泵13、真空阀14、次氯酸钠加药箱15、次氯酸钠计量泵16、柠檬酸加药箱17、柠檬酸计量泵18、次氯酸钠药剂输送泵19、次氯酸钠储药罐20、柠檬酸药剂输送泵21、柠檬酸储药罐22和电动排空阀23。
膜反应池3的进水端通过进水管道和原水泵2与原水池1连通，ptfe中空纤维膜及膜架4安装于膜反应池3内，膜反应池3底部设有电动排空阀23，ptfe中空纤维膜及膜架4通过进气管道与罗茨风机11相连通，并在进气管道上设有进气电动阀12，膜反应池3的产水侧通过产水管道和产水泵6与产水池7连通，产水泵6与膜反应池3之间的产水管道上设有产水电动阀5，真空泵13和真空阀14通过真空管道与产水管道相连通，产水池7通过反洗管道和反洗泵8与膜反应池3相连通，反洗泵8与膜反应池3之间的反洗管道上设有反洗电动阀10和精密过滤器9；反洗泵8和精密过滤器9之间设有维护性清洗加药点，次氯酸钠加药箱15和次氯酸钠计量泵16通过管道与维护性清洗加药点相连通，柠檬酸加药箱17和柠檬酸计量泵18通过管道与维护性清洗加药点相连通；次氯酸钠储药罐20和次氯酸钠药剂输送泵19通过管道输送至膜反应池3，柠檬酸储药罐22和柠檬酸药剂输送泵21通过管道输送至膜反应池3。
反洗管道末端与产水电动阀5前端的产水管道形成第一联通点24，第一联通点24至ptfe中空纤维膜及膜架4之间的管道形成产水、反洗共用管道。真空管道与产水管道之间形成的第二联通点25位于产水管道最高点，第二联通点与ptfe中空纤维膜及膜架4之间的管道形成真空、产水共用管道。
将经过预处理的钢铁废水，钢铁废水水温度在25～40℃之间，其ss为≤200mg/l、cod为≤150mg/l、含矿物油≤10mg/l、总铁≤5mg/l、电导率≤3500μs/cm，经过原水泵2从原水池1内输送至膜反应池3中，当水位到达预定位置时首先打开真空阀14并启动真空泵13，运行1分钟后打开产水泵6并关闭真空泵13和真空阀14，开始正常产水。膜通量设定在36l/m2/h，反洗通量为80l/m2/h，曝气量为65nm3/m2h，正常抽吸39min，气洗0.5min，气水反洗1min，每隔8h将膜反应池3排空一次，每10天进行一次维护性化学清洗，每天记录产水通量，跨膜压差，产水浊度。其中维护性化学清洗为：将naclo溶液用次氯酸钠计量泵16通过反洗管道送入ptfe中空纤维膜的膜丝内部，连续进药5min，静置15min，清洗后的溶液排空；然后将柠檬酸溶液用柠檬酸计量泵18通过反洗管道送入ptfe中空纤维膜的膜丝内部，连续进药5min，静置15min，清洗后的溶液排空；其中，naclo溶液在膜反应池3中的浓度为400ppm；膜反应池3内柠檬酸的浓度为800ppm。
本实施例中，超滤膜为ptfe中空纤维膜。
本实施例中利用ptfe中空纤维膜处理钢铁废水，跨膜压差(tmp)绝对值长时间稳定在0.02mpa以下，且运行过程中无明显上升趋势，而通量稳定维持在36l/m2h。ptfe中空纤维膜通量与跨膜压差关系如图2所示。
本实施例中利用ptfe中空纤维膜处理钢铁废水，产水浊度值非常低，其稳定在0.03～0.07ntu，且运行过程中浊度无明波动。ptfe中空纤维膜产水浊度与运行时间的关系如图3所示。
在处理方法中当跨膜压差≧-0.05mpa，需对超滤膜进行恢复性化学清洗，恢复性化学清洗为：将naclo溶液通过次氯酸钠药剂输送泵19送入膜反应池3中，曝气1min，静置4h，清洗后的膜反应池3溶液排空；然后将柠檬酸溶液通过柠檬酸药剂输送泵21送入膜反应池3中，曝气1min，静置2h，清洗后的膜反应池3溶液排空；其中，naclo溶液在膜反应池3中的浓度为2000ppm；膜反应池3内柠檬酸的浓度为10000ppm，处理方法经过恢复性化学清洗后，膜的通量恢复至100％。
技术特征：
技术总结
本发明公开提供一种钢铁废水的高效处理方法及其装置，包括原水池、原水泵、膜反应池、真空泵、真空电动阀、产水泵、产水电动阀、产水池、反洗泵、精密过滤器、反洗电动阀、罗茨风机、进气电动阀和维护性清洗系统。将钢铁废水输送至膜反应池中，反应池中的超滤膜为PTFE材质的中空纤维膜。完整的产水周期包括产水、气洗、气水反洗、产水。装置每隔6～15h将膜池浓缩液排空，并自动补水进入正常过滤程序。运行过程中会根据跨膜压差上升趋势确定维护性化学清洗的周期；当跨膜压差≧?0.05Mpa时，需对PTFE中空纤维膜进行恢复性化学清洗。由于采用了PTFE中空纤维膜，不但提高了出水水质和单位处理水量，而且降低了钢铁废水处理运行费用，达到了节能增产的作用。
技术研发人员：沈旭丰;吴低潮;陈昊
受保护的技术使用者：浙江净源膜科技股份有限公司
技术研发日：2018.03.20
技术公布日：2019.10.08
声明：
“钢铁废水的高效处理方法及其装置与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：浙江净源膜科技股份有限公司
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2024年08月01日 ~ 03日 
