CN115536195A - 用于煤气降温的冷却水处理系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水、废水、污水或污泥的处理领域，具体为一种用于煤气降温的冷却水处理系统及其使用方法。一种用于煤气降温的冷却水处理系统，包括调节池(1)，其特征是：还包括依次设置的脱氨塔(2)、高密度澄清池(3)、V型滤池(4)、臭氧接触氧化池(5)、氧化稳定池(6)、多介质过滤器(7)、多介质过滤器产水池(8)、超滤装置(9)、超滤产水池(10)、反渗透装置(11)和反渗透产水池(12)。本发明种处理彻底，效果稳定。

Description

用于煤气降温的冷却水处理系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及水、废水、污水或污泥的处理领域，具体为一种用于煤气降温的冷却水处理系统及其使用方法。

背景技术

高炉在冶炼过程中，由于焦炭中的厚焦炭在炉缸内燃烧，炉内由空气过剩而逐渐变成空气不足的燃烧，产生了高炉煤气。煤气洗涤过程中气体和氧化钙尘粒易溶于水中，加之原料和燃料的成分，导致水中氨氮、COD、电导率、总硬度和氯化物等含量升高，不满足直接排放要求。随着国家对节能减排的要求越来越高，废水处理达标后回用是一个必然的趋势。传统的处理方法中沉淀、脱盐等工艺效率较低，处理不彻底，很难使高炉煤气降温水满足回用标准。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种处理彻底、效果稳定的废水处理设备，本发明公开了一种用于煤气降温的冷却水处理系统及其使用方法。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种用于煤气降温的冷却水处理系统，包括调节池，其特征是：还包括脱氨塔、高密度澄清池、V型滤池、臭氧接触氧化池、氧化稳定池、多介质过滤器、多介质过滤器产水池、超滤装置、超滤产水池、反渗透装置和反渗透产水池，

调节池、脱氨塔、高密度澄清池、V型滤池、臭氧接触氧化池、氧化稳定池、多介质过滤器、多介质过滤器产水池、超滤装置、超滤产水池、反渗透装置和反渗透产水池这十二个部件依次设置且为水流正流向，调节池接收冷却废水，脱氨塔内的出水口前设有pH调节池，V型滤池内设有阻塞传感器以监控V型滤池的工作情况，超滤装置内设有反洗装置，反渗透装置内设有过滤器和高压泵，反渗透产水池将处理后的冷却水输入清水池补至工业水；

调节池和脱氨塔之间、脱氨塔和高密度澄清池之间、V型滤池和臭氧接触氧化池之间，都通过串联了水泵的输水管连接；

高密度澄清池和V型滤池之间、臭氧接触氧化池和氧化稳定池之间、氧化稳定池和多介质过滤器之间、多介质过滤器和多介质过滤器产水池之间、超滤装置和超滤产水池之间、反渗透装置和反渗透产水池之间，都通过输水管连接；

多介质过滤器产水池还通过串联了水泵的输水管分别连接臭氧接触氧化池和多介质过滤器；

多介质过滤器产水池和超滤装置之间通过依次串联了水泵和自清洗过滤器的输水管连接；

超滤产水池还通过依次串联了水泵和保安过滤器的输水管连接超滤装置；

超滤产水池和反渗透装置之间通过依次串联了水泵、保安过滤器和水泵的输水管连接；

所述的用于煤气降温的冷却水处理系统，其特征是：反渗透装置内的过滤器的滤孔不大于5μm，反渗透装置内的高压泵选用变频电机驱动。

所述的用于煤气降温的冷却水处理系统的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：

i. 脱氨：调节池接收冷却废水后在水泵的抽吸下输入脱氨塔，脱氨塔内利用吹脱和吸附原理通过风机分离冷却废水中的氨气再经pH调节池调节pH值，吹脱的氨气用稀硫酸收集形成硫酸铵溶液，定期送至焦化工序消纳，对环境不产生污染；

ii. 沉淀：经脱氨塔处理后的冷却水在水泵的抽吸下输入高密度澄清池沉淀；

iii. 过滤：经高密度澄清池沉淀的冷却水溢流至V型滤池，冷却水在V型滤池的滤料上过滤，V型滤池内的阻塞传感器监控V型滤池的水头状况；

iv. 氧化：经V型滤池处理后的冷却水在水泵的抽吸下输入臭氧接触氧化池，冷却水在臭氧接触氧化池内被臭氧氧化，溶解在冷却水内的杂质被氧化破坏，

v. 去氧：经臭氧接触氧化池处理后的冷却水溢流至氧化稳定池，冷却水在氧化稳定池内被加热，残存在冷却水内的臭氧受热分解破坏；

vi. 过滤：经氧化稳定池处理的冷却水溢流至多介质过滤器，冷却水在多介质过滤器内进一步过滤；

vii. 储存：经多介质过滤器处理的冷却水溢流至多介质过滤器产水池储存，若冷却水指标未达到要求，储存在多介质过滤器产水池内的冷却水在水泵的抽吸下分别回流至臭氧接触氧化池和多介质过滤器作再次处理；

viii. 超滤：储存在多介质过滤器产水池内的冷却水在水泵的抽吸下依次经自清洗过滤器过滤和超滤装置过滤后输入超滤产水池储存，超滤装置的反洗装置定期反洗去除在膜表面沉积的固体颗粒，避免固体颗粒在膜附近的沉积，吸附在膜表面不能被反洗去除的污物通过在线的化学加强反洗（CEB）去除；若冷却水指标未达到要求，储存在超滤产水池内的冷却水在水泵的抽吸下经保安过滤器过滤后输入超滤装置作再次处理；

ix. 脱盐：储存在超滤产水池内冷却水在水泵的抽吸下依次经保安过滤器过滤和反渗透装置脱盐输入反渗透产水池储存，反渗透装置去除冷却水中的溶解盐类、有机大分子和前阶段未去除的小颗粒等，反渗透系统选用废水专用的抗污染膜元件，操作压力低，脱盐率高，膜与膜间的连接不会有渗漏，选用的高压泵、仪表、变频器，电气控制元件等均为国内外知名厂商，质量可靠，选用变频器降低能耗运行，也使系统运行更灵活，还可在温度低时调节产水量，以满足用水要求。

所述的用于煤气降温的冷却水处理系统的使用方法，其特征是：

步骤iii时，阻塞传感器监控V型滤池的水头状况，以保证V型滤池的滤料上始终保持不低于1.2m的水头，从而保持有效的过滤压力，使过滤介质的各个深度上均不产生负压；

步骤v时，冷却水内的臭氧残余浓度小于0.08ppm，可直接排放到大气中；

步骤viii时，产水SDI值小于3。

本发明将高炉煤气降温冷却水预处理、深度处理后，产水水质达到工业水用水要求，浓水送入高炉冲渣和钢渣单元消纳，是一种针对性强、多工艺的优化处理方法。

本发明从钢铁企业源头角度出发，从给水、用水、排水、消纳等多方面统筹考虑，考虑远期发展，实现了高炉煤气降温水脱氨、除硬及脱盐。同时，降低了水资源消耗、减轻了水污染程度，工艺流程顺畅、操作可靠、维护方便。

本发明采用多种工艺技术最优化合理配置，先对煤气降温冷却水进行预处理，利用脱氨塔降低废水中氨氮含量，采用高密度澄清池和V型滤池去除废水中硬度、悬浮物和胶体，采用臭氧接触氧化池将难降解的大分子污染物氧化成小分子物质，并去除降解水中的COD，利用氧化稳定池消解臭氧催化氧化池废水中的残余臭氧；然后在深度处理系统中，用多介质过滤器、自清洗过滤器去除悬浮物，用超滤装置去除膜表面沉积的固体颗粒，最后利用反渗透系统脱盐及去除一些有机大分子和前阶段未去除的小颗粒等。

本发明具有如下有益效果：处理效果稳定，处理后的出水达到工业用水标准可回用于生产，实现了废水的零排放，同时节约工业新水用量，降低产品吨水耗量。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

一种用于煤气降温的冷却水处理系统，包括调节池1、脱氨塔2、高密度澄清池3、V型滤池4、臭氧接触氧化池5、氧化稳定池6、多介质过滤器7、多介质过滤器产水池8、超滤装置9、超滤产水池10、反渗透装置11和反渗透产水池12，如图1所示，具体结构是：

调节池1、脱氨塔2、高密度澄清池3、V型滤池4、臭氧接触氧化池5、氧化稳定池6、多介质过滤器7、多介质过滤器产水池8、超滤装置9、超滤产水池10、反渗透装置11和反渗透产水池12这十二个部件依次设置且为水流正流向，调节池1接收冷却废水，脱氨塔2内的出水口前设有pH调节池21，V型滤池4内设有阻塞传感器41以监控V型滤池4的工作情况，超滤装置9内设有反洗装置91，反渗透装置11内设有过滤器111和高压泵112，反渗透产水池12将处理后的冷却水输入清水池补至工业水；

调节池1和脱氨塔2之间、脱氨塔2和高密度澄清池3之间、V型滤池4和臭氧接触氧化池5之间，都通过串联了水泵131的输水管连接；

高密度澄清池3和V型滤池4之间、臭氧接触氧化池5和氧化稳定池6之间、氧化稳定池6和多介质过滤器7之间、多介质过滤器7和多介质过滤器产水池8之间、超滤装置9和超滤产水池10之间、反渗透装置11和反渗透产水池12之间，都通过输水管连接；

多介质过滤器产水池8还通过串联了水泵131的输水管分别连接臭氧接触氧化池5和多介质过滤器7；

多介质过滤器产水池8和超滤装置9之间通过依次串联了水泵131和自清洗过滤器132的输水管连接；

超滤产水池10还通过依次串联了水泵131和保安过滤器133的输水管连接超滤装置9；

超滤产水池10和反渗透装置11之间通过依次串联了水泵131、保安过滤器133和水泵131的输水管连接；

本实施例中：反渗透装置11内的过滤器111的滤孔不大于5μm，反渗透装置11内的高压泵112选用变频电机驱动。

本实施例使用时，按如下步骤依次实施：

i. 脱氨：调节池1接收冷却废水后在水泵131的抽吸下输入脱氨塔2，脱氨塔2内利用吹脱和吸附原理通过风机分离冷却废水中的氨气再经pH调节池21调节pH值，吹脱的氨气用稀硫酸收集形成硫酸铵溶液，定期送至焦化工序消纳，对环境不产生污染。

ii. 沉淀：经脱氨塔2处理后的冷却水在水泵131的抽吸下输入高密度澄清池3沉淀。

高密度澄清池是继平流式沉淀池、斜板（管）沉淀池和机械加速（脉冲）澄清池之后的一种新型高效澄清工艺，采用斜管沉淀及污泥循环方式。高密度澄清池有占地面积小、节省土建投资、抗冲击负荷能力强、适用性广、效率高等特点。高密度澄清池由集成式混凝区、絮凝区、沉淀区、污泥浓缩区组成，配套设施包括污泥回流、污泥排放、加药装置、控制系统等。在高密度澄清池中投加混凝剂、石灰乳、碳酸钠、絮凝剂，可以一并去除来水中的悬浮物及水中碱度、硬度，出水经pH调节后进入V型滤池。高密度澄清池沉淀污泥排入污泥脱水间的污泥贮池，经脱水后外运。

iii. 过滤：经高密度澄清池3沉淀的冷却水溢流至V型滤池4，冷却水在V型滤池4的滤料上过滤，V型滤池4内的阻塞传感器41监控V型滤池4的水头状况，以保证V型滤池4的滤料上有始终保持不低于1.2m的水头，从而保持有效的过滤压力，使过滤介质的各个深度上均不产生负压。

V型滤池是指一种以恒定水位过滤的快滤池。V型滤池设有气、水和表面扫洗的反冲洗系统，有防止滤料流失、乱层措施，过滤及反冲洗全自动控制操作。在每一组滤池内设液位传感器，通过滤池出水调节阀控制滤池液位，同时在每个滤池内设置阻塞传感器，用于监控滤池的工作情况。滤料之上有不小于1.2m的水头，以保持有效的过滤压力，使过滤介质的各个深度上均不产生负压。滤池主要工艺控制阀门采用气动阀。配备在线浊度仪，以检测水质。V型滤池出水经泵提升至臭氧接触氧化池。

iv. 氧化：经V型滤池4处理后的冷却水在水泵131的抽吸下输入臭氧接触氧化池5，冷却水在臭氧接触氧化池5内被臭氧氧化，溶解在冷却水内的杂质被氧化破坏。

臭氧接触氧化池5内设有臭氧发生器，内部所有过流部件材质均为碳钢加涂玻璃钢鳞片，装置为塔状，下部进水，上部出水，塔内设置催化剂，冷却水与臭氧发生器提供的臭氧在池中填料层充分混合，废水中的有机污染物经与填料上的高活性负载型催化剂进行催化脱稳，引发臭氧形成更为活泼的OH-，氧化反应速率和氧化利用率提高，同时使废水中的环状物和长链分子断裂，把难降解的大分子污染物氧化成小分子物质，降低了臭氧用量，节省了投资与运行成本。出水重力流至氧化稳定池6。

预处理系统各单元进出水水质如下表所示：

v. 去氧：经臭氧接触氧化池5处理后的冷却水溢流至氧化稳定池6，冷却水在氧化稳定池6内被加热，残存在冷却水内的臭氧受热分解破坏，臭氧残余浓度小于0.08ppm，可直接排放到大气中。

vi. 过滤：经氧化稳定池6处理的冷却水溢流至多介质过滤器7，冷却水在多介质过滤器7内进一步过滤。

vii. 储存：经多介质过滤器7处理的冷却水溢流至多介质过滤器产水池8储存，若冷却水指标未达到要求，储存在多介质过滤器产水池8内的冷却水在水泵131的抽吸下分别回流至臭氧接触氧化池5和多介质过滤器7作再次处理。

viii. 超滤：储存在多介质过滤器产水池8内的冷却水在水泵131的抽吸下依次经自清洗过滤器132过滤和超滤装置9过滤后输入超滤产水池10储存，超滤装置9的反洗装置91定期反洗去除在膜表面沉积的固体颗粒，避免固体颗粒在膜附近的沉积，吸附在膜表面不能被反洗去除的污物通过在线的化学加强反洗（CEB）去除，产水SDI值小于3；若冷却水指标未达到要求，储存在超滤产水池10内的冷却水在水泵131的抽吸下经保安过滤器133过滤后输入超滤装置9作再次处理。

超滤是以压力为驱动的膜分离过程，够将颗粒物质、大分子有机物、微生物等从流体及溶解组份中分离出来。超滤膜的典型孔径在0.01μm～0.1μm之间，对于细菌和大多数病菌、胶体、淤泥等具有极高的去除率。超滤膜分离技术具有占地面积小、出水水质好、自动化程度高等特点。本系统采用高污染环境下使用的抗污染超滤膜元件，具有高强度、耐压、耐酸碱、抗污染、使用寿命长，中空超滤膜能长期保证产水水质，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力，产水SDI值小于3，满足进入反渗透膜系统进水要求。超滤系统设置反洗和化学加强反洗功能，通过定期的反洗加以去除在膜表面沉积的固体颗粒，固体污物在定期反洗中被除去，因此避免了其在膜附近的沉积。那些吸附在膜表面，不能被反洗去除的污物，通过在线的化学加强反洗（CEB）去除。超滤CIP清洗可以清洗经过长期运行后积累的某些难以冲洗的污垢，如有机物、无机盐结垢，以恢复膜的性能。然后依次通过超滤、反渗透实现废水的脱盐处理。

作为反渗透前置的超滤装置9以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原水流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原水中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来因而实现对原水的净化、分离和浓缩的目的。采用加筋外压式PVDF材质的超滤膜，内置支撑，过滤精度0.02μm。

ix. 脱盐：储存在超滤产水池10内冷却水在水泵131的抽吸下依次经保安过滤器133过滤和反渗透装置11脱盐输入反渗透产水池12储存，反渗透装置11去除冷却水中的溶解盐类、有机大分子和前阶段未去除的小颗粒等，反渗透系统选用废水专用的抗污染膜元件，操作压力低，脱盐率高，膜与膜间的连接不会有渗漏，选用变频电机驱动高压泵112降低能耗运行，也使系统运行更灵活，还可在温度低时调节产水量，以满足用水要求。

反渗透装置11前的保安过滤器133的过滤精度为5μm，采用脱盐率为99.7%的抗污染膜，膜片类型为聚酰胺复合膜，单支膜回收率为15%。

本实施例采用弱酸阳离子交换树脂对物化出水进行软化处理，离子交换软化法的原理是，原水通过阳离子交换体，使钙镁离子与交换剂中的钠离子或氢离子进行交换，钠或氢被取代便达到水质软化的效果，其出水的硬度可降至0.03mmol/L以下，典型反应可用下列离子反应式表示：

Ca²⁺+2RNa→R₂Ca+2Na⁺，

Mg²⁺+2RNa→R₂Mg+2Na⁺。

反渗透（逆渗透）以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。反渗透膜系统包括5μm过滤器、高压泵、反渗透装置等，承担了脱盐任务，主要去除水中溶解盐类，同时去除一些有机大分子和前阶段未去除的小颗粒等。进入反渗透膜系统的含盐废水，在压力作用下，大部分水分子和微量其它离子透过膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入回用水池。水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。在膜装置停运时，自动冲洗3min～5min，以去除沉积在膜表面的污垢，使装置和反渗透膜得到有效保养。反渗透产水重力流入中央水厂清水池，作为工业水回用于厂区单元。浓水经泵输送至中央水厂浓水管网，送至钢渣单元和高炉冲渣消纳。

本实施例各单元进出水水质如下表所示：

Claims (4)

1.一种用于煤气降温的冷却水处理系统，包括调节池(1)，其特征是：还包括脱氨塔(2)、高密度澄清池(3)、V型滤池(4)、臭氧接触氧化池(5)、氧化稳定池(6)、多介质过滤器(7)、多介质过滤器产水池(8)、超滤装置(9)、超滤产水池(10)、反渗透装置(11)和反渗透产水池(12)，

调节池(1)、脱氨塔(2)、高密度澄清池(3)、V型滤池(4)、臭氧接触氧化池(5)、氧化稳定池(6)、多介质过滤器(7)、多介质过滤器产水池(8)、超滤装置(9)、超滤产水池(10)、反渗透装置(11)和反渗透产水池(12)这十二个部件依次设置且为水流正流向，调节池(1)接收冷却废水，脱氨塔(2)内的出水口前设有pH调节池(21)，V型滤池(4)内设有阻塞传感器(41)，超滤装置(9)内设有反洗装置(91)，反渗透装置(11)内设有过滤器(111)和高压泵(112)，反渗透产水池(12)将处理后的冷却水输入清水池；

调节池(1)和脱氨塔(2)之间、脱氨塔(2)和高密度澄清池(3)之间、V型滤池(4)和臭氧接触氧化池(5)之间，都通过串联了水泵(131)的输水管连接；

高密度澄清池(3)和V型滤池(4)之间、臭氧接触氧化池(5)和氧化稳定池(6)之间、氧化稳定池(6)和多介质过滤器(7)之间、多介质过滤器(7)和多介质过滤器产水池(8)之间、超滤装置(9)和超滤产水池(10)之间、反渗透装置(11)和反渗透产水池(12)之间，都通过输水管连接；

多介质过滤器产水池(8)还通过串联了水泵(131)的输水管分别连接臭氧接触氧化池(5)和多介质过滤器(7)；

多介质过滤器产水池(8)和超滤装置(9)之间通过依次串联了水泵(131)和自清洗过滤器(132)的输水管连接；

超滤产水池(10)还通过依次串联了水泵(131)和保安过滤器(133)的输水管连接超滤装置(9)；

超滤产水池(10)和反渗透装置(11)之间通过依次串联了水泵(131)、保安过滤器(133)和水泵(131)的输水管连接。

2.如权利要求1所述的用于煤气降温的冷却水处理系统，其特征是：反渗透装置(11)内的过滤器(111)的滤孔不大于5μm，反渗透装置(11)内的高压泵(112)选用变频电机驱动。

3.如权利要求1或2所述的用于煤气降温的冷却水处理系统的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：

i. 脱氨：调节池(1)接收冷却废水后在水泵(131)的抽吸下输入脱氨塔(2)，脱氨塔(2)内通过风机分离冷却废水中的氨气再经pH调节池(21)调节pH值；

ii. 沉淀：经脱氨塔(2)处理后的冷却水在水泵(131)的抽吸下输入高密度澄清池(3)沉淀；

iii. 过滤：经高密度澄清池(3)沉淀的冷却水溢流至V型滤池(4)，冷却水在V型滤池(4)的滤料上过滤，V型滤池(4)内的阻塞传感器(41)监控V型滤池(4)的水头状况；

iv. 氧化：经V型滤池(4)处理后的冷却水在水泵(131)的抽吸下输入臭氧接触氧化池(5)，冷却水在臭氧接触氧化池(5)内被臭氧氧化，溶解在冷却水内的杂质被氧化破坏，

v. 去氧：经臭氧接触氧化池(5)处理后的冷却水溢流至氧化稳定池(6)，冷却水在氧化稳定池(6)内被加热，残存在冷却水内的臭氧受热分解破坏；

vi. 过滤：经氧化稳定池(6)处理的冷却水溢流至多介质过滤器(7)，冷却水在多介质过滤器(7)内进一步过滤；

vii. 储存：经多介质过滤器(7)处理的冷却水溢流至多介质过滤器产水池(8)储存，若冷却水指标未达到要求，储存在多介质过滤器产水池(8)内的冷却水在水泵(131)的抽吸下分别回流至臭氧接触氧化池(5)和多介质过滤器(7)作再次处理；

viii. 超滤：储存在多介质过滤器产水池(8)内的冷却水在水泵(131)的抽吸下依次经自清洗过滤器(132)过滤和超滤装置(9)过滤后输入超滤产水池(10)储存，超滤装置(9)的反洗装置(91)定期反洗去除在膜表面沉积的固体颗粒，避免固体颗粒在膜附近的沉积，吸附在膜表面不能被反洗去除的污物通过在线的化学加强反洗去除；若冷却水指标未达到要求，储存在超滤产水池(10)内的冷却水在水泵(131)的抽吸下经保安过滤器(133)过滤后输入超滤装置(9)作再次处理；

ix. 脱盐：储存在超滤产水池(10)内冷却水在水泵(131)的抽吸下依次经保安过滤器(133)过滤和反渗透装置(11)脱盐输入反渗透产水池(12)储存，反渗透装置(11)去除冷却水中的溶解盐类、有机大分子和前阶段未去除的小颗粒。

4.如权利要求3所述的用于煤气降温的冷却水处理系统的使用方法，其特征是：

步骤iii时，阻塞传感器(41)监控V型滤池(4)的水头状况，以保证V型滤池(4)的滤料上始终保持不低于1.2m的水头，从而保持有效的过滤压力，使过滤介质的各个深度上均不产生负压；

步骤v时，冷却水内的臭氧残余浓度小于0.08ppm，可直接排放到大气中；

步骤viii时，产水SDI值小于3。

Images