一种去除冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的方法和系统与流程

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的方法和系统。

背景技术：

作为我国的基础产业，钢铁工业自改革开放以来，快速发展，近年来一直处于高速发展阶段，钢年产量增幅在15％～22％。可是钢铁工业是一个高能耗、高资源、高污染的产业，其水资源消耗巨大，约占全国工业用水量的14％。

冷轧稀碱废水主要来自轧机机组、磨辊间和带钢脱脂机组等各机组的油库排水。经过常规处理后的冷轧稀碱废水达标排放。为了减少废水排放，采用纳滤技术处理达标排放的冷轧稀碱废水，纳滤产水可应用于生产，纳滤浓水中的总有机碳和镁离子含量高，造成了纳滤浓水难以进一步资源化利用。

然而到目前为止，还没有同时去除冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的处理方法和工艺。

技术实现要素：

本发明提供一种去除冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的方法和系统，本发明的处理对象为冷轧纳滤浓水，根据其水质水量情况，开发出经济、高效的污染物处理工艺，以循环利用节能减排为主要任务，减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。

本发明采用的技术方案如下:

一种去除冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的方法，包括如下步骤：

所述冷轧纳滤浓水的水质特征:tds为6890～12620mg/l，ph为6～9，toc为15～32mg/l，镁离子为12～26mg/l；

所述冷轧纳滤浓水打入一体式加药沉淀池，一体式加药沉淀池前部为混凝搅拌系统，后部为沉淀系统；改性硫酸铝混合药剂通过加药系统打入混凝搅拌系统，然后纳滤浓水流入一体式加药沉淀池的沉淀系统，

所述改性硫酸铝混合药剂有以下步骤制备而成:1)选取粒径为280～320目的木质粉末活性炭，碘值为920～1050mg/g，比表面积为1030～1170m²/l；将木质粉末活性炭和碳酸钠按固固比1:2～4混合，形成粉末活性炭-碳酸钠混合粉末；2)配制浓度为620～1050mg/l聚合硫酸铝溶液，粉末活性炭-碳酸钠混合粉末和聚合硫酸铝溶液按固液比1:4混合，形成聚合硫酸铝混合溶液，以70～90转/分钟的搅拌速度搅拌聚合硫酸铝混合溶液5～10分钟；3)然后在按体积在每升聚合硫酸铝溶液中加入35～55mg偏铝酸钠和20～35mg二甲基二烯丙基氯化铵，然后将聚合硫酸铝混合溶液在微波功率为260w，温度为55℃条件下，以55～65转/分钟的搅拌速度反应45～110分钟；形成改性硫酸铝混合药剂，固含量为23.2～28.1％；

经过一体式加药沉淀池后，纳滤浓水进入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中放置改性树脂；所述改性树脂为甘氨酸改性氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂，其由以下制备而成：1)选取聚苯乙烯-二乙苯烯树脂聚合物，交联度6～9％之间，密度0.28～0.30g/cm³之间；2)石油醚溶液中置于不锈钢反应釜中，按体积在每升石油醚溶液中加入860～950mg聚苯乙烯-二乙苯烯树脂、60～92mg三氯化铝和45～62ml乙酸酐，然后反应釜在氮气保护氛围中加热至65～69℃，搅拌29～34小时，搅拌速度为55～75转/分钟；3)反应结束后聚苯乙烯-二乙苯烯树脂混合物冷却，过滤，用正己烷清洗3～5次，用2％氢氧化钠清洗3～5次，用3％的稀盐酸清洗2～3次，清水清洗3～5次；然后在60℃的真空干燥3～4小时，将聚苯乙烯-二乙苯烯树脂混合物按固液比1:5～7浸渍在氯化亚砜溶液中，在反应釜中加热至62～65℃，反应45分钟，冷却过滤，在60℃的真空干燥3～4小时后得到氯甲酰化改性聚苯乙烯-二乙苯烯树脂；4)在反应釜中配制甲苯溶液，按体积在每升甲苯溶液中加入460～570mg氯甲酰化改性聚苯乙烯-二乙苯烯树脂、310～430mgn,n-二羟乙基甘氨酸和27～45mg乙酸钠，在反应釜在氮气保护氛围中加热至105～109℃，反应240～320分钟，冷却后过滤，用二氯甲烷清洗3～5次，用清水清洗3～5次，在65℃的真空干燥3～4小时后得到甘氨酸-氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂。

所述冷轧纳滤浓水经过改性树脂吸附反应塔后通过出水泵排放或者进入废水近零排放系统。

进一步，所述加药系统包括药剂储罐和加药泵，药剂储罐内有搅拌器，转速为45转/分钟。

进一步，所述混凝搅拌系统的转速为55～65转/分钟，纳滤浓水在混凝搅拌系统的停留时间为180～240秒。

进一步，所述沉淀系统为斜板沉淀池，纳滤浓水停留时间为20～28分钟。

根据本发明所述一种去除冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的方法，经过一体式加药沉淀池后，纳滤浓水中toc为6～13mg/l，镁离子为6～15mg/l。

进一步，所述改性树脂占整个改性树脂吸附塔体积的85～90％。

进一步，冷轧纳滤浓水在改性树脂吸附反应塔中的流速为8～11m/h，反冲洗时间为890～1020小时。

进一步，甘氨酸-氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂对体积交换容量为5.9～7.1mmol/ml，全交换容量12.5～14.7mmol/g，对toc和镁离子用很强的吸附置换能力。

根据本发明所述一种去除冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的方法，所述冷轧纳滤浓水经过处理后，tds为6890～12620mg/l，ph为6～9，toc为3～6mg/l，镁离子为0.3～1.1mg/l。

本发明还提供一种上述方法所应用的去除冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的系统，包括依次连接的水泵1、一体式加药沉淀池2、提升泵5、改性树脂吸附塔6和出水泵8；所述一体式加药沉淀池2包括混凝搅拌系统2-1和沉淀系统2-2，在所述混凝搅拌系统2-1的上方设置加药系统3。

发明详述：

一种冷轧纳滤浓水处理系统，包括进水泵、一体式加药沉淀池、加药系统、改性硫酸铝混合药剂、提升泵，改性树脂吸附塔、改性树脂、出水泵。

所述冷轧稀纳滤浓水的水质特征:tds为6890～12620mg/l，ph为6～9，toc为15～32mg/l，镁离子为12～26mg/l。

所述冷轧纳滤浓水通过进水泵打入一体式加药沉淀池，一体式加药沉淀池前部为混凝搅拌系统，后部为沉淀系统。加药系统有药剂储罐和加药泵，药剂储罐内有搅拌器，转速为45转/分钟。药剂储罐中的改性硫酸铝混合药剂通过加药加药泵将改性硫酸铝混合药剂打入一体式加药沉淀池的混凝搅拌系统。混凝搅拌系统的转速为55～65转/分钟，纳滤浓水在混凝搅拌系统的停留时间为180～240秒。随后纳滤浓水流入一体式加药沉淀池的沉淀系统，沉淀系统为斜板沉淀池，纳滤浓水停留时间为20～28分钟。经过一体式加药沉淀池后，纳滤浓水中toc为6～13mg/l，镁离子为6～15mg/l。

本发明的改性硫酸铝混合药剂根据纳滤浓水的特性制备而成，高效去除纳滤浓水中的总有机碳和镁离子。制备方法如下:1)选取粒径为280～320目的木质粉末活性炭，碘值为920～1050mg/g，比表面积为1030～1170m²/l。将木质粉末活性炭和碳酸钠按固固比1:2～4混合，形成粉末活性炭-碳酸钠混合粉末。2)配制浓度为620～1050mg/l聚合硫酸铝溶液，粉末活性炭-碳酸钠混合粉末和聚合硫酸铝溶液按固液比1:4混合，形成聚合硫酸铝混合溶液，以70～90转/分钟的搅拌速度搅拌聚合硫酸铝混合溶液5～10分钟；3)然后在按体积在每升聚合硫酸铝溶液中加入35～55mg偏铝酸钠和20～35mg二甲基二烯丙基氯化铵，然后将聚合硫酸铝混合溶液在微波功率为260w，温度为55℃条件下，以55～65转/分钟的搅拌速度反应45～110分钟。形成改性硫酸铝混合药剂，固含量为23.2～28.1％。

经过一体式加药沉淀池后，纳滤浓水通过提升泵打入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中放置改性树脂，改性树脂为甘氨酸改性氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂。改性树脂占整个改性树脂吸附塔体积的85～90％。冷轧纳滤浓水在改性树脂吸附反应塔中的流速为8～11m/h，反冲洗时间为890～1020小时。

本发明的甘氨酸改性氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂根据冷轧稀碱反渗透浓水的特性制备而成。1)选取聚苯乙烯-二乙苯烯树脂聚合物，交联度6～9％之间，密度0.28～0.30g/cm³之间；2)石油醚溶液中置于不锈钢反应釜中，按体积在每升石油醚溶液中加入860～950mg聚苯乙烯-二乙苯烯树脂、60～92mg三氯化铝和45～62ml乙酸酐，然后反应釜在氮气保护氛围中加热至65～69℃，搅拌29～34小时，搅拌速度为55～75转/分钟；3)反应结束后聚苯乙烯-二乙苯烯树脂混合物冷却，过滤，用正己烷清洗3～5次，用2％氢氧化钠清洗3～5次，用3％的稀盐酸清洗2～3次，清水清洗3～5次；然后在60℃的真空干燥3～4小时，将聚苯乙烯-二乙苯烯树脂混合物按固液比1:5～7浸渍在氯化亚砜溶液中，在反应釜中加热至62～65℃，反应45分钟，冷却过滤，在60℃的真空干燥3～4小时后得到氯甲酰化改性聚苯乙烯-二乙苯烯树脂；4)在反应釜中配制甲苯溶液，按体积在每升甲苯溶液中加入460～570mg氯甲酰化改性聚苯乙烯-二乙苯烯树脂、310～430mgn,n-二羟乙基甘氨酸和27～45mg乙酸钠，在反应釜在氮气保护氛围中加热至105～109℃，反应240～320分钟，冷却后过滤，用二氯甲烷清洗3～5次，用清水清洗3～5次，在65℃的真空干燥3～4小时后得到甘氨酸-氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂。甘氨酸-氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂对体积交换容量为5.9～7.1mmol/ml，全交换容量12.5～14.7mmol/g，对toc和镁离子用很强的吸附置换能力。

所述冷轧纳滤浓水经过改性树脂吸附反应塔后通过出水泵排放或者进入废水近零排放系统。

所述冷轧纳滤浓水经过处理后，tds为6890～12620mg/l，ph为6～9，toc为3～6mg/l，镁离子为0.3～1.1mg/l。

有益的技术效果：

本发明提供一种去除冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的方法和系统，本发明的处理对象为冷轧纳滤浓水，根据其水质水量情况，开发出经济、高效的污染物处理工艺，以循环利用节能减排为主要任务，减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。所述冷轧纳滤浓水经过本发明所述方法和系统处理后，tds为6890～12620mg/l，ph为6～9，toc为3～6mg/l，镁离子为0.3～1.1mg/l。

附图说明

图1为：一种去除冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的系统，

包括进水泵-1、一体式加药沉淀池-2、加药系统-3、改性硫酸铝混合药剂-4、提升泵-5，改性树脂吸附塔-6、改性树脂-7、出水泵-8。一体式加药沉淀池混凝搅拌系统2-1，一体式加药沉淀池沉淀系统2-2。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。

实施例1:

一种冷轧纳滤浓水处理系统，包括进水泵、一体式加药沉淀池、加药系统、改性硫酸铝混合药剂、提升泵，改性树脂吸附塔、改性树脂、出水泵。

所述冷轧稀纳滤浓水的水质特征:tds为11300mg/l，ph为8.3，toc为30mg/l，镁离子为24mg/l。

所述冷轧纳滤浓水通过进水泵打入一体式加药沉淀池，一体式加药沉淀池前部为混凝搅拌系统，后部为沉淀系统。加药系统有药剂储罐和加药泵，药剂储罐内有搅拌器，转速为45转/分钟。药剂储罐中的改性硫酸铝混合药剂通过加药加药泵将改性硫酸铝混合药剂打入一体式加药沉淀池的混凝搅拌系统。混凝搅拌系统的转速为65转/分钟，纳滤浓水在混凝搅拌系统的停留时间为230秒。随后纳滤浓水流入一体式加药沉淀池的沉淀系统，沉淀系统为斜板沉淀池，纳滤浓水停留时间为26分钟。经过一体式加药沉淀池后，纳滤浓水中toc为11mg/l，镁离子为12mg/l。

本发明的改性硫酸铝混合药剂根据纳滤浓水的特性制备而成，高效去除纳滤浓水中的总有机碳和镁离子。制备方法如下:1)选取粒径为310目的木质粉末活性炭，碘值为1000mg/g，比表面积为1070m²/l。将木质粉末活性炭和碳酸钠按固固比1:4混合，形成粉末活性炭-碳酸钠混合粉末。2)配制浓度为970mg/l聚合硫酸铝溶液，粉末活性炭-碳酸钠混合粉末和聚合硫酸铝溶液按固液比1:4混合，形成聚合硫酸铝混合溶液，以85转/分钟的搅拌速度搅拌聚合硫酸铝混合溶液8分钟；3)然后在按体积在每升聚合硫酸铝溶液中加入45mg偏铝酸钠和30mg二甲基二烯丙基氯化铵，然后将聚合硫酸铝混合溶液在微波功率为260w，温度为55℃条件下，以65转/分钟的搅拌速度反应95分钟。形成改性硫酸铝混合药剂，固含量为25.9％。

经过一体式加药沉淀池后，纳滤浓水通过提升泵打入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中放置改性树脂，改性树脂为甘氨酸改性氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂。改性树脂占整个改性树脂吸附塔体积的85％。冷轧纳滤浓水在改性树脂吸附反应塔中的流速为10m/h，反冲洗时间为930小时。

本发明的甘氨酸改性氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂根据冷轧稀碱反渗透浓水的特性制备而成。1)选取聚苯乙烯-二乙苯烯树脂聚合物，交联度7％之间，密度0.29g/cm³之间；2)石油醚溶液中置于不锈钢反应釜中，按体积在每升石油醚溶液中加入910mg聚苯乙烯-二乙苯烯树脂、86mg三氯化铝和58ml乙酸酐，然后反应釜在氮气保护氛围中加热至67℃，搅拌31小时，搅拌速度为65转/分钟；3)反应结束后聚苯乙烯-二乙苯烯树脂混合物冷却，过滤，用正己烷清洗5次，用2％氢氧化钠清洗5次，用3％的稀盐酸清洗3次，清水清洗4次；然后在60℃的真空干燥3小时，将聚苯乙烯-二乙苯烯树脂混合物按固液比1:6浸渍在氯化亚砜溶液中，在反应釜中加热至65℃，反应45分钟，冷却过滤，在60℃的真空干燥3小时后得到氯甲酰化改性聚苯乙烯-二乙苯烯树脂；4)在反应釜中配制甲苯溶液，按体积在每升甲苯溶液中加入530mg氯甲酰化改性聚苯乙烯-二乙苯烯树脂、410mgn,n-二羟乙基甘氨酸和41mg乙酸钠，在反应釜在氮气保护氛围中加热至106℃，反应310分钟，冷却后过滤，用二氯甲烷清洗4次，用清水清洗4次，在65℃的真空干燥4小时后得到甘氨酸-氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂。甘氨酸-氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂对体积交换容量为6.7mmol/ml，全交换容量13.9mmol/g，对toc和镁离子用很强的吸附置换能力。

所述冷轧纳滤浓水经过改性树脂吸附反应塔后通过出水泵排放或者进入废水近零排放系统。

所述冷轧纳滤浓水经过处理后，tds为10900mg/l，ph为8.1，toc为5mg/l，镁离子为0.8mg/l。

实施例2:

一种冷轧纳滤浓水处理系统，包括进水泵、一体式加药沉淀池、加药系统、改性硫酸铝混合药剂、提升泵，改性树脂吸附塔、改性树脂、出水泵。

所述冷轧稀纳滤浓水的水质特征:tds为7830mg/l，ph为6.7，toc为19mg/l，镁离子为15mg/l。

所述冷轧纳滤浓水通过进水泵打入一体式加药沉淀池，一体式加药沉淀池前部为混凝搅拌系统，后部为沉淀系统。加药系统有药剂储罐和加药泵，药剂储罐内有搅拌器，转速为45转/分钟。药剂储罐中的改性硫酸铝混合药剂通过加药加药泵将改性硫酸铝混合药剂打入一体式加药沉淀池的混凝搅拌系统。混凝搅拌系统的转速为55转/分钟，纳滤浓水在混凝搅拌系统的停留时间为195秒。随后纳滤浓水流入一体式加药沉淀池的沉淀系统，沉淀系统为斜板沉淀池，纳滤浓水停留时间为21分钟。经过一体式加药沉淀池后，纳滤浓水中toc为8mg/l，镁离子为6mg/l。

本发明的改性硫酸铝混合药剂根据纳滤浓水的特性制备而成，高效去除纳滤浓水中的总有机碳和镁离子。制备方法如下:1)选取粒径为290目的木质粉末活性炭，碘值为970mg/g，比表面积为1090m²/l。将木质粉末活性炭和碳酸钠按固固比1:2混合，形成粉末活性炭-碳酸钠混合粉末。2)配制浓度为720mg/l聚合硫酸铝溶液，粉末活性炭-碳酸钠混合粉末和聚合硫酸铝溶液按固液比1:4混合，形成聚合硫酸铝混合溶液，以75转/分钟的搅拌速度搅拌聚合硫酸铝混合溶液8分钟；3)然后在按体积在每升聚合硫酸铝溶液中加入45mg偏铝酸钠和25mg二甲基二烯丙基氯化铵，然后将聚合硫酸铝混合溶液在微波功率为260w，温度为55℃条件下，以55转/分钟的搅拌速度反应65分钟。形成改性硫酸铝混合药剂，固含量为25.1％。

经过一体式加药沉淀池后，纳滤浓水通过提升泵打入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中放置改性树脂，改性树脂为甘氨酸改性氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂。改性树脂占整个改性树脂吸附塔体积的85％。冷轧纳滤浓水在改性树脂吸附反应塔中的流速为9m/h，反冲洗时间为910小时。

本发明的甘氨酸改性氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂根据冷轧稀碱反渗透浓水的特性制备而成。1)选取聚苯乙烯-二乙苯烯树脂聚合物，交联度7％之间，密度0.28g/cm³之间；2)石油醚溶液中置于不锈钢反应釜中，按体积在每升石油醚溶液中加入880mg聚苯乙烯-二乙苯烯树脂、70mg三氯化铝和51ml乙酸酐，然后反应釜在氮气保护氛围中加热至66℃，搅拌32小时，搅拌速度为55转/分钟；3)反应结束后聚苯乙烯-二乙苯烯树脂混合物冷却，过滤，用正己烷清洗3次，用2％氢氧化钠清洗3次，用3％的稀盐酸清洗2次，清水清洗5次；然后在60℃的真空干燥3小时，将聚苯乙烯-二乙苯烯树脂混合物按固液比1:5浸渍在氯化亚砜溶液中，在反应釜中加热至62℃，反应45分钟，冷却过滤，在60℃的真空干燥3小时后得到氯甲酰化改性聚苯乙烯-二乙苯烯树脂；4)在反应釜中配制甲苯溶液，按体积在每升甲苯溶液中加入480mg氯甲酰化改性聚苯乙烯-二乙苯烯树脂、320mgn,n-二羟乙基甘氨酸和29mg乙酸钠，在反应釜在氮气保护氛围中加热至105℃，反应270分钟，冷却后过滤，用二氯甲烷清洗3次，用清水清洗3次，在65℃的真空干燥3小时后得到甘氨酸-氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂。甘氨酸-氯甲酰化聚苯乙烯螯合树脂对体积交换容量为6.2mmol/ml，全交换容量12.9mmol/g，对toc和镁离子用很强的吸附置换能力。

所述冷轧纳滤浓水经过改性树脂吸附反应塔后通过出水泵排放或者进入废水近零排放系统。

所述冷轧纳滤浓水经过处理后，tds为7710mg/l，ph为6.9，toc为4mg/l，镁离子为0.4mg/l。

综上所述，本发明首次提出了冷轧纳滤浓水中总有机碳和镁离子的处理工艺方案，因此本发明属于钢铁绿色环保生产工艺系统。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变形都将落在本发明权利要求的范围内。