本发明公开了一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，包括：预过滤：氧化镁废水进入过滤容器，过滤得到的水，返回调节池中，直至预过滤澄清；过滤过程：氧化镁废水在预过滤阶段逐渐澄清后进入过滤程序，产生的过滤水满足要求后，自流入产水箱；滤饼干燥：停止过滤后，将过滤容器中的水排空至调节池，之后按照与过滤相同的方向通压缩空气，通过压缩使滤饼干燥；反吹排泥：滤饼干燥完成后，通反向的压缩空气，之后进入下一个过滤周期；经过处理后，过滤阶段产生的合格水循环利用；滤饼干燥后进一步进行资源化处理。本发明实现了废水回用；产生的沉淀污泥经处理后可分别作为钛白粉的生产原料和土壤改良剂，具有良好的社会效益和环境效益。
基本信息
申请号：CN202110729402.5
申请日期：20210629
公开号：CN202110729402.5
公开日期：20221230
申请人：宝山钢铁股份有限公司
申请人地址：201900 上海市宝山区富锦路885号
发明人：侯长俊;侯红娟;尹婷婷;胡钧;李恩超;武晟
当前权利人：宝山钢铁股份有限公司
代理机构：上海三和万国知识产权代理事务所(普通合伙) 31230
代理人：刘立平;陶芾
主权利要求
1.一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，其特征在于：包括如下步骤：(1)预过滤：氧化镁废水进入过滤容器，过滤得到的水，返回调节池中，直至预过滤澄清；(2)过滤过程：氧化镁废水在预过滤阶段逐渐澄清后进入过滤程序，滤饼成为主要过滤层，细小颗粒被拦截，产生的过滤水满足要求后，自流入产水箱；(3)滤饼干燥：停止过滤后，将过滤容器中的水排空至调节池，之后按照与过滤相同的方向通压缩空气，压缩空气的用量为1～5Nm3/min·m2，通气时间0.5～5min，通过压缩使滤饼干燥；(4)反吹排泥：滤饼干燥完成后，通反向的压缩空气，压缩空气的用量为2～10Nm3/min·m2，通气时间0.5～2min；之后进入下一个过滤周期；经过过滤、污泥浓缩、干化一系列处理后，过滤阶段产生的合格水排至产水箱，输送至氧化镁刷洗机组循环利用；所述滤饼干燥后进一步进行资源化处理。
权利要求
1.一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)预过滤：氧化镁废水进入过滤容器，过滤得到的水，返回调节池中，直至预过滤澄清；
(2)过滤过程：氧化镁废水在预过滤阶段逐渐澄清后进入过滤程序，滤饼成为主要过滤层，细小颗粒被拦截，产生的过滤水满足要求后，自流入产水箱；
(3)滤饼干燥：停止过滤后，将过滤容器中的水排空至调节池，之后按照与过滤相同的方向通压缩空气，压缩空气的用量为1～5Nm
3/min·m
2，通气时间0.5～5min，通过压缩使滤饼干燥；
(4)反吹排泥：滤饼干燥完成后，通反向的压缩空气，压缩空气的用量为2～10Nm
3/min·m
2，通气时间0.5～2min；
之后进入下一个过滤周期；
经过过滤、污泥浓缩、干化一系列处理后，过滤阶段产生的合格水排至产水箱，输送至氧化镁刷洗机组循环利用；所述滤饼干燥后进一步进行资源化处理。
2.根据权利要求1所述的一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，其特征在于：所述滤饼干燥后进一步烘干处理。
3.根据权利要求2所述的一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，其特征在于：所述滤饼的资源化处理方法是，将烘干处理后的氧化镁滤饼，溶解于5～30wt％的硫酸溶液中，滤饼中的氧化镁、氧化铁溶解在硫酸中，溶解采用单级或多级溶解的方式。
4.根据权利要求3所述的一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，其特征在于：所述硫酸溶液的质量浓度是10～30wt％。
5.根据权利要求3所述的一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，其特征在于：所述硫酸溶液的质量浓度是10～20wt％。
6.根据权利要求3所述的一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，其特征在于：采用多级溶解时，硫酸和氧化镁污泥的走向呈逆流形式，具体流程如下：
a.在最后一级(即第n级)硫酸反应池中，投加3～7％的氧化镁污泥，在反应池内，滤饼中的氧化镁、氧化铁溶解在硫酸溶液中，反应时间2～10h；反应后的混合液进入沉淀池中进行泥水分离，分离后的不溶物投加至上一级(即n-1级)的硫酸反应池中进一步反应；上清液进入中和池中进行中和，在中和池中将没有完全利用的硫酸中和，中和后pH控制在6～8；
b.在n-1级反应池中，继续进行溶解反应，反应时间2～10h；反应后的混合液进入沉淀池中进行泥水分离，分离后的不溶物投加至上一级(即n-2级)的硫酸反应池中进一步反应，上清液进入进入下一级(即n级)硫酸反应池；
以此类推；
c.第二级反应池中，继续进行溶解反应，反应时间2～10h；反应后的混合液进入沉淀池中进行泥水分离，分离后的不溶物投加至第一级的硫酸反应池中进一步反应，上清液进入进入第3级硫酸反应池；
d.第一级反应池中，进行最后一级溶解反应，反应时间2～10h；反应后的混合液进入沉淀池中进行泥水分离，上清液进入进入第2级硫酸反应池，分离后的不溶物主要成分为TiO
2，将不溶物放置于纯水中进行清洗，直至清洗液pH在6～8，残渣烘干后资源化利用。
7.根据权利要求6所述的一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，其特征在于：在步骤a中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在50～300rpm；步骤b中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在50～300rpm；步骤c中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在50～300rpm；步骤d中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在50～300rpm。
8.根据权利要求7所述的一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，其特征在于：在步骤a中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在100～200rpm；步骤b中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在100～200rpm；步骤c中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在100～200rpm；步骤d中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在100～200rpm。
9.根据权利要求6所述的一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，其特征在于：步骤d的残渣烘干后作为钛白粉原料资源化利用。
说明书
一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺
技术领域
本发明涉及本发明属于环保技术领域，具体涉及一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺。
背景技术
硅钢热拉伸平整机组来料表面会带有氧化镁粉末。氧化镁刷洗段主要对带钢表面的MgO粉末进行清除，通过刷洗槽刷洗掉带钢表面的MgO粉末，使清洁的带钢进入到入口活套，避免对入口活套产生污染。刷洗槽内一般采用工业水进行刷洗，刷洗后氧化镁粉末会残留在水中。为节约水资源，一般会将使用过的氧化镁废水进行处理，去除废水中的氧化镁粉末后再返回机组，循环使用。
硅钢氧化镁废水中的主要污染物为氧化镁粉末，根据对某钢铁企业氧化镁废水中悬浮物粒径的分析，其粒径范围为1～50μm，平均粒径10μm。对于悬浮物的处理通常采用的工艺有沉淀、气浮以及过滤。
沉淀是最常用的工艺，但是废水中的颗粒物大多都比较细小，很难依靠自然沉降沉淀去除，为强化对悬浮物的去除效果，一般会投加混凝剂、助凝剂等化学药剂，这些投加的化学药剂大部分会沉淀至污泥中，少量会残留在上清液中，如果处理后的水循环利用，则水中残留的混凝剂和助凝剂会越来越多，会影响到水的回用；此外化学药剂沉淀至污泥中一方面增加了污泥的产量，另一方面也会影响到污泥的纯度，对污泥的资源化利用带来不利影响。
气浮是利用高度分散的微小气袍作为载体粘附于废水中的悬浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液或液液分离的过程。气浮过程中也需要投加混凝药剂，因此也存在跟沉淀一样的问题。
过滤是水通过具有微细孔道的过滤介质，在过滤介质的两侧压强不同，在压差推动力作用下通过微细孔道，而微粒物质及胶状物质则被介质阻截而不能通过。用于去除悬浮物的过滤工艺有砂滤和微滤等工艺。砂滤工艺过滤饱和后需要反洗；微滤工艺会产生浓缩液，污染后还需要进行化学清洗。
混凝沉淀、气浮和过滤工艺产生的污泥均是含水率很高的污泥，沉淀和气浮的污泥含水率一般在99％以上，砂滤反洗水和微滤浓缩液的含水率则在99.9％以上，还需要对污泥进行进一步的浓缩、脱水。
对于沉淀、气浮等工艺产生的污泥，一般外运作为固废处理。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺。
本发明的技术方案是，一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，包括如下步骤：
(1)预过滤：氧化镁废水进入过滤容器，过滤得到的水，返回调节池中，直至预过滤澄清；
(2)过滤过程：氧化镁废水在预过滤阶段逐渐澄清后进入过滤程序，滤饼成为主要过滤层，细小颗粒被拦截，产生的过滤水满足要求后，自流入产水箱；
(3)滤饼干燥：停止过滤后，将过滤容器中的水排空至调节池，之后按照与过滤相同的方向通压缩空气，压缩空气的用量为1～5Nm
3/min·m
2，通气时间0.5～5min，通过压缩使滤饼干燥；
(4)反吹排泥：滤饼干燥完成后，通反向的压缩空气，压缩空气的用量为2～10Nm
3/min·m
2，通气时间0.5～2min；
之后进入下一个过滤周期；
经过过滤、污泥浓缩、干化一系列处理后，过滤阶段产生的合格水排至产水箱，输送至氧化镁刷洗机组循环利用；所述滤饼干燥后进一步进行资源化处理。
步骤(1)中，废水中大颗粒的悬浮物在滤布表面发生“架桥作用”，小颗粒穿过则穿透滤布残留在水中，因此该部分水不能满足过滤要求，返回调节池中，预过滤时间为0.5～5min；
步骤(2)中，随着过滤时间的延长，滤饼越来越厚，过滤的阻力增加，产水量逐渐降低，当产水量降低至最初产水量的60％～80％时停止过滤；滤饼既是过滤产物，也是过滤层。滤饼有过滤作用，厚到一定程度，阻力增大，就要反冲让滤饼掉下来。
步骤(3)中，压缩空气被强制通过滤饼，滤饼中的滤液被气体排出，从而压缩滤饼，降低滤饼含水率，减少污泥产量，滤饼含水率在22～28％。
氧化镁废水由提升泵输送至过滤容器，进而进行后续处理。优选的是，所述过滤、污泥浓缩、干化一系列处理可以采用污泥浓缩、干化一体化系统。这样的一体化系统可以包括过滤容器、过滤器支撑管、滤布、空气压缩机、空气喷嘴、浊度仪、自动控制系统等。
根据本发明的一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，优选的是，所述滤饼干燥后进一步烘干处理。将氧化镁废水处理过程中产生的滤饼放置于加热装置中，温度控制在550～650℃，烘干时间30～150min，将污滤饼中的水分和可烧损物去除，得到含氧化镁的污泥。加热装置可以是马弗炉。
滤饼烘干后成分如下表所示。
根据本发明的一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，优选的是，所述污泥的资源化处理方法是，将烘干处理后的氧化镁污泥，溶解于5～30％的硫酸溶液中，污泥中的氧化镁、氧化铁溶解在硫酸中，溶解采用单级或多级溶解的方式。
优选的是，所述硫酸溶液的质量浓度是10～30wt％。
进一步地，所述硫酸溶液的质量浓度是10～20wt％。
优选的是，采用多级溶解时，硫酸和氧化镁污泥的走向呈逆流形式，具体流程如下：
a.在最后一级(即第n级)硫酸反应池中，投加3～7％的氧化镁污泥，在反应池内，滤饼中的氧化镁、氧化铁溶解在硫酸溶液中，反应时间2～10h；反应后的混合液进入沉淀池中进行泥水分离，分离后的不溶物投加至上一级(即n-1级)的硫酸反应池中进一步反应；上清液进入中和池中进行中和，在中和池中将没有完全利用的硫酸中和，中和后pH控制在6～8；
中和后溶液中主要是硫酸镁，还有少量的硫酸钙和硫酸亚铁，在溶滤液中可以投加石灰作为中和剂，将滤液的pH调整至6～8，之后经蒸发结晶为固体后可作为土壤改良剂。镁是植物生长所必须的微量元素之一，镁是叶绿素的组分，也是许多酶的活化剂；硫酸亚铁和石灰中和过程中生成的硫酸钙，都是良好的土壤改良剂，有助于降低土壤的盐碱化。这里的滤液指的是溶解了硫酸镁、硫酸亚铁以及少量的硫酸的液体。
b.在n-1级反应池中，继续进行溶解反应，反应时间2～10h；反应后的混合液进入沉淀池中进行泥水分离，分离后的不溶物投加至上一级(即n-2级)的硫酸反应池中进一步反应，上清液进入进入下一级(即n级)硫酸反应池；
以此类推；
c.第二级反应池中，继续进行溶解反应，反应时间2～10h；反应后的混合液进入沉淀池中进行泥水分离，分离后的不溶物投加至第一级的硫酸反应池中进一步反应，上清液进入进入第3级硫酸反应池；
d.第一级反应池中，进行最后一级溶解反应，反应时间2～10h；反应后的混合液进入沉淀池中进行泥水分离，上清液进入进入第2级硫酸反应池，分离后的不溶物主要成分为TiO
2，将不溶物放置于纯水中进行清洗，直至清洗液pH在6～8，残渣烘干后资源化利用。
进一步地，在步骤a中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在50～300rpm；步骤b中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在50～300rpm；步骤c中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在50～300rpm；步骤d中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在50～300rpm。
进一步地，在步骤a中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在100～200rpm；步骤b中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在100～200rpm；步骤c中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在100～200rpm；步骤d中，在反应池中进行搅拌来加快反应速度，搅拌的速度控制在100～200rpm。
进一步地，步骤d的残渣烘干后作为钛白粉原料资源化利用。
步骤d中，之后将残渣在100-110℃条件下烘干，烘干后的物料中TiO
2含量在80～90％，可作为钛白粉生产的原料。
有益效果：
本发明提供了一种硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺，经该发明处理后，氧化镁废水可以满足回用要求，返回机组循环利用，实现了废水回用；产生的沉淀污泥经处理后可分别作为钛白粉的生产原料和土壤改良剂。该发明具有经济和环保双重效果，具有良好的社会效益和环境效益。
附图说明
图1是硅钢氧化镁废水回用处理与污泥资源化工艺流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
氧化镁废水中悬浮物的含量50mg/L，悬浮物粒径1～50μm。
过滤、污泥浓缩、干化一体化系统预过滤时间5min；过滤产水量降低至60％时停止过滤，过滤水中悬浮物浓度8mg/L，返回机组循环利用；停止过滤后，将过滤容器中的水排空至原水箱，之后按照与过滤相同的方向通压缩空气，压缩空气的用量为2Nm
3/min·m
2，通气时间0.5min，压缩空气被强制通过滤饼，滤饼中的滤液被气体排出，从而压缩滤饼，降低滤饼含水率，减少污泥产量，滤饼含水率在28％；滤饼干燥完成后，通反向的压缩空气，压缩空气的用量为10Nm
3/min·m
2，通气时间0.5min，滤饼产生裂缝，从滤布上脱落排出。
将滤饼放置于马弗炉中，温度控制在550℃，烘干时间150min。采用一级溶解反应，在10％的硫酸中加入3％马弗炉中烘干后的氧化镁滤饼，反应池中的搅拌速度50rpm，反应时间10h；反应结束后将混合液进行沉淀，上清液中投加石灰进行中和，中和后pH6.2，之后进行蒸发结晶浓缩；沉淀残渣用水冲洗至pH7.6，105℃烘干。蒸发结晶物和沉淀物的成分如下表所示。
实施例2
氧化镁废水中悬浮物的含量325mg/L，悬浮物粒径1～50μm。
过滤、污泥浓缩、干化一体化系统预过滤时间1min；过滤产水量降低至70％时停止过滤，过滤水中悬浮物浓度6mg/L，返回机组循环利用；停止过滤后，将过滤容器中的水排空至原水箱，之后按照与过滤相同的方向通压缩空气，压缩空气的用量为1Nm
3/min·m
2，通气时间2min，压缩空气被强制通过滤饼，滤饼中的滤液被气体排出，从而压缩滤饼，降低滤饼含水率，减少污泥产量，滤饼含水率在22％；滤饼干燥完成后，通反向的压缩空气，压缩空气的用量为7Nm
3/min·m
2，通气时间2min，滤饼产生裂缝，从滤布上脱落排出。
将滤饼放置于马弗炉中，温度控制在600℃，烘干时间90min。采用三级溶解反应，第一级反应池中投机15％的硫酸，反应池中的搅拌速度200rpm，反应时间3h；第二级反应池中，反应池中的搅拌速度200rpm，反应时间4h；第三级反应池中，反应池中投加4.5％的烘干滤饼，反应池中的搅拌速度200rpm，反应时间6h；第三级反应结束后沉淀分离的上清液中投加石灰进行中和，中和后pH6.9，之后进行蒸发结晶浓缩；第一级反应结束后沉淀分离的沉淀残渣用水冲洗至pH7.2，105℃烘干。蒸发结晶物和沉淀物的成分如下表所示。
实施例3
氧化镁废水中悬浮物的含量500mg/L，悬浮物粒径1～50μm。
过滤、污泥浓缩、干化一体化系统预过滤时间0.5min；过滤产水量降低至60％时停止过滤，过滤水中悬浮物浓度9mg/L，返回机组循环利用；停止过滤后，将过滤容器中的水排空至原水箱，之后按照与过滤相同的方向通压缩空气，压缩空气的用量为2Nm
3/min·m
2，通气时间1min，压缩空气被强制通过滤饼，滤饼中的滤液被气体排出，从而压缩滤饼，降低滤饼含水率，减少污泥产量，滤饼含水率在25％；滤饼干燥完成后，通反向的压缩空气，压缩空气的用量为10Nm
3/min·m
2，通气时间0.5min，滤饼产生裂缝，从滤布上脱落排出。
将滤饼放置于马弗炉中，温度控制在650℃，烘干时间30min。采用五级溶解反应，第一级反应池中投机20％的硫酸，反应池中的搅拌速度300rpm，反应时间2h；第二级反应池中，反应池中的搅拌速度300rpm，反应时间2h；第三级反应池中，反应池中的搅拌速度300rpm，反应时间2h；第四级反应池中，反应池中的搅拌速度300rpm，反应时间2h；第五级反应池中，反应池中投加7％的烘干滤饼，反应池中的搅拌速度300rpm，反应时间2h；第五级反应结束后沉淀分离的上清液中投加石灰进行中和，中和后pH7.8，之后进行蒸发结晶浓缩；第一级反应结束后沉淀分离的沉淀残渣用水冲洗至pH7.7，105℃烘干。蒸发结晶物和沉淀物的成分如下表所示。
