用于处理夹杂有机物和无机粒子的冷却循环水的方法与流程

本发明涉及一种用于处理工业设施、特别是热轧轧机的夹杂有机物和无机粒子的冷却循环水的方法和设备。

背景技术：

1、在工业设施中，特别是在热轧轧机中，需要大量的水来冷却工艺线，该水中的盐分随冷却过程浓缩。因此将排放部分水流，即所谓的排污水，并且在大多数情况下直接排走或输送至公共排水管道。

2、由于日益严重的水资源短缺以及水处理领域的上升的费用，正努力减少排污水的量，以便实现尽可能地节约新鲜水。为此使用在其中通过反渗透来净化排污水的脱盐装置。事实表明，虽然能够高质量高产量地回收水，但所用膜的使用寿命大大缩短，从而危及脱盐装置的运行稳定性。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于，提供克服现有技术的缺点的一种方法和一种设备。特别地，本发明的目的在于，提供改善在脱盐装置中使用的膜的使用寿命的一种方法和一种设备。

2、根据本发明，该目的根据第一方面通过权利要求1的特征来实现，并且根据第二方面通过权利要求12的特征来实现。

3、本发明的另外的有利的设计方案在从属权利要求中得出。在从属权利要求中单独提及的特征可以技术上有意义的方式彼此组合并且可定义本发明的另外的设计方案。此外，在说明书中进一步展示和解释了在权利要求中得出的特征，其中展示了本发明的另外的优选的设计方案。

4、根据第一方面，本发明涉及一种用于处理工业设施、特别是热轧轧机的夹杂有机物和无机粒子的冷却循环水的方法。该方法在此包括以下步骤：

5、a)从冷却循环水分离有机物和无机粒子，从而获得预净化的冷却循环水；

6、b)通过开放式冷却塔来冷却预净化的冷却循环水，从而获得冷却的、预净化的冷却循环水；

7、c)通过至少一级的脱盐装置对冷却的、预净化的冷却循环水的至少一部分体积流进行脱盐，从而获得净化的冷却循环水；

8、以及

9、d)添加适用于降解存在于冷却循环水中的有机物的细菌，其中，

10、在根据步骤a)的分离之前、在根据步骤b)的冷却之前和/

11、或在根据步骤c)的脱盐之前将该细菌添加到冷却循环水，

12、从而形成生物净化阶段。

13、令人惊讶的是，已经表明，通过将细菌添加到冷却循环水，能够显著提升在脱盐装置中使用的膜的使用寿命。与排污水的常规预处理相比，通过使用细菌，膜的使用寿命能够有利地至少提升600％、特别优选地提升至少900％、并且非常特别优选地提升至少1200％。

14、作为细菌培养物可例如使用申请人以产品名“oilco-bacteria”获取的颗粒。

15、本发明基于以下重要发现，即通过根据步骤a)的常规分离没有完全清除冷却循环水中所含的有机物和无机粒子，并且在冷却的、预净化的冷却循环水(排污水)中残留的部分，该部分至少作为部分体积流被输送至至少单极的脱盐装置，严重地阻塞膜，以致于观察到使用寿命大大缩短。

16、有机物、特别是油和脂肪，与冷却循环水中的固态无机粒子、特别是主要由氧化铁(ii、iii)组成的鳞屑，结合形成极为黏附的、不可逆地阻塞膜的精细聚集体。排污水中粒子尺寸为500nm至3000nm的鳞屑在此被油和脂肪包裹。通过在冷却回路中添加的细菌，在冷却回路的一个或多个区域中形成了生物群落，细菌在该生物群落中繁殖并降解、更确切地说代谢掉造成精细聚集体的黏附特性的有机物、特别是油和脂肪。此后在冷却循环水中仅残留裸露的鳞屑粒子，由于缺乏黏附特性，该鳞屑粒子不会再阻塞膜。

17、在本发明的含义内，生物群落是在有限的生活空间(群落生境)中的有机体的群落，其中，生物群落和群落生境共同构成生态系统。

18、根据本发明，在根据步骤a)的分离之前、在根据步骤b)的冷却之前和/或在根据步骤c)的脱盐之前，将细菌添加到冷却循环水。由此可将细菌局部地添加给冷却回路，或者使细菌分布在整个冷却回路中，以便形成生物净化阶段。在将细菌添加到整个冷却回路中时，则优点是冷却回路的每个机组都基本没有粘附性的沉积物，这些沉积物通常必须定期从整个冷却回路清除并特别处理。由此可省去清除包括有机物和无机粒子的这些沉积物，这对设备的持续运行成本具有有利影响。在该实施变型方案中，不向冷却循环水中添加生物杀灭剂，因为生物杀灭剂此后会破坏由细菌形成的生物群落。在局部地添加细菌、特别是向冷却的、预净化的冷却循环水的待脱盐的部分体积流添加细菌的情况下，则将生物杀灭剂添加到其余的主体积流中可能是有利的。为此，优选地使用仅具有轻微的残留效应、或者特别优选地不具有残留效应的生物杀灭剂。

19、与各实施变型方案无关，在冷却回路区段中从开放式冷却塔经由主管线输送至工业设施的冷却的、预净化的冷却循环水的主体积流量优选为1000m3至30000m3每小时。经由旁路管线从主体积流量输送给至少一级的脱盐装置的冷却的、预净化的冷却循环水的部分体积流量优选为每小时25m3至500m3每小时、更优选为50m3至200m3每小时。

20、以同样的方式，本发明提供了一种用于处理工业设施、特别是热轧轧机的夹杂有机物和无机粒子的冷却循环水的设备。根据本发明的所述设备包括：

21、a)分离装置，该分离装置用于从冷却循环水分离有机物和无机粒子，以便获得预净化的冷却循环水；

22、b)开放式冷却塔，通过该开放式冷却塔能够冷却预净化的冷却循环水；

23、c)至少一级的脱盐装置，使用该脱盐装置能够对冷却的、预净化的冷却循环水的至少一部分体积流进行脱盐，以便获得净化的冷却循环水；以及

24、d)用于添加适合降解冷却循环水中有机物的细菌的计量装置，其中，该计量装置布置在分离装置之前、在冷却塔之前和/

25、或在脱盐装置之前，从而能够形成生物净化阶段。

26、在有利的实施变型方案中，在步骤c)之前，在冷却的、预净化的冷却循环水(排放水)的部分体积流中含有的有机物和/或无机粒子的残余量被分离。如果变得游离的固态无机粒子的浓度对于随后的脱盐来说太高了，则可有利地先将其分离。根据步骤b1)的对变得游离的固态无机粒子的分离优选地通过重量测定进行。由于无机粒子的铁磁特性，根据步骤b1)的分离特别优选地通过磁性分离进行。通过预先分离无机粒子，脱盐膜得到保护并且能够使用更长时间，这对于运行成本具有有利影响。

27、在另一优选的实施变型方案中规定，在步骤a)之前、在根据步骤b)的冷却之前和/或在根据步骤c)的脱盐之前，向冷却循环水添加促进所添加的细菌生长的营养物质。所添加的营养物质促进通过细菌形成生物群落，并且还促进其长期存在。此处优选地规定，所添加的细菌与所添加的营养物质的比例随时间降低。在本文中特别优选的是，根据生物群落的形成添加细菌。较高的细菌浓度有利于冷却回路中生物群落的初始形成。因此，所添加的细菌和所添加的营养物质的特别优选的混合物含有1wt.％的细菌和99wt.％的营养物质。与此相反，增加营养物质浓度有利于维持已经形成的生物群落。因此，随着施用时间的增加，所添加的细菌的浓度降到低于1wt.％，而同时提供超过99wt.％的营养物质。

28、所述细菌是专门降解油和脂肪的物种的纯培养物。有些细菌应该能够在厌氧的环境条件下生长，以便能够存在于沉淀池中以及净化池的更深层中，其他物种必须能够在有氧条件下生存，以便在冷却塔中以及在净化池的表面处同样能够清除油和脂肪。

29、所述营养物质主要是氮和磷，其中也可使用硫、钾、镁和/或钠。微量营养物质混合物同样可以是浓缩物的成分。此处涉及金属的混合物，例如铜、镍、钴、锰、钼、钨、锌和/或钨，必要时补充有硼、硅和/或硒以及必要时另外的元素和/或氨基酸。在细菌培养基中通常含有的铁不是必需的，因为在冷却回路中含有足够浓度的铁，钙也是如此。

30、在另一有利的实施变型方案中，细菌和/或营养物质以颗粒的形式提供并且以水溶液的形式添加到冷却回路内的冷却循环水中。颗粒含有浓缩形式的细菌和/或营养物质，从而由此降低储存要求。颗粒适宜地溶解在水中。为此，首先将水有利地加热到与冷却循环水的温度相当的温度。然后投配颗粒并制备溶液。在3小时至6小时的成熟时间后，将溶液添加到冷却循环水中。在此已经表明，细菌和/或营养物质在冷却回路中的传播得到显著改善。在这方面还优选地规定，颗粒中的细菌是冻干细菌。冻干细菌(冻干的细菌)的保质期明显更长，从而颗粒也能够储存更长的时间。

31、在另一优选的实施变型方案中，夹杂有机物和无机粒子的冷却循环水根据步骤a)被输送通过沉淀池、净化池和/或过滤装置。在本文中特别优选地规定，仅在根据步骤a)的分离之前和/或根据步骤b)的冷却之前向冷却循环水添加细菌的实施变型方案中，将具有不同环境要求的细菌添加到冷却循环水中，特别是厌氧的、缺氧的和/或好氧的。细菌根据各自的环境相应地传播并在各自的设备部件中形成生物群落。

32、在特别优选的实施方案方案中，根据步骤c)被净化的冷却循环水，即经脱盐的排污水，必要时在调节之后被供给工业设施。由此实现了节约大量的水。另一优点在于，工业设施也能够在附近没有排水渠的地区运行。

33、在本发明的上下文中，术语调节经脱盐的排污水是指添加缓蚀剂，并且必要时添加碱液以调整ph值。

34、根据步骤c)的脱盐优选地通过反渗透、通过电容去离子或通过薄膜蒸发进行。根据本发明，脱盐装置至少是一级的。然而，优选地规定，脱盐装置是一级至两级的、或四级的。

35、根据特别优选的实施变型方案，仅向冷却的、预净化的冷却循环水的部分体积流添加细菌。为此，所述设备具有布置在旁路管线中的计量装置，其中，所述旁路管线将冷却塔与至少一级的脱盐装置流体连接。在本文中，非常特别优选地规定，在根据步骤c)的脱盐之前，将部分体积流输送通过用于形成生物净化阶段的反应器。

36、所述反应器优选地构造为生物固定床反应器、滴滤器或喷淋床发生器。各反应器的反应室填充有合适的载体材料并且能够被流过。固定床反应器具有非常高的空间产出效率，并且此外将生物代谢活性与作为深层过滤器的载体材料的过滤作用相结合，使油和脂肪最初保留在床内，然后被细菌代谢。换言之，细菌在载体材料的表面上形成生物膜，由此至少部分地保护细菌免受生物杀灭剂和其他对细菌有害的影响。

37、本发明不局限于此处进一步示出的热轧轧机，而是原则上也可用于其他工业部门，比如食品工业、精炼厂、化学和制药的设备。