一種冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法和裝置與流程

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量(Solluted Chemical oxigen demand,簡稱SCOD)的處理方法和裝置。

背景技術：

鋼鐵工業是一個高能耗、高資源、高污染的產業，其水資源消耗巨大，約占全國工業用水量的14％。

2005年7月國家發改委出臺了《鋼鐵產業發展政策》，對鋼鐵工業發展循環經濟、節約能源和資源、走可持續發展道路提出了更高的目標和更具體的要求，在全球資源緊缺的情況下，低能耗、低污染、低排放成為社會發展的需要。

我國鋼鐵企業的單位耗用水量仍高于國外先進鋼鐵企業的水平，近一步降低鋼鐵企業噸鋼耗用新水量，提高鋼鐵企業水的循環利用率，加強鋼鐵企業廢水的綜合處理與回用是我國鋼鐵企業實現可持續發展的關鍵之一。

鋼鐵企業在軋鋼過程中會產生大量的含油廢水。主要有帶鋼軋制過程中冷卻和潤滑產生的含乳化油廢水和冷卻帶鋼在退火前脫脂中產生的含油廢水。

隨著膜分離技術的快速發展，膜法水處理技術在冷軋廢水深度處理中已經得到廣泛應用。采用膜法處理冷軋含油廢水過程中，勢必會產生一定量的冷軋稀油反滲透濃鹽水。水質分析表明，冷軋稀油反滲透濃鹽水是典型的高含鹽量、高有機污染物工業廢水。

到目前為止，還沒有針對冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量(Solluted Chemical oxigen demand,簡稱SCOD)的處理方法和工藝。為此需要根據冷軋稀油反滲透濃水的水質水量情況，開發出經濟、高效的污染物處理工藝，以循環利用節能減排為主要任務，減少環境污染，積極應對日益嚴格的環境保護法規。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供一種冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量 (Solluted Chemical oxigen demand,簡稱SCOD)的處理方法和裝置。本發明的冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量(Solluted Chemical oxigen demand,簡稱SCOD)的處理方法和裝置。

為實現本發明的目的，本發明采用的冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量(SCOD)的處理方法技術方案如下：

一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，使用多層高效反應塔，其特征在于，

所述多層高效反應塔內設置有廢水分布器、陶粒填料層、底部中間水層、催化劑層、中部中間水層及改性活性焦層，所述活性焦碘吸附值為421～486mg/g，苯甲酸吸附值為0.28～0.35mol/g，

所述冷軋稀油反滲透濃水及臭氧通過管道從多層高效反應塔底部進入多層高效反應塔，

進入塔體后，通過臭氧布氣口均勻擴散臭氧氣體，水流和氣流為同向流動，

所述冷軋稀油反滲透濃水先后經過陶粒填料層、底部中間水層后，再進入海泡石載體為載體的催化劑層，然后，

冷軋稀油反滲透濃水進入中部中間水層及改性活性焦層，從出水口排放。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，其特征在于，所述冷軋稀油反滲透濃水的水質特征：PH為6～9，電導率為9700～16580us/cm，SCOD為45～93mg/L。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，處理的冷軋稀油反滲透濃水從出水口排放，同時，臭氧等尾氣經過頂部排空區，經出氣口排放。出氣口中裝有高溫淬滅器，高溫淬滅臭氧，把臭氧變成氧氣排放。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，其特征在于，效反應塔內的流速為8～20m/h。

經過陶粒填料層、催化劑層后，冷軋稀油反滲透濃水進入中部中間水層，再進入改性活性焦層主要的功能是廢水水流的能量在進水陶粒區得到一定的消除，使廢水水流和氣流更加均勻分布。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，其特征在于，陶粒的粒徑為15mm～25mm，孔隙率為23～41％，堆積密度為580～745Kg·m^-3，主要成分為SiO₂：47～68％；Al₂O₃：15～32％；Fe₂O₃：4～13％； CaO：4～9％；不可避免雜質2～5％；燒失量：1～4％。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，其特征在于，催化劑的制備：

1)載體的活化：選取2～5mm纖維狀海泡石，5～9％的乙酸中浸泡，攪拌，靜置36～48小時后傾出上層液體，清洗后烘干；

2)混合溶液的配制：將0.3～0.7mol/L的七水合硫酸亞鐵水溶液和0.6mol/L的硝酸錳溶液以體積比3～6：1進行混合，調節溶液PH為9；

3)載體的浸泡：將海泡石載體按固液比1：5～8浸泡在配制好的混合溶液中，在超聲條件下機械攪拌；

4)高溫焙燒：然后自然冷卻,制備得到海泡石載體為載體的催化劑。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，優選的是，在步驟1)，載體的活化：

纖維狀海泡石纖維狀海泡石浸泡在5～9％的乙酸，攪拌20～30min，靜置36～48小時，傾出上層液體，然后用清水清洗1～3次，抽濾后再用純水洗4～5次，然后在105℃烘干3小時。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，優選的是，在步驟2)混合溶液的配制：

將七水合硫酸亞鐵水溶液和硝酸錳溶液混合后，七水合硫酸亞鐵水溶液和0.6mol/L的硝酸錳溶液以體積比3～6：1進行混合加入適量乙二醇，超聲波震蕩混合10～20min，然后滴加濃氨水調節溶液PH為9。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，優選的是，在步驟3)載體的浸泡：

將海泡石載體按固液比1：5～8浸泡在配制好的混合溶液中，在超聲條件下，以20～30轉/分鐘的機械攪拌300～720min。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，優選的是，在步驟4)高溫焙燒：

從混合液中取出載體，將載體放在105℃條件的鼓風加熱箱中干燥2小時，先以5℃/min升溫至620℃,恒溫焙燒4小時，然后自然冷卻,制備得到海泡石載體為載體的催化劑。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，其特征在于，所述改性活性焦層的活性焦的直徑為5～9mm，主要成分為：

SiO₂：38～43％；Al₂O₃：17～20％；CaO：13～19％；Fe₂O₃：7～11％；MgO：4～8％；

其它金屬氧化物成分：1～9％。

根據本發明改性活性焦層的主要功能為吸附冷軋稀油環滲透濃水中的SCOD，同時也能產生羥基自由基，可進一步氧化濃水中的SCOD。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，其特征在于，然后冷軋稀油反滲透濃水從出水口排放，臭氧等尾氣經過頂部排空區，經出氣口排放。出氣口中裝有高溫淬滅器，高溫淬滅臭氧，把臭氧變成氧氣排放。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理方法，其特征在于，經過處理后排放的稀油反滲透濃水水質特征：PH為6～9，電導率為9700～16580us/cm，SCOD為7～16mg/L。

本發明又提供一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理裝置，所述裝置包括多層高效反應塔，其特征在于，所述多層高效反應塔內由下向上設置有臭氧進氣口、臭氧布氣口，進水口、廢水分布器、陶粒填料層、底部中間水層、催化劑層、中部中間水層及改性活性焦層、出水口、頂部排空區、出氣口及高溫淬滅器，

所述冷軋稀油反滲透濃水及臭氧通過管道從多層高效反應塔底部進入多層高效反應塔，

臭氧進入塔體后，通過臭氧布氣口均勻的擴散臭氧氣體。

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理裝置，其特征在于，所述廢水分布器開孔率為40％，孔眼直徑為35～60mm，所述改性活性焦層的活性焦的直徑為5～9mm，

根據本發明所述一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理裝置，其特征在于，陶粒的粒徑為15mm～25mm，孔隙率為23～41％，堆積密度為580～745Kg·m^-3。

本發明首次提出冷軋稀油反滲透濃水中SCOD的處理技術方案，SCOD的去除率在80％以上。采用本發明的放技術方案，處理效果穩定，生產運行成本低。

因此本發明屬于環境友好型的鋼鐵綠色生產系統。

附圖說明

圖1冷軋稀油反滲透濃水中SCOD的處理技術工藝流程圖。

下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。

本發明是一種去除冷軋稀油反滲透濃水中SCOD的工藝流程圖(圖1)，包括多層高效反應塔1、底座2、臭氧進氣口3、臭氧布氣口4，進水口5、廢水分布器6、陶粒填料層7、底部中間水層8、催化劑層9、中部中間水層10、改性活性焦層11、出水口12、頂部排空區13、出氣口14、高溫燃燒器15。

具體實施方式

實施例1：

一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理系統，，包括多層高效反應塔、底座、臭氧進氣口、臭氧布氣口，進水口、廢水分布器、陶粒填料層、底部中間水層、催化劑層、中部中間水層、改性活性焦層、出水口、頂部排空區、出氣口、高溫淬滅器。

所述冷軋稀油反滲透濃水中的水質特征：PH為7.3，電導率為13520us/cm，SCOD為83mg/L。

所述冷軋稀油反滲透濃水通過管道從多層高效反應塔右側的進水口進入反應塔，反應塔的下部為起到支撐作用的底座，通過廢水分布器均勻的分布水流，廢水分布器中開孔率為40％，孔眼直徑為50mm，濃水在多層高效反應塔內的流速為15m/h。臭氧通過管道從反應塔左側底部的臭氧進氣口進入反應塔，進入塔體后，通過臭氧布氣口均勻的擴散臭氧氣體。水流和氣流為同向流。

然后冷軋稀油反滲透濃水經過陶粒填料層，主要的功能是廢水水流的能量在進水陶粒區得到一定的消除，使廢水水流和氣流更加均勻分布。陶粒的粒徑為21mm，孔隙率為35％，堆積密度為685Kg·m^-3，主要成分為SiO₂：52％；Al₂O₃：31％；Fe₂O₃：7％；CaO：5％；雜質3％；燒失量：2％。

然后冷軋稀油反滲透濃水通過底部中間水層進入催化劑層。底部中間水層的功能是起到水流和氣流的緩沖，陶粒填料和催化劑填料相互隔開，也方便以后填料的更換。催化劑層的催化劑針對冷軋稀油反滲透濃水特性而專門開發。

催化劑的制備：1)載體的活化：選取4mm纖維狀海泡石，浸泡在7％的乙酸，攪拌23min，靜置45小時，傾出上層液體，然后用清水清洗3次，抽濾后 再用純水洗5次，然后在105℃烘干3小時。2)混合溶液的配制：將0.6mol/L的七水合硫酸亞鐵水溶液和0.6mol/L的硝酸錳溶液以體積比5：1進行混合，加入適量乙二醇，超聲波震蕩混合12min，然后滴加濃氨水調節溶液PH為9。3)載體的浸泡：將海泡石載體按固液比1：7浸泡在配制好的混合溶液中，在超聲條件下以28轉/分鐘的機械攪拌680min。4)高溫焙燒：從混合液中取出載體，將載體放在105℃條件的鼓風加熱箱中干燥2小時，先以5℃/min升溫至620℃,恒溫焙燒4小時，然后自然冷卻,制備得到海泡石載體為載體的催化劑。本催化劑針對冷軋稀油反滲透濃水中的SCOD專門開發的，催化劑將臭氧分解為活性基團,活性基團能有效的降解稀油濃水中的SCOD，將它們轉化為二氧化碳和小分子有機物。

經過催化劑層后，冷軋稀油反滲透濃水進入中部中間水層，再進入改性活性焦層。活性焦的直徑為8mm，主要成分為SiO₂：41％；Al₂O₃：18％；CaO：16％；Fe₂O₃：10％；MgO：7％；其它金屬氧化物成分：8％。所述活性焦碘吸附值為477mg/g，苯甲酸吸附值為0.31mol/g。改性活性焦層的主要功能為吸附冷軋稀油環滲透濃水中的SCOD，同時也能產生羥基自由基，可進一步氧化濃水中的SCOD。

然后冷軋稀油反滲透濃水從出水口排放，臭氧等尾氣經過頂部排空區，經出氣口排放。出氣口中裝有高溫淬滅器，高溫淬滅臭氧，把臭氧變成氧氣排放。

經過處理后排放的稀油反滲透濃水水質特征：PH為7.4，電導率為13620us/cm，SCOD為14mg/L。

實施例2：

一種去除冷軋稀油反滲透濃水中溶解性化學需氧量的處理系統，，包括多層高效反應塔、底座、臭氧進氣口、臭氧布氣口，進水口、廢水分布器、陶粒填料層、底部中間水層、催化劑層、中部中間水層、改性活性焦層、出水口、頂部排空區、出氣口、高溫淬滅器。

所述冷軋稀油反滲透濃水中的水質特征：PH為8.2，電導率為15800us/cm，SCOD為69mg/L。

所述冷軋稀油反滲透濃水通過管道從多層高效反應塔右側的進水口進入反應塔，反應塔的下部為起到支撐作用的底座，通過廢水分布器均勻的分布水流，廢水分布器中開孔率為40％，孔眼直徑為45mm，濃水在多層高效反應塔內的流速為18m/h。臭氧通過管道從反應塔左側底部的臭氧進氣口進入反應塔，進入塔體后，通過臭氧布氣口均勻的擴散臭氧氣體。水流和氣流為同向流。

然后冷軋稀油反滲透濃水經過陶粒填料層，主要的功能是廢水水流的能量在進水陶粒區得到一定的消除，使廢水水流和氣流更加均勻分布。陶粒的粒徑為18mm，孔隙率為30％，堆積密度為525Kg·m^-3，主要成分為SiO₂：61％；Al₂O₃：23％；Fe₂O₃：9％；CaO：4％；雜質3％；燒失量：3％。

然后冷軋稀油反滲透濃水通過底部中間水層進入催化劑層。底部中間水層的功能是起到水流和氣流的緩沖，陶粒填料和催化劑填料相互隔開，也方便以后填料的更換。催化劑層的催化劑針對冷軋稀油反滲透濃水特性而專門開發。

催化劑的制備：1)載體的活化：選取5mm纖維狀海泡石，浸泡在9％的乙酸，攪拌27min，靜置40小時，傾出上層液體，然后用清水清洗2次，抽濾后再用純水洗4次，然后在105℃烘干3小時。2)混合溶液的配制：將0.4mol/L的七水合硫酸亞鐵水溶液和0.6mol/L的硝酸錳溶液以體積比6：1進行混合，加入適量乙二醇，超聲波震蕩混合18min，然后滴加濃氨水調節溶液PH為9。3)載體的浸泡：將海泡石載體按固液比1：6浸泡在配制好的混合溶液中，在超聲條件下以25轉/分鐘的機械攪拌450min。4)高溫焙燒：從混合液中取出載體，將載體放在105℃條件的鼓風加熱箱中干燥2小時，先以5℃/min升溫至620℃,恒溫焙燒4小時，然后自然冷卻,制備得到海泡石載體為載體的催化劑。本催化劑針對冷軋稀油反滲透濃水中的SCOD專門開發的，催化劑將臭氧分解為活性基團,活性基團能有效的降解稀油濃水中的SCOD，將它們轉化為二氧化碳和小分子有機物。

經過催化劑層后，冷軋稀油反滲透濃水進入中部中間水層，再進入改性活性焦層。活性焦的直徑為6mm，主要成分為SiO₂：40％；Al₂O₃：19％；CaO：19％；Fe₂O₃：7％；MgO：10％；其它金屬氧化物成分：5％。所述活性焦碘吸附值為436mg/g，苯甲酸吸附值為0.34mol/g。改性活性焦層的主要功能為吸附冷軋稀油環滲透濃水中的SCOD，同時也能產生羥基自由基，可進一步氧化濃水中的SCOD。

然后冷軋稀油反滲透濃水從出水口排放，臭氧等尾氣經過頂部排空區，經出氣口排放。出氣口中裝有高溫淬滅器，高溫淬滅臭氧，把臭氧變成氧氣排放。

經過處理后排放的稀油反滲透濃水水質特征：PH為8.5，電導率為16100us/cm，SCOD為11mg/L。

綜上所述，本發明所述的去除冷軋稀油反滲透濃水中SCOD的系統實一次性投資低，廢液處理效果穩定，操作簡單。本發明充分體現了節能減排的效果，是環境友好型的綠色鋼鐵生產工藝。

當然，本技術領域內的一般技術人員應當認識到，上述實施例僅是用來說明 本發明，而非用作對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對上述實施例的變換、變形都將落在本發明權利要求的范圍內。