CN106976950A - 一种提高光整液废水可生化性能的处理方法和系统装置 - Google Patents
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Abstract
一种提高光整液废水可生化性能的处理方法及系统，其特征在于，光整液废水流入粗砂过滤器，以去除废水中的悬浮物和杂质颗粒，然后，出粗砂过滤器的光整液从触反应塔底部进入设置有空气源臭氧发生器的接触反应塔，接触反应塔中放置堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂填料，由所述空气源臭氧发生器产生的臭氧从接触反应塔底部进入接触反应塔，在接触反应塔内发生废水、臭氧和催化剂共同进行的水气多相催化反应，以提高光整液废水的可生化性，即提高光整液废水中BOD/COD的比值。根据本发明的技术方案，可减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种提高光整液废水可生化性能的工艺和方法。
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％。
光整机和光整液是镀锌线上的重要设备，光整工艺可上改善镀锌线带钢板板型，消除屈服平台，提高产品性能。
光整液是镀锌光整工艺过程中使用的重要介质。光整液有机物污染物多，COD浓度高，可生化性差的特点，传统的生物处理难以奏效，目前国内外尚无成熟的处理工艺，大多将其稀释后与其它废水混合处理，是最难处理的钢铁工业废水之一。
所谓可生化性是指可生化性是指生物降解的难易程度，当BOD/COD>0.3时表明污水生化性能尚可，可以用活性污泥法处理，当然B/C越高越适合活性污泥法处理污水。当BOD/COD<0.3时，认为不可进行生化处理。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的在于，提供一种提高光整液废水可生化性能的处理方法及系统装置，所述处理方法及系统装置可根据光整液废水的水质水量情况，提高光整液废水可生化性能。据此，本发明以绿色工艺和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。
本发明的目的还在于，提供一种用于提高光整液废水可生化性能的处理方法及系统装置的堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂。
本发明的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法技术方案如下：
一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，使用包括进水泵、粗砂过滤器、一级提升泵、设置有空气源臭氧发生器的接触式反应塔及出水泵的处理系统，其特征在于，
光整液废水流入粗砂过滤器，以去除废水中的悬浮物和杂质颗粒，
然后，出粗砂过滤器的光整液从触反应塔底部进入设置有空气源臭氧发生器的接触反应塔，接触反应塔中放置堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂填料，
由所述空气源臭氧发生器产生的臭氧从接触反应塔底部进入接触反应塔，在接触反应塔内发生废水、臭氧和催化剂共同进行的水气多相催化反应，以提高光整液废水的可生化性，即提高光整液废水中BOD/COD的比值为高于0.3。
水气多相臭氧催化氧化化技术可以在常温常压下将降解的有机物彻底氧化或分解成易降解的小分子。其特征是利用固体催化剂加速液相或气相的氧化反应来生成一系列高活性、强氧化性的中间物自由基，这些自由基将光整液中不可生化的有机物转变为可生化的有机物，由此，提高了光整液废水中BOD/COD的比值。
本发明针对光整液废水的水质特征，制备了堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂，不仅可以去除部分光整液废水中的COD，而且可以提高废水的BOD和可生化性。
根据本发明所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，所述光整液废水的出水水质COD为5306～9215mg/L，BOD为2110～3690mg/L。
根据本发明所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，所述光整液废水的水质COD为8300～12100mg/L，BOD为560～720mg/L，BOD/COD低于0.1。
根据本发明所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，粗砂过滤器的过滤精度为35～55微米，外壳为碳钢。
根据本发明所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，
所述堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂的制备如下：
1)堇青石蜂窝陶瓷载体的选型：堇青石蜂窝陶瓷载体材质为致密堇青石，体积密度为2.2～2.6g/cm3，
2)载体的清洗：堇青石蜂窝陶瓷载体清洗后烘干，冷却后备用。
3)浸渍溶液的配制：配制溶液浓度为7～15％(以金属元素计算)硫酸锰溶液、15～23％硝酸铁溶液，然后这二种溶液以体积比1-2：1-2配制成混合溶液，形成浸渍溶液。
4)载体浸渍：致密堇青石蜂窝陶瓷载体在浸渍溶液中，在85℃的恒温箱中浸渍8-10小时；然后将致密堇青石蜂窝陶瓷载体取出，在室温下晾干。重复步骤4)3-6次。
5)高温烧结：将致密堇青石蜂窝陶瓷载体放在高温炉中，高温下恒温焙烧，然后自然冷却,制备得到堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂。
针对光整液废水的特性，制备得到堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂可有效提高光整液废水的可生化性。
优选的是，在步骤3)浸渍液的配制：配制溶液浓度为7～15％(以金属元素计算)硫酸锰溶液和15～23％的硝酸铁溶液，然后这两种溶液以体积比1-1.1：1-1.1配制成混合溶液，更优选的是，以体积比1：1配制成混合溶液，形成浸渍溶液。
根据本发明所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，整个接触式反应塔反应器属于气液同向流结构。堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂体积占整个催化塔体积的75～85％。光整液废水在催化塔中的停留时间为10～15分钟。
经过整套工艺流程后，光整液废水的可生化性大大提高，最后出水泵进入生化水处理系统。
光整液废水经过整个工艺流程处理后，所述光整液废水的出水水质COD为5306～9215mg/L，BOD为2110～3690mg/L，BOD/COD的值高于0.3。所述光整液废水的水质COD为8300～12100mg/L，BOD为560～720mg/L，BOD/COD低于0.1。
根据本发明所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，堇青石蜂窝陶瓷载体为正方型，长宽高都为100-110mm，内部孔型为圆型。
根据本发明所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，在步骤2)堇青石蜂窝陶瓷载体的清洗，堇青石蜂窝陶瓷载体先用蒸馏水清洗，然后用13-18％的硝酸溶液清洗，最后在100-110℃鼓风干燥箱中烘干2～3小时，冷却后备用。
根据本发明所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，在步骤3)，在混合溶液中加入3～7mg/L的季戊四醇作为固体分散剂，然后搅拌5～9小时，形成浸渍溶液。
根据本发明所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，在步骤5)高温烧结：将堇青石蜂窝陶瓷载体放在高温炉中，先以8-12℃/min升温至400-410℃,恒温焙烧1小时，然后继续以4-6℃/min升温至660-670℃,恒温焙烧3～5小时，然后自然冷却,制备得到堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂。
本发明又提供一种提高光整液废水可生化性能的处理系统装置，所述系统装置包括进水泵、粗砂过滤器、一级提升泵、设置有空气源臭氧发生器的接触式反应塔、及出水泵的处理系统，其特征在于，出粗砂过滤器的光整液通过提升泵从底部进入设置有空气源臭氧发生器接触反应塔，接触反应塔中放置堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂填料，
臭氧发生器的气源为空气源，空气源臭氧发生器产生的臭氧由接触反应塔底部进入，在接触反应塔内发生废水、臭氧和催化剂共同进行的水气多相催化反应，以提高光整液废水的可生化性，即提高光整液废水中BOD/COD的比值。
根据本发明所述一种提高光整液废水可生化性能的处理系统装置，其特征在于，所述光整液废水通过进水泵流入粗砂过滤器，以去除废水中的悬浮物和杂质颗粒。粗砂过滤器的过滤精度为35～55微米。
根据本发明，然后光整液通过一级提升泵从底部进入接触反应塔，接触反应塔中放置堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂填料。臭氧发生器的气源为空气源，空气源臭氧发生器产生的臭氧由接触反应塔底部进入，废水、臭氧和催化剂共同进行水气多相催化反应，提高光整液废水的可生化性。水气多相臭氧催化氧化化技术可以在常温常压下将降解的有机物彻底氧化或分解成易降解的小分子。
根据本发明所述一种提高光整液废水可生化性能的处理系统装置，其特征在于，堇青石蜂窝陶瓷载体为正方型，长宽高都为110mm，内部孔型为圆型，体积密度为2.2～2.6g/cm3。
根据本发明所述一种提高光整液废水可生化性能的处理系统装置，其特征在于，整个接触式反应塔反应器属于气液同向流结构，堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂体积占整个催化塔体积的75～85％。
光整液废水在催化塔中的停留时间为10～15分钟。
根据本发明所述一种提高光整液废水可生化性能的处理系统装置及方法，一次性投资低，运行操作简单，生产处理成本较低，是环境友好型的钢铁废水绿色环保处理工艺。
附图说明
图1为一种提高光整液废水可生化性的系统装置图。
图中，1为进水泵，2为粗砂过滤器，3为一级提升泵，4为接触式反应塔，5为堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂，6为空气源臭氧发生器，7为出水泵。
为了更好地理解本发明专利，下面结合实施例进一步阐明本发明专利的内容，但本发明专利的内容不仅仅局限于下面的实施例。
具体实施方式
实施例1：
一种提高光整液废水可生化性能的处理工艺系统，包括进水泵、粗砂过滤器、一级提升泵、接触式反应塔、堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂、空气源臭氧发生器、出水泵。
所述光整液废水的水质COD为9215mg/L，BOD为630mg/L，BOD/COD的比值为0.068。
所述光整液废水通过进水泵流入粗砂过滤器，粗砂过滤器的过滤精度为55微米，外壳为碳钢。
然后光整液通过一级提升泵从底部进入接触反应塔，接触反应塔中放置堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂填料。臭氧发生器的气源为空气源，空气源臭氧发生器产生的臭氧由接触反应塔底部进入，废水、臭氧和催化剂共同进行水气多相催化反应，提高光整液废水的可生化性。
本发明针对光整液废水的水质特征，制备了堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂，不仅可以去除部分光整液废水中的COD，而且可以提高废水的BOD和可生化性。本发明的堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂的制备如下：
1)蜂窝陶瓷载体的选型：蜂窝陶瓷载体为正方型，材质为致密堇青石，长宽高都为110mm，内部孔型为圆型，体积密度为2.5g/cm3。2)载体的清洗：蜂窝陶瓷载体先用蒸馏水清洗5次，然后用15％硝酸溶液清洗2次，最后在100℃鼓风干燥箱中烘干2小时，冷却后备用。3)溶液的配制：配制溶液浓度为13％(以金属元素计算)硫酸锰溶液、17％硝酸铁溶液，然后这二种溶液以体积比1：1配制成混合溶液，在混合溶液中加入4mg/L的季戊四醇作为固体分散剂，然后搅拌6小时，形成浸渍溶液。4)载体浸渍：致密堇青石蜂窝陶瓷载体在浸渍溶液中，在85℃的恒温箱中浸渍10小时；然后将致密堇青石蜂窝陶瓷载体取出，在室温下晾干。重复此步骤5次。5)高温烧结：将致密堇青石蜂窝陶瓷载体放在高温炉中，先以10℃/min升温至400℃,恒温焙烧1小时，然后继续以5℃/min升温至670℃,恒温焙烧4小时，然后自然冷却,制备得到堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂。针对光整液废水的特性，制备得到堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂可有效提高光整液废水的可生化性。
整个接触式反应塔反应器属于气液同向流结构。堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂体积占整个催化塔体积的80％。光整液废水在催化塔中的停留时间为15分钟。
经过整套工艺流程后，光整液废水的可生化性大大提高，最后出水泵进入生化水处理系统。
光整液废水经过整个工艺流程处理后，所述光整液废水的出水水质COD为7180mg/L，BOD为2560mg/L，BOD/COD的值为0.357。
实施例2：
一种提高光整液废水可生化性能的处理工艺系统，包括进水泵、粗砂过滤器、一级提升泵、接触式反应塔、堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂、空气源臭氧发生器、出水泵。
所述光整液废水的水质COD为11120mg/L，BOD为680mg/L，BOD/COD比值为0.061。
所述光整液废水通过进水泵流入粗砂过滤器，粗砂过滤器的主要功能是去除废水中的悬浮物和杂质颗粒。粗砂过滤器的过滤精度为55微米，外壳为碳钢。
然后光整液通过一级提升泵从底部进入接触反应塔，接触反应塔中放置堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂填料。臭氧发生器的气源为空气源，空气源臭氧发生器产生的臭氧由接触反应塔底部进入，废水、臭氧和催化剂共同进行水气多相催化反应，提高光整液废水的可生化性。
本发明针对光整液废水的水质特征，制备了堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂，不仅可以去除部分光整液废水中的COD，而且可以提高废水的BOD和可生化性。本发明的堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂的制备如下：
1)蜂窝陶瓷载体的选型：蜂窝陶瓷载体为正方型，材质为致密堇青石，长宽高都为110mm，内部孔型为圆型，体积密度为2.3g/cm3。2)载体的清洗：蜂窝陶瓷载体先用蒸馏水清洗5次，然后用15％硝酸溶液清洗2次，最后在100℃鼓风干燥箱中烘干3小时，冷却后备用。3)溶液的配制：配制溶液浓度为15％(以金属元素计算)硫酸锰溶液、21％硝酸铁溶液，然后这二种溶液以体积比1：1配制成混合溶液，在混合溶液中加入6mg/L的季戊四醇作为固体分散剂，然后搅拌7小时，形成浸渍溶液。4)载体浸渍：致密堇青石蜂窝陶瓷载体在浸渍溶液中，在85℃的恒温箱中浸渍10小时；然后将致密堇青石蜂窝陶瓷载体取出，在室温下晾干。重复此步骤5次。5)高温烧结：将致密堇青石蜂窝陶瓷载体放在高温炉中，先以10℃/min升温至400℃,恒温焙烧1小时，然后继续以5℃/min升温至670℃,恒温焙烧5小时，然后自然冷却,制备得到堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂。针对光整液废水的特性，制备得到堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂可有效提高光整液废水的可生化性。
整个接触式反应塔反应器属于气液同向流结构。堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂体积占整个催化塔体积的80％。光整液废水在催化塔中的停留时间为11分钟。
经过整套工艺流程后，光整液废水的可生化性大大提高，最后出水泵进入生化水处理系统。
光整液废水经过整个工艺流程处理后，所述光整液废水的出水水质COD为8950mg/L，BOD为3280mg/L，BOD/COD的值为0.366。
本发明提出了一种提高光整液废水可生化性的技术方案，此技术方案系统解决了光整液废水BOD/COD比值低的问题，经过处理后，光整液废水可进行生化系统进一步处理。因此本发明属于钢铁绿色环保生产工艺，具有良好的社会效益和环境效益。
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。
Claims (12)
1.一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，使用包括进水泵、粗砂过滤器、一级提升泵、设置有空气源臭氧发生器的接触式反应塔及出水泵的处理系统，其特征在于，
光整液废水流入粗砂过滤器，以去除废水中的悬浮物和杂质颗粒，
然后，出粗砂过滤器的光整液从触反应塔底部进入设置有空气源臭氧发生器的接触反应塔，接触反应塔中放置堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂填料，
由所述空气源臭氧发生器产生的臭氧从接触反应塔底部进入接触反应塔，在接触反应塔内发生废水、臭氧和催化剂共同进行的水气多相催化反应，以提高光整液废水的可生化性，即提高光整液废水中BOD/COD的比值为高于0.3。
2.如权利要求1所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，所述光整液废水的出水水质COD为5306～9215mg/L，BOD为2110～3690mg/L。
3.如权利要求1所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，所述堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂的制备如下：
1)堇青石蜂窝陶瓷载体的选型：堇青石蜂窝陶瓷载体材质为致密堇青石，体积密度为2.2～2.6g/cm3，
2)载体的清洗：堇青石蜂窝陶瓷载体清洗后烘干，冷却后备用。
3)浸渍溶液的配制：配制溶液浓度为7～15％(以金属元素计算)硫酸锰溶液、15～23％硝酸铁溶液，然后这二种溶液以体积比1-2：1-2配制成混合溶液，形成浸渍溶液。
4)载体浸渍：致密堇青石蜂窝陶瓷载体在浸渍溶液中，在85℃的恒温箱中浸渍8-10小时；然后将致密堇青石蜂窝陶瓷载体取出，在室温下晾干。重复步骤4)3-6次。
5)高温烧结：将致密堇青石蜂窝陶瓷载体放在高温炉中，高温下恒温焙烧，然后自然冷却,制备得到堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂。
4.如权利要求1所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，整个接触式反应塔反应器属于气液同向流结构，堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂体积占整个催化塔体积的75～85％，光整液废水在催化塔中的停留时间为10～15分钟。
5.如权利要求1所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，堇青石蜂窝陶瓷载体为正方型，长宽高都为100-110mm，内部孔型为圆型。
6.如权利要求3所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，在步骤2)堇青石蜂窝陶瓷载体的清洗，堇青石蜂窝陶瓷载体先用蒸馏水清洗，然后用13-18％的硝酸溶液清洗，最后在100-110℃鼓风干燥箱中烘干2～3小时，冷却后备用。
7.如权利要求3所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，在步骤3)，在混合溶液中加入3～7mg/L的季戊四醇作为固体分散剂，然后搅拌5～9小时，形成浸渍溶液。
8.如权利要求3所述的一种提高光整液废水可生化性能的处理方法，其特征在于，在步骤5)高温烧结：将堇青石蜂窝陶瓷载体放在高温炉中，先以8-12℃/min升温至400-410℃,恒温焙烧1小时，然后继续以4-6℃/min升温至660-670℃,恒温焙烧3～5小时，然后自然冷却,制备得到堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂。
9.一种提高光整液废水可生化性能的处理系统装置，所述系统装置包括进水泵、粗砂过滤器、一级提升泵、设置有空气源臭氧发生器的接触式反应塔、及出水泵的处理系统，其特征在于，
出粗砂过滤器的光整液通过提升泵从底部进入设置有空气源臭氧发生器接触反应塔，接触反应塔中放置堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂填料，
臭氧发生器的气源为空气源，空气源臭氧发生器产生的臭氧由接触反应塔底部进入，在接触反应塔内发生废水、臭氧和催化剂共同进行的水气多相催化反应，以提高光整液废水的可生化性，即提高光整液废水中BOD/COD的比值。
10.如权利要求9所述一种提高光整液废水可生化性能的处理系统装置，其特征在于，所述光整液废水通过进水泵流入粗砂过滤器，以去除废水中的悬浮物和杂质颗粒。粗砂过滤器的过滤精度为35～55微米。
11.如权利要求9所述一种提高光整液废水可生化性能的处理系统装置，其特征在于，堇青石蜂窝陶瓷载体为正方型，长宽高都为100-110mm，内部孔型为圆型，体积密度为2.2～2.6g/cm3。
12.如权利要求9所述述一种提高光整液废水可生化性能的处理系统装置，其特征在于，整个接触式反应塔反应器属于气液同向流结构，堇青石蜂窝陶瓷负载锰铁催化剂体积占整个催化塔体积的75～85％。
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