CN110921751A - 一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法和系统 - Google Patents

一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法和系统，所述冷轧含锌废水通过进水泵进入改性耶壳活性炭吸附塔，改性椰壳活性炭吸附塔中放置改性椰壳活性炭，经过改性耶壳活性炭吸附塔后，冷轧含锌废水进入改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔；冷轧含锌废水经过改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔后通过排水泵达标排放。冷轧含锌废水经过本发明的工艺处理后，冷轧含锌废水出水水质:pH为7.7～8.6，总锌为0.3～0.8mg/L，总有机碳为4～8mg/L。

Description

一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法和系统
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法和系统。
背景技术
冷轧电镀锌过程中在镀锌时需要把锌锭溶解在硫酸中进行电镀，电镀之后要进行多级清洗，清洗废水中含有锌离子和有机物等，即含锌废水。在废水站，含锌废水经过两级沉淀处理后，冷轧含锌废水不能够达标排放。
新颁布的《钢铁工业污染物排放标准》(GB13456-2012)规定，冷轧排放水铬低于1.0mg/L；环保局检测要求冷轧含锌废水总有机碳低于10mg/L。
目前冷轧含锌废水主要采用的处理工艺主要为石灰或氢氧化钠沉淀技术，可是出水水质难以满足新国标的要求。
然而到目前为止，还没有同时去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法和工艺，处理后水质指标满足《钢铁工业污染物排放标准》(GB13456-2012)。本发明的目的就是根据冷轧含锌废水的水质水量情况，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。
发明内容
本发明提供了一种完整的去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的技术方案，一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法和系统。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下:
一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，包括如下步骤：
所述冷轧含锌废水为石灰沉淀工艺出水，所述冷轧含锌废水的水质特征：pH为7.5～9，总锌为2.7～5.6mg/L，总有机碳为17～36mg/L；
所述冷轧含锌废水通过进水泵进入改性耶壳活性炭吸附塔，改性椰壳活性炭吸附塔中放置改性椰壳活性炭；
所述改性耶壳活性炭根据冷轧含锌废水的水质特征由以下步骤制备而成：(1)所述活性炭为耶壳活性炭，粒径为150～200目，四氯化碳吸附值为23～34mg/L，总孔容为0.27～0.45mL/g；(2)将所述耶壳活性炭按固液比1:11～13放入浓度为4.7～7.9mol/L的硫酸铝溶液中，在45～56℃恒温箱中2～3小时，然后过滤，鼓风干燥冷却；(3)将耶壳活性炭按固液比1:7～9放入浓度为1.2～3.7mol/L的硫酸锰溶液中，在40KHZ超声振荡60～90min，然后过滤，鼓风干燥冷却即得；
经过改性耶壳活性炭吸附塔后，冷轧含锌废水进入改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔；
所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂由以下步骤制备而成：1)选择目数为30～50目的壳聚糖颗粒，将壳聚糖颗粒在2～6％的稀盐酸内浸渍0.5～1.3小时，取出后用蒸馏水清洗至中性，在105℃鼓风干燥箱中烘干4～5小时，然后自然冷却；2)将壳聚糖颗粒、水杨醛、甲苯的按固液比8～12:1:128～156的比例配制，在104～108℃的反应釜中回流980～1560min，反应结束后过滤，用甲醇洗涤3～6次，在48～56℃真空干燥后生成中间产物；3)将中间产物、环硫氯丙烷和二氯乙烷按固液比15～20:1:120～185比例配制，在79～83℃的反应釜中回流325～580min；反应结束后过滤，用脱盐水洗至中性，用乙醇清洗3～6次，用石油醚清洗3～6次，55～59℃真空干燥后制得改性亚胺基交联壳聚糖树脂；
冷轧含锌废水经过改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔后通过排水泵达标排放。
进一步，改性椰壳活性炭吸附塔的高度和底部半径比为7～10:1，改性椰壳活性炭体积占整个改性椰壳活性炭吸附塔的60～85％。
进一步，冷轧含锌废水在改性耶壳活性炭吸附塔中的停留时间为55～75min。
根据本发明所述一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，经过改性后，改性耶壳活性炭四氯化碳吸附值为33～51mg/L，总孔容为0.42～0.61mL/g。
根据本发明所述一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，进一步，改性改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔的高度和底座半径比为6～9:1，改性亚胺基交联壳聚糖树脂体积占整个吸附塔的75～90％。
进一步，冷轧含锌废水在改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔中的停留时间为46～75min。
进一步，所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂对总锌离子的吸附量为2.13～3.56mmol/g。
根据本发明所述一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，冷轧含锌废水经过本专利发明的工艺处理后，冷轧含锌废水出水水质:pH为7.7～8.6，总锌为0.3～0.8mg/L，总有机碳为4～8mg/L。
本发明还提供一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理系统，依次包括进水泵1、改性功能螯合树脂吸附塔2、提升泵4、改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔5和排水泵7；在所述改性功能螯合树脂吸附塔2内置改性功能螯合树脂3，在所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔5内置改性亚胺基交联壳聚糖树脂6。
发明详述：
一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的技术方案，包括进水泵、改性椰壳活性炭吸附塔、改性椰壳活性炭、提升泵、改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔、改性亚胺基交联壳聚糖树脂、排水泵。
所述冷轧含锌废水为石灰沉淀工艺出水，所述冷轧含锌废水的水质特征:pH为7.5～9，总锌为2.7～5.6mg/L，总有机碳为17～36mg/L。
所述冷轧含锌废水通过进水泵进入改性耶壳活性炭吸附塔。改性椰壳活性炭吸附塔中放置改性椰壳活性炭。改性椰壳活性炭吸附塔的高度和底部半径比为7～10:1，改性椰壳活性炭占整个改性椰壳活性炭吸附塔的60～85％(体积比)。冷轧含锌废水在改性耶壳活性炭吸附塔中的停留时间为55～75min。
所述改性耶壳活性炭根据冷轧含锌废水的水质特征专门合成制备。(1)所述活性炭为耶壳活性炭，粒径为150～200目，四氯化碳吸附值为23～34mg/L，总孔容为0.27～0.45mL/g。(2)将所述耶壳活性炭按固液比(质量比)1:11～13放入浓度为4.7～7.9mol/L的硫酸铝溶液中，在45～56℃恒温箱中2～3小时，然后过滤，鼓风干燥冷却。(3)将耶壳活性炭按固液比(质量比)1:7～9放入浓度为1.2～3.7mol/L的硫酸锰溶液中，在40KHZ超声振荡60～90min，然后过滤，鼓风干燥冷却。经过改性后，改性耶壳活性炭四氯化碳吸附值为33～51mg/L，总孔容为0.42～0.61mL/g，大大提高了吸附总锌和总有机碳的能力。
经过改性耶壳活性炭吸附塔后，冷轧含锌废水通过提升泵进入改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔。改性改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔的高度和底座半径比为6～9:1，改性亚胺基交联壳聚糖树脂占整个吸附塔的75～90％(体积比)。冷轧含锌废水在改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔中的停留时间为46～75min。
所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂根据冷轧含锌废水的水质特征专门制备而成。1)选择目数为30～50目的壳聚糖颗粒，将壳聚糖颗粒在2～6％的稀盐酸内浸渍0.5～1.3小时，取出后用蒸馏水清洗至中性，在105℃鼓风干燥箱中烘干4～5小时，然后自然冷却。2)将壳聚糖颗粒、水杨醛、甲苯的按固液比8～12:1:128～156的比例配制，在104～108℃的反应釜中回流980～1560min，反应结束后过滤，用甲醇洗涤3～6次，在48～56℃真空干燥后生成中间产物。3)将中间产物、环硫氯丙烷和二氯乙烷按固液比15～20:1:120～185比例配制，在79～83℃的反应釜中回流325～580min。反应结束后过滤，用脱盐水洗至中性，用乙醇清洗3～6次，用石油醚清洗3～6次，55～59℃真空干燥后制得改性亚胺基交联壳聚糖树脂。所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂对总锌离子的吸附量为2.13～3.56mmol/g。
冷轧含锌废水经过改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔后通过排水泵达标排放。
冷轧含锌废水经过本发明的工艺处理后，冷轧含锌废水出水水质:pH为7.7～8.6，总锌为0.3～0.8mg/L，总有机碳为4～8mg/L。
有益技术效果：
本发明提出了同时去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的技术方案，冷轧含锌废水经过本发明的工艺处理后，冷轧含锌废水出水水质:pH为7.7～8.6，总锌为0.3～0.8mg/L，总有机碳为4～8mg/L。此技术方案有效解决了冷轧含锌废水中总锌和有机物污染环境的问题，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。
附图说明
图1是本发明提供的一种同时去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理系统，
其中：进水泵-1、改性功能螯合树脂吸附塔-2、改性功能螯合树脂-3、提升泵-4、改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔-5、改性亚胺基交联壳聚糖树脂-6、排水泵-7。
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:
一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的技术方案，包括进水泵、改性椰壳活性炭吸附塔、改性椰壳活性炭、提升泵、改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔、改性亚胺基交联壳聚糖树脂、排水泵。
所述冷轧含锌废水的水质特征:pH为8.3，总锌为5.1mg/L，总有机碳为31mg/L。
所述冷轧含锌废水通过进水泵进入改性耶壳活性炭吸附塔。改性椰壳活性炭吸附塔中放置改性椰壳活性炭。改性椰壳活性炭吸附塔的高度和底部半径比为10:1，改性椰壳活性炭占整个改性椰壳活性炭吸附塔的85％(体积比)。冷轧含锌废水在改性耶壳活性炭吸附塔中的停留时间为75min。
所述改性耶壳活性炭根据冷轧含锌废水的水质特征专门合成制备。(1)所述活性炭为耶壳活性炭，粒径为200目，四氯化碳吸附值为27mg/L，总孔容为0.33mL/g。(2)将所述耶壳活性炭按固液比(质量比)1:11放入浓度为4.7mol/L的硫酸铝溶液中，在51℃恒温箱中2小时，然后过滤，鼓风干燥冷却。(3)将耶壳活性炭按固液比(质量比)1:8放入浓度为1.9mol/L的硫酸锰溶液中，在40KHZ超声振荡80min，然后过滤，鼓风干燥冷却。经过改性后，改性耶壳活性炭四氯化碳吸附值为45mg/L，总孔容为0.52mL/g，大大提高了吸附总锌和总有机碳的能力。
经过改性耶壳活性炭吸附塔后，冷轧含锌废水通过提升泵进入改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔。改性改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔的高度和底座半径比为9:1，改性亚胺基交联壳聚糖树脂占整个吸附塔的85％(体积比)。冷轧含锌废水在改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔中的停留时间为56min。
所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂根据冷轧含锌废水的水质特征专门制备而成。1)选择目数为50目的壳聚糖颗粒，将壳聚糖颗粒在5％的稀盐酸内浸渍0.7小时，取出后用蒸馏水清洗至中性，在105℃鼓风干燥箱中烘干4～5小时，然后自然冷却。2)将壳聚糖颗粒、水杨醛、甲苯的按固液比11:1:139的比例配制，在107℃的反应釜中回流1300min，反应结束后过滤，用甲醇洗涤4次，在55℃真空干燥后生成中间产物。3)将中间产物、环硫氯丙烷和二氯乙烷按固液比20:1:175比例配制，在82℃的反应釜中回流460min。反应结束后过滤，用脱盐水洗至中性，用乙醇清洗6次，用石油醚清洗3次，57℃真空干燥后制得改性亚胺基交联壳聚糖树脂。所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂对总锌离子的吸附量为2.78mmol/g。
冷轧含锌废水经过改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔后通过排水泵达标排放。
冷轧含锌废水经过本专利发明的工艺处理后，冷轧含锌废水出水水质:pH为8.4，总锌为0.7mg/L，总有机碳为7mg/L。
实施例2:
一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的技术方案，包括进水泵、改性椰壳活性炭吸附塔、改性椰壳活性炭、提升泵、改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔、改性亚胺基交联壳聚糖树脂、排水泵。
所述冷轧含锌废水为石灰沉淀工艺出水，所述冷轧含锌废水的水质特征:pH为7.7，总锌为2.8mg/L，总有机碳为21mg/L。
所述冷轧含锌废水通过进水泵进入改性耶壳活性炭吸附塔。改性椰壳活性炭吸附塔中放置改性椰壳活性炭。改性椰壳活性炭吸附塔的高度和底部半径比为8:1，改性椰壳活性炭占整个改性椰壳活性炭吸附塔的75％(体积比)。冷轧含锌废水在改性耶壳活性炭吸附塔中的停留时间为60min。
所述改性耶壳活性炭根据冷轧含锌废水的水质特征专门合成制备。(1)所述活性炭为耶壳活性炭，粒径为160目，四氯化碳吸附值为27mg/L，总孔容为0.39mL/g。(2)将所述耶壳活性炭按固液比(质量比)1:12放入浓度为5.6mol/L的硫酸铝溶液中，在47℃恒温箱中2小时，然后过滤，鼓风干燥冷却。(3)将耶壳活性炭按固液比(质量比)1:7放入浓度为1.8mol/L的硫酸锰溶液中，在40KHZ超声振荡65min，然后过滤，鼓风干燥冷却。经过改性后，改性耶壳活性炭四氯化碳吸附值为49mg/L，总孔容为0.47mL/g，大大提高了吸附总锌和总有机碳的能力。
经过改性耶壳活性炭吸附塔后，冷轧含锌废水通过提升泵进入改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔。改性改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔的高度和底座半径比为6:1，改性亚胺基交联壳聚糖树脂占整个吸附塔的85％(体积比)。冷轧含锌废水在改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔中的停留时间为62min。
所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂根据冷轧含锌废水的水质特征专门制备而成。1)选择目数为45目的壳聚糖颗粒，将壳聚糖颗粒在4％的稀盐酸内浸渍1.1小时，取出后用蒸馏水清洗至中性，在105℃鼓风干燥箱中烘干4小时，然后自然冷却。2)将壳聚糖颗粒、水杨醛、甲苯的按固液比8:1:142的比例配制，在106℃的反应釜中回流1110min，反应结束后过滤，用甲醇洗涤5次，在52℃真空干燥后生成中间产物。3)将中间产物、环硫氯丙烷和二氯乙烷按固液比18:1:175比例配制，在82℃的反应釜中回流575min。反应结束后过滤，用脱盐水洗至中性，用乙醇清洗4次，用石油醚清洗5次，56℃真空干燥后制得改性亚胺基交联壳聚糖树脂。所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂对总锌离子的吸附量为3.27mmol/g。
冷轧含锌废水经过改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔后通过排水泵达标排放。
冷轧含锌废水经过本专利发明的工艺处理后，冷轧含锌废水出水水质:pH为7.9，总锌为0.4mg/L，总有机碳为5mg/L。
综上所述，本发明首次提出了完整的冷轧含锌废水深度处理的技术方案，系统解决了冷轧含锌废水重金属和有机物污染环境的问题，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。

Claims (9)

1.一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
所述冷轧含锌废水为石灰沉淀工艺出水，所述冷轧含锌废水的水质特征：pH为7.5～9，总锌为2.7～5.6mg/L，总有机碳为17～36mg/L；
所述冷轧含锌废水通过进水泵进入改性耶壳活性炭吸附塔，改性椰壳活性炭吸附塔中放置改性椰壳活性炭；
所述改性耶壳活性炭根据冷轧含锌废水的水质特征由以下步骤制备而成：(1)所述活性炭为耶壳活性炭，粒径为150～200目，四氯化碳吸附值为23～34mg/L，总孔容为0.27～0.45mL/g；(2)将所述耶壳活性炭按固液比1:11～13放入浓度为4.7～7.9mol/L的硫酸铝溶液中，在45～56℃恒温箱中2～3小时，然后过滤，鼓风干燥冷却；(3)将耶壳活性炭按固液比1:7～9放入浓度为1.2～3.7mol/L的硫酸锰溶液中，在40KHZ超声振荡60～90min，然后过滤，鼓风干燥冷却即得；
经过改性耶壳活性炭吸附塔后，冷轧含锌废水进入改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔；
所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂由以下步骤制备而成：1)选择目数为30～50目的壳聚糖颗粒，将壳聚糖颗粒在2～6％的稀盐酸内浸渍0.5～1.3小时，取出后用蒸馏水清洗至中性，在105℃鼓风干燥箱中烘干4～5小时，然后自然冷却；2)将壳聚糖颗粒、水杨醛、甲苯的按固液比8～12:1:128～156的比例配制，在104～108℃的反应釜中回流980～1560min，反应结束后过滤，用甲醇洗涤3～6次，在48～56℃真空干燥后生成中间产物；3)将中间产物、环硫氯丙烷和二氯乙烷按固液比15～20:1:120～185比例配制，在79～83℃的反应釜中回流325～580min；反应结束后过滤，用脱盐水洗至中性，用乙醇清洗3～6次，用石油醚清洗3～6次，55～59℃真空干燥后制得改性亚胺基交联壳聚糖树脂；
冷轧含锌废水经过改性亚胺基交联壳聚糖树脂吸附塔后通过排水泵达标排放。
2.根据权利要求1所述一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，其特征在于，改性椰壳活性炭吸附塔的高度和底部半径比为7～10:1，改性椰壳活性炭体积占整个改性椰壳活性炭吸附塔的60～85％。
3.根据权利要求1所述一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，其特征在于，冷轧含锌废水在改性耶壳活性炭吸附塔中的停留时间为55～75min。
4.根据权利要求1所述一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，其特征在于，经过改性后，改性耶壳活性炭四氯化碳吸附值为33～51mg/L，总孔容为0.42～0.61mL/g。
5.根据权利要求1所述一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，其特征在于，改性改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔的高度和底座半径比为6～9:1，改性亚胺基交联壳聚糖树脂体积占整个吸附塔的75～90％。
6.根据权利要求1所述一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，其特征在于，冷轧含锌废水在改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔中的停留时间为46～75min。
7.根据权利要求1所述一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，其特征在于，所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂对总锌离子的吸附量为2.13～3.56mmol/g。
8.根据权利要求1所述一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理方法，其特征在于，冷轧含锌废水经过本专利发明的工艺处理后，冷轧含锌废水出水水质:pH为7.7～8.6，总锌为0.3～0.8mg/L，总有机碳为4～8mg/L。
9.一种去除冷轧含锌废水中总锌和总有机碳的处理系统，其特征在于，依次包括进水泵(1)、改性功能螯合树脂吸附塔(2)、提升泵(4)、改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔(5)和排水泵(7)；在所述改性功能螯合树脂吸附塔(2)内置改性功能螯合树脂(3)，在所述改性亚胺基交联壳聚糖树脂塔(5)内置改性亚胺基交联壳聚糖树脂(6)。
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