CN110963589B - 一种去除冷轧浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的装置和方法 - Google Patents

一种去除冷轧浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种去除冷轧浓油生化出水中甲苯和1,2‑二氯乙烷的处理装置，进水泵与石英砂过滤器连接，所述石英砂过滤器内含有石英砂滤料，所述石英砂过滤器与提升泵连接，所述提升泵与纤维素吸附塔的进口连接，所述纤维素吸附塔的出口与排水泵连接；所述纤维素吸附塔内设有三次改性纤维素。还公开了利用该装置去除冷轧浓油生化出水中甲苯和1,2‑二氯乙烷的处理方法。本发明满足相关废水处理要求。本发明提出了冷轧浓油生化出水深度处理工艺的技术方案，系统解决了冷轧浓油废水排放污染环境的问题。因此本发明属于钢铁绿色环保生产工艺。本发明以低成本的绿色水处理技术有效解决了去除了甲苯和1,2‑二氯乙烷。因此本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。

Description

一种去除冷轧浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的装置和 方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种冷轧浓油生化出水中污染物的工艺和方法。
背景技术
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％。
2005年7月国家发改委出台了《钢铁产业发展政策》，对钢铁工业发展循环经济、节约能源和资源、走可持续发展道路提出了更高的目标和更具体的要求，在全球资源紧缺的情况下，低能耗、低污染、低排放成为社会发展的需要。
我国钢铁企业的单位耗用水量仍高于国外先进钢铁企业的水平，近一步降低钢铁企业吨钢耗用新水量，提高钢铁企业水的循环利用率，加强钢铁企业废水的综合处理与回用是我国钢铁企业实现可持续发展的关键之一。
钢铁企业在轧钢过程中会产生大量的含油废水。主要有带钢轧制过程中冷却和润滑产生的含乳化油废水和冷却带钢在退火前脱脂中产生的浓油废水。目前主要采用生化工艺去除冷轧废水。冷轧浓油废水主要的处理工艺为pH调节池、气浮、生化池、沉淀池。在冷轧浓油生化出水中，甲苯和1,2-二氯乙烷为主要的难降解有机物。
然而到目前为止，还没有同时去除冷轧浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的处理工艺。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种同时去除冷轧浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的处理装置。本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种同时去除冷轧浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的处理方法。
本发明的技术方案是，一种去除冷轧浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的处理装置，进水泵与石英砂过滤器连接，所述石英砂过滤器内含有石英砂滤料，所述石英砂过滤器与提升泵连接，所述提升泵与纤维素吸附塔的进口连接，所述纤维素吸附塔的出口与排水泵连接；所述纤维素吸附塔内设有三次改性纤维素。
本发明还提供了一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，采用上述的装置，包括：
a、浓油生化出水通过进水泵进入石英砂过滤器，过滤器中的石英砂填料按体积比占整个石英砂过滤器的75～80％；在石英砂过滤器中，浓油生化出水的停留时间为20～25min；
b、经过石英砂过滤器后，冷轧浓油生化出水通过提升泵进入改性纤维素吸附塔。改性纤维素吸附塔中放置三次改性纤维素，三次改性纤维素占整个吸附塔的体积比为75～95％；冷轧浓油生化出水在吸附塔中的停留时间为25～45min；
c、经过改性纤维素吸附塔后，得到的冷轧浓油生化出水达标排放。
浓油生化出水中悬浮物高将影响后续的改性树脂填料吸附甲苯和1,2-二氯乙烷的效率。因此采用石英砂过滤器高效的去除悬浮物。
根据本发明的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，优选的是，所述浓油生化出水是指冷轧浓油废水经过pH调节池、气浮、生化池、沉淀池后的出水。
根据本发明的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，优选的是，步骤a所述石英砂粒径为0.8～1.9mm，SiO2含量96.5～98.7％，堆积密度为1.56～1.64g/cm3；步骤a所述石英砂过滤器反冲洗周期420～580小时，反冲洗时间为13～17min。
根据本发明的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，优选的是，经过步骤a石英砂过滤器后，浓油生化出水中的悬浮物为5～8mg/L，悬浮物去除率达到90％以上。
根据本发明的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，优选的是，步骤b所述三次改性纤维素的制备方法是：1)一次改性:将甘蔗渣按固液比1:12～17的比例浸泡在14～17％的氢氧化钠溶液中，在35～45℃的反应釜中搅拌420～680min，搅拌，反应结束后过滤，用石油醚清洗2～5次，然后用二氯甲烷清洗2～3次，晾干后在75-95℃中干燥45～50min，干燥后自然冷却，形成一次改性纤维素；2)二次改性:将一次改性的纤维素按固液比1:7～9的比例浸泡在浓度为12～16wt％的碳酸钠溶液中，在85～90℃的反应釜中搅拌35～45min，搅拌，反应结束后过滤，用石油醚清洗2～3次，然后用丙酮清洗3～4次，晾干后在70-90℃中干燥45～50min，干燥后自然冷却，形成二次改性纤维素；3)三次改性:将二次改性纤维素和丁二酸酐按1:2.4～3.7的质量比例混合，混合物再按固液比1:6～9的比例置于2-甲基吡啶溶液中，在120～126℃的反应釜中搅拌720～980min，搅拌速度为25～35转/分钟，反应结束后过滤，用二氯甲烷清洗2～5次，然后用丙酮清洗2～3次，晾干后在80-100℃中干燥60～75min，干燥后自然冷却，形成三次改性纤维素。
所述三次改性纤维素根据冷轧浓油生化出水的特性制备，具有高效去除甲苯和1,2-二氯乙烷的能力。
进一步地，所述三次改性纤维素的微孔体积为0.11～0.17cm3/g。对甲苯和1,2-二氯乙烷有很强的吸附能力。
根据本发明的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，优选的是，步骤1)所述搅拌速度为20～100转/分钟；步骤2)所述搅拌速度为20～100转/分钟；步骤3)所述搅拌速度为20～55转/分钟.
更优选的是，步骤1)所述搅拌速度为30～45转/分钟。
更优选的是，步骤2)所述搅拌速度为30～45转/分钟，
更优选的是，步骤3)所述搅拌速度为25～35转/分钟。
根据本发明的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，优选的是，经过改性纤维素吸附塔后，冷轧浓油生化出水pH为8.0～8.6，悬浮物为4～7mg/L，甲苯为127～169ng/L和1,2-二氯乙烷为67～89ng/L。
本发明的有益效果是：
本发明首次提出了同时去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，系统解决了废水污染环境的问题，因此本发明属于钢铁绿色环保生产工艺系统。本发明可以有效处理浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷，可以使处理后的废水达到pH为8.0～8.6，悬浮物为4～7mg/L，甲苯为127～169ng/L和1,2-二氯乙烷为67～89ng/L，满足了日益严苛的环保要求。
附图说明
图1是一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的装置。
图中包括：进水泵1、石英砂过滤器2、石英砂滤料3、提升泵4、纤维素吸附塔5、三次改性纤维素6、排水泵7。
具体实施方式
实施例1:
浓油生化出水是指冷轧浓油废水经过pH调节池、气浮、生化池、沉淀池后的出水。
所述浓油生化出水的水质pH为8.2，悬浮物为107mg/L，甲苯为4580ng/L和1,2-二氯乙烷为993ng/L。
一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，包括进水泵1、石英砂过滤器2、石英砂滤料3、提升泵4、纤维素吸附塔5、三次改性纤维素6、排水泵7。如图1所示。
所述浓油生化出水通过进水泵进入石英砂过滤器，过滤器中有石英砂，石英砂填料按体积比占整个石英砂过滤器的80％。在石英砂过滤器中，浓油生化出水的停留时间为25min。所述石英砂粒径为1.8mm，SiO2含量98.1％，堆积密度为1.62g/cm3。经过石英砂过滤器后，浓油生化出水中的悬浮物为8mg/L。浓油生化出水中悬浮物高将影响后续的改性树脂填料吸附甲苯和1,2-二氯乙烷的效率。因此采用石英砂过滤器高效的去除悬浮物。石英砂过滤器反冲洗周期530小时，反冲洗时间为16min。
经过石英砂过滤器后，冷轧浓油生化出水通过提升泵进入改性纤维素吸附塔。改性纤维素吸附塔中放置三次改性纤维素，三次改性纤维素占整个吸附塔的体积比为90％。冷轧浓油生化出水在吸附塔中的停留时间为40min。
本发明的三次改性纤维素根据冷轧浓油生化出水的特性制备，具有高效去除甲苯和1,2-二氯乙烷的能力。1)一次改性:将甘蔗渣按固液比1:16的比例浸泡在17％的氢氧化钠中，在45℃的反应釜中搅拌580min，搅拌速度为45转/分钟，反应结束后过滤，用石油醚清洗5次，然后用二氯甲烷清洗3次，晾干后在85℃中干燥50min，干燥后自然冷却，形成一次改性纤维素。2)二次改性:将一次改性的纤维素按固液比1:9的比例浸泡在浓度(质量比)为15％的碳酸钠溶液中，在90℃的反应釜中搅拌45min，搅拌速度45转/分钟，反应结束后过滤，用用石油醚清洗2次，然后用丙酮清洗4次，晾干后在80℃中干燥45min，干燥后自然冷却，形成二次改性纤维素。3)三次改性:将二次改性纤维素和丁二酸酐按1:3.5的比例混合，混合物再按固液比1:8的比例置于2-甲基吡啶溶液中，在126℃的反应釜中搅拌890min，搅拌速度为30转/分钟，反应结束后过滤，用二氯甲烷清洗4次，然后用丙酮清洗3次，晾干后在90℃中干燥75min，干燥后自然冷却，形成三次改性纤维素。三次改性纤维素的微孔体积为0.16cm3/g，对甲苯和1,2-二氯乙烷有很强的吸附能力。
经过改性纤维素吸附塔后，冷轧浓油生化出水pH为8.2，悬浮物为5mg/L，甲苯为161ng/L和1,2-二氯乙烷为81ng/L。
实施例2:
浓油生化出水是指冷轧浓油废水经过pH调节池、气浮、生化池、沉淀池后的出水。
所述浓油生化出水的水质pH为8.5，悬浮物为93mg/L，甲苯为2981ng/L和1,2-二氯乙烷为702ng/L。
一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，包括进水泵1、石英砂过滤器2、石英砂滤料3、提升泵4、纤维素吸附塔5、三次改性纤维素6、排水泵7。如图1所示。
所述浓油生化出水通过进水泵进入石英砂过滤器，过滤器中有石英砂，石英砂填料按体积比占整个石英砂过滤器的75％。在石英砂过滤器中，浓油生化出水的停留时间为20min。所述石英砂粒径为0.9mm，SiO2含量96.9％，堆积密度为1.58g/cm3。经过石英砂过滤器后，浓油生化出水中的悬浮物为6mg/L。浓油生化出水中悬浮物高将影响后续的改性树脂填料吸附甲苯和1,2-二氯乙烷的效率。因此采用石英砂过滤器高效的去除悬浮物。石英砂过滤器反冲洗周期450小时，反冲洗时间为14min。
经过石英砂过滤器后，冷轧浓油生化出水通过提升泵进入改性纤维素吸附塔。改性纤维素吸附塔中放置三次改性纤维素，三次改性纤维素占整个吸附塔的体积比为80％。冷轧浓油生化出水在吸附塔中的停留时间为30min。
本发明的三次改性纤维素根据冷轧浓油生化出水的特性制备，具有高效去除甲苯和1,2-二氯乙烷的能力。1)一次改性:将甘蔗渣按固液比1:12的比例浸泡在15％的氢氧化钠中，在38℃的反应釜中搅拌450min，搅拌速度为30转/分钟，反应结束后过滤，用石油醚清洗2次，然后用二氯甲烷清洗2次，晾干后在85℃中干燥45min，干燥后自然冷却，形成一次改性纤维素。2)二次改性:将一次改性的纤维素按固液比1:7的比例浸泡在浓度(质量比)为12％的碳酸钠溶液中，在85℃的反应釜中搅拌35min，搅拌速度为30转/分钟，反应结束后过滤，用用石油醚清洗2次，然后用丙酮清洗3次，晾干后在80℃中干燥45min，干燥后自然冷却，形成二次改性纤维素。3)三次改性:将二次改性纤维素和丁二酸酐按1:2.8的比例混合，混合物再按固液比1:6的比例置于2-甲基吡啶溶液中，在121℃的反应釜中搅拌750min，搅拌速度为25转/分钟，反应结束后过滤，用二氯甲烷清洗2次，然后用丙酮清洗2次，晾干后在90℃中干燥60min，干燥后自然冷却，形成三次改性纤维素。三次改性纤维素的微孔体积为0.13cm3/g，对甲苯和1,2-二氯乙烷有很强的吸附能力。
经过改性纤维素吸附塔后，冷轧浓油生化出水pH为8.6，悬浮物为5mg/L，甲苯为133ng/L和1,2-二氯乙烷为71ng/L。
综上所述，本发明所述的冷轧浓油生化出水的处理系统有效去除了甲苯为和1,2-二氯乙烷。，本发明工艺一次性投资低；生产运行成本低；自动化程度高，操作简单。本发明充分体现了节能减排的效果，是环境友好型的绿色钢铁生产工艺。
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 (7)

1.一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，其特征在于：采用的装置为：进水泵与石英砂过滤器连接，所述石英砂过滤器内含有石英砂滤料，所述石英砂过滤器与提升泵连接，所述提升泵与纤维素吸附塔的进口连接，所述纤维素吸附塔的出口与排水泵连接；所述纤维素吸附塔内设有三次改性纤维素；包括：
a、浓油生化出水通过进水泵进入石英砂过滤器，过滤器中的石英砂填料按体积比占整个石英砂过滤器的75～80％；在石英砂过滤器中，浓油生化出水的停留时间为20～25min；
b、经过石英砂过滤器后，冷轧浓油生化出水通过提升泵进入改性纤维素吸附塔， 改性纤维素吸附塔中放置三次改性纤维素，三次改性纤维素占整个吸附塔的体积比为75～95％；冷轧浓油生化出水在吸附塔中的停留时间为25～45min；所述三次改性纤维素的制备方法是：1)一次改性:将甘蔗渣按固液比1:12～17的比例浸泡在14～17％的氢氧化钠溶液中，在35～45℃的反应釜中搅拌420～680min，搅拌，反应结束后过滤，用石油醚清洗2～5次，然后用二氯甲烷清洗2～3次，晾干后在75-95℃中干燥45～50min，干燥后自然冷却，形成一次改性纤维素；2)二次改性:将一次改性的纤维素按固液比1:7～9的比例浸泡在浓度为12～16wt％的碳酸钠溶液中，在85～90℃的反应釜中搅拌35～45min，搅拌，反应结束后过滤，用石油醚清洗2～3次，然后用丙酮清洗3～4次，晾干后在70-90℃中干燥45～50min，干燥后自然冷却，形成二次改性纤维素；3)三次改性:将二次改性纤维素和丁二酸酐按1:2.4～3.7的质量比例混合，混合物再按固液比1:6～9的比例置于2-甲基吡啶溶液中，在120～126℃的反应釜中搅拌720～980min，搅拌速度为25～35转/分钟，反应结束后过滤，用二氯甲烷清洗2～5次，然后用丙酮清洗2～3次，晾干后在80-100℃中干燥60～75min，干燥后自然冷却，形成三次改性纤维素；三次改性纤维素的微孔体积为0.11～0.17cm3/g；
c、经过改性纤维素吸附塔后，得到的冷轧浓油生化出水达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，其特征在于：所述浓油生化出水是指冷轧浓油废水经过pH调节池、气浮、生化池、沉淀池后的出水。
3.根据权利要求1所述的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，其特征在于：步骤a所述石英砂粒径为0.8～1.9mm，SiO2含量96.5～98.7％，堆积密度为1.56～1.64g/cm3；步骤a所述石英砂过滤器反冲洗周期420～580小时，反冲洗时间为13～17min。
4.根据权利要求1所述的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，其特征在于：经过步骤a石英砂过滤器后，浓油生化出水中的悬浮物为5～8mg/L，悬浮物去除率达到90％以上。
5.根据权利要求1所述的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，其特征在于：步骤1)所述搅拌速度为20～100转/分钟；步骤2)所述搅拌速度为20～100转/分钟；步骤3)所述搅拌速度为20～55转/分钟。
6.根据权利要求1所述的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法，其特征在于：经过改性纤维素吸附塔后，冷轧浓油生化出水pH为8.0～8.6，悬浮物为4～7mg/L，甲苯为127～169ng/L和1,2-二氯乙烷为67～89ng/L。
7.实施权利要求1所述的一种去除浓油生化出水中甲苯和1,2-二氯乙烷的方法的装置：其特征在于：采用的装置为：进水泵与石英砂过滤器连接，所述石英砂过滤器内含有石英砂滤料，所述石英砂过滤器与提升泵连接，所述提升泵与纤维素吸附塔的进口连接，所述纤维素吸附塔的出口与排水泵连接；所述纤维素吸附塔内设有三次改性纤维素。
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