CN110963617A - 一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的装置，一级提升泵与布袋过滤器连接，布袋过滤器与二级提升泵连接，所述二级提升泵与臭氧氧化反应塔连接，所述臭氧氧化反应塔连接内设置有分子筛负载负载铁锰镍三元络合催化剂，所述臭氧氧化反应塔顶部与排水泵连接；臭氧发生器与所述臭氧氧化反应塔底部连通。本发明还公开了利用该装置去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，出水可以达到pH为7.9～8.5，悬浮物为2～9mg/L，苯甲醛为0.02～0.07mg/L，苯并三唑为0.02～0.04mg/L，满足相关废水处理要求。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种冷轧生化废水中苯甲醛和苯并三唑的方法。
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含油废水。目前主要采用生化工艺去除冷轧废水。生化工艺处理后，废水中仍然有各种的难降解有机物，其中苯甲醛和苯并三唑是冷轧生化出水中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生化出水中苯甲醛和苯并三唑的处理工艺。本发明的目的就是根据冷轧生化出水的水质水量情况，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
因此，本发明要解决的技术问题是一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的装置；本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法。
本发明的技术方案是，一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的装置，包括一级提升泵，一级提升泵与布袋过滤器连接，布袋过滤器与二级提升泵连接，所述二级提升泵与臭氧氧化反应塔连接，所述臭氧氧化反应塔连接内设置有分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂，所述臭氧氧化反应塔顶部与排水泵连接；臭氧发生器与所述臭氧氧化反应塔底部连通。
本发明还提供了一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，采用上述的装置，
a、所述冷轧生化出水通过一级提升泵进入布袋过滤器，布袋过滤器过滤精度为2.3～3.6μm，压力为0.93～1.06Mpa；经过布袋过滤器后，生化出水的悬浮物为4～13mg/L；
b、经过布袋过滤器后，冷轧生化出水通过二级提升泵从底部进入臭氧氧化反应塔，流经氧化反应塔内放置分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂；分子筛负载铁锰镍络合催化剂占整个氧化塔体积的70～92％；
c、随后，冷轧生化废水经排水泵排放。
进入过滤器的主要目的是去除冷轧生化出水中的悬浮物。臭氧发生器采用空气作为气源，产生的臭氧从底部进入臭氧氧化塔。水流和气流为同向流。
所述冷轧生化出水是指冷轧废水经过pH调节池、气浮、生化池、沉淀池后的出水。
分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂针对冷轧生化出水的特点，开发去除苯甲醛和苯并三唑的制备方法。选择分子筛作为催化剂载体因为分子筛具有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，而且分子筛化学稳定性好，耐冲击负荷。
根据本发明的一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，优选的是，分子筛负载铁锰镍络合催化剂占整个氧化塔体积的75～90％。
根据本发明的一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，优选的是，所述分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂的制备：1)载体的筛选：选取球状分子筛，直径为200～300目，有效孔径为0.67～0.89nm，堆积密度0.62～0.93g/ml；2)载体的清洗：分子筛载体放在0.4～1.3wt％的稀硫酸溶液中浸渍25～45min，再用放入3.2～4.5wt％的氯化钠溶液中浸渍55～65min，随后用纯水冲洗3～5次，然后在95-110℃鼓风干燥箱中干燥1～2小时，室温冷却；3)混合液的配制：将3.4～5.1mol/L的硫酸铁溶液、0.1～0.9mol/L硝酸锰溶液、1.1～1.6mol/L的硫酸镍溶液，0.005-0.02mol/L的十四烷基三甲基溴化氨溶液按照体积比8～13：9～12：3～7：1混合，然后机械搅拌形成混合溶液；4)载体浸泡：分子筛载体按固液比1：7～9浸泡在配制好的混合溶液中690～815min，然后将分子筛载体取出，自然晾干；5)高温烧结：将分子筛载体加热炉中以5～7℃/min升温至405～430℃，恒温1.2～2.8小时，然后自然冷却，制备得到分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂。
分子筛负载铜锰络合催化剂在臭氧催化氧化过程中，可使生化废水中苯甲醛和苯并三唑的碳碳双键、碳碳三键开环，从而将冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑氧化成二氧化碳或无害小分子。
根据本发明的一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，优选的是，所述分子筛载体为沸石型分子筛。进一步地，为丝光沸石型分子筛。
进一步地，步骤(3)所述搅拌的转速为30-200转/分钟；所述机械搅拌时间为5～9min。
进一步地，所述步骤5)中，升温至412～428℃，恒温1.5～2.2小时。
根据本发明的一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，优选的是，处理前的冷轧生化出水的水质特征：pH为7.8～8.7，悬浮物为34～89mg/L，苯甲醛为3.1～5.6mg/L，苯并三唑为1.2～2.7mg/L。
根据本发明的一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，优选的是，经过臭氧氧化塔处理后的冷轧生化出水，pH为7.9～8.5，悬浮物为2～9mg/L，苯甲醛为0.02～0.07mg/L，苯并三唑为0.02～0.04mg/L。
本发明的有益效果是：
本发明首次提出了去除冷轧生化处理工艺出水中苯甲醛和苯并三唑的技术方案，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冷轧生化处理工艺出水中苯甲醛和苯并三唑，可以使处理后的废水达到pH为7.9～8.5，悬浮物为2～9mg/L，苯甲醛为0.02～0.07mg/L，苯并三唑为0.02～0.04mg/L，满足了日益严苛的环保要求。
附图说明
图1是一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的系统装置图。
图中，一级提升泵1、布袋过滤器2，二级提升泵3、臭氧发生器4、臭氧氧化反应塔5、分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂6、排水泵7。
具体实施方式
实施例1：
一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的装置，包括一级提升泵1、布袋过滤器2，二级提升泵3、臭氧发生器4、臭氧氧化反应塔5、分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂6、排水泵7。如图1所示。
所述冷轧生化出水的水质特征：pH为8.5，悬浮物为81mg/L，苯甲醛为5.5mg/L，苯并三唑为2.5mg/L。
所述冷轧生化出水通过一级提升泵进入布袋过滤器。进入过滤器的主要目的是去除冷轧生化出水中的悬浮物。布袋过滤器过滤精度为3.2μm，压力为0.98Mpa。经过布袋过滤器后，生化出水的悬浮物为9mg/L。
经过布袋过滤器后，冷轧生化出水通过二级提升泵从底部进入臭氧氧化反应塔，氧化反应塔内放置分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂。分子筛负载铁锰镍络合催化剂占整个氧化塔体积的90％。臭氧发生器采用空气作为气源，产生的臭氧从底部进入臭氧氧化塔。水流和气流为同向流。
分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂针对冷轧生化出水的特点，开发去除苯甲醛和苯并三唑的制备方法。选择分子筛作为催化剂载体因为分子筛具有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，而且分子筛化学稳定性好，耐冲击负荷。
分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂的制备：1)载体的筛选：选取球状分子筛，直径为300目，有效孔径为0.81nm，堆积密度0.87g/ml。2)载体的清洗：分子筛载体放在1.2％(质量分数)的稀硫酸溶液中浸渍40min，再用放入4.2％(质量分数)的氯化钠溶液中浸渍59min，随后用纯水冲洗5次，然后在102℃鼓风干燥箱中干燥2小时，室温冷却。3)混合液的配制：将4.6mol/L的硫酸铁溶液、0.6mol/L硝酸锰溶液、1.4mol/L的硫酸镍溶液，0.01mol/L的十四烷基三甲基溴化氨溶液按照体积比11：10：6：1混合，然后以55转/分钟速度机械搅拌8min，形成混合溶液。4)载体浸泡：分子筛载体按固液比1：9浸泡在配制好的混合溶液中800min，然后将分子筛载体取出，自然晾干。4)高温烧结：将分子筛载体加热炉中以7℃/min升温至415℃,恒温2.1小时，然后自然冷却,制备得到分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂。
经过臭氧氧化塔处理后的冷轧生化出水，pH为8.2，悬浮物为8mg/L，苯甲醛为0.06mg/L，苯并三唑为0.04mg/L。
随后，冷轧生化废水经排水泵排放。
实施例2：
一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的装置，包括一级提升泵1、布袋过滤器2，二级提升泵3、臭氧发生器4、臭氧氧化反应塔5、分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂6、排水泵7。如图1所示。
所述冷轧生化出水的水质特征：pH为7.9，悬浮物为41mg/L，苯甲醛为3.7mg/L，苯并三唑为1.7mg/L。
所述冷轧生化出水通过一级提升泵进入布袋过滤器。进入过滤器的主要目的是去除冷轧生化出水中的悬浮物。布袋过滤器过滤精度为2.5μm，压力为0.95Mpa。经过布袋过滤器后，生化出水的悬浮物为6mg/L。
经过布袋过滤器后，冷轧生化出水通过二级提升泵从底部进入臭氧氧化反应塔，氧化反应塔内放置分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂。分子筛负载铁锰镍络合催化剂占整个氧化塔体积的75％。臭氧发生器采用空气作为气源，产生的臭氧从底部进入臭氧氧化塔。水流和气流为同向流。
分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂针对冷轧生化出水的特点，开发去除苯甲醛和苯并三唑的的制备方法。选择分子筛作为催化剂载体因为分子筛具有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，而且分子筛化学稳定性好，耐冲击负荷。
分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂的制备：1)载体的筛选：选取球状分子筛，直径为220目，有效孔径为0.73nm，堆积密度0.75g/ml。2)载体的清洗：分子筛载体放在0.7％(质量分数)的稀硫酸溶液中浸渍30min，再用放入3.3％(质量分数)的氯化钠溶液中浸渍55min，随后用纯水冲洗3次，然后在102℃鼓风干燥箱中干燥1.5小时，室温冷却。3)混合液的配制：将3.9mol/L的硫酸铁溶液、0.2mol/L硝酸锰溶液、1.3mol/L的硫酸镍溶液，0.01mol/L的十四烷基三甲基溴化氨溶液按照体积比8：9：5：1混合，然后以55转/分钟速度机械搅拌5～9min，形成混合溶液。4)载体浸泡：分子筛载体按固液比1：7浸泡在配制好的混合溶液中705min，然后将分子筛载体取出，自然晾干。4)高温烧结：将分子筛载体加热炉中以5℃/min升温至418℃,恒温1.6小时，然后自然冷却,制备得到分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂。
经过臭氧氧化塔处理后的冷轧生化出水，pH为8.1，悬浮物为3mg/L，苯甲醛为0.02mg/L，苯并三唑为0.03mg/L。
随后，冷轧生化废水经排水泵排放。
综上所述，本发明首次提出了去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的技术方案，系统解决了冷轧生化出水污染环境的问题，因此本发明属于钢铁绿色环保生产工艺系统。
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)
1.一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的装置，包括一级提升泵，其特征在于：一级提升泵与布袋过滤器连接，布袋过滤器与二级提升泵连接，所述二级提升泵与臭氧氧化反应塔连接，所述臭氧氧化反应塔连接内设置有分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂，所述臭氧氧化反应塔顶部与排水泵连接；臭氧发生器与所述臭氧氧化反应塔底部连通。
2.一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，其特征在于：采用权利要求1所述的装置，
a、所述冷轧生化出水通过一级提升泵进入布袋过滤器，布袋过滤器过滤精度为2.3～3.6μm，压力为0.93～1.06Mpa；经过布袋过滤器后，生化出水的悬浮物为4～13mg/L；
b、经过布袋过滤器后，冷轧生化出水通过二级提升泵从底部进入臭氧氧化反应塔，流经氧化反应塔内放置分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂；分子筛负载铁锰镍络合催化剂占整个氧化塔体积的70～92％；
c、随后，冷轧生化废水经排水泵排放。
3.根据权利要求2所述一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，其特征在于：分子筛负载铁锰镍络合催化剂占整个氧化塔体积的75～90％。
4.根据权利要求2所述一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，其特征在于：所述分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂的制备：1)载体的筛选：选取球状分子筛，直径为200～300目，有效孔径为0.67～0.89nm，堆积密度0.62～0.93g/ml；2)载体的清洗：分子筛载体放在0.4～1.3wt％的稀硫酸溶液中浸渍25～45min，再用放入3.2～4.5wt％的氯化钠溶液中浸渍55～65min，随后用纯水冲洗3～5次，然后在95-110℃鼓风干燥箱中干燥1～2小时，室温冷却；3)混合液的配制：将3.4～5.1mol/L的硫酸铁溶液、0.1～0.9mol/L硝酸锰溶液、1.1～1.6mol/L的硫酸镍溶液，0.005-0.02mol/L的十四烷基三甲基溴化氨溶液按照体积比8～13：9～12：3～7：1混合，然后机械搅拌形成混合溶液；4)载体浸泡：分子筛载体按固液比1：7～9浸泡在配制好的混合溶液中690～815min，然后将分子筛载体取出，自然晾干；5)高温烧结：将分子筛载体加热炉中以5～7℃/min升温至405～430℃，恒温1.2～2.8小时，然后自然冷却，制备得到分子筛负载铁锰镍三元络合催化剂。
5.根据权利要求2所述一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，其特征在于：所述分子筛载体为沸石型分子筛。
6.根据权利要求4所述一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，其特征在于：步骤(3)所述搅拌的转速为30-200转/分钟；所述机械搅拌时间为5～9min。
7.根据权利要求4所述一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，其特征在于：所述步骤5)中，升温至412～428℃，恒温1.5～2.2小时。
8.根据权利要求2所述一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，其特征在于：处理前的冷轧生化出水的水质特征：pH为7.8～8.7，悬浮物为34～89mg/L，苯甲醛为3.1～5.6mg/L，苯并三唑为1.2～2.7mg/L。
9.根据权利要求2所述一种去除冷轧生化出水中苯甲醛和苯并三唑的方法，其特征在于：经过臭氧氧化塔处理后的冷轧生化出水，pH为7.9～8.5，悬浮物为2～9mg/L，苯甲醛为0.02～0.07mg/L，苯并三唑为0.02～0.04mg/L。
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