CN114506917A - 一种去除焦化反渗透浓水中cod的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理技术领域，且公开了一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，进水泵、臭氧催化反应塔、氧气源臭氧发生器、反应器支撑板、催化剂压板、排气口、出水口和排水泵，所述进水泵和氧气源臭氧发生器的输出端均与臭氧催化反应塔的输入端相连接，所述臭氧催化反应塔的顶部及侧面顶部分别固定有排气口和出水口，所述排水泵的输入端与出水口的输出端相连接，所述臭氧催化反应塔的内底部和内顶部分别固定有反应器支撑板和催化剂压板；本发明实现了焦化反渗透浓水的达标排放，本发明工艺一次性投资低；废水处理效果稳定；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。

Description

一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体为一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法。
背景技术
我国是一个焦炭大国。炼焦是高能耗、高污染、资源性的典型“两高一资”行业。生产焦炭的过程中会排放大量的废水，我国每年约排放1亿吨焦化废水。焦化废水是煤在高温干馏以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，成分复杂，有机污染物浓度及污水色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水。针对这一情况，本发明根据焦化废水的水质水量情况，开发去除浓水中COD的技术方案，以绿色工艺和节能减排为主要任务，减少环境染，积极应对日益严格的环境保护法规。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，解决了焦化废水处理难度大的问题。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，进水泵、臭氧催化反应塔、氧气源臭氧发生器、反应器支撑板、催化剂压板、排气口、出水口和排水泵，所述进水泵和氧气源臭氧发生器的输出端均与臭氧催化反应塔的输入端相连接，所述臭氧催化反应塔的顶部及侧面顶部分别固定有排气口和出水口，所述排水泵的输入端与出水口的输出端相连接，所述臭氧催化反应塔的内底部和内顶部分别固定有反应器支撑板和催化剂压板，所述反应器支撑板和催化剂压板之间填充有活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂；
所述进水泵将电导率为23400-41900 μs/cm、COD为53-79mg/L的焦化反渗透浓水泵入到臭氧催化反应塔底部，同时氧气源臭氧发生器产生的臭氧也从臭氧催化反应塔的底部进入，焦化反渗透浓水流和臭氧流为同向流，均是从下向上流动，焦化反渗透浓水在臭氧催化反应塔中的停留时间为23-45min；
然后焦化反渗透浓水从出水口排出，同时气体从排气口排放，出水泵将处理后的导电率为23400-41900 μs/cm、COD为21-33mg/L的达标焦化反渗透浓水排放。
优选的，所述氧气源臭氧发生器产生的臭氧浓度为300-500g/L。
优选的，所述臭氧催化反应塔的高度和直径比为4-6∶1，活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂占整个臭氧催化反应塔的体积的82-90%。
优选的，所述反应器支撑板的开孔率为36-40%，孔径为1-2mm；催化剂压板的开孔率为40-50%，孔径为4-6mm。
优选的，所述活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂的制备方法为：
S1、载体的筛选：筛选粒径为2-5mm的活性炭颗粒；
S2、混合液的配制：将活性炭和3-4.2mol/L的硝酸铈溶液按照固液比1∶8-20混合，超声震荡混合10-20min，40-45℃恒温震荡150-230min，然后取出活性炭颗粒，在105℃烘箱中干燥70-100min，冷却后形成铈-活性炭载体；
S3、以氧化铁和氧化铜质量比1∶2-4混合后作为复合活性组分，高极性膨润土为粘合剂，分别称取活性组分、铈-活性炭载体和粘合剂，按质量比为3∶10-16∶1机械混合，掺水后挤压成球形，形成混合物；
S4、高温烧结：将混合物在加热炉中以3-5℃/min升温至680-750℃，恒温煅烧4-7h，然后自然冷却，制备得到活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂。
（三）有益效果
本发明提供了一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，具备以下有益效果：
本发明实现了焦化反渗透浓水的达标排放，本发明工艺一次性投资低；废水处理效果稳定；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。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
图中：1、进水泵；2、臭氧催化反应塔；3、氧气源臭氧发生器；4、反应器支撑板；5、活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂；6、催化剂压板；7、排气口；8、出水口；9、排水泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，进水泵1、臭氧催化反应塔2、氧气源臭氧发生器3、反应器支撑板4、催化剂压板6、排气口7、出水口8和排水泵9，进水泵1和氧气源臭氧发生器3的输出端均与臭氧催化反应塔2的输入端相连接，臭氧催化反应塔2的顶部及侧面顶部分别固定有排气口7和出水口8，排水泵9的输入端与出水口8的输出端相连接，臭氧催化反应塔2的内底部和内顶部分别固定有反应器支撑板4和催化剂压板6，反应器支撑板4和催化剂压板6之间填充有活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂5，反应器支撑板4的开孔率为38%，孔径为2mm；催化剂压板6的开孔率为45%，孔径为5mm；
进水泵1将电导率为34500μs/cm、COD为61mg/L的焦化反渗透浓水泵入到臭氧催化反应塔2底部，同时氧气源臭氧发生器3产生的臭氧也从臭氧催化反应塔2的底部进入，氧气源臭氧发生器3产生的臭氧浓度为500g/L，焦化反渗透浓水流和臭氧流为同向流，均是从下向上流动，焦化反渗透浓水在臭氧催化反应塔2中的停留时间为34min，臭氧催化反应塔2的高度和直径比为5∶1，活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂5占整个臭氧催化反应塔2的体积的85%；
然后焦化反渗透浓水从出水口8排出，同时气体从排气口7排放，出水泵9将处理后的导电率为35200μs/cm、COD为27mg/L的达标焦化反渗透浓水排放。
活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂5的制备方法为：
S1、载体的筛选：筛选粒径为5mm的活性炭颗粒；
S2、混合液的配制：将活性炭和3.5mol/L的硝酸铈溶液按照固液比1∶15混合，超声震荡混合15min，42℃恒温震荡205min，然后取出活性炭颗粒，在105℃烘箱中干燥85min，冷却后形成铈-活性炭载体；
S3、以氧化铁和氧化铜质量比1∶3混合后作为复合活性组分，高极性膨润土为粘合剂，分别称取活性组分、铈-活性炭载体和粘合剂，按质量比为3∶12∶1机械混合，掺水后挤压成球形，形成混合物；
S4、高温烧结：将混合物在加热炉中以4℃/min升温至710℃，恒温煅烧5h，然后自然冷却，制备得到活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂5。
铜和铁掺杂会增加比表面积，改变化学键，并促进多价金属的转化和氧空位的产生。加入铈后，催化剂中的小半径的铜-铁取代了中的大半径的铈，进入到氧化铈晶格中，从而产生很多的表面空位，形成缺陷结构，加快了供氧速度，从而提高了催化剂活性，促进对臭氧的转化率。活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂催化剂在可使焦化反渗透浓水中有机物中的碳碳双键、碳碳三键开环或氧化成小分子，有效降低焦化反渗透浓水中有机物的含量。
实施例2
如图1所示，一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，进水泵1、臭氧催化反应塔2、氧气源臭氧发生器3、反应器支撑板4、催化剂压板6、排气口7、出水口8和排水泵9，进水泵1和氧气源臭氧发生器3的输出端均与臭氧催化反应塔2的输入端相连接，臭氧催化反应塔2的顶部及侧面顶部分别固定有排气口7和出水口8，排水泵9的输入端与出水口8的输出端相连接，臭氧催化反应塔2的内底部和内顶部分别固定有反应器支撑板4和催化剂压板6，反应器支撑板4和催化剂压板6之间填充有活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂5，反应器支撑板4的开孔率为40%，孔径为2mm；催化剂压板6的开孔率为48%，孔径为6mm；
进水泵1将电导率为40100μs/cm、COD为76mg/L的焦化反渗透浓水泵入到臭氧催化反应塔2底部，同时氧气源臭氧发生器3产生的臭氧也从臭氧催化反应塔2的底部进入，氧气源臭氧发生器3产生的臭氧浓度为500g/L，焦化反渗透浓水流和臭氧流为同向流，均是从下向上流动，焦化反渗透浓水在臭氧催化反应塔2中的停留时间为45min，臭氧催化反应塔2的高度和直径比为6∶1，活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂5占整个臭氧催化反应塔2的体积的90%；
然后焦化反渗透浓水从出水口8排出，同时气体从排气口7排放，出水泵9将处理后的导电率为39600μs/cm、COD为25mg/L的达标焦化反渗透浓水排放。
活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂5的制备方法为：
S1、载体的筛选：筛选粒径为5mm的活性炭颗粒；
S2、混合液的配制：将活性炭和4.2mol/L的硝酸铈溶液按照固液比1∶20混合，超声震荡混合20min，45℃恒温震荡230min，然后取出活性炭颗粒，在105℃烘箱中干燥100min，冷却后形成铈-活性炭载体；
S3、以氧化铁和氧化铜质量比1∶4混合后作为复合活性组分，高极性膨润土为粘合剂，分别称取活性组分、铈-活性炭载体和粘合剂，按质量比为3∶16∶1机械混合，掺水后挤压成球形，形成混合物；
S4、高温烧结：将混合物在加热炉中以5℃/min升温至750℃，恒温煅烧7h，然后自然冷却，制备得到活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂5。
铜和铁掺杂会增加比表面积，改变化学键，并促进多价金属的转化和氧空位的产生。加入铈后，催化剂中的小半径的铜-铁取代了中的大半径的铈，进入到氧化铈晶格中，从而产生很多的表面空位，形成缺陷结构，加快了供氧速度，从而提高了催化剂活性，促进对臭氧的转化率。活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂催化剂在可使焦化反渗透浓水中有机物中的碳碳双键、碳碳三键开环或氧化成小分子，有效降低焦化反渗透浓水中有机物的含量。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，进水泵（1）、臭氧催化反应塔（2）、氧气源臭氧发生器（3）、反应器支撑板（4）、催化剂压板（6）、排气口（7）、出水口（8）和排水泵（9），其特征在于：所述进水泵（1）和氧气源臭氧发生器（3）的输出端均与臭氧催化反应塔（2）的输入端相连接，所述臭氧催化反应塔（2）的顶部及侧面顶部分别固定有排气口（7）和出水口（8），所述排水泵（9）的输入端与出水口（8）的输出端相连接，所述臭氧催化反应塔（2）的内底部和内顶部分别固定有反应器支撑板（4）和催化剂压板（6），所述反应器支撑板（4）和催化剂压板（6）之间填充有活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂（5）；
所述进水泵（1）将电导率为23400-41900 μs/cm、COD为53-79mg/L的焦化反渗透浓水泵入到臭氧催化反应塔（2）底部，同时氧气源臭氧发生器（3）产生的臭氧也从臭氧催化反应塔（2）的底部进入，焦化反渗透浓水流和臭氧流为同向流，均是从下向上流动，焦化反渗透浓水在臭氧催化反应塔（2）中的停留时间为23-45min；
然后焦化反渗透浓水从出水口（8）排出，同时气体从排气口（7）排放，出水泵（9）将处理后的导电率为23400-41900 μs/cm、COD为21-33mg/L的达标焦化反渗透浓水排放。
2.根据权利要求1所述的一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，其特征在于：所述氧气源臭氧发生器（3）产生的臭氧浓度为300-500g/L。
3.根据权利要求1所述的一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，其特征在于：所述臭氧催化反应塔（2）的高度和直径比为4-6∶1，活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂（5）占整个臭氧催化反应塔（2）的体积的82-90%。
4.根据权利要求1所述的一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，其特征在于：所述反应器支撑板（4）的开孔率为36-40%，孔径为1-2mm；催化剂压板（6）的开孔率为40-50%，孔径为4-6mm。
5.根据权利要求1所述的一种去除焦化反渗透浓水中COD的方法，其特征在于：所述活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂（5）的制备方法为：
S1、载体的筛选：筛选粒径为2-5mm的活性炭颗粒；
S2、混合液的配制：将活性炭和3-4.2mol/L的硝酸铈溶液按照固液比1∶8-20混合，超声震荡混合10-20min，40-45℃恒温震荡150-230min，然后取出活性炭颗粒，在105℃烘箱中干燥70-100min，冷却后形成铈-活性炭载体；
S3、以氧化铁和氧化铜质量比1∶2-4混合后作为复合活性组分，高极性膨润土为粘合剂，分别称取活性组分、铈-活性炭载体和粘合剂，按质量比为3∶10-16∶1机械混合，掺水后挤压成球形，形成混合物；
S4、高温烧结：将混合物在加热炉中以3-5℃/min升温至680-750℃，恒温煅烧4-7h，然后自然冷却，制备得到活性炭负载铜-铁-铈络合催化剂（5）。
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