CN107758913A - 一种去除冷轧酸性废水中总有机碳的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法及装置，其特征在于，所述方法包括下述步骤：冷轧酸性废水通过进水泵进入中和池，经过PLC控制投加量，最终中和池冷轧酸性废水出水pH在6～8之间；然后通过一级提升泵，冷轧酸性废水进入布袋过滤器，经过布袋过滤器控制冷轧酸性废水中的悬浮物；所述冷轧酸性废水经过二级提升泵从底部进入臭氧催化反应塔，催化反应塔内放置分子筛负载铜锰络合催化剂，所述分子筛负载铜锰络合催化剂占整个催化反应塔体积的75～90％；冷轧酸性废水进入采用纯氧作为气源的臭氧发生器，产生的臭氧从底部进入臭氧催化反应塔。本发明首次提出了去除冷轧酸性废水中总有机碳的技术方案，***解决了酸性废水污染环境的问题。
Description
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酸性废水中总有机碳的方法和装置。
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***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。
酸洗是冷轧厂不可缺少的工序之一。工艺生产过程中，冷轧钢材需采用酸洗工艺去除钢材表面的氧化铁皮，并且酸洗之后需要用纯水对钢材表面进行冲洗，以清洗钢材表面残留的酸液。因此随之而产生酸洗废液和酸性漂洗水，通常酸洗过程中的废酸大多返回酸再生***进行再生后重复利用；漂洗废水由于酸浓度过低无法进行酸再生，只能排放。
到目前为止，还没有针对冷轧酸性废水有效去除总有机碳的工艺和方法。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的在于，提供一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法和装置，本发明一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法和装置，根据冷轧酸性废水水质水量情况，开发出经济、高效的达标及回用的技术方案，以减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。
本发明首次提出了去除冷轧酸性废水中总有机碳的技术方案，***解决了酸性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***。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：
一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
冷轧酸性废水通过进水泵进入中和池，经过PLC控制投加量，最终中和池冷轧酸性废水出水pH在6～8之间；
然后通过一级提升泵，冷轧酸性废水进入布袋过滤器，经过布袋过滤器控制冷轧酸性废水中的悬浮物；
所述冷轧酸性废水经过二级提升泵从底部进入臭氧催化反应塔，催化反应塔内放置分子筛负载铜锰络合催化剂，所述分子筛负载铜锰络合催化剂占整个催化反应塔体积的75～90％；
冷轧酸性废水进入采用纯氧作为气源的臭氧发生器，产生的臭氧从底部进入臭氧催化反应塔。
分子筛负载铜锰络合催化剂针对冷轧酸性废水的特点，开发高效去除总有机碳的催化剂的制备方法。选择分子筛作为催化剂因为分子筛化学稳定性好，不与催化剂涂层或活性组分发生固相反应，同时又有足够的机械强度，耐冲击符合。
根据本发明一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，所述冷轧酸性废水的水质特征：PH为0.7～2.9，TOC为11～32mg/L。
根据本发明一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，所述冷轧酸性废水通过进水泵进入中和池。中和池中添加pH为11～14的废碱液或者添加pH为11～13的浓碱废水。
由此，使得最终中和池冷轧酸性废水出水pH在6～8之间。
根据本发明一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，布袋过滤器内部由金属网篮支持滤袋，冷轧酸性废水经布袋过滤器的滤袋过滤后从出口流出，杂质被拦截在滤袋中，更换滤袋后可继续使用。
根据本发明一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，所述布袋过滤器采用侧进底出方式，过滤精度为10～20um，停留时间为6～7min。
经过布袋过滤器后，冷轧酸性废水中的悬浮物得到了有效的去除。
根据本发明一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，所述分子筛负载铜锰络合催化剂的制备方法如下：
2)载体的筛选：选取球状分子筛，直径为1.9～3.5mm，比表面积330～380g/ml；
2)载体的清洗：分子筛载体放在在15～25％的盐酸溶液中浸渍40～60min，再用纯水洗至溶液呈中性，然后在105℃鼓风干燥箱中干燥2～4小时，冷却后备用；
3)混合液的配制：将1～2.5mol/L的硝酸铜溶液、0.5～1.2mol/L硝酸铜溶液、0.01-0.02mol/L的正硅酸脂乙醇溶液按照体积比15～10：5：1混合，机械搅拌混合10～20min，随后滴加硝酸至PH为1.5，最终配制成混合溶液；
4)载体浸泡：分子筛载体按固液比1：3～5浸泡在配制好的混合溶液中450～680min，然后将分子筛载体取出，在105℃鼓风干燥箱烘干；
5)高温烧结：将分子筛载体加热炉中以10℃/min升温至450℃,恒温煅烧5～8小时，然后自然冷却,制备得到分子筛负载铜锰络合催化剂。
根据本发明，分子筛负载铜锰络合催化剂在废水臭氧催化氧化过程中，将臭氧转化自由基，自由基具有极强的氧化性，可使冷轧酸性废水中的有机物碳碳双键、碳碳三键开环或氧化成小分子，从而降低冷轧酸性废水中总有机碳的含量。
经过臭氧催化塔处理后的冷轧酸性废水流入中间水池，从中间水池通过排水泵直接达标排放。
经过整个工艺后，冷轧酸性废水出水水质为PH为6～9，TOC为5～9mg/L。
一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置，包括：
进水泵--中和池--一级提升泵--布袋过滤器--二级提升泵--臭氧催化反应塔--臭氧发生器--中间水池--排水泵，其特征在于，
所述冷轧酸性废水经过二级提升泵从底部进入臭氧催化反应塔，催化反应塔内放置分子筛负载铜锰络合催化剂，所述分子筛负载铜锰络合催化剂占整个催化反应塔体积的75～90％；
冷轧酸性废水进入采用纯氧作为气源的臭氧发生器，产生的臭氧从底部进入臭氧催化反应塔。
分子筛负载铜锰络合催化剂针对冷轧酸性废水的特点，开发高效去除总有机碳的催化剂的制备方法。选择分子筛作为催化剂因为分子筛化学稳定性好，不与催化剂涂层或活性组分发生固相反应，同时又有足够的机械强度，耐冲击符合。
根据本发明一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置，其特征在于，所述冷轧酸性废水的水质特征：PH为0.7～2.9，TOC为11～32mg/L。
根据本发明一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置，其特征在于，所述冷轧酸性废水通过进水泵进入中和池。中和池中添加pH为11～14的废碱液或者添加pH为11～13的浓碱废水。
由此，使得最终中和池冷轧酸性废水出水pH在6～8之间。
根据本发明一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置，其特征在于，布袋过滤器内部由金属网篮支持滤袋，冷轧酸性废水经布袋过滤器的滤袋过滤后从出口流出，杂质被拦截在滤袋中，更换滤袋后可继续使用。
根据本发明一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置，其特征在于，所述布袋过滤器采用侧进底出方式，过滤精度为10～20um。
经过布袋过滤器后，冷轧酸性废水中的悬浮物得到了有效的去除。
附图说明
图1为本发明的去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置示意图。
图中，1为进水泵，2为中和池，3为一级提升泵，4为布袋过滤器，5为二级提升泵，6为臭氧催化反应塔，7为分子筛负载铜锰络合催化剂，8为臭氧发生器，9为中间水池，10为排水泵。
具体实施方式
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。
实施例
实施例1：
一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法和装置，包括进水泵、中和池、一级提升泵、布袋过滤器、二级提升泵、臭氧催化反应塔、分子筛负载锰辽催化剂、臭氧发生器、中间水池、排水泵。
所述冷轧酸性废水的水质特征：PH为0.9，TOC为28mg/L。
所述冷轧酸性废水通过进水泵进入中和池。中和池中添加pH为13的废碱液，经过PLC控制投加量，最终中和池冷轧酸性废水出水pH为7.2。
然后通过一级提升泵，冷轧酸性废水进入布袋过滤器，布袋过滤器内部由金属网篮支持滤袋，冷轧酸性废水经滤袋过滤后从出口流出，杂质被拦截在滤袋中，更换滤袋后可继续使用，布袋过滤器采用侧进底出方式，过滤精度为15um，停留时间为6min.经过布袋过滤器后，冷轧酸性废水中的悬浮物得到了有效的去除。
所述冷轧酸性废水经过二级提升泵从底部进入臭氧催化反应塔，催化反应塔内放置分子筛负载铜锰络合催化剂。分子筛负载铜锰络合催化剂占整个催化反应塔体积的85％。臭氧发生器采用纯氧作为气源，产生的臭氧从底部进入臭氧催化反应塔。
分子筛负载铜锰络合催化剂的制备：1)载体的筛选：选取球状分子筛，直径为2.4mm，比表面积370g/ml。2)载体的清洗：分子筛载体放在在19％的盐酸溶液中浸渍55min，再用纯水洗至溶液呈中性，然后在105℃鼓风干燥箱中干燥2小时，冷却后备用。3)混合液的配制：将1.7mol/L的硝酸铜溶液、0.9mol/L硝酸铜溶液、0.01mol/L的正硅酸脂乙醇溶液按照体积比11：5：1混合，机械搅拌混合12min，随后滴加硝酸至PH为1.5，最终配制成混合溶液。4)载体浸泡：分子筛载体按固液比1：3浸泡在配制好的混合溶液中490min，然后将分子筛载体取出，在105℃鼓风干燥箱烘干。4)高温烧结：将分子筛载体加热炉中以10℃/min升温至450℃,恒温煅烧6小时，然后自然冷却,制备得到分子筛负载铜锰络合催化剂。
经过臭氧催化塔处理后的冷轧酸性废水流入中间水池，从中间水池通过排水泵直接达标排放。
经过整个工艺后，冷轧酸性废水出水水质为PH为7.5，TOC为8mg/L。
实施例2：
一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法和装置，包括进水泵、中和池、一级提升泵、布袋过滤器、二级提升泵、臭氧催化反应塔、分子筛负载锰辽催化剂、臭氧发生器、中间水池、排水泵。
所述冷轧酸性废水的水质特征：PH为2.1，TOC为19mg/L。
所述冷轧酸性废水通过进水泵进入中和池。中和池中添加pH为为12的浓碱废水，经过PLC控制投加量，最终中和池冷轧酸性废水出水pH为7.8。
然后通过一级提升泵，冷轧酸性废水进入布袋过滤器，布袋过滤器内部由金属网篮支持滤袋，冷轧酸性废水经滤袋过滤后从出口流出，杂质被拦截在滤袋中，更换滤袋后可继续使用，布袋过滤器采用侧进底出方式，过滤精度为20um，停留时间为7min.经过布袋过滤器后，冷轧酸性废水中的悬浮物得到了有效的去除。
所述冷轧酸性废水经过二级提升泵从底部进入臭氧催化反应塔，催化反应塔内放置分子筛负载铜锰络合催化剂。分子筛负载铜锰络合催化剂占整个催化反应塔体积的85％。臭氧发生器采用纯氧作为气源，产生的臭氧从底部进入臭氧催化反应塔。
分子筛负载铜锰络合催化剂针对冷轧酸性废水的特点，开发高效去除总有机碳的催化剂的制备方法。选择分子筛作为催化剂因为分子筛化学稳定性好，不与催化剂涂层或活性组分发生固相反应，同时又有足够的机械强度，耐冲击符合。
分子筛负载铜锰络合催化剂的制备：1)载体的筛选：选取球状分子筛，直径为2.5mm，比表面积360g/ml。2)载体的清洗：分子筛载体放在在15％的盐酸溶液中浸渍55min，再用纯水洗至溶液呈中性，然后在105℃鼓风干燥箱中干燥4小时，冷却后备用。3)混合液的配制：将2.4mol/L的硝酸铜溶液、1.1mol/L硝酸铜溶液、0.01mol/L的正硅酸脂乙醇溶液按照体积比11：5：1混合，机械搅拌混合12min，随后滴加硝酸至PH为1.5，最终配制成混合溶液。4)载体浸泡：分子筛载体按固液比1：5浸泡在配制好的混合溶液中550min，然后将分子筛载体取出，在105℃鼓风干燥箱烘干。4)高温烧结：将分子筛载体加热炉中以10℃/min升温至450℃,恒温煅烧8小时，然后自然冷却,制备得到分子筛负载铜锰络合催化剂。
经过臭氧催化塔处理后的冷轧酸性废水流入中间水池，从中间水池通过排水泵直接达标排放。
经过整个工艺后，冷轧酸性废水出水水质为PH为7.7，TOC为6mg/L。
综上所述，本发明首次提出了去除冷轧酸性废水中总有机碳的技术方案，***解决了冷轧酸性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***。
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 (11)
1.一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
冷轧酸性废水通过进水泵进入中和池，经过PLC控制投加量，最终中和池冷轧酸性废水出水pH在6～8之间；
然后通过一级提升泵，冷轧酸性废水进入布袋过滤器，经过布袋过滤器控制冷轧酸性废水中的悬浮物；
所述冷轧酸性废水经过二级提升泵从底部进入臭氧催化反应塔，催化反应塔内放置分子筛负载铜锰络合催化剂，所述分子筛负载铜锰络合催化剂占整个催化反应塔体积的75～90％；
冷轧酸性废水进入采用纯氧作为气源的臭氧发生器，产生的臭氧从底部进入臭氧催化反应塔。
2.如权利要求1所述一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，所述冷轧酸性废水的水质特征：PH为0.7～2.9，TOC为11～32mg/L。
3.如权利要求1所述一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，所述冷轧酸性废水通过进水泵进入中和池，中和池中添加pH为11～14的废碱液或者添加pH为11～13的浓碱废水。
4.如权利要求1所述一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，布袋过滤器内部由金属网篮支持滤袋，冷轧酸性废水经布袋过滤器的滤袋过滤后从出口流出，杂质被拦截在滤袋中，更换滤袋后可继续使用。
5.如权利要求1所述一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，所述布袋过滤器采用侧进底出方式，过滤精度为10～20um，停留时间为6～7min。
经过布袋过滤器后，冷轧酸性废水中的悬浮物得到了有效的去除。
6.如权利要求1所述一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的方法，其特征在于，所述分子筛负载铜锰络合催化剂的制备方法如下：
1)载体的筛选：选取球状分子筛，直径为1.9～3.5mm，比表面积330～380g/ml；
2)载体的清洗：分子筛载体放在在15～25％的盐酸溶液中浸渍40～60min，再用纯水洗至溶液呈中性，然后在105℃鼓风干燥箱中干燥2～4小时，冷却后备用；
3)混合液的配制：将1～2.5mol/L的硝酸铜溶液、0.5～1.2mol/L硝酸铜溶液、0.01-0.02mol/L的正硅酸脂乙醇溶液按照体积比15～10：5：1混合，机械搅拌混合10～20min，随后滴加硝酸至PH为1.5，最终配制成混合溶液；
4)载体浸泡：分子筛载体按固液比1：3～5浸泡在配制好的混合溶液中450～680min，然后将分子筛载体取出，在105℃鼓风干燥箱烘干；
5)高温烧结：将分子筛载体加热炉中以10℃/min升温至450℃,恒温煅烧5～8小时，然后自然冷却,制备得到分子筛负载铜锰络合催化剂。
7.一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置，包括：
进水泵--中和池--一级提升泵--布袋过滤器--二级提升泵--臭氧催化反应塔--臭氧发生器--中间水池--排水泵，其特征在于，
所述冷轧酸性废水经过二级提升泵从底部进入臭氧催化反应塔，催化反应塔内放置分子筛负载铜锰络合催化剂，所述分子筛负载铜锰络合催化剂占整个催化反应塔体积的75～90％；
冷轧酸性废水进入采用纯氧作为气源的臭氧发生器，产生的臭氧从底部进入臭氧催化反应塔。
8.如权利要求7所述一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置，其特征在于，所述冷轧酸性废水的水质特征：PH为0.7～2.9，TOC为11～32mg/L。
9.如权利要求7所述一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置，其特征在于，所述冷轧酸性废水通过进水泵进入中和池。中和池中添加pH为11～14的废碱液或者添加pH为11～13的浓碱废水，由此，使得最终中和池冷轧酸性废水出水pH在6～8之间。
10.如权利要求7所述一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置，其特征在于，布袋过滤器内部由金属网篮支持滤袋，冷轧酸性废水经布袋过滤器的滤袋过滤后从出口流出，杂质被拦截在滤袋中，更换滤袋后可继续使用。
11.如权利要求7所述一种去除冷轧酸性废水中总有机碳(TOC)的装置，其特征在于，所述布袋过滤器采用侧进底出方式，过滤精度为10～20um。
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