申请日2016.01.19
公开(公告)日2017.07.25
IPC分类号C02F9/04; B01J29/26; C02F103/16
申请(专利权)人宝山钢铁股份有限公司;
摘要
本发明提供一种冷轧稀碱废水达标排放的处理方法和装置，所述方法包括如下步骤：所述冷轧稀碱废水进入PH粗调池，粗调池出水的PH为6～9;然后进入PH精调池，PH精调池出水控制稀碱废水PH在7～8;调整好PH值的冷轧稀碱废水进入好氧生化池;所述冷轧稀碱废水经过好氧生化池处理后通过重力流入斜板沉淀池;所述冷轧稀碱废水从斜板沉淀池处理后通过反应器提升泵进入紫外光光反应器，最后所述冷轧稀碱废水进入吸附塔后达标排放。采用本发明的处理方法和系统，一次性投资低，运行操作简单，生产处理成本较低，是环境友好型的钢铁废水绿色环保处理工艺。
权利要求书
1.一种冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)所述冷轧稀碱废水进入PH粗调池，向PH粗调池投加浓度为5～9%的氢氧化钙，粗调池出水的PH为6～9;然后进入PH精调池，PH精调池出水控制稀碱废水PH在7～8;
(2)调整好PH值的冷轧稀碱废水进入好氧生化池，生化池出水的COD为62～98mg/L;所述好氧生化池内放置多面空心球填料，所述多面空心球填料由聚丙烯材料注塑而成，粒径为25～38mm，比表面积为320～470m2/m3，堆积密度为90～180kg/m3;
(3)所述冷轧稀碱废水经过好氧生化池处理后流入斜板沉淀池，斜板沉淀池投加絮凝剂聚合氯化铝1300～3100mg/L;
(4)所述冷轧稀碱废水从斜板沉淀池处理后进入紫外光光反应器，在紫外光光反应器内紫外灯的周围放置紫外强化光活性催化剂，所述冷轧稀碱废水在紫外光光反应器中的停留时间为45～80min，紫外光反应器出水COD为23～39mg/L;
(5)所述冷轧稀碱废水最后进入吸附塔，冷轧稀碱废水在吸附塔中的停留时间为15～20min，整个吸附塔的反冲洗周期为240～360小时，经过处理后的冷轧稀碱废水通过排水泵达标排放。
2.根据权利要求1所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，其特征在于，所述紫外光光反应器分为3～8段，每段用不锈钢钢板隔断，中间间隔为0.5～0.9m，在每段中间放置紫外灯管，紫外灯管的光照波段为365～420nm，光照强度为180～230um/cm2，每个紫外灯周边放置25～45kg的紫外光活性催化剂。
3.根据权利要求1所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，其特征在于，所述紫外强化光活性催化剂由以下方法制备：
1)载体的筛选和清洗：筛选粒径为2～8mm丝光沸石分子筛,内部孔径大小为0.32～0.51nm，密度为2.1～2.2g/cm3。按液固比为5：1加入8%的盐酸溶液，静置2～3小时，倒去盐酸溶液，然后用蒸馏水清洗3～5次，在110℃鼓风干燥箱烘干冷却待用;
2)溶胶的配置：将四异丙醇钛(Ⅳ)和柠檬酸按1：2～5的比例混合，以60转/分钟搅拌20～40min，然后用硝酸条件PH至2，一边搅拌一边在每升混合溶液中加入1～5mg的硝酸锰，加入硫酸铁钾0.5～2.1mg，随后以120转/分钟搅拌160～240min，形成溶胶溶液;
3)按固液比1：3在溶胶溶液中放置丝光沸石分子筛，常温下陈化48～96小时，在115℃下真空烘干;
4)高温烧制：将分子筛放置在氮气保护的高温炉中，以5℃/min的温度生至420℃，恒温培烧8～12h，自然冷却后得到所述紫外光活性催化剂。
4.根据权利要求1所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，其特征在于，调整好PH值的冷轧稀碱废水进入好氧生化池，所述稀碱废水在生化池的停留时间为18～26小时。
5.根据权利要求1所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，其特征在于，所述冷轧稀碱废水在斜板沉淀池，停留时间为15～20min，稀碱废水中总悬浮固体为35～61mg/L。
6.根据权利要求1所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，其特征在于，吸附塔中的高效吸附剂为放置沥青基中间相活性炭，沥青基中间相活性炭占吸附塔内体积的65～85%。
7.根据权利要求6所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，其特征在于，沥青基中间相活性炭为圆球型，直径为15～25mm，比表面积为2850～3350m2/g，孔容为1.5～2.1cm3/g。
8.根据权利要求1所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，其特征在于，所述PH精调池根据实际的进水PH值，由自控系统确定投加10%盐酸或10%的氢氧化钙，废水的停留时间为9～12min，出水PH在7～8之间。
9.根据权利要求1所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，其特征在于，所述冷轧稀碱废水经过整个工艺处理后，水质pH为6～9，总悬浮固体为21～33mg/L，COD为12～25mg/L，完全达到国家排放标准。
10.一种权利要求1-9任一项所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法的装置，其特征在于，其依次包括：进水泵(1)、PH粗调池(2)、调节池水泵(3)、PH精调池(4)、生化池水泵(5)，好氧生化池(6)、斜板沉淀池(8)、反应器提升泵(9)、紫外光光反应器(10)、吸附塔提升泵(13)、吸附塔(14)、出水泵(16);在所述好氧生化池(6)的内部放置多面空心球填料(7)，所述紫外光光反应器(10)分为3～8段，每段用不锈钢钢板隔断，中间间隔为0.5～0.9m，在每段中间放置紫外灯管，每个紫外灯周边放置紫外光活性催化剂;在所述吸附塔(14)中放置高效吸附填料(15)，所述高效吸附填料(15)为沥青基中间相活性炭，沥青基中间相活性炭占吸附塔内体积的65～85%。
说明书
一种冷轧稀碱废水达标排放的处理方法和处理装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种冷轧稀碱废水的达标排放的处理工艺和装置。
背景技术
冷轧稀碱废水主要来自轧机机组、磨辊间和带钢脱脂机组等各机组的油库排水。经过常规处理后的冷轧稀碱废水不能够满足国家规定的环保排放要求。
中国专利《一种含碱含油废水处理工艺》(CN101684025A)公开一种含碱含有废水处理工艺。该工艺过程是将含碱含油废水先进行中和处理，然后依次通过斜板沉淀、纸带过滤、超滤处理，最后进行排放的过程。该技术只是一种含碱含有废水处理工艺，没用考虑稀碱废水的达到《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-2012)排放要求。
目前国家对废水的排放标准及相关的“节能减排”政策正逐步提高，上2012年10月1日起颁布了新的《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-2012)要求自2015年1月1日起，现有企业执行的标准PH为6～9，COD为30mg/L。
本发明的目的就是根据冷轧稀碱废水的水质水量情况，开发出高效的稀碱废水处理工艺和装置。开发冷轧稀碱废水达标处理工艺和装置，以绿色工艺和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
为了解决冷轧稀碱废水的环境污染问题，本发明目的在于提供了一种冷轧稀碱废水达标排放的处理方法和处理装置，采用本发明的处理方法和系统，一次性投资低，运行操作简单，生产处理成本较低，是环境友好型的钢铁废水绿色环保处理工艺。
本发明目的还在于提供一种紫外强化光活性催化剂及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，包括如下步骤：
(1)所述冷轧稀碱废水进入PH粗调池，向粗调池投加浓度为5～9%的氢氧化钙，粗调池出水的PH为6～9之间;然后进入PH精调池，PH精调池出水控制稀碱废水PH在7～8;
(2)调整好PH值的冷轧稀碱废水进入好氧生化池，生化池出水的COD为62～98mg/L;所述好氧生化池内放置多面空心球填料，所述多面空心球填料由聚丙烯材料注塑而成，粒径为25～38mm，比表面积为320～470m2/m3，堆积密度为90～180kg/m3;
(3)所述冷轧稀碱废水经过好氧生化池处理后通过重力流入斜板沉淀池，斜板沉淀池投加絮凝剂聚合氯化铝1300～3100mg/L;
(4)所述冷轧稀碱废水从斜板沉淀池处理后通过反应器提升泵进入紫外光光反应器，在紫外光光反应器内紫外灯的周围放置紫外强化光活性催化剂，所述冷轧稀碱废水在紫外光光反应器中的停留时间为45～80min，紫外光反应器出水COD为23～39mg/L;
(5)所述冷轧稀碱废水进入吸附塔，冷轧稀碱废水在吸附塔中的停留时间为15～20min，整个吸附塔的反冲洗周期为240～360小时，经过处理后的冷轧稀碱废水通过排水泵达标排放。
步骤(1)中所述冷轧稀碱废水的水质pH为8～12，总悬浮固体为240～460mg/L，COD为1700～3200mg/L。
根据本发明所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，进一步，所述紫外光光反应器分为3～8段，每段用不锈钢钢板隔断，中间间隔为0.5～0.9m，在每段中间放置紫外灯管，紫外灯管的光照波段为365～420nm，光照强度为180～230um/cm2，每个紫外灯周边放置25～45kg的紫外光活性催化剂。
根据本发明所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，所述紫外强化光活性催化剂由以下方法制备：
1)载体的筛选和清洗：筛选粒径为2～8mm丝光沸石分子筛,内部孔径大小为0.32～0.51nm，密度为2.1～2.2g/cm3。按液固比为5：1加入8%的盐酸溶液，静置2～3小时，倒去盐酸溶液，然后用蒸馏水清洗3～5次，在110℃鼓风干燥箱烘干冷却待用;
2)溶胶的配置：将四异丙醇钛(Ⅳ)和柠檬酸按1：2～5的比例混合，以60转/分钟搅拌20～40min，然后用硝酸条件PH至2，一边搅拌一边在每升混合溶液中加入1～5mg的硝酸锰，加入硫酸铁钾0.5～2.1mg，随后以120转/分钟搅拌160～240min，形成溶胶溶液;
3)按固液比1：3在溶胶溶液中放置丝光沸石分子筛，常温下陈化48～96小时，在115℃下真空烘干;
4)高温烧制：将分子筛放置在氮气保护的高温炉中，以5℃/min的温度生至420℃，恒温培烧8～12h，自然冷却后得到紫外光活性催化剂。
根据本发明所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，所述调整好PH值的冷轧稀碱废水进入好氧生化池，所述稀碱废水在生化池的停留时间为18～26小时。
根据本发明所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，所述冷轧稀碱废水在斜板沉淀池，停留时间为15～20min，稀碱废水中总悬浮固体为35～61mg/L。
根据本发明所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，吸附塔中的高效吸附剂为放置沥青基中间相活性炭，沥青基中间相活性炭占吸附塔内体积的65～85%。
根据本发明所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，沥青基中间相活性炭为圆球型，直径为15～25mm，比表面积为2850～3350m2/g，孔容为1.5～2.1cm3/g。
根据本发明所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，所述PH精调池根据实际的进水PH值，由自控系统确定投加10%盐酸或10%的氢氧化钙，废水的停留时间为9～12min，出水PH在7～8之间。
根据本发明所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法，所述冷轧稀碱废水经过整个工艺处理后，水质pH为6～9，总悬浮固体为21～33mg/L，COD为12～25mg/L，完全达到国家排放标准。
本发明还提供一种所述冷轧稀碱废水达标排放的处理方法的装置，其特征在于，其依次包括：进水泵1、PH粗调池2、调节池水泵3、PH精调池4、生化池水泵5，好氧生化池6、斜板沉淀池8、反应器提升泵9、紫外光光反应器10、吸附塔提升泵13、吸附塔14、出水泵16;在所述好氧生化池6的内部放置多面空心球填料7，所述紫外光光反应器10分为3～8段，每段用不锈钢钢板隔断，中间间隔为0.5～0.9m，在每段中间放置紫外灯管，每个紫外灯周边放置紫外光活性催化剂;在所述吸附塔14中放置高效吸附填料15，所述高效吸附填料15为沥青基中间相活性炭，沥青基中间相活性炭占吸附塔内体积的65～85%。
本发明提供的冷轧稀碱废水达标处理工艺系统，进水泵、PH粗调池、调节池水泵、PH精调池、生化池水泵，好氧生化池、多面空心球填料、斜板沉淀池、反应器提升泵、紫外光光反应器、紫外光光源、紫外光活性催化剂、吸附塔提升泵、吸附塔、沥青基中间相活性炭、出水泵。
所述冷轧稀碱废水的水质pH为8～12，总悬浮固体为240～460mg/L，COD为1700～3200mg/L。
所述冷轧稀碱废水通过进水泵进入PH粗调池。进水的PH为8～12，PH粗调池投加浓度为5～9%的氢氧化钙，废水在PH粗调池的停留时间为7～10min，出水的PH为6～9之间。
然后通过调节池水泵进入PH精调池。PH精调池的目的是控制稀碱废水PH在7～8之间，这样才能确保后续的生化反应系统运行稳定运行。PH精调池根据实际的进水PH值，由自控系统确定投加10%盐酸或10%的氢氧化钙，废水的停留时间为9～12min，出水PH在7～8之间。
调整好合适PH值的冷轧稀碱废水通过生化池水泵进入好氧生化池。好氧生化池内放置多面空心球填料。多面空心球填料由聚丙烯材料注塑而成，粒径为25～38mm，比表面积为320～470m2/m3，堆积密度为90～180kg/m3。多面空心球填料生物和化学稳定性好，可以保持生化池的污泥浓度MLSS为4200～6800mg/L，有机物负荷为3～9kgBOD/(m3·d)，水力负荷为6～15m3/(m2·h)。稀碱废水在生化池的停留时间为18～26小时，生化池出水的COD为62～98mg/L。
冷轧稀碱废水经过好氧生化池处理后通过重力流入斜板沉淀池。斜板沉淀池投加絮凝剂聚合氯化铝1300～3100mg/L，停留时间为15～20min，废水中的杂质和颗粒物质形成絮体沉淀，污泥通过斜板沉淀池下部的排泥管排出。经过斜板沉淀后，稀碱废水中总悬浮固体为35～61mg/L。
所述冷轧稀碱废水从斜板沉淀池处理后通过反应器提升泵进入紫外光光反应器。紫外光光反应器分为3～8段，每段用不锈钢钢板隔断，中间间隔为0.5～0.9m，在每段中间放置紫外灯管，紫外灯管的光照波段为365～420nm，光照强度为180～230um/cm2。紫外强化光活性催化剂放置在紫外灯的周围，每个紫外灯周边放置25～45kg的紫外光活性催化剂。
本专利针对冷轧稀碱废水的水质特性，开发制备了紫外强化光活性催化剂，催化剂的制备：1)载体的筛选和清洗：筛选粒径为2～8mm丝光沸石分子筛,内部孔径大小为0.32～0.51nm，密度为2.1～2.2g/cm3。按液固比为5：1加入8%的盐酸溶液，静置2～3小时，倒去盐酸溶液，然后用蒸馏水清洗3～5次，在110℃鼓风干燥箱烘干冷却待用。2)溶胶的配置：将四异丙醇钛(Ⅳ)和柠檬酸按1：2～5的比例混合，以60转/分钟搅拌20～40min，然后用硝酸条件PH至2，一边搅拌一边在每升混合溶液中加入1～5mg的硝酸锰，加入硫酸铁钾0.5～2.1mg，随后以120转/分钟搅拌160～240min，形成溶胶溶液。3)按固液比1：3在溶胶溶液中放置丝光沸石分子筛，常温下陈化48～96小时，在115℃下真空烘干。4)高温烧制：将分子筛放置在氮气保护的高温炉中，以5℃/min的温度生至420℃，恒温培烧8～12h，自然冷却后得到紫外光活性催化剂。在紫外光的照射下，掺杂铁锰等金属的钛氧化合物会产生电子和空穴对，因为金属离子的掺入可以改变钛氧化合物晶格度，从而抑制电子与空穴的复合时间，从而产生更多的羟基自由基和超氧基。羟基自由基和超氧基的产生可有效的去除冷轧稀碱废水中的有机污染物。
所述冷轧稀碱废水在紫外光光反应器中的停留时间为45～80min。紫外光反应器出水COD为23～39mg/L。
所述冷轧稀碱废水通过吸附塔提升泵进入吸附塔，吸附塔中的高效吸附剂为放置沥青基中间相活性炭，沥青基中间相活性炭占吸附塔内体积的65～85%。
沥青基中间相活性炭为圆球型，直径为15～25mm，比表面积为2850～3350m2/g，孔容为1.5～2.1cm3/g。
冷轧稀碱废水在吸附塔中的停留时间为15～20min，整个吸附塔的反冲洗周期为240～360小时，反冲洗强度为反冲洗强度为18L/(s·m2)。经过处理后的冷轧稀碱废水通过排水泵达标排放
所述冷轧稀碱废水经过整个工艺处理后，水质pH为6～9，总悬浮固体为21～33mg/L，COD为12～25mg/L，完全达到国家排放标准。
有益技术效果：
本发明提出了冷轧稀碱废水达标排放的技术方案，系统解决了冷轧稀碱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冷轧稀碱废水中COD不能够达标排放问题。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。
本发明提供的紫外强化光活性催化剂在紫外光的照射下，掺杂铁锰等金属的钛氧化合物会产生电子和空穴对，因为金属离子的掺入可以改变钛氧化合物晶格度，从而抑制电子与空穴的复合时间，从而产生更多的羟基自由基和超氧基。羟基自由基和超氧基的产生可有效的去除冷轧稀碱废水中的有机污染物。