申请日2016.01.19
公开(公告)日2017.07.25
IPC分类号C02F9/14; C02F1/30; B01J27/04
摘要
本发明提供一种提高平整液废水中BOD的处理方法和处理装置，所述处理方法包括如下步骤：所述平整液废水流入筒式过滤器，然后通过一级进水泵进入纤维过滤器，所述纤维过滤器内置喷熔滤芯;平整废水经过纤维过滤器后进入中间水箱，然后通过二级进水泵进入光化学反应器;所述光化学反应器外部由透明石英玻璃管组成，内置固载型光催化剂，所述固载型光催化剂为玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂;经过光化学反应器后，最后进入生化池进行好氧生化处理。采用本发明的处理系统和方法，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
1.一种提高平整液废水中BOD的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
所述平整液废水流入筒式过滤器，然后通过一级进水泵进入纤维过滤器，所述纤维过滤器内置喷熔滤芯;平整液废水经过纤维过滤器后进入中间水箱，然后通过二级进水泵进入光化学反应器;所述光化学反应器外部由透明石英玻璃管组成，内置固载型光催化剂，所述固载型光催化剂为玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂;经过光化学反应器后，平整液废水的BOD为130～340mg/L，再进入生化池进行好氧生化处理;
所述玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂由以下方法制备而成：
1)载体的筛选和清洗：选择长度为30～40mm石英纤维，比重为0.89～0.92g/cm2，先将玻璃纤维浸浸泡在乙醇溶液中除油，然后泡在浓度为10～18%的盐酸中5～8小时，去除玻璃纤维表面的无机杂质，再用去离子水清洗;
2)配制混合溶液：将10～15mol/L钛酸四异丙酯按体积比1：3与6mol/L硫脲混合，以50～80转/分钟搅拌速度搅拌混合液;
3)溶胶的制备：将混合溶液加热至45-50℃，恒温时以200～220转/分钟快速搅拌，在此过程中滴加的NH4VO3，每升溶液需滴加8～10mg的NH4VO3，滴加完成后45-50℃恒温下以120-130转/分钟中速搅拌1-1.5小时，停止搅拌后形成凝胶;
4)陈化和焙烧：将玻璃纤维载体静置在凝胶溶液中陈化3天，然后在105℃后烘干1小时，然后将玻璃纤维干凝胶放入马福炉，以5-8℃/min升温至450℃,然后恒温焙烧3～6小时，冷却后得到玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂。
2.根据权利要求1所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，其特征在于，所述透明石英玻璃管外径150～200mm，壁厚1～3.0mm，长度500～800mm。
3.根据权利要求1所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，其特征在于，所述玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂占整个石英管内部内部体积的30～45%。
4.根据权利要求1所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，其特征在于，平整液废水在光化学反应器中停留60～120min。
5.根据权利要求1所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，其特征在于，所述筒式过滤器的过滤精度为5～20微米，滤筒表面积为0.04～0.18m2，流量为5～15m3/h。
6.根据权利要求1所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，其特征在于，所述筒式过滤器内部由金属网篮支撑滤袋，平整液废水经过滤袋过滤后流出，杂质颗粒和悬浮物被拦截在滤袋中;经过筒式过滤器后平整液废水的悬浮物为9～18mg/L。
7.根据权利要求1所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，其特征在于，所述喷熔滤芯为PP喷熔滤芯，其长度为2.5m，内径为30mm，过滤精度为1～5mm，流量为5～15m3/h。
8.根据权利要求1所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，其特征在于，经过纤维过滤器后平整液废水的悬浮物为2～6mg/L。
9.根据权利要求1所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，其特征在于，平整液废水经过整个处理工艺后，所述平整液废水的出水水质pH为7.2～8.6，BOD为130～340mg/L，悬浮物为1～5mg/L。
10.一种权利要求1-9任一项所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法的装置，其特征在于，其依次包括：进水泵(1)、筒式过滤器(2)，一级进水泵(3)、纤维过滤器(4)、中间水箱(5)、二级进水泵(6)、光化学反应器(7)、排水泵(9);所述光化学反应器(7)由透明石英玻璃管组成，内置玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂(8);所述透明石英玻璃管外径150～200mm，壁厚1～3.0mm，长度500～800mm;所述玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂占整个石英管内部内部体积的30～45%。
说明书
一种提高平整液废水中BOD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，具体涉及一种提高平整液废水中BOD的处理方法和处理装置。
背景技术
平整液是钢铁湿平整工艺过程中使用的重要介质。平整液一般由以下几个部分组成：除锈剂，表面活性剂，润滑剂，消泡剂及去离子水等。
湿平整过程产生的平整液废水pH为9～10，电导率为400～4000us/cm，BOD为95～260mg/L，悬浮物为25～60mg/L。平整液有机物污染物多，BOD(生化需氧量)低，可生化性差的特点，传统的生物处理难以奏效，目前国内外尚无成熟的处理工艺，大多将其稀释后与其它废水混合处理，是最难处理的钢铁工业废水之一。
生化需氧量(BOD)表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。生化需氧量是指在规定的条件下，微生物分解水中的某些可氧化的物质，特别是分解有机物的生物化学过程消耗的溶解氧。
中国专利CN102126807A公开了一种处理平整废液的方法，采用破乳、水解酸化，好氧膜生物反应器工艺处理平整液废水，经过处理后平整液废水可以达到国家排放标准。中国专利CN102260028A公开了一种冷轧平整液废水预处理方法及其系统，包括平整液废水调节池、PH调整池、混凝槽、溶气气浮、生化系统调节池和生物接触氧化系统。该技术只是预处理技术，还需要后续好氧生化等工艺处理平整废液。中国专利201120261855.1公开了一种冷轧平整液废水预处理系统的实用新型专利，优化了废水调节池、PH调整池、混凝槽、溶气气浮、生化系统调节池的系统布置。以上的中国专利都没有关注提高平整液中BOD的方法。
本发明的目的就是根据平整液废水的水质水量情况，提高平整液废水中的BOD和可生化性。经过本发明的处理工艺后，平整液废水可直接进入传统的好氧生化池进行后续处理，因此本发明不仅是一种提高平整液废水中BOD的工艺，而且也是一种平整液废水生化前的预处理工艺。开发的提高平整液废水BOD的工艺，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
为了解决平整液废水BOD低，难以进行生化处理的环境难题，本发明提供了一种提高平整液废水中BOD的处理方法和处理系统，采用本发明的处理系统和方法，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玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种提高平整液废水中BOD的处理方法，包括如下步骤：
所述平整液废水流入筒式过滤器，然后通过一级进水泵进入纤维过滤器，所述纤维过滤器内置喷熔滤芯;平整液废水经过纤维过滤器后进入中间水箱，然后通过二级进水泵进入光化学反应器;所述光化学反应器外部由透明石英玻璃管组成，内置固载型光催化剂，所述固载型光催化剂为玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂;经过光化学反应器后，平整液废水的BOD为130～340mg/L，再进入生化池进行好氧生化处理;
所述玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂由以下方法制备而成：
1)载体的筛选和清洗：选择长度为30～40mm石英纤维，比重为0.89～0.92g/cm2，先将玻璃纤维浸浸泡在乙醇溶液中除油，然后泡在浓度为10～18%的盐酸中5～8小时，去除玻璃纤维表面的无机杂质，再用去离子水清洗;
2)配制混合溶液：将10～15mol/L钛酸四异丙酯按体积比1：3与6mol/L硫脲混合，以50～80转/分钟搅拌速度搅拌混合液;
3)溶胶的制备：将混合溶液加热至45℃，恒温时以200～220转/分钟快速搅拌，在此过程中滴加的NH4VO3，每升溶液需滴加8～10mg的NH4VO3，滴加完成后50℃恒温下以120转/分钟中速搅拌1小时，停止搅拌后形成凝胶;
4)陈化和焙烧：将玻璃纤维载体静置在凝胶溶液中陈化3天，然后在105℃后烘干1小时，然后将玻璃纤维干凝胶放入马福炉，以5℃/min升温至450℃,然后恒温焙烧3～6小时，冷却后得到玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂。
进一步，所述透明石英玻璃管外径150～200mm，壁厚1～3.0mm，长度500～800mm。
进一步，所述玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂占整个石英管内部内部体积的30～45%。
进一步，平整液废水在光化学反应器中停留60～120min。
根据本发明所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，所述筒式过滤器的过滤精度为5～20微米，滤筒表面积为0.04～0.18m2，流量为5～15m3/h。
进一步，所述筒式过滤器内部由金属网篮支撑滤袋，平整液废水经过滤袋过滤后流出，杂质颗粒和悬浮物被拦截在滤袋中;经过筒式过滤器后平整液废水的悬浮物为9～18mg/L。
根据本发明所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，所述喷熔滤芯为PP喷熔滤芯，其长度为2.5m，内径为30mm，过滤精度为1～5mm，流量为5～15m3/h。
根据本发明所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，经过纤维过滤器后平整液废水的悬浮物为2～6mg/L。
根据本发明所述一种提高平整液废水中BOD的处理方法，平整液废水经过整个处理工艺后，所述平整液废水的出水水质pH为7.2～8.6，BOD为130～340mg/L，悬浮物为1～5mg/L。
本发明还提供一种所述提高平整液废水中BOD的处理方法的装置，其依次包括：进水泵1、筒式过滤器2，一级进水泵3、纤维过滤器4、中间水箱5、二级进水泵6、光化学反应器7、排水泵9;所述光化学反应器7由透明石英玻璃管组成，内置玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂8;所述透明石英玻璃管外径150～200mm，壁厚1～3.0mm，长度500～800mm;所述玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂占整个石英管内部内部体积的30～45%。
本发明所述提高平整液废水中BOD的处理工艺系统，包括进水泵、筒式过滤器，一级进水泵、纤维过滤器、中间水箱、二级进水泵、光化学反应器、玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂、排水泵。
所述平整液废水的水质pH为7.2～8.6，BOD为95～260mg/L，悬浮物为25～60mg/L。
所述平整液废水通过进水泵流入筒式过滤器。筒式过滤器内部由金属网篮支撑滤袋，平整液废水经过滤袋过滤后流出，杂质颗粒和悬浮物被拦截在滤袋中。袋式过滤器的过滤精度为5～20微米，滤筒表面积为0.04～0.18m2，流量为5～15m3/h。经过筒式过滤器后平整液废水的悬浮物为9～18mg/L。
然后通过一级进水泵进入纤维过滤器，纤维过滤器内置喷熔滤芯，可耐弱酸、弱碱以及大多数有机溶剂和无机溶剂。纤维过滤器可去除水中的胶体和悬浮物。
PP喷熔滤芯长度为2.5m，内径为30mm，过滤精度为1～5mm，流量为5～15m3/h。经过纤维过滤器后平整液废水的悬浮物为2～6mg/L。后续的处理流程中，悬浮物浓度会影响光化学反应器的处理效率，因此需要通过筒式过滤器和纤维过滤器去除废水中的悬浮颗粒和杂质。
平整废水经过纤维过滤器后进入中间水箱，然后通过二级进水泵进入光化学反应器。光化学反应器外部透明石英玻璃管组成，内置固载型光催化剂。透明石英玻璃管外径150～200mm，壁厚1～3.0mm，长度500～800mm。玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂占整个石英管内部内部体积的30～45%。
本发明针对平整液废水水质特性，开发制备了固载型光催化剂提高平整液废水中的BOD，催化剂的制备：1)载体的筛选和清洗：选择长度为30～40mm石英纤维，比重为0.89～0.92g/cm2，先将玻璃纤维浸浸泡在3%的乙醇溶液中除油，然后泡在浓度为10～18%的盐酸中5～8小时，去除玻璃纤维表面的无机杂质，最好用去离子水清洗3次。2)配制混合溶液：将10～15mol/L钛酸四异丙酯按体积比1：3与6mol/L硫脲混合，以50～80转/分钟搅拌速度搅拌混合液2小时。3)溶胶的制备：将混合溶液加热至45℃，恒温时以200～220转/分钟快速搅拌，在此过程中滴加的NH4VO3，每升溶液需滴加8～10mg的NH4VO3。滴加完成后50℃恒温下以120转/分钟中速搅拌1小时，停止搅拌后形成凝胶。4)陈化和焙烧：将玻璃纤维载体静置在凝胶溶液中陈化3天，然后在105℃后烘干1小时，然后将玻璃纤维干凝胶放入马福炉，以5℃/min升温至450℃,然后恒温焙烧3～6小时，冷却后得到玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂。制备的玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂可高效促进光生载流离子的分离，提高光量子效应，增加载体表面生成羟基自由基的效率，从而可将平整液中大的有机分子和难降解物质转化分解为可生物降解的有机物，即提高了平整液中的BOD。
平整液废水在光化学反应器中停留60～120min，经过光化学反应器后，平整液废水的BOD为130～340mg/L。随后平整液废水通过排水泵进入生化池进行好氧生化处理。
平整液废水经过整个处理工艺后，所述平整液废水的出水水质pH为7.2～8.6，BOD为130～340mg/L，悬浮物为1～5mg/L。
有益技术效果：
本发明以低成本的绿色水处理技术有效提高了平整液废水中的BOD、增加了废水的可生化性，经过本发明的工艺处理后，平整液废水可直接进入传统的生化池进行处理。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。
本发明所述制备的玻璃纤维负载钛硫钒光催化剂可高效促进光生载流离子的分离，提高光量子效应，增加载体表面生成羟基自由基的效率，从而可将平整液中大的有机分子和难降解物质转化分解为可生物降解的有机物，即提高了平整液中的BOD。