申请日2013.10.27
公开(公告)日2014.02.19
IPC分类号C02F1/32; C02F1/36; C02F1/72
摘要
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种采用含钛高炉渣光催化降解糠醛废水的方法。本发明的技术方案是将含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为5~9g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为20~60℃，pH为2.33~4.41，采用254nm或365nm紫外灯为光源，在1000~1500r·min-1的搅拌条件下处理150~210min，同时含钛高炉渣破碎后还可以进行高压蒸汽灭菌处理，还可以掺杂Fe(NO3)3、ZrO2或Y2O3，还可以向糠醛废水中加入过氧化氢水溶液，还可以向糠醛废水加以20kHz的超声波外场。本发明的技术方案将含钛高炉渣变废为宝，解决了其占地和污染环境的问题，去除糠醛废水中COD达30~70%。
权利要求书
1.一种采用含钛高炉渣光催化降解糠醛废水的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
(1)将含钛高炉渣于550~650℃高温处理40~80min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)将含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为5~9g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为20~60℃，pH为2.33~4.41，采用254nm或365nm紫外灯为光源，在1000~1500 r·min-1的搅拌条件下处理150~210min，最终出水的COD去除率达30~70%。
2.根据权利要求1所述的一种采用含钛高炉渣光催化降解糠醛废水的方法，其特征在于所述的含钛高炉渣破碎后还可以采用高压蒸汽灭菌锅在1.4兆帕条件下处理10min。
3.根据权利要求1或2所述的一种采用含钛高炉渣光催化降解糠醛废水的方法，其特征在于所述的含钛高炉渣破碎后还可以掺杂Fe(NO3)3 、ZrO2或Y2O3，掺杂量为含钛高炉渣重量的0.3~5%。
4.根据权利要求1、 2或3所述的一种采用含钛高炉渣光催化降解糠醛废水的方法，其特征在于步骤(2)中还可以向糠醛废水中加入糠醛废水体积1.8~2.2%，质量浓度为2~3%的过氧化氢水溶液。
5.根据权利要求1、2、3、或4所述的一种采用含钛高炉渣光催化降解糠醛废水的方法，其特征在于所述的步骤(2)中还可以向糠醛废水加以20kHz的超声波外场。
说明书
一种采用含钛高炉渣光催化降解糠醛废水的方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种采用含钛高炉渣光催化降解糠醛废水的方法。
背景技术
含钛高炉渣是钒钛磁铁矿冶炼后的废渣，一般由MgO、CaO、SiO2和TiO2组成，以攀钢为例，每年排放200~300万吨含钛高炉渣，至今累计排放已超6000万吨，大量的炉渣堆积如山，既造成了资源浪费，又造成了环境污染。
糠醛行业属于重度污染行业，其排放的废水属于高难度处理的有机废水，可生化性不强，含有醋酸、糠醛以及醇类、醛类、酮类、酯类、有机酸类等多种有机物，根据色谱、质谱分析，有机物达40余种，其中以醋酸、糠醛为主。废水来自于蒸馏塔下液，温度高，并且伴随着蒸汽，属于气水混和物，冷却后的水样显透明状，显淡黄色度，PH值大约为2。COD10000~20000 mg/l，BOD大约为2500~3000 mg/L，B/C 0.2~0.25。目前常见的处理方法是采用酸碱中和并结合厌氧及好氧细菌，生化和物化相结合，但是这样的处理工艺流程复杂，同时由于细菌对于废水温度和pH要求很高，处理起来难度大。
而目前美国环保局公布的114种有机物均被证实可通过光催化氧化降解矿化，包括表面活性剂、造纸废水、农药废水、染料废水、氟里昂、氯代物、含油废水等都可以被催化降解。
因此，寻求糠醛废水处理新途径，是目前研究人员的研究方向。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采用含钛高炉渣光催化降解糠醛废水的方法，
通过将含钛高炉渣收集于污水中，通过调整废水的温度、pH值、紫外光强度等指标，使糠醛废水处理率达到较高水平。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
(1)将含钛高炉渣于550~650℃高温处理40~80min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)将含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为5~9g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为20~60℃，pH为2.33~4.41，采用254nm或365nm紫外灯为光源，在1000~1500 r·min-1的搅拌条件下处理150~210min，得到最终出水的COD去除率达30~70%。
其中，所述的含钛高炉渣破碎后还可以采用高压蒸汽灭菌锅在1.4兆帕条件下处理10min。
所述的含钛高炉渣还可以掺杂Fe(NO3)3 、ZrO2或Y2O3，掺杂量为含钛高炉渣重量的0.3~5%。
所述的步骤(2)中还可以向糠醛废水中加入糠醛废水体积1.8~2.2%，质量浓度为2~3%的过氧化氢水溶液。
所述的步骤(2)中还可以向糠醛废水加以20kHz的超声波外场。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明的技术方案将含钛高炉渣变废为宝，解决了其占地和污染环境的问题。
本发明的技术方案简化了糠醛废水的处理工艺和处理参数，温度对于含钛高炉渣的吸附能力和光催化能力也随着增强影响很大，由于糠醛废水本身呈酸性，而在酸性条件下，含钛高炉渣的光催化效果明显好于中性以及碱性，因此不需要去调节pH。采用过氧化氢和超声波外场来协同含钛高炉渣进行光催化，都可以有效地提高高炉渣的处理能力。同时由于高压蒸汽处理的含钛高炉渣能够增加其表面羟基，进一步提高光催化能力。掺杂Fe(NO3)3、ZrO2和Y2O3也能够提高含钛高炉渣的处理能力，最终废水中COD去除率在50%以上。
具体实施方式
本发明实施例中对出水的CODcr和BOD5的测定采用的是722N型分光光度计。
本发明实施例中处理的糠醛废水各指标参数如表1所示。
糠醛废水各指标参数
水质特质 平均值 范围 pH 2.6 2-3 水温(℃) 85 80-90 BOD5(mg/L) 8290 6960-10124 CODcr (mg/L) 10700 8000-12000 有机酸(按乙酸计) 2.3% 2%-2.5% 甲基糠醛和贴烯类 —— 0.2%-0.3% 糠醛 0.05% 0.01%-0.10%
实施例1
(1)将含钛高炉渣于550℃高温处理80min，破碎成粒度≤4μm的粉末，采用高压蒸汽灭菌锅在1.4兆帕条件下处理10min;
(2)将含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为5g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为20，pH为4.41，采用254nm紫外灯为光源，在1000 r·min-1的搅拌条件下处理150min，最终出水的COD去除率达31%，有机物得到有效去除。
实施例2
(1)将含钛高炉渣于650℃高温处理40min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)将含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为6g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为30℃，pH为3.5，采用365nm紫外灯为光源，在1200 r·min-1的搅拌条件下处理180min，最终出水的COD去除率达50%，有机物得到有效去除。
实施例3
(1)将含钛高炉渣于600℃高温处理60min，破碎成粒度≤4μm的粉末，掺杂含钛高炉渣重量0.3%的Fe(NO3)3;
(2)将掺杂Fe(NO3)3的含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为7g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为40℃，pH为3.0，采用254nm紫外灯为光源，在1300 r·min-1的搅拌条件下处理200min，最终出水的COD去除率达40%，有机物得到有效去除。
实施例4
(1)将含钛高炉渣于600℃高温处理60min，破碎成粒度≤4μm的粉末，掺杂含钛高炉渣重量2%的ZrO2;
(2)将含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为8g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为50℃，pH为2.41，采用254nm或365nm紫外灯为光源，在1400 r·min-1的搅拌条件下处理210min，最终出水的COD去除率达32%，有机物得到有效去除。
实施例5
(1)将含钛高炉渣于550℃高温处理80min，破碎成粒度≤4μm的粉末，掺杂含钛高炉渣重量5%的Y2O3;
(2)将含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为9g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为60℃，pH为2.33，采用365nm紫外灯为光源，在1500 r·min-1的搅拌条件下处理210min，最终出水的COD去除率达58%，有机物得到有效去除。
实施例6
(1)将含钛高炉渣于590℃高温处理70min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)将含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为8g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为50℃，pH为3.3，加入糠醛废水体积1.8%，质量浓度为2%的过氧化氢水溶液，采用254nm紫外灯为光源，在1500 r·min-1的搅拌条件下处理160min，最终出水的COD去除率达60%，有机物得到有效去除。
实施例7
(1)将含钛高炉渣于650℃高温处理40min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)将含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为5~9g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为60℃，pH为2.33，入糠醛废水体积2.2%，质量浓度为3%的过氧化氢水溶液，采用365nm紫外灯为光源，在1000 r·min-1的搅拌条件下处理210min，最终出水的COD去除率59%，有机物得到有效去除。
实施例8
(1)将含钛高炉渣于550~650℃高温处理40~80min，破碎成粒度≤4μm的粉末;
(2)将含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为5~9g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为20~60℃，pH为2.33~4.41，入糠醛废水体积2%，质量浓度为2.5%的过氧化氢水溶液，采用254nm紫外灯为光源，在1500 r·min-1的搅拌条件下处理180min，最终出水的COD去除率达58%，有机物得到有效去除。
实施例9
(1)将含钛高炉渣于650℃高温处理40min，破碎成粒度≤4μm的粉末，采用高压蒸汽灭菌锅在1.4兆帕条件下处理10min，向灭菌处理后的含钛高炉渣掺杂含钛高炉渣重量0.3%的Fe(NO3)3;
(2)将掺杂有Fe(NO3)3的含钛高炉渣投入糠醛废水中，投入量为5~9g含钛高炉渣/L糠醛废水，控制废水温度为60℃，pH为2.33，入糠醛废水体积2.2%，质量浓度为3%的过氧化氢水溶液，采用365nm紫外灯为光源，在1000 r·min-1的搅拌条件下处理210min，同时加以频率为20kHz的超声波外场，最终出水的COD去除率达70%，有机物得到有效去除