一种冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法和装置与流程

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量(Solluted Chemical oxigen demand,简称SCOD)的处理方法和装置。

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月国家发改委出台了《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。

钢铁企业在轧钢过程中会产生大量的含油废水。主要有带钢轧制过程中冷却和润滑产生的含乳化油废水和冷却带钢在退火前脱脂中产生的含油废水。

随着膜分离技术的快速发展，膜法水处理技术在冷轧废水深度处理中已经得到广泛应用。采用膜法处理冷轧含油废水过程中，势必会产生一定量的冷轧稀油反渗透浓盐水。水质分析表明，冷轧稀油反渗透浓盐水是典型的高含盐量、高有机污染物工业废水。

到目前为止，还没有针对冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量(Solluted Chemical oxigen demand,简称SCOD)的处理方法和工艺。为此需要根据冷轧稀油反渗透浓水的水质水量情况，开发出经济、高效的污染物处理工艺，以循环利用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。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量 (Solluted Chemical oxigen demand,简称SCOD)的处理方法和装置。本发明的冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量(Solluted Chemical oxigen demand,简称SCOD)的处理方法和装置。

为实现本发明的目的，本发明采用的冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量(SCOD)的处理方法技术方案如下：

一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，使用多层高效反应塔，其特征在于，

所述多层高效反应塔内设置有废水分布器、陶粒填料层、底部中间水层、催化剂层、中部中间水层及改性活性焦层，所述活性焦碘吸附值为421～486mg/g，苯甲酸吸附值为0.28～0.35mol/g，

所述冷轧稀油反渗透浓水及臭氧通过管道从多层高效反应塔底部进入多层高效反应塔，

进入塔体后，通过臭氧布气口均匀扩散臭氧气体，水流和气流为同向流动，

所述冷轧稀油反渗透浓水先后经过陶粒填料层、底部中间水层后，再进入海泡石载体为载体的催化剂层，然后，

冷轧稀油反渗透浓水进入中部中间水层及改性活性焦层，从出水口排放。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，其特征在于，所述冷轧稀油反渗透浓水的水质特征：PH为6～9，电导率为9700～16580us/cm，SCOD为45～93mg/L。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，处理的冷轧稀油反渗透浓水从出水口排放，同时，臭氧等尾气经过顶部排空区，经出气口排放。出气口中装有高温淬灭器，高温淬灭臭氧，把臭氧变成氧气排放。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，其特征在于，效反应塔内的流速为8～20m/h。

经过陶粒填料层、催化剂层后，冷轧稀油反渗透浓水进入中部中间水层，再进入改性活性焦层主要的功能是废水水流的能量在进水陶粒区得到一定的消除，使废水水流和气流更加均匀分布。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，其特征在于，陶粒的粒径为15mm～25mm，孔隙率为23～41％，堆积密度为580～745Kg·m^-3，主要成分为SiO₂：47～68％；Al₂O₃：15～32％；Fe₂O₃：4～13％； CaO：4～9％；不可避免杂质2～5％；烧失量：1～4％。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，其特征在于，催化剂的制备：

1)载体的活化：选取2～5mm纤维状海泡石，5～9％的乙酸中浸泡，搅拌，静置36～48小时后倾出上层液体，清洗后烘干；

2)混合溶液的配制：将0.3～0.7mol/L的七水合硫酸亚铁水溶液和0.6mol/L的硝酸锰溶液以体积比3～6：1进行混合，调节溶液PH为9；

3)载体的浸泡：将海泡石载体按固液比1：5～8浸泡在配制好的混合溶液中，在超声条件下机械搅拌；

4)高温焙烧：然后自然冷却,制备得到海泡石载体为载体的催化剂。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，优选的是，在步骤1)，载体的活化：

纤维状海泡石纤维状海泡石浸泡在5～9％的乙酸，搅拌20～30min，静置36～48小时，倾出上层液体，然后用清水清洗1～3次，抽滤后再用纯水洗4～5次，然后在105℃烘干3小时。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，优选的是，在步骤2)混合溶液的配制：

将七水合硫酸亚铁水溶液和硝酸锰溶液混合后，七水合硫酸亚铁水溶液和0.6mol/L的硝酸锰溶液以体积比3～6：1进行混合加入适量乙二醇，超声波震荡混合10～20min，然后滴加浓氨水调节溶液PH为9。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，优选的是，在步骤3)载体的浸泡：

将海泡石载体按固液比1：5～8浸泡在配制好的混合溶液中，在超声条件下，以20～30转/分钟的机械搅拌300～720min。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，优选的是，在步骤4)高温焙烧：

从混合液中取出载体，将载体放在105℃条件的鼓风加热箱中干燥2小时，先以5℃/min升温至620℃,恒温焙烧4小时，然后自然冷却,制备得到海泡石载体为载体的催化剂。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，其特征在于，所述改性活性焦层的活性焦的直径为5～9mm，主要成分为：

SiO₂：38～43％；Al₂O₃：17～20％；CaO：13～19％；Fe₂O₃：7～11％；MgO：4～8％；

其它金属氧化物成分：1～9％。

根据本发明改性活性焦层的主要功能为吸附冷轧稀油环渗透浓水中的SCOD，同时也能产生羟基自由基，可进一步氧化浓水中的SCOD。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，其特征在于，然后冷轧稀油反渗透浓水从出水口排放，臭氧等尾气经过顶部排空区，经出气口排放。出气口中装有高温淬灭器，高温淬灭臭氧，把臭氧变成氧气排放。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理方法，其特征在于，经过处理后排放的稀油反渗透浓水水质特征：PH为6～9，电导率为9700～16580us/cm，SCOD为7～16mg/L。

本发明又提供一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理装置，所述装置包括多层高效反应塔，其特征在于，所述多层高效反应塔内由下向上设置有臭氧进气口、臭氧布气口，进水口、废水分布器、陶粒填料层、底部中间水层、催化剂层、中部中间水层及改性活性焦层、出水口、顶部排空区、出气口及高温淬灭器，

所述冷轧稀油反渗透浓水及臭氧通过管道从多层高效反应塔底部进入多层高效反应塔，

臭氧进入塔体后，通过臭氧布气口均匀的扩散臭氧气体。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理装置，其特征在于，所述废水分布器开孔率为40％，孔眼直径为35～60mm，所述改性活性焦层的活性焦的直径为5～9mm，

根据本发明所述一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理装置，其特征在于，陶粒的粒径为15mm～25mm，孔隙率为23～41％，堆积密度为580～745Kg·m^-3。

本发明首次提出冷轧稀油反渗透浓水中SCOD的处理技术方案，SCOD的去除率在80％以上。采用本发明的放技术方案，处理效果稳定，生产运行成本低。

因此本发明属于环境友好型的钢铁绿色生产系统。

附图说明

图1冷轧稀油反渗透浓水中SCOD的处理技术工艺流程图。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

本发明是一种去除冷轧稀油反渗透浓水中SCOD的工艺流程图(图1)，包括多层高效反应塔1、底座2、臭氧进气口3、臭氧布气口4，进水口5、废水分布器6、陶粒填料层7、底部中间水层8、催化剂层9、中部中间水层10、改性活性焦层11、出水口12、顶部排空区13、出气口14、高温燃烧器15。

具体实施方式

实施例1：

一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理系统，，包括多层高效反应塔、底座、臭氧进气口、臭氧布气口，进水口、废水分布器、陶粒填料层、底部中间水层、催化剂层、中部中间水层、改性活性焦层、出水口、顶部排空区、出气口、高温淬灭器。

所述冷轧稀油反渗透浓水中的水质特征：PH为7.3，电导率为13520us/cm，SCOD为83mg/L。

所述冷轧稀油反渗透浓水通过管道从多层高效反应塔右侧的进水口进入反应塔，反应塔的下部为起到支撑作用的底座，通过废水分布器均匀的分布水流，废水分布器中开孔率为40％，孔眼直径为50mm，浓水在多层高效反应塔内的流速为15m/h。臭氧通过管道从反应塔左侧底部的臭氧进气口进入反应塔，进入塔体后，通过臭氧布气口均匀的扩散臭氧气体。水流和气流为同向流。

然后冷轧稀油反渗透浓水经过陶粒填料层，主要的功能是废水水流的能量在进水陶粒区得到一定的消除，使废水水流和气流更加均匀分布。陶粒的粒径为21mm，孔隙率为35％，堆积密度为685Kg·m^-3，主要成分为SiO₂：52％；Al₂O₃：31％；Fe₂O₃：7％；CaO：5％；杂质3％；烧失量：2％。

然后冷轧稀油反渗透浓水通过底部中间水层进入催化剂层。底部中间水层的功能是起到水流和气流的缓冲，陶粒填料和催化剂填料相互隔开，也方便以后填料的更换。催化剂层的催化剂针对冷轧稀油反渗透浓水特性而专门开发。

催化剂的制备：1)载体的活化：选取4mm纤维状海泡石，浸泡在7％的乙酸，搅拌23min，静置45小时，倾出上层液体，然后用清水清洗3次，抽滤后 再用纯水洗5次，然后在105℃烘干3小时。2)混合溶液的配制：将0.6mol/L的七水合硫酸亚铁水溶液和0.6mol/L的硝酸锰溶液以体积比5：1进行混合，加入适量乙二醇，超声波震荡混合12min，然后滴加浓氨水调节溶液PH为9。3)载体的浸泡：将海泡石载体按固液比1：7浸泡在配制好的混合溶液中，在超声条件下以28转/分钟的机械搅拌680min。4)高温焙烧：从混合液中取出载体，将载体放在105℃条件的鼓风加热箱中干燥2小时，先以5℃/min升温至620℃,恒温焙烧4小时，然后自然冷却,制备得到海泡石载体为载体的催化剂。本催化剂针对冷轧稀油反渗透浓水中的SCOD专门开发的，催化剂将臭氧分解为活性基团,活性基团能有效的降解稀油浓水中的SCOD，将它们转化为二氧化碳和小分子有机物。

经过催化剂层后，冷轧稀油反渗透浓水进入中部中间水层，再进入改性活性焦层。活性焦的直径为8mm，主要成分为SiO₂：41％；Al₂O₃：18％；CaO：16％；Fe₂O₃：10％；MgO：7％；其它金属氧化物成分：8％。所述活性焦碘吸附值为477mg/g，苯甲酸吸附值为0.31mol/g。改性活性焦层的主要功能为吸附冷轧稀油环渗透浓水中的SCOD，同时也能产生羟基自由基，可进一步氧化浓水中的SCOD。

然后冷轧稀油反渗透浓水从出水口排放，臭氧等尾气经过顶部排空区，经出气口排放。出气口中装有高温淬灭器，高温淬灭臭氧，把臭氧变成氧气排放。

经过处理后排放的稀油反渗透浓水水质特征：PH为7.4，电导率为13620us/cm，SCOD为14mg/L。

实施例2：

一种去除冷轧稀油反渗透浓水中溶解性化学需氧量的处理系统，，包括多层高效反应塔、底座、臭氧进气口、臭氧布气口，进水口、废水分布器、陶粒填料层、底部中间水层、催化剂层、中部中间水层、改性活性焦层、出水口、顶部排空区、出气口、高温淬灭器。

所述冷轧稀油反渗透浓水中的水质特征：PH为8.2，电导率为15800us/cm，SCOD为69mg/L。

所述冷轧稀油反渗透浓水通过管道从多层高效反应塔右侧的进水口进入反应塔，反应塔的下部为起到支撑作用的底座，通过废水分布器均匀的分布水流，废水分布器中开孔率为40％，孔眼直径为45mm，浓水在多层高效反应塔内的流速为18m/h。臭氧通过管道从反应塔左侧底部的臭氧进气口进入反应塔，进入塔体后，通过臭氧布气口均匀的扩散臭氧气体。水流和气流为同向流。

然后冷轧稀油反渗透浓水经过陶粒填料层，主要的功能是废水水流的能量在进水陶粒区得到一定的消除，使废水水流和气流更加均匀分布。陶粒的粒径为18mm，孔隙率为30％，堆积密度为525Kg·m^-3，主要成分为SiO₂：61％；Al₂O₃：23％；Fe₂O₃：9％；CaO：4％；杂质3％；烧失量：3％。

然后冷轧稀油反渗透浓水通过底部中间水层进入催化剂层。底部中间水层的功能是起到水流和气流的缓冲，陶粒填料和催化剂填料相互隔开，也方便以后填料的更换。催化剂层的催化剂针对冷轧稀油反渗透浓水特性而专门开发。

催化剂的制备：1)载体的活化：选取5mm纤维状海泡石，浸泡在9％的乙酸，搅拌27min，静置40小时，倾出上层液体，然后用清水清洗2次，抽滤后再用纯水洗4次，然后在105℃烘干3小时。2)混合溶液的配制：将0.4mol/L的七水合硫酸亚铁水溶液和0.6mol/L的硝酸锰溶液以体积比6：1进行混合，加入适量乙二醇，超声波震荡混合18min，然后滴加浓氨水调节溶液PH为9。3)载体的浸泡：将海泡石载体按固液比1：6浸泡在配制好的混合溶液中，在超声条件下以25转/分钟的机械搅拌450min。4)高温焙烧：从混合液中取出载体，将载体放在105℃条件的鼓风加热箱中干燥2小时，先以5℃/min升温至620℃,恒温焙烧4小时，然后自然冷却,制备得到海泡石载体为载体的催化剂。本催化剂针对冷轧稀油反渗透浓水中的SCOD专门开发的，催化剂将臭氧分解为活性基团,活性基团能有效的降解稀油浓水中的SCOD，将它们转化为二氧化碳和小分子有机物。

经过催化剂层后，冷轧稀油反渗透浓水进入中部中间水层，再进入改性活性焦层。活性焦的直径为6mm，主要成分为SiO₂：40％；Al₂O₃：19％；CaO：19％；Fe₂O₃：7％；MgO：10％；其它金属氧化物成分：5％。所述活性焦碘吸附值为436mg/g，苯甲酸吸附值为0.34mol/g。改性活性焦层的主要功能为吸附冷轧稀油环渗透浓水中的SCOD，同时也能产生羟基自由基，可进一步氧化浓水中的SCOD。

然后冷轧稀油反渗透浓水从出水口排放，臭氧等尾气经过顶部排空区，经出气口排放。出气口中装有高温淬灭器，高温淬灭臭氧，把臭氧变成氧气排放。

经过处理后排放的稀油反渗透浓水水质特征：PH为8.5，电导率为16100us/cm，SCOD为11mg/L。

综上所述，本发明所述的去除冷轧稀油反渗透浓水中SCOD的系统实一次性投资低，废液处理效果稳定，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。

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。