一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的方法和装置与流程

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种焦化纳滤浓水深度处理的技术和方法。

背景技术：

中国是一个焦炭大国。炼焦是高能耗、高污染、资源性的典型“两高一资”行业。生产焦炭的过程中会排放大量的废水，我国每年约排放1亿吨焦化废水。

焦化废水是煤在高温干馏以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水，其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，成分复杂，有机污染物浓度及污水色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水。

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《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)，其中《炼焦化学工业污染物排放标准》要求自2015年1月1日起，现有企业执行的标准COD为40mg/L，氰离子化合物为0.2mg/L，氟离子为10mg/L，同时对氨氮、总氮、石油类、挥发酚、硫化物、多环芳烃(PAHs)，苯并(a)笓等均有严格的要求。

废水回用是废水处理的最终目标，是企业节能减排的实施手段。目前简单的焦化废水回用技术已经无法满足企业要求，将生化处理后的焦化废水进行深度处理后回用是必然的趋势。

国内的焦化废水深度处理技术是采用纳滤和纳滤技术将焦化废水深度处理后回用作为钢铁企业循环冷却用水，但存在的主要问题是纳滤产生的浓水的处理。目前只有宝钢采用超滤+纳滤+纳滤深度处理焦化废水。

因此，纳滤工艺产生的污染物如果未经处理而直接排放，势必会对水体环境产生极大的危害。

技术实现要素：

为了解决焦化纳滤浓水中COD和氰离子的环境污染问题，本发明提供了一种焦化纳滤浓水的深度处理系统，采用本发明的深度处理系统，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。

本发明的目的就是根据焦化纳滤浓水的水质水量情况，开发出经济、高效的去除COD和氰离子的方法和装置。开发焦化纳滤浓水的深度处理的工艺和装置，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。

本发明的一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的方法的技术方案如下：

一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的方法，所述方法使用包括多袋过滤器及臭氧催化反应塔，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

焦化纳滤浓水通过一级进水泵进入多袋式过滤器，经过多袋式过滤器后，纳滤浓水中的悬浮物为5～9mg/L；

所述臭氧催化塔内部装有改性海泡石纳米催化剂；

所述改性海泡石纳米催化剂比表面积为170～260m²·g^-1，金属负载率为6～10％(重量)，，以同时去除纳滤浓水中COD和氰离子，

经过臭氧催化反应后，焦化纳滤浓水的COD为23～36mg/L，氰离子化合物为0.1～0.2mg/L。

根据本发明所述的一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的方法，其特征在于，多袋式过滤器过滤精度为5～10um，焦化纳滤浓水停留时间为3～5min。

根据本发明所述的一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的方法，其特征在于，整个臭氧催化塔中催化剂占整个臭氧催化塔体积的55-60％，纳滤浓水在塔中的停留时间为25～55min。

根据本发明所述的一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的方法，其特征在于，改性海泡石纳米催化剂的制备如下：

1)海泡石载体的酸活化：选取直径为6～8mm的海泡石放入不锈钢容器中，按液固比为5-5.2：1-1.1(mg/L)加入2～3mol的HCl溶液，慢速搅拌2～3小时，然后用蒸馏水清洗至无氯离子析出；

2)浸渍液的配制：配制溶液浓度以金属元素计为2～5％的硝酸锰溶液及6～9％硫酸镍溶液，然后这两种溶液以体积比1：0.9-1.1配制成混合溶液；

3)浸渍：用步骤2)配好的混合溶液浸渍海泡石，固液比为1：6～10；4) 烘干：取出海泡石，在100-105℃的烘燥箱中烘干；

5)高温烧结：自然冷却,制备得到海泡石载体为载体的高效臭氧催化剂。

根据本发明所述的一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的方法，其特征在于，在步骤1)，海泡石载体的酸活化：海泡石放入不锈钢容器中，液固比为5：1(mg/L)加入2～3mol的HCl溶液。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油电吸附浓水中总有机氮的处理方法，优选的是，在步骤1)海泡石载体的酸活化：

海泡石加入2～3mol的HCl溶液后，在60℃下慢速搅拌2～3小时，然后用蒸馏水清洗至无氯离子析出。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油电吸附浓水中总有机氮的处理方法，优选的是，在步骤3)浸渍：用步骤2)配好的混合溶液浸渍海泡石，在超声条件下浸渍4～8小时。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油电吸附浓水中总有机氮的处理方法，优选的是，在步骤4)烘干：海泡石在100-105℃的烘燥箱中烘干3-3.5小时。

根据本发明所述一种去除冷轧稀油电吸附浓水中总有机氮的处理方法，优选的是，在步骤5)高温烧结：

将海泡石载体放在加热箱中，以30～60℃/h升温至500～720℃,然后恒温焙烧2-2.5小时，自然冷却,制备得到海泡石载体为载体的高效臭氧催化剂。

根据本发明所述的一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的方法，其特征在于，制备生成的改性海泡石纳米催化剂比表面积为200～260m²·g^-1。

根据本发明所述的一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的方法，其特征在于，所述焦化纳滤浓水的水质电导率为15200～18300us/cm，COD为55～103mg/L，氰离子为1.3～3.6mg/L，悬浮物为37～63mg/L。

根据本发明所述的一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的方法，其特征在于，经过臭氧催化反应后，焦化纳滤浓水的电导率为15200～18300us/cm，COD为23～36mg/L，氰离子化合物为0.1～0.2mg/L，悬浮物为5～9mg/L。

一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的装置，包括在臭氧催化反应塔之前设置的进水泵及在臭氧催化反应塔出水口后设置有中间水池及出水泵的臭氧催化反应塔，其特征在于，在臭氧催化反应塔之前顺序设置一级进水泵、多袋过滤器和二级进水泵，

焦化纳滤浓水通过一级进水泵进入多袋式过滤器，经过多袋式过滤器后，纳 滤浓水中的悬浮物为5～9mg/L；

在臭氧催化反应塔底部设置有臭氧发生器，在臭氧催化反应塔中设置有改性海泡石纳米催化剂，

根据本发明所述的一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的装置，其特征在于，多袋式过滤器过滤精度为5～10um。

根据本发明所述的一种去除焦化纳滤浓水中COD和氰离子的装置，其特征在于，整个臭氧催化塔中催化剂占整个臭氧催化塔体积的55-60％。

本发明提出了焦化纳滤浓水深度处理的技术方案，系统解决了纳滤浓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焦化纳滤浓水中COD和总氰不能够达标排放等问题。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。

附图说明

图1为焦化纳滤浓水的工艺流程示意图。

图2为改性海泡石负载催化剂表面电镜照片。

说明表面多孔，金属已经负载在催化剂表面。

图中，一级进水泵1、多袋过滤器2、二级进水泵3、臭氧催化反应塔4、臭氧发生器5、改性海泡石纳米催化剂6、中间水池7、出水泵8。

图2中，改性海泡石负载催化剂表面多孔，金属负载在催化剂表面。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

实施例1：

一种焦化纳滤浓水的深度处理工艺系统，包括一级进水泵、多袋过滤器、二级进水泵，臭氧催化反应塔、臭氧发生器、改性海泡石纳米催化剂、中间水池、出水泵。

所述焦化纳滤浓水的水质电导率为17200us/cm，COD为91mg/L，氰离子为3.3mg/L，悬浮物为53mg/L。

所述焦化纳滤浓水通过一级进水泵进入多袋式过滤器。

多袋式过滤器内部由金属网篮支持滤袋，纳滤浓水由入口流进，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。多袋式过滤器采用侧进底出方式，通过管道中的压力将纳滤浓水抽入过滤器桶体，要过滤的液体介质经过滤袋的过滤，产生理想的去除水质杂质颗粒的效果。多袋式过滤器过滤精度为10um，停留时间为5min.经过多袋式过滤器后，纳滤浓水中的悬浮物为7mg/L。

纳滤浓水从多袋式过滤器流出后，通过二级进水泵进入臭氧催化反应塔，臭氧催化塔内部装有改性海泡石纳米催化剂。纳滤浓水从臭氧催化塔的底部进入塔内，自下而上流出。臭氧发生器产生的臭氧从底部进入催化塔，然后充满整个催化塔。整个臭氧催化塔中催化剂占整个臭氧催化塔体积的60％，纳滤浓水在塔中的停留时间为50min。

催化剂的制备：1)海泡石载体的酸活化：选取直径为8mm的海泡石放入不锈钢容器中，按液固比为5：1(mg/L)加入3mol的HCl溶液，在60℃下慢速搅拌3小时，然后后用蒸馏水清洗至无氯离子析出。2)浸渍液的配制：配制溶液浓度为5％(以金属元素计算)硝酸锰溶液，7％硫酸镍溶液，然后这两种溶液以体积比1：1配制成混合溶液。3)浸渍：用配好的混合溶液浸泡海泡石，固液比为1：8，在超声条件下浸渍6小时。3)烘干：取出海泡石，在105℃的烘燥箱中干燥3小时。4)高温烧结：然后将海泡是载体放在加热箱中，以30℃/h升温至550℃,然后恒温焙烧2小时，然后自然冷却,制备得到海泡石载体为载体的高效臭氧催化剂。

改性后的改性海泡石纳米催化剂表面粗糙多孔，表现出良好的吸水和离子交换能力，锰和镍金属可有效的负载在海泡时表面。制备生成的改性海泡石纳米催化剂比表面积为195m²·g^-1，金属负载率为7％(按重量法检测)。

经过臭氧催化反应后，焦化纳滤浓水的电导率为17200us/cm，COD为31mg/L，氰离子化合物为0.2mg/L，悬浮物为6mg/L。

实施例2

一种焦化纳滤浓水的深度处理工艺系统，包括一级进水泵、多袋过滤器、二级进水泵，臭氧催化反应塔、臭氧发生器、改性海泡石纳米催化剂、中间水池、出水泵。

所述焦化纳滤浓水的水质电导率为16500us/cm，COD为82mg/L，氰离子为2.7mg/L，悬浮物为42mg/L。

所述焦化纳滤浓水通过一级进水泵进入多袋式过滤器。

多袋式过滤器内部由金属网篮支持滤袋，纳滤浓水由入口流进，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。多袋式过滤器采用侧进底出方式，通过管道中的压力将纳滤浓水抽入过滤器桶体，要过滤的液体介质经过滤袋的过滤，产生理想的去除水质杂质颗粒的效果。多袋式过滤器过滤精度为5um，停留时间为5min.经过多袋式过滤器后，纳滤浓水中的悬浮物为6mg/L。

纳滤浓水从多袋式过滤器流出后，通过二级进水泵进入臭氧催化反应塔，臭氧催化塔内部装有改性海泡石纳米催化剂。纳滤浓水从臭氧催化塔的底部进入塔内，自下而上流出。臭氧发生器产生的臭氧从底部进入催化塔，然后充满整个催化塔。整个臭氧催化塔中催化剂占整个臭氧催化塔体积的60％，纳滤浓水在塔中的停留时间为40min。

催化剂的制备：1)海泡石载体的酸活化：选取直径为8mm的海泡石放入不锈钢容器中，按液固比为5：1(mg/L)加入2mol的HCl溶液，在60℃下慢速搅拌2小时，然后后用蒸馏水清洗至无氯离子析出。2)浸渍液的配制：配制溶液浓度为3％(以金属元素计算)硝酸锰溶液，8％硫酸镍溶液，然后这两种溶液以体积比1：1配制成混合溶液。3)浸渍：用配好的混合溶液浸泡海泡石，固液比为1：6，在超声条件下浸渍4小时。3)烘干：取出海泡石，在105℃的烘燥箱中干燥3小时。4)高温烧结：然后将海泡是载体放在加热箱中，以50℃/h升温至650℃,然后恒温焙烧2小时，然后自然冷却,制备得到海泡石载体为载体的高效臭氧催化剂。

改性后的改性海泡石纳米催化剂表面粗糙多孔，表现出良好的吸水和离子交换能力，锰和镍金属可有效的负载在海泡时表面。制备生成的改性海泡石纳米催化剂比表面积为215m²·g^-1，金属负载率为8％(按重量法检测)。

经过臭氧催化反应后，焦化纳滤浓水的电导率为16500us/cm，COD为29mg/L，氰离子化合物为0.1mg/L，悬浮物为6mg/L。

本发明提出了焦化纳滤浓水深度处理的技术方案，系统解决了纳滤浓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焦化纳滤浓水中COD和总氰不能够达标排放等问题。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。

综上所述，本发明所述的焦化纳滤浓水深度的处理系统实现了纳滤浓水的达标排放，本发明工艺一次性投资低；废液处理效果稳定；生产运行成本低；自动化程度高，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。