一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法和装置与流程

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高效去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的工艺和方法。

背景技术：

作为我国的基础产业，钢铁工业自改革开放以来，快速发展，近年来一直处于高速发展阶段，钢年产量增幅在15％～22％。可是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％。

钢铁企业广泛使用乳化液，乳化液是一种高性能的半合成金属加工液，其主要化学成分包括水、基础油(矿物油、植物油、合成酯或它们的混合物)、表面活性剂、防锈添加剂等。电吸附技术的乳化液中主要含有机油和表面活性剂，乳化液是用乳化油根据需要用水稀释再加入乳化剂配制而成的。乳化液废水的特点是：品种繁多，溶解性有机物浓度高，因此，废水处理难度大。

溶解性化学需氧量(Solluted Chemical oxigen demand,简称SCOD)是表征溶解性有机物的主要指标。

电吸附技术是利用带电电极表面吸附水中离子及带电粒子的现象，使水中溶解盐类及其它带电物质在电极的表面富集浓缩而实现水的净化的一种新型水处理技术。乳化液废水的处理工艺通常为：加酸破乳+好氧生化反应池+过滤+电吸附。电吸附的产水水质可满足钢铁应用工业水的要求，可回用于前道工序，但是电吸附的浓水中溶解性有机物污染严重，需要进行深度处理，以减少环境污染，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，本发明的目的在于，提供了一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的工艺和装置。根据本发明所述去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的工艺和装置，是根据乳化液电吸附浓盐水水质水量情况，以绿色工艺和节能减排为主要任务，去除乳化液电吸附浓水中SCOD的工艺和装置。根据本发明的技术方案， 可减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。

本发明的一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法技术方案如下：

一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，其特征在于，使用双介质高效催化反应塔，所述双介质高效催化反应塔从下向上设置有：臭氧进气口2、进水口3、槽盘式气液分布器4、载有负载型二元络合海泡石催化剂6的下部催化剂层5、中间水层7、载有负载型镍基活性焦催化剂9的上部催化吸附剂层8、出水口10及出气口11，

所述方法包括下述步骤：

所述乳化液电吸附浓盐水通过废水提升泵从双介质高效催化反应塔底部进水口进入双介质高效催化反应塔，臭氧O₃通过进气口管道从双介质高效催化反应塔底部进入双介质高效催化反应塔，

进入双介质高效催化反应塔的所述乳化液电吸附浓盐水和臭氧通过水气分布器均匀分布水流和气流，

通过水气分布器的乳化液电吸附浓盐水先进入载有负载型二元络合海泡石催化剂6的下部催化剂层5，然后，

乳化液电吸附浓盐水通过中间水层进入载有负载型镍基活性焦催化剂9的上部催化吸附剂层8，

经过上部催化吸附剂层8的乳化液电吸附浓盐水通过出水口排放，

经过上部催化吸附剂层8的臭氧气体通过双介质高效催化反应塔上部的出气口排放，

由此，有效去除所述乳化液电吸附浓盐水中的SCOD。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，其特征在于，最终通过出水口排放的出水水质SCOD为9～15mg/L。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，其特征在于，所述水气分布器为槽盘式气液分布器，所述槽盘式气液分布器中孔眼密度为100～180点/m²，孔眼半径为40～75mm。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，其特征在于，双介质高效催化反应塔中下部催化剂层、中间水层、上部催化吸附剂层分别占反应塔有效体积的50-60％，10-20％，30-40％。

优选的是，所述双介质高效催化反应塔中下部催化剂层、中间水层、上部部催化吸附剂层分别占反应塔有效体积的60％，10％，30％。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，其特征在于，负载型二元络合海泡石催化剂的制备方法如下：

1)载体的筛选和清洗：选取半径为2.5～5.5mm、比表面积为320～371m²/g的海泡石载体，将海泡石载体在硝酸内搅拌，静置后用蒸馏水清洗；

2)混合液的配制：将1.7～2.6mol/L的硝酸镍溶液、4.2～5.7mol/L硝酸锌溶液按照体积比5：1.5-2.5混合，加入分散剂不饱和聚羧酸盐，形成浸渍溶液；

3)载体浸泡：将海泡石载体按固液比1-1.1：5-5.5浸泡在配制好的混合液中10～12小时后，取出，室温下晾干；

4)高温烧结：得到负载型二元络合海泡石催化剂。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，优选的是，

在步骤1)，

将海泡石载体在2～4mol/L的硝酸内搅拌20～40min，静置10～15小时然后用蒸馏水清洗5～8次。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，优选的是，

在步骤2)，

2)混合液的配制：

将1.7～2.6mol/L的硝酸镍溶液、4.2～5.7mol/L硝酸锌溶液按照体积比5：2混合，超声波震荡混合10～20min，混合溶液中加入2mg/L分散剂不饱和聚羧酸盐，形成浸渍溶液。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，优选的是，

在步骤3)，

3)载体浸泡：将海泡石载体按固液比1-1.1：5-5.5浸泡在配制好的混合液中10～12小时后，取出，室温下晾干。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，优选的是，

在步骤4)，

4)高温烧结：

将海泡石载体放在100℃条件的加热炉中恒温2小时，升温至510℃,恒温焙烧3～5小时后自然冷却，得到负载型二元络合海泡石催化剂。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，其特征在于，所述负载型镍基活性焦催化剂的制备方法如下：

1)活性焦筛选：选取粒径为20～55mm的活性半焦颗粒，碘值为385～435mg/L，堆密度为0.15-0.17g/L；

2)清洗和活化：将活性半焦样品置于75～80％的浓硝酸中，在60～68℃放置60～150min后取出用清水洗至中性，干燥；

3)载体浸泡：将干燥后的活性焦按固液比1：4～7浸泡在7～11％的Ni(NO₃)₂溶液中，浸泡时间为120～360min；

4)恒温烧制：自然冷却制备得到负载型镍基活性焦催化剂。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，优选的是，

在步骤2)，

2)清洗和活化：将活性半焦样品取出用清水洗至中性，再于70～80℃干燥3小时。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法，优选的是，

在步骤4)，

4)恒温烧制：

载体浸泡后将活性焦取出，在55℃恒温烧制8～10小时，再于120℃恒温9小时，自然冷却制备得到负载型镍基活性焦催化剂。

本发明提供一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的装置，其特征在于，

使用双介质高效催化反应塔，所述双介质高效催化反应塔从下向上设置有：臭氧进气口2、进水口3、槽盘式气液分布器4、载有负载型二元络合海泡石催化剂6的下部催化剂层5、中间水层7、载有负载型镍基活性焦催化剂9的上部催化吸附剂层8、出水口10及出气口11。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的装置，其特征在于，所述水气分布器为槽盘式气液分布器，所述槽盘式气液分布器中孔眼密度为100～180点/m²，孔眼半径为40～75mm。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的装置，其特征在于，所述出气口内有臭氧淬灭装置，保证气体安全有效排放。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的装置，其特征在于，双介质高效催化反应塔中下部催化剂层、中间水层、上部催化吸附剂层分别占反应塔有效体积的50-60％，10-20％，30-40％。

优选的是，所述双介质高效催化反应塔中下部催化剂层、中间水层、上部部催化吸附剂层分别占反应塔有效体积的60％，10％，30％。

根据本发明所述一种去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD的方法及装置，

上、下部催化吸附剂层有支撑板和填料压板，在支撑板和填料压板之间放置催化剂。

本发明提出了去除乳化液电吸附浓盐水中SCOD技术方案，系统解决了乳化液电吸附浓盐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，具有良好的社会效益和环境效益。

附图说明

图1为乳化液电吸附处理工艺流程(浓水产生的工艺流程)图。

图2为去除乳化液电吸附浓盐水SCOD的系统装置图，包括双介质高效催化反应塔1、臭氧进气口2、进水口3、槽盘式气液分布器4、下部催化剂层5、负载型二元络合海泡石催化剂6、中间水层7、上部催化吸附剂层8、负载型镍基活性焦催化剂9、出水口10、出气口11。

具体实施方式

实施例1：

一种去除乳化液电吸附浓盐水SCOD的工艺系统，包括双介质高效催化反应塔、臭氧进气口、进水口、槽盘式气液分布器、下部催化剂层、负载型二元络合海泡石催化剂、中间水层、上部催化吸附剂层、负载型镍基活性焦催化剂、出水口、出气口。

所述乳化液电吸附浓盐水的水质为SCOD为71mg/L。

所述乳化液电吸附浓盐水通过废水提升泵从进水口进入双介质高效催化反应塔。O₃通过管道从双介质高效催化反应塔进入反应塔，浓盐水和O₃都是从反应塔底部流向顶部。乳化液电吸附浓盐水和臭氧通过水气分布器均匀的分布水流和气流，水气分布器中孔眼密度为120点/m²，孔眼半径为55mm。双介质高效催化反应塔中下部催化剂层、中间水层、上部部催化吸附剂层分别占反应塔有效体积的60％，10％，30％。

乳化液电吸附浓盐水先进入下部催化剂层，下部催化剂层有填料支撑板和填料压板，在支撑板和填料压板之间放置负载型二元络合海泡石催化剂。

负载型二元络合海泡石催化剂针对乳化液电吸附浓盐水的特点开发，可高效去除生化出水中总有机碳。催化剂的制备：1)载体的筛选和清洗：选取半径为 4.5mm、比表面积为345m²/g的海泡石载体。海泡石载体载体在2mol/L的硝酸内，搅拌28min，静置13小时然后用蒸馏水清洗8次。2)混合液的配制：将1.9mol/L的硝酸镍溶液、4.8mol/L硝酸锌溶液按照体积比5：2混合，超声波震荡混合10min，混合溶液中加入2mg/L分散剂不饱和聚羧酸盐，形成浸渍溶液。3)载体浸泡：将海泡石载体按固液比1：5浸泡在配制好的混合溶液中11小时，然后将海泡载体取出，在室温下晾干。4)高温烧结：将海泡石载体放在100℃条件的加热炉中恒温2小时，升温至510℃,恒温焙烧5小时，然后自然冷却,制备得到负载型二元络合海泡石催化剂。本发明的负载型二元络合海泡石催化剂与臭氧结合产生大量的活性基团，可充分高效降解乳化液电吸附浓盐水中的溶解性有机物，将其转化为二氧化碳和水。

然后乳化液电吸附浓盐水通过中间水层进入上部催化吸附剂层。中间水层的使底部催化剂层和顶部催化吸附剂层相互隔开，起到缓冲的作用。

经过中间水层后，乳化液电吸附浓盐水进入上部催化吸附剂层。上部催化吸附剂层也有有支撑板和填料压板，在支撑板和填料压板之间放置负载型镍基活性焦催化剂。本发明的活性焦催化剂是针对乳化液电吸附浓盐水的特点特别制备的的制备。负载型镍基活性焦催化剂不仅有进一步氧化SCOD的功能而且还可以吸附溶解性有机物。

负载型镍基活性焦催化剂的制备：1)活性焦筛选：选取粒径为55mm的活性半焦颗粒，碘值为415mg/L，堆密度为0.15g/L。2)清洗和活化：将活性半焦样品置于75％的浓硝酸中，在65℃放置120min，之后取出用清水洗至中性，再于70℃干燥3小时。3)载体浸泡：将干燥后的活性焦按固液比1：4浸泡在9％的Ni(NO₃)₂溶液中，浸泡时间为360min。5)恒温烧制：之后将活性焦取出，在55℃恒温烧制8小时，再于120℃恒温9小时，自然冷却制备得到负载型镍基活性焦催化剂。

然后乳化液电吸附浓盐水通过出水口排放，气体通过双介质高效催化反应塔上部的出气气口排放，出气口内有臭氧淬灭装置，保证气体安全有效排放。

经过整个工艺处理后，所述乳化液电吸附浓盐水中的SCOD得到有效的去除，最终出水水质SCOD为12mg/L。

实施例2：

一种去除乳化液电吸附浓盐水SCOD的工艺系统，包括双介质高效催化反应 塔、臭氧进气口、进水口、槽盘式气液分布器、下部催化剂层、负载型二元络合海泡石催化剂、中间水层、上部催化吸附剂层、负载型镍基活性焦催化剂、出水口、出气口。

所述乳化液电吸附浓盐水的水质为SCOD为59mg/L。

所述乳化液电吸附浓盐水通过废水提升泵从进水口进入双介质高效催化反应塔。O₃通过管道从双介质高效催化反应塔进入反应塔，浓盐水和O₃都是从反应塔底部流向顶部。乳化液电吸附浓盐水和臭氧通过水气分布器均匀的分布水流和气流，水气分布器中孔眼密度为180点/m²，孔眼半径为65mm。双介质高效催化反应塔中下部催化剂层、中间水层、上部部催化吸附剂层分别占反应塔有效体积的60％，10％，30％。

乳化液电吸附浓盐水先进入下部催化剂层，下部催化剂层有填料支撑板和填料压板，在支撑板和填料压板之间放置负载型二元络合海泡石催化剂。

负载型二元络合海泡石催化剂针对乳化液电吸附浓盐水的特点开发，可高效去除生化出水中总有机碳。催化剂的制备：1)载体的筛选和清洗：选取半径为5.5mm、比表面积为368m²/g的海泡石载体。海泡石载体载体在3mol/L的硝酸内，搅拌35min，静置11小时然后用蒸馏水清洗6次。2)混合液的配制：将2.5mol/L的硝酸镍溶液、5.3mol/L硝酸锌溶液按照体积比5：2混合，超声波震荡混合18min，混合溶液中加入2mg/L分散剂不饱和聚羧酸盐，形成浸渍溶液。3)载体浸泡：将海泡石载体按固液比1：5浸泡在配制好的混合溶液中12小时，然后将海泡载体取出，在室温下晾干。4)高温烧结：将海泡石载体放在100℃条件的加热炉中恒温2小时，升温至510℃,恒温焙烧4小时，然后自然冷却,制备得到负载型二元络合海泡石催化剂。本发明的负载型二元络合海泡石催化剂与臭氧结合产生大量的活性基团，可充分高效降解乳化液电吸附浓盐水中的溶解性有机物，将其转化为二氧化碳和水。

然后乳化液电吸附浓盐水通过中间水层进入上部催化吸附剂层。中间水层的使底部催化剂层和顶部催化吸附剂层相互隔开，起到缓冲的作用。

经过中间水层后，乳化液电吸附浓盐水进入上部催化吸附剂层。上部催化吸附剂层也有有支撑板和填料压板，在支撑板和填料压板之间放置负载型镍基活性焦催化剂。本发明的活性焦催化剂是针对乳化液电吸附浓盐水的特点特别制备的的制备。负载型镍基活性焦催化剂不仅有进一步氧化SCOD的功能而且还可以吸附溶解性有机物。

负载型镍基活性焦催化剂的制备：1)活性焦筛选：选取粒径为23mm的活性半焦颗粒，碘值为397mg/L，堆密度为0.15g/L。2)清洗和活化：将活性半焦样品置于76％的浓硝酸中，在65℃放置90min，之后取出用清水洗至中性，再于70℃干燥3小时。3)载体浸泡：将干燥后的活性焦按固液比1：6浸泡在10％的Ni(NO₃)₂溶液中，浸泡时间为300min。5)恒温烧制：之后将活性焦取出，在55℃恒温烧制8小时，再于120℃恒温9小时，自然冷却制备得到负载型镍基活性焦催化剂。

然后乳化液电吸附浓盐水通过出水口排放，气体通过双介质高效催化反应塔上部的出气气口排放，出气口内有臭氧淬灭装置，保证气体安全有效排放。

经过整个工艺处理后，所述乳化液电吸附浓盐水中的SCOD得到有效的去除，最终出水水质SCOD为10mg/L。

综上所述，本发明的去除一种乳化液电吸附浓盐水SCOD的技术系统，一次性投资低，运行操作简单，是环境友好型的钢铁废水绿色环保处理工艺。