本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的工藝和方法。

背景技術(shù)：

作為我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，鋼鐵工業(yè)自改革開放以來，快速發(fā)展，近年來一直處于高速發(fā)展階段，鋼年產(chǎn)量增幅在15％～22％?？墒卿撹F工業(yè)是一個(gè)高能耗、高資源、高污染的產(chǎn)業(yè)，其水資源消耗巨大，約占全國工業(yè)用水量的14％。

鋼鐵企業(yè)在軋鋼過程中會(huì)產(chǎn)生大量的稀油廢水。主要有帶鋼軋制過程中冷卻和潤滑產(chǎn)生的含乳化油廢水和冷卻帶鋼在退火前脫脂中產(chǎn)生的稀油廢水，稀油廢水中大量含氮雜環(huán)的有機(jī)物。總有機(jī)氮是指有機(jī)化合物中所含有的氮元素，包括所有脂肪烴和芳香烴的硝基、亞硝基、氨基、酰胺基、脒基等含氮有機(jī)物中的氮。

電吸附技術(shù)是利用帶電電極表面吸附水中離子及帶電粒子的現(xiàn)象，使水中溶解鹽類及其它帶電物質(zhì)在電極的表面富集濃縮而實(shí)現(xiàn)水的凈化的一種新型水處理技術(shù)。電吸附的產(chǎn)生的凈水可應(yīng)用回用于生產(chǎn)，而產(chǎn)生的濃水需要進(jìn)行深度處理。

冷軋稀油廢水的處理工藝為：氣浮除油+好氧生化反應(yīng)池+過濾+電吸附。電吸附的產(chǎn)水水質(zhì)可滿足鋼鐵應(yīng)用工業(yè)水的要求，可回用于前道工序，但是電吸附的濃水中總有機(jī)氮污染嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是根據(jù)冷軋稀油電吸附濃水的水質(zhì)水量情況，開發(fā)去除濃水中總有機(jī)氮的技術(shù)方案，以綠色工藝和節(jié)能減排為主要任務(wù)，減少環(huán)境染，積極應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)法規(guī)。

本發(fā)明提供了一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的方法技術(shù)方案，采用本發(fā)明的達(dá)標(biāo)處理系統(tǒng)，運(yùn)行操作簡單，生產(chǎn)處理成本較低，是環(huán)境友好型的 鋼鐵廢水綠色環(huán)保處理工藝。

本發(fā)明的一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的方法的技術(shù)方案如下：

一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的方法，所述方法使用高效催化反應(yīng)塔，其特征在于，所述高效催化反應(yīng)塔內(nèi)依次設(shè)置有水氣平衡分布器，支撐板，支撐板上設(shè)置有催化劑，催化劑的上層放置填料壓板，

在支撐板和填料壓板之間設(shè)置的催化劑為堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑，

所述冷軋稀油電吸附濃水和臭氧分別通過管道從高效催化反應(yīng)塔底部進(jìn)入高效催化反應(yīng)塔，并通過平衡分布器均勻布，

通過平衡分布器均勻布的稀油電吸附濃水從支撐板流出，再從出水口排放，通過平衡分布器均勻布的臭氧水氣氣體從支撐板流出后，從高效催化反應(yīng)塔的排氣口排放，

經(jīng)過上述流程，冷軋稀油電吸附濃水的出水水質(zhì)為7800～10100us/cm，總有機(jī)氮為3～7mg/L。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的方法，所述冷軋稀油電吸附濃水的電導(dǎo)率為7800～10100us/cm，總有機(jī)氮23～47mg/L。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的方法，其特征在于，高效催化反應(yīng)塔內(nèi)的臭氧濃度為300～500g/L，所述冷軋稀油電吸附濃水在高效催化反應(yīng)塔內(nèi)的停留時(shí)間為26～47min。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的方法，其特征在于，上面放置堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑的支撐板的開孔率為30～35％，孔徑為6～8mm。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的方法，其特征在于，堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑上放置的填料壓板的開孔率為50％，孔徑為8mm。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的方法，其特征在于，在支撐板和填料壓板之間放置的堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑占整個(gè)高效催化反應(yīng)塔體積的65～85％。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的方法，其特征在于，堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑的制備方法如下：

1)載體的篩選：所述堇青石的主要成分為：SiO₂：46～57％(質(zhì)量)，Al₂O₃：35～45％(質(zhì)量)；MgO：9～15％；Fe₂O₃(質(zhì)量)：0.1～1.5％(質(zhì)量)；TiO₂：0.1～1.7％(質(zhì)量)；Na₂O+K₂O：0.1～0.5％(質(zhì)量)；

2)載體的清洗：堇青石載體放在15～25％的硝酸溶液中浸漬40～60min，再用純水洗至溶液呈中性，然后在110-120℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥2-3小時(shí)，冷卻后備用；

3)混合溶液的配制：將0.8～1.5mol/L的硝酸錳溶液、0.2～0.7mol/L三氯化釕溶液、0.01-0.005mol/L的正硅酸脂乙醇溶液按照體積比18-20：14-15：1混合，調(diào)節(jié)PH為1.5，配制成混合溶液；

4)載體浸泡：堇青石載體按固液比1：5-7浸泡在配制好的混合溶液中120～360min，然后將堇青石載體取出，烘干；

5)高溫?zé)Y(jié)：得到堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的處理方法，優(yōu)選的是，

在步驟1)載體的篩選：

所述堇青石線膨脹系數(shù)為2.1～2.8(20～800℃)10-6/℃；吸水率為21～29％。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的處理方法，優(yōu)選的是，

在步驟3)混合溶液的配制：

硝酸錳溶液，三氯化釕溶液，正硅酸脂乙醇溶液按照體積比20：15：1混合，超聲波震蕩混合10～20min，隨后滴加硝酸至PH為1.5，最終配制成混合溶液。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的處理方法，優(yōu)選的是，在步驟5)高溫?zé)Y(jié)：

將堇青石載體加熱爐中以4℃/min升溫至890℃,恒溫煅燒4～7小時(shí)后自然冷卻，得到堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑。

一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的裝置，所述裝置包括高效催化反應(yīng)塔，其特征在于，所述高效催化反應(yīng)塔內(nèi)依次設(shè)置有水氣平衡分布器，支撐板和填料壓板，在支撐板和填料壓板之間放置負(fù)載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑，

所述冷軋稀油電吸附濃水和臭氧分別通過管道從高效催化反應(yīng)塔底部進(jìn)入高效催化反應(yīng)塔，并通過平衡分布器均勻分布，

通過平衡分布器均勻分布的稀油電吸附濃水從支撐板流出，再從出水口排放，通過平衡分布器均勻分布的臭氧水氣氣體從支撐板流出后，從高效催化反應(yīng)塔的排氣口排放。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的裝置，其特征在 于，上面放置負(fù)載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑的支撐板的開孔率為30～35％，孔徑為6～8mm。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的裝置，其特征在于，負(fù)載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑上放置的填料壓板的開孔率為50％，孔徑為8mm。

本發(fā)明提出了冷軋稀油電吸附濃水深度處理方案，此技術(shù)方案有效解決了濃水中總有機(jī)氮污染環(huán)境的問題。因此本發(fā)明屬于鋼鐵綠色環(huán)保生產(chǎn)工藝，具有良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

附圖說明

圖1為冷軋稀油廢水電吸附處理工藝流程(濃水產(chǎn)生的工藝流程)示意圖。

圖2為去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮裝置示意圖。

圖中，高效催化反應(yīng)塔1、臭氧進(jìn)氣口2、進(jìn)水口3、水氣平衡分布器4、支撐板5、堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑催化劑6、催化劑壓板7、出水口8、出氣口9。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明專利，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明專利的內(nèi)容，但本發(fā)明專利的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的技術(shù)方案。

冷軋稀油廢水的處理工藝為：氣浮除油+好氧生化反應(yīng)池+過濾+電吸附。電吸附的產(chǎn)水水質(zhì)可滿足鋼鐵應(yīng)用工業(yè)水的要求，可回用于前道工序，但是電吸附的濃水中總有機(jī)氮污染嚴(yán)重。

一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮工藝系統(tǒng)，包括高效催化反應(yīng)塔、臭氧進(jìn)氣口、進(jìn)水口、水氣平衡分布器、支撐板、堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑、催化劑壓板、出水口、出氣口。

所述冷軋稀油電吸附濃水的電導(dǎo)率為8200us/cm，總有機(jī)氮46mg/L。

所述冷軋稀油電吸附濃水通過管道從高效催化反應(yīng)塔進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)塔，臭 氧通過管道從高效催化反應(yīng)塔底部進(jìn)入，濃水和臭氧水氣通過平衡分布器均勻布水流和氣流。臭氧濃度為500g/L，濃水在高效催化反應(yīng)塔內(nèi)的停留時(shí)間為33min。

支撐板層的上面放置堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑，支撐板的開孔率為31％，孔徑為7mm。催化劑的上層放置填料壓板，填料壓板的開孔率為50％，孔徑為8mm。在支撐板和填料壓板之間放置負(fù)載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑，催化劑占整個(gè)高效催化反應(yīng)塔的體積的75％。

堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑催化劑針對(duì)冷軋稀油電吸附濃水的特點(diǎn)，開發(fā)高效去除總有機(jī)氮的催化劑的制備方法。選擇堇青石作為催化劑因?yàn)檩狼嗍瘜W(xué)穩(wěn)定性好，不與催化劑涂層或活性組分發(fā)生固相反應(yīng)，同時(shí)又有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐沖擊符合。

催化劑的制備：1)載體的篩選：所述堇青石的主要成分(質(zhì)量百分比)為：SiO₂：51％，Al₂O₃：37％；MgO：10％；Fe₂O₃：1.1％；TiO₂：0.8％；Na₂O+K₂O：0.1％。所述堇青石線膨脹系數(shù)2.3(20～800℃)10^-6/℃；吸水率為25％。2)載體的清洗：堇青石載體放在在21％的硝酸溶液中浸漬55min，再用純水洗至溶液呈中性，然后在120℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥2小時(shí)，冷卻后備用。3)混合液的配制：將1.1mol/L的硝酸錳溶液、0.4mol/L三氯化釕溶液、0.01mol/L的正硅酸脂乙醇溶液按照體積比20：15：1混合，超聲波震蕩混合13min，隨后滴加硝酸至PH為1.5，最終配制成混合溶液。4)載體浸泡：堇青石載體按固液比1：6浸泡在配制好的混合溶液中320min，然后將堇青石載體取出，在紅外燈下烘干。4)高溫?zé)Y(jié)：將堇青石載體加熱爐中以4℃/min升溫至890℃,恒溫煅燒5小時(shí)，然后自然冷卻,制備得到堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑。堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑在廢水臭氧催化氧化過程中，將臭氧轉(zhuǎn)化自由基，自由基具有極強(qiáng)的氧化性，可使電吸附濃水中總有機(jī)氮中的碳氮雙鍵、碳氮三鍵開環(huán)或氧化成小分子，從而降低稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的含量。

稀油電吸附濃水從支撐板流出，再從出水口排放，氣體從高效催化反應(yīng)塔的排氣口排放。

經(jīng)過整個(gè)工藝流程，冷軋稀油電吸附濃水的出水水質(zhì)8250us/cm，總有機(jī)氮5mg/L。

實(shí)施例2

一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的技術(shù)方案。

冷軋稀油廢水的處理工藝為：氣浮除油+好氧生化反應(yīng)池+過濾+電吸附。電吸 附的產(chǎn)水水質(zhì)可滿足鋼鐵應(yīng)用工業(yè)水的要求，可回用于前道工序，但是電吸附的濃水中總有機(jī)氮污染嚴(yán)重。

一種去除冷軋稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮裝置，包括高效催化反應(yīng)塔、臭氧進(jìn)氣口、進(jìn)水口、水氣平衡分布器、支撐板、堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑、催化劑壓板、出水口、出氣口。

所述冷軋稀油電吸附濃水的電導(dǎo)率為8200us/cm，總有機(jī)氮46mg/L。

所述冷軋稀油電吸附濃水通過管道從高效催化反應(yīng)塔進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)塔，臭氧通過管道從高效催化反應(yīng)塔底部進(jìn)入，濃水和臭氧水氣通過平衡分布器均勻布水流和氣流。臭氧濃度為500g/L，濃水在高效催化反應(yīng)塔內(nèi)的停留時(shí)間為33min。

支撐板層的上面放置堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑，支撐板的開孔率為31％，孔徑為7mm。催化劑的上層放置填料壓板，填料壓板的開孔率為50％，孔徑為8mm。在支撐板和填料壓板之間放置負(fù)載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑，催化劑占整個(gè)高效催化反應(yīng)塔的體積的75％。

堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑催化劑針對(duì)冷軋稀油電吸附濃水的特點(diǎn)，開發(fā)高效去除總有機(jī)氮的催化劑的制備方法。選擇堇青石作為催化劑因?yàn)檩狼嗍瘜W(xué)穩(wěn)定性好，不與催化劑涂層或活性組分發(fā)生固相反應(yīng)，同時(shí)又有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐沖擊符合。

催化劑的制備：1)載體的篩選：所述堇青石的主要成分(質(zhì)量百分比)為：SiO₂：51％，Al₂O₃：37％；MgO：10％；Fe₂O₃：1.1％；TiO₂：0.8％；Na₂O+K₂O：0.1％。所述堇青石線膨脹系數(shù)2.3(20～800℃)10^-6/℃；吸水率為25％。2)載體的清洗：堇青石載體放在在21％的硝酸溶液中浸漬55min，再用純水洗至溶液呈中性，然后在120℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥2小時(shí)，冷卻后備用。3)混合液的配制：將1.1mol/L的硝酸錳溶液、0.4mol/L三氯化釕溶液、0.01mol/L的正硅酸脂乙醇溶液按照體積比20：15：1混合，超聲波震蕩混合13min，隨后滴加硝酸至PH為1.5，最終配制成混合溶液。4)載體浸泡：堇青石載體按固液比1：6浸泡在配制好的混合溶液中320min，然后將堇青石載體取出，在紅外燈下烘干。4)高溫?zé)Y(jié)：將堇青石載體加熱爐中以4℃/min升溫至890℃,恒溫煅燒5小時(shí)，然后自然冷卻,制備得到堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑。堇青石負(fù)載錳/釕絡(luò)合催化劑在廢水臭氧催化氧化過程中，將臭氧轉(zhuǎn)化自由基，自由基具有極強(qiáng)的氧化性，可使電吸附濃水中總有機(jī)氮中的碳氮雙鍵、碳氮三鍵開環(huán)或氧化成小分子，從而降低稀油電吸附濃水中總有機(jī)氮的含量。

稀油電吸附濃水從支撐板流出，再從出水口排放，氣體從高效催化反應(yīng)塔的排氣口排放。

經(jīng)過整個(gè)工藝流程，冷軋稀油電吸附濃水的出水水質(zhì)8250us/cm，總有機(jī)氮5mg/L。

綜上所述，本發(fā)明所述的平整液源頭減排的處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了平整液廢水的達(dá)標(biāo)排放，本發(fā)明工藝一次性投資低；廢液處理效果穩(wěn)定；生產(chǎn)運(yùn)行成本低；自動(dòng)化程度高，操作簡單。本發(fā)明充分體現(xiàn)了節(jié)能減排的效果，是環(huán)境友好型的綠色鋼鐵生產(chǎn)工藝。

當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而非用作對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)上述實(shí)施例的變換、變形都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。