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乳化液生化出水中總有機碳的方法和裝置。

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％。

乳化液中主要含有機油和表面活性劑，是用乳化油根據(jù)需要用水稀釋再加入乳化劑配制而成的。乳化液廢水其特點是品種繁多，總有機碳和含油量濃度高，廢水處理難度大。

本發(fā)明的目的就是根據(jù)乳化液生化出水的水質(zhì)水量情況，開發(fā)去除乳化液廢水總有機碳的工藝和裝置。本發(fā)明以綠色工藝和節(jié)能減排為主要任務(wù)，減少環(huán)境污染，積極應(yīng)對日益嚴格的環(huán)境保護法規(guī)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決乳化液生化出水環(huán)境污染問題，本發(fā)明提供了去除一種乳化液生化出水總有機碳的處理系統(tǒng)。

本發(fā)明一種去除乳化液生化出水總有機碳的方法技術(shù)方案如下：

一種去除乳化液生化出水中總有機碳的方法，其特征在于，所述方法使用雙層高效催化反應(yīng)塔，所述雙層高效催化反應(yīng)塔從底部至頂部順序設(shè)置分布器、催化劑層、中間水層及頂部催化吸附劑層，

乳化液生化出水和臭氧分別通過管道，經(jīng)分布器形成均勻的分布水流和氣流，分別從雙層高效催化反應(yīng)塔底部流向頂部，

乳化液生化出水和臭氧先進入雙層高效催化反應(yīng)塔底部催化劑層，所述底部催化劑層設(shè)置有第一催化劑支撐板和第一填料壓板，在第一催化劑支撐板和第一填料壓板之間放置用于去除生化出水中總有機碳的負載型兩元絡(luò)合分子篩催化 劑，所述負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑為以三氧化二鋁載體為載體、比表面積為123～155m²/g的催化劑，

然后乳化液生化出水和臭氧通過雙層高效催化反應(yīng)塔中間水層進入頂部催化吸附劑層，

頂部催化吸附劑層設(shè)有第二催化劑支撐板和第二填料壓板，在第二催化劑支撐板和第二填料壓板之間放置負載型錳基活性炭催化劑，所述負載型錳基活性炭催化劑的活性炭粒徑為1～3mm，且以硝酸錳溶液浸泡過，

然后乳化液生化出水通過出水口排放，氣體通過雙層高效催化反應(yīng)塔上部的出氣口排放。

根據(jù)本發(fā)明，出氣口內(nèi)有臭氧淬滅裝置，保證氣體安全有效排放。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除乳化液生化出水總有機碳的方法，其特征在于，所述乳化液生化出水是指經(jīng)過缺氧和好氧生化池處理后的廢水，所述乳化液生化出水的水質(zhì)pH為6～9，總有機碳為37～63mg/L。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除乳化液生化出水總有機碳的方法，其特征在于，所述分布器開孔率為35～55％，孔眼半徑為20～35mm。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除乳化液生化出水總有機碳的方法，其特征在于，雙層高效催化反應(yīng)塔中底部催化劑層、中間水層、頂部催化吸附劑層分別占反應(yīng)塔有效體積的45-50％，10-15％，40-50％。

優(yōu)選的是，雙層高效催化反應(yīng)塔中底部催化劑層、中間水層、頂部催化吸附劑層分別占反應(yīng)塔有效體積的45％，10％，45％。

根據(jù)本發(fā)明一種去除乳化液生化出水總有機碳的方法，其特征在于，所述負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑的制備方法如下：

1)載體的篩選和清洗：選取比表面積為123～155m²/g的三氧化二鋁載體，在濃鹽酸內(nèi)攪拌后，清水清洗，干燥，冷卻后備用；

2)混合溶液的配制：將3.5～5.5mol/L鉬酸銨溶液、2.1～3.2mol/L硝酸銅溶液按照體積比3-3.1：2-2.1：2混合，超聲波震蕩混合后，調(diào)節(jié)溶液PH為9，形成混合溶液；

3)載體浸泡：將三氧化二鋁載體浸泡在所述混合溶液，取出，晾干；

4)高溫?zé)Y(jié)：在660-675℃,恒溫焙燒4-5小時后自然冷卻,制備得到三氧化二鋁載體為載體的催化劑。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟1)載體的篩選和清洗：

三氧化二鋁載體在濃鹽酸內(nèi)攪拌40～60min，取出后用清水清洗3～6次，然后在鼓風(fēng)干燥箱中烘干2-3小時，冷卻后備用。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟2)混合溶液的配制：

超聲波震蕩混合10～20min，然后滴加濃氨水調(diào)節(jié)溶液PH為9，形成混合溶液。

根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑與臭氧結(jié)合產(chǎn)生大量的活性基團，可充分高效降解乳化液生化出水中的總有機碳，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。

然后乳化液生化出水通過中間水層進入頂部催化吸附劑層。中間水層的使底部催化劑層和頂部催化吸附劑層相互隔開，起到緩沖的作用。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除乳化液生化出水總有機碳的方法的所述負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑的制備方法，其特征在于，在步驟3)載體浸泡：

將三氧化二鋁載體按固液比1：7～10浸泡在配制好的混合溶液中780～1200min，然后將三氧化二鋁載體取出，在室溫下晾干。

根據(jù)本發(fā)明所述一種去除乳化液生化出水總有機碳的方法的所述負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑的制備方法，其特征在于，在步驟4)高溫?zé)Y(jié)：將三氧化二鋁載體放在115℃條件的加熱爐中恒溫2小時后，再以4℃/min升溫至660-675℃,進行恒溫焙燒。

根據(jù)本發(fā)明一種去除乳化液生化出水總有機碳的方法，其特征在于，所述負載型錳基活性炭催化劑的制備如下：

1)活性炭篩選和活化：選取粒徑為1～3mm的活性炭顆粒。將活性炭顆粒放在去離子水中煮沸至100℃，恒溫30～50min，冷卻后備用。

2)恒溫干燥：將冷卻后的活性炭在60℃的恒溫干燥箱中恒溫烘干4～6小時；

3)載體浸泡：將活性炭按固液比1：3-3.5浸泡在硝酸錳溶液中，浸泡時間為12～24小時，然后去掉上清液，去離子水清洗，干燥。

4)恒溫?zé)疲簩⒒钚蕴矿w放在110℃條件的加熱爐中恒溫5-6小時，然后自然冷卻,制備得到負載型錳基活性炭催化劑。

優(yōu)選的是，在步驟1)，活性炭顆粒放在恒溫30～50min，冷卻后過濾，重復(fù)2次。

優(yōu)選的是，在步驟3)，去掉上清液，去離子水清洗2-3次。

根據(jù)本發(fā)明一種去除乳化液生化出水總有機碳的方法，其特征在于，經(jīng)過上 述步驟，所述乳液液生化出水中的總有機碳得到有效的去除，最終出水水質(zhì)pH為6～9，總有機碳為5～11mg/L。

一種去除乳化液生化出水中總有機碳的裝置，其特征在于，所述方法使用雙層高效催化反應(yīng)塔，所述雙層高效催化反應(yīng)塔從底部至頂部順序設(shè)置分布器、催化劑層、中間水層及頂部催化吸附劑層，

乳化液生化出水和臭氧分別通過管道，經(jīng)分布器形成均勻的分布水流和氣流，分別從雙層高效催化反應(yīng)塔底部流向頂部，

乳化液生化出水和臭氧先進入雙層高效催化反應(yīng)塔底部催化劑層，所述底部催化劑層設(shè)置有第一催化劑支撐板和第一填料壓板，在第一催化劑支撐板和第一填料壓板之間放置用于去除生化出水中總有機碳的負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑，

然后乳化液生化出水和臭氧通過雙層高效催化反應(yīng)塔中間水層進入頂部催化吸附劑層，

頂部催化吸附劑層設(shè)有第二催化劑支撐板和第二填料壓板，在第二催化劑支撐板和第二填料壓板之間放置負載型錳基活性炭催化劑，

然后乳化液生化出水通過出水口排放，氣體通過雙層高效催化反應(yīng)塔上部的出氣口排放。

本發(fā)明提出了去除乳液生化出水中總有機碳技術(shù)方案，系統(tǒng)解決了乳化液生化出水排放污染環(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，具有良好的社會效益和環(huán)境效益。

附圖說明

圖1為去除乳液生化出水中總有機碳工藝和裝置圖，包括雙層高效催化反應(yīng)塔1、臭氧進氣口2、廢水進水口3、廢水分布器4、底部催化劑層5、負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑6、中間水層7、頂部催化吸附劑層8、負載型錳基活性炭催化劑9、廢水出水口10、臭氧出氣口11。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明。

實施例1：

一種去除一種乳化液生化出水總有機碳的工藝系統(tǒng)，包括雙層高效催化反應(yīng) 塔、臭氧進氣口、進水口、分布器、底部催化劑層、負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑、中間水層、頂部催化吸附劑層、負載型錳基活性炭催化劑、出水口、出氣口。

所述乳化液生化出水是指經(jīng)過缺氧和好氧生化池處理后的廢水。所述乳化液生化出水的水質(zhì)pH為7.9，總有機碳為62mg/L。

所述乳化液生化出水通過提升泵從廢水進水口進入雙層高效催化反應(yīng)塔。臭氧通過管道從雙層高效催化反應(yīng)塔進入反應(yīng)塔，水氣都是從底部流向頂部。乳化液生化出水和臭氧通過分布器均勻的分布水流和氣流，分布器中開孔率為50％，孔眼半徑為26mm。雙層高效催化反應(yīng)塔中底部催化劑層、中間水層、頂部催化吸附劑層分別占反應(yīng)塔有效體積的45％，10％，45％。

乳化液生化出水先進入底部催化劑層，底部催化劑層有催化劑支撐板和填料壓板，在支撐板和填料壓板之間放置負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑。

負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑針對乳化液生化出水的特點開發(fā)，可高效去除生化出水中總有機碳。催化劑的制備：1)載體的篩選和清洗：選取半徑為2.0mm、比表面積為142m²/g的三氧化二鋁載體。三氧化二鋁載體在28％的濃鹽酸內(nèi)，攪拌55min，取出后用清水清洗5次，然后在105℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干3小時，冷卻后備用。2)混合液的配制：將4.5mol/L鉬酸銨溶液、2.7mol/L硝酸銅溶液按照體積比3：2：2混合，超聲波震蕩混合15min，然后滴加濃氨水調(diào)節(jié)溶液PH為9，形成混合溶液。3)載體浸泡：將三氧化二鋁載體按固液比1：8浸泡在配制好的混合溶液中980min，然后將三氧化二鋁載體取出，在室溫下晾干。4)高溫?zé)Y(jié)：將三氧化二鋁載體放在115℃條件的加熱爐中恒溫2小時，再以4℃/min升溫至675℃,恒溫焙燒5小時，然后自然冷卻,制備得到三氧化二鋁載體為載體的催化劑。本發(fā)明的負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑與臭氧結(jié)合產(chǎn)生大量的活性基團，可充分高效降解乳化液生化出水中的總有機碳，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。

然后乳化液生化出水通過中間水層進入頂部催化吸附劑層。中間水層的使底部催化劑層和頂部催化吸附劑層相互隔開，起到緩沖的作用。

經(jīng)過中間水層后，乳化液生化出水進入頂部催化吸附劑層。頂部催化吸附劑層也有有支撐板和填料壓板，在支撐板和填料壓板之間放置活性炭催化劑。本發(fā)明的活性炭催化劑是針對乳化液生化出水的特點特別制備的的制備。負載型錳基活性炭催化劑不僅有進一步氧化總有機碳的功能而且還可以吸附總有機碳。

負載型錳基活性炭催化劑的制備：1)活性炭篩選和活化：選取粒徑為1.8mm的活性炭顆粒。將活性炭顆粒放在去離子水中煮沸至100℃，恒溫35min，冷卻 后過濾，重復(fù)2次，冷卻后備用。2)恒溫干燥：將冷卻后的活性炭在60℃的恒溫干燥箱中恒溫烘干5小時3)載體浸泡：將活性炭按固液比1：3浸泡在硝酸錳溶液中，浸泡時間為22小時，然后去掉上清液用去離子水清洗2次，干燥。5)恒溫?zé)疲簩⒒钚蕴矿w放在110℃條件的加熱爐中恒溫5小時，然后自然冷卻,制備得到負載型錳基活性炭催化劑。

然后乳化液生化出水通過出水口排放，氣體通過雙層高效催化反應(yīng)塔上部的出氣氣口排放，出氣口內(nèi)有臭氧淬滅裝置，保證氣體安全有效排放。

經(jīng)過整個工藝處理后，所述乳液液生化出水中的總有機碳得到有效的去除，最終出水水質(zhì)pH為8.1，總有機碳為9mg/L。

實施例2：

一種去除一種乳化液生化出水總有機碳的工藝系統(tǒng)，包括雙層高效催化反應(yīng)塔、臭氧進氣口、進水口、分布器、底部催化劑層、負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑、中間水層、頂部催化吸附劑層、負載型錳基活性炭催化劑、出水口、出氣口。

所述乳化液生化出水是指經(jīng)過缺氧和好氧生化池處理后的廢水。所述乳化液生化出水的水質(zhì)pH為7.5，總有機碳為49mg/L。

所述乳化液生化出水通過提升泵從廢水進水口進入雙層高效催化反應(yīng)塔。臭氧通過管道從雙層高效催化反應(yīng)塔進入反應(yīng)塔，水氣都是從底部流向頂部。乳化液生化出水和臭氧通過分布器均勻的分布水流和氣流，分布器中開孔率為50％，孔眼半徑為30mm。雙層高效催化反應(yīng)塔中底部催化劑層、中間水層、頂部催化吸附劑層分別占反應(yīng)塔有效體積的45％，10％，45％。

乳化液生化出水先進入底部催化劑層，底部催化劑層有催化劑支撐板和填料壓板，在支撐板和填料壓板之間放置負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑。

負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑針對乳化液生化出水的特點開發(fā)，可高效去除生化出水中總有機碳。催化劑的制備：1)載體的篩選和清洗：選取半徑為3.0mm、比表面積為140m²/g的三氧化二鋁載體。三氧化二鋁載體在28％的濃鹽酸內(nèi)，攪拌60min，取出后用清水清洗6次，然后在105℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干3小時，冷卻后備用。2)混合液的配制：5.1mol/L鉬酸銨溶液、3.1mol/L硝酸銅溶液按照體積比3：2：2混合，超聲波震蕩混合14min，然后滴加濃氨水調(diào)節(jié)溶液PH為9，形成混合溶液。3)載體浸泡：將三氧化二鋁載體按固液比1：10浸泡在配制好的混合溶液中1100min，然后將三氧化二鋁載體取出，在室溫下晾干。4)高溫?zé)Y(jié)：將三氧化二鋁載體放在115℃條件的加熱爐中恒溫2小時，再以4℃ /min升溫至675℃,恒溫焙燒5小時，然后自然冷卻,制備得到三氧化二鋁載體為載體的催化劑。本發(fā)明的負載型兩元絡(luò)合分子篩催化劑與臭氧結(jié)合產(chǎn)生大量的活性基團，可充分高效降解乳化液生化出水中的總有機碳，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。

然后乳化液生化出水通過中間水層進入頂部催化吸附劑層。中間水層的使底部催化劑層和頂部催化吸附劑層相互隔開，起到緩沖的作用。

經(jīng)過中間水層后，乳化液生化出水進入頂部催化吸附劑層。頂部催化吸附劑層也有有支撐板和填料壓板，在支撐板和填料壓板之間放置活性炭催化劑。本發(fā)明的活性炭催化劑是針對乳化液生化出水的特點特別制備的的制備。負載型錳基活性炭催化劑不僅有進一步氧化總有機碳的功能而且還可以吸附總有機碳。

負載型錳基活性炭催化劑的制備：1)活性炭篩選和活化：選取粒徑為1mm的活性炭顆粒。將活性炭顆粒放在去離子水中煮沸至100℃，恒溫35min，冷卻后過濾，重復(fù)2次，冷卻后備用。2)恒溫干燥：將冷卻后的活性炭在60℃的恒溫干燥箱中恒溫烘干5小時3)載體浸泡：將活性炭按固液比1：3浸泡在硝酸錳溶液中，浸泡時間為16小時，然后去掉上清液用去離子水清洗2次，干燥。5)恒溫?zé)疲簩⒒钚蕴矿w放在110℃條件的加熱爐中恒溫5小時，然后自然冷卻,制備得到負載型錳基活性炭催化劑。

然后乳化液生化出水通過出水口排放，氣體通過雙層高效催化反應(yīng)塔上部的出氣氣口排放，出氣口內(nèi)有臭氧淬滅裝置，保證氣體安全有效排放。

經(jīng)過整個工藝處理后，所述乳液液生化出水中的總有機碳得到有效的去除，最終出水水質(zhì)pH為7.7，總有機碳為6mg/L。

綜上所述，本發(fā)明的去除一種乳化液生化出水總有機碳的技術(shù)系統(tǒng)，一次性投資低，運行操作簡單，是環(huán)境友好型的鋼鐵廢水綠色環(huán)保處理工藝。

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