一种高COD平整液废水的源头减排方法和系统

摘要

本发明提供一种高COD平整液废水的源头减排方法和系统，所述方法包括如下步骤：平整液废水进入pH调节池，自pH调节池的出水pH值为6.5～8.6；所述平整液废水再进入缺氧反应器，自缺氧反应器的出水进入好氧曝气池，好氧曝气池中放置改性多孔沸石，好氧池出水同过溢流进入中间水池后，再进入活性炭吸附塔，最后达标排放。采用本发明的达标处理系统，一次性投资低，运行操作简单，生产处理成本较低，解决了平整液废水中COD不能够达标排放等问题。

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高COD平整液废水的源头减排方法和系统。

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％。

平整液是钢铁湿平整工艺过程中使用的重要介质。平整液一般由以下几个部分组成：除锈剂，表面活性剂，润滑剂，消泡剂及去离子水等。

湿平整过程产生的平整液废水pH为9～10，电导率为400～4000us/cm，COD为1500～5000mg/L。平整液有机物污染物多，COD浓度高，可生化性差的特点，传统的生物处理难以奏效，目前国内外尚无成熟的处理工艺，大多将其稀释后与其它废水混合处理，是最难处理的钢铁工业废水之一。

中国专利CN102126807A公开了一种处理平整废液的方法，采用破乳、水解酸化，好氧膜生物反应器工艺处理平整液废水，经过处理后平整液废水可以达到原国家排放标准。该技术达到的是旧标准，新标准的指标还不能够达到。中国专利CN102260028A公开了一种冷轧平整液废水预处理方法及其系统，包括平整液废水调节池、PH调整池、混凝槽、溶气气浮、生化系统调节池和生物接触氧化系统。经处理后，使进入生化处理系统的平整液COD≤2000mg/l。该技术只是预处理技术，还需要后续好氧生化等工艺处理平整废液。中国专利201120261855.1公开了一种冷轧平整液废水预处理系统的实用新型专利，优化了废水调节池、PH调整池、混凝槽、溶气气浮、生化系统调节池的系统布置。采用该专利只能使平整液的COD≤2000mg/l，还需要后续处理工艺的支撑。

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《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-2012)要求自2015年1月1日起，现有企业执行的标准PH为6～9，COD为30mg/L。

本发明的目的就是根据平整液废水的水质水量情况，开发出经济、高效的去除COD方法和装置。开发平整液废水源头减排工艺和装置，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。

发明内容

为了解决平整液废水高COD的环境污染问题，本发明提供了一种高COD平整液废水源头减排的废水处理系统和方法，采用本发明的达标处理系统，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。

本发明的技术方案如下：

一种高COD平整液废水的源头减排方法，其特征在于，包括如下步骤：

平整液废水进入pH调节池，自pH调节池的出水pH值为6.5～8.6；所述平整液废水再进入缺氧反应器，缺氧反应器水力停留时间为10～28小时；自缺氧反应器的出水进入好氧曝气池，好氧曝气池中放置改性多孔沸石，好氧池出水同过溢流进入中间水池后，再进入活性炭吸附塔，最后达标排放；

所述改性多孔沸石是由以下步骤制备而成：

(1)取粒径为25～45目的沸石，清洗，烘干；

(2)钠化剂浸泡和改性：在每升水中加入15～75g的氯化钠、2～10g的氯化镁、3～8g的氯化钾和1～5mg/L的十六烷基苯磺酸钠配制成钠化剂溶液；每升钠化剂溶液浸泡0.3～5g干燥好的沸石，浸泡时间为15～27小时后，清洗至中性，烘干；

(3)高温培烧：按质量百分比步骤(2)中的改性沸石：煤杆石：粘土＝80～100：5～10：2的比例混合，加入水，机械成球，先预热，然后升温到650℃，恒温30min；

(4)冷却：冷却后得到改性多孔沸石。

根据本发明所述一种高COD平整液废水的源头减排方法，优选的是，所述改性多孔沸石粒径为35～65目，比表面积为5.5～11.5m²/g，饱和吸附容量为0.8～1.3mmol/L。

高COD平整液废水的源头减排方法根据本发明所述一种高COD平整液废水的源头减排方法，优选的是，所述缺氧反应器内设置软性纤维填料，所述软性纤维填料单位直径为120～180mm，间距为75～110mm，密度为0.95～1.11g·cm^-2，拉伸强度为25～47MPa，单位体积内生物膜量1.7～2.9g>

根据本发明所述一种高COD平整液废水的源头减排方法，优选的是，所述改性多孔沸石的制备，在步骤(1)中的清洗为加入浓度为0.5～2mol/L的盐酸或磷酸溶液浸泡12～24小时，然后倒出上清液，用去离子水清洗至中性，在105～110℃鼓风干燥箱烘干2～4小时；

在步骤(3)中在箱式电阻炉内110℃先预热100min，然后温度由110℃先升温到650℃，升温速率为r＝150～200℃/h，650℃时恒温30min。

根据本发明所述一种高COD平整液废水的源头减排方法，优选的是，所述好氧曝气池内溶解氧浓度为2～6mg/L，污泥浓度维持在4500～6700mg/L，水力停留时间为15～42小时。

根据本发明所述一种高COD平整液废水的源头减排方法，优选的是，所述经过缺氧反应器后，所述平整液废水的水质COD为900～3700mg/L。。根据本发明所述一种高COD平整液废水的源头减排方法，优选的是，经过好氧反应器后，所述平整液废水的水质COD为46～135mg/L。

根据本发明所述一种高COD平整液废水的源头减排方法，优选的是，所述平整液废水在pH调节池内水力停留时间为3～11min，平均流量为5～12立方/小时，pH调节池中加入浓度为2～7摩尔/升的工业废硫酸用来调节pH。

本发明还提供一种应用所述一种高COD平整液废水的源头减排方法的系统，其特征在于，包括经管道依次连接的pH调节池1、一级提升泵2、缺氧反应池3、好氧反应池5、中间水池8、二级提升泵9、活性炭吸附塔10和出水泵11；所述缺氧反应池在所述缺氧反应池3内设置软性纤维填料4，所述软性纤维填料4为将醛化纤维或涤纶丝压在双圈大塑料环的环圈上，使纤维束均匀分布；在所述好氧反应池5中放置改性多孔沸石6，在所述好氧反应池5的底部连接有鼓风曝气机7。

发明详述：

一种高COD平整也废水的处理工艺系统，包括PH调节池，一级提升泵、除氮缺氧反应池、软性纤维填料、好氧反应池、改性沸石填料、鼓风曝气、中间水池、二级提升泵、活性炭吸附塔、出水泵。

所述高COD平整液废水的水质pH为9～10，电导率为1200～4000us/cm，COD为1500～5000mg/L。

所述高COD平整液废水通过管道流入PH调节池。

进入PH调节池的平整液废水PH为9～10，调节池水力停留时间为3～11min，平均流量为5～12立方/小时。PH调节池中加入浓度为2～7摩尔/升的工业废硫酸的调节冷轧废水。调节池中装有PH计及自控系统，PH值控制在出水为6.5～8.6，通过控制PH自控系统调节废碱的投加量。本发明优选调节水力停留时间为5min，平均流量为6立方/小时，加入浓度为5摩尔/升的工业废硫酸调节平整液废水。

然后平整液废水通过提升泵进入缺氧反应器，反应器主要功能反应器内有软性纤维填料，维持缺氧菌的生长，保持其污泥浓度在5800～8300mg/L，溶解氧低于0.5mg/L，本发明优选污泥浓度维持在7300mg/L。软性纤维填料其结构是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环的环圈上，使纤维束均匀分布；内圈是雪花状塑料枝条，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率。软性纤维填料单位直径为120～180mm，间距为75～110mm，密度为0.95～1.11g·cm^-2，拉伸强度为25～47MPa，单位体积内生物膜量1.7～2.9g>-2，拉伸强度为45Mpa的软性纤维填料，单位体积内生物膜量维持在2.3gVSS/L左右。

经过缺氧反应器后，所述平整液废水的水质COD为900～3700mg/L。

缺氧反应器后废水进入好氧曝气池，好氧曝气池底部有鼓风曝气机，确保溶解氧浓度为2～6mg/L。反应器的污泥浓度维持在4500～6700mg/L，水力停留时间为15～42小时，本发明优选水力停留时间为28小时，污泥浓度为6100mg/L。好氧曝气池中放置改性多孔沸石，不仅有利于反硝化菌群种类形成菌群梯度分布和促进活性污泥的生长，而且转化平整液废水中COD、氨氮和重金属。改性多孔沸石的制备：1)筛分：采用破碎机过筛分级，筛取粒径为25～45目的沸石。2)清洗：加入浓度为0.5～2mol/L的盐酸或磷酸溶液浸泡12～24小时，然后倒出上清液，用去离子水清洗至中性。在105～110℃鼓风干燥箱烘干2～4小时。3)钠化剂浸泡和改性：在每升水中加入15～75g的氯化钠、2～10g的氯化镁、3～8g的氯化钾和1～5mg/L的十六烷基苯磺酸钠等配制成钠化剂溶液。每升钠化剂溶液浸泡0.3～5g干燥好的沸石，浸泡时间为15～27小时。然后倒出上清液，用去离子水清洗至中性，在105～110℃鼓风干燥箱烘干3～6小时。4)高温培烧：按改性沸石：煤杆石：粘土(质量百分比)＝80～100：5～10：2的比例混合均匀，加入一定量的水，机械成球，在箱式电阻炉内110℃先预热100min，然后温度由110℃先升温到650℃，升温速率为r＝150～200℃/h，650℃时恒温30min。5)自然冷却：然后自然冷却，熔物冷却后变硬，冷却后制得改性多孔沸石。改性多孔沸石粒径为35～65目，比表面积为5.5～11.5m²/g，饱和吸附容量为0.8～1.3mmol/L。改性多孔沸石不仅可以吸附氨氮、重金属，而且可以有利用微生物在孔隙间的生长，是良好的微生物填料。

本发明提供的“改性多孔沸石”比表面积为9.8m²/g，饱和吸附容量为1.1mmol/L。改性多孔沸石可以有利用微生物在孔隙间的生长，是良好的微生物填料。

经过好氧反应器后，所述平整液废水的水质COD为46～135mg/L。

好氧池出水同过溢流进入中间水池，中间水池在经过二级提升泵进入活性炭吸附塔。

所述活性炭吸附塔中有颗粒活性炭填料层，果壳颗粒活性炭的粒径为35～75目，含水率为0.1～2.5％，灰分为1.6～2.7％，比表面积是2700～3250m²/g，亚甲基蓝吸附值为95～127mg/g，反冲洗周期为6～28小时，冲洗时间为10～25min。

随后平整液废水通过出水泵排入排水管道。

经过整个平整液源头减排工艺处理后，所述平整液废水的出水水质PH为6～9，COD为18～29mg/L完全达到国家排放标准。

有益技术效果：

本发明提供的一种高COD平整液废水的源头减排方法和系统，系统解决了平整液废水排放污染环境的问题。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平整液废水中COD不能够达标排放等问题。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为本发明提供的高COD平整液废水源头减排工艺和装置图。

包括：PH调节池1、一级提升泵2、缺氧反应池3、软性纤维填料4、好氧反应池5、改性多孔沸石6、鼓风曝气机7、中间水池8、二级提升泵9、活性炭吸附塔10、出水泵11。

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。

实施例1：

一种高COD平整液废水的处理工艺系统，包括PH调节池，一级提升泵、除氮缺氧反应池、软性纤维填料、营养源混合池、好氧反应池、改性沸石填料、鼓风曝气、中间水池、二级提升泵、活性炭吸附塔、出水泵。

所述平整液废水的水质：pH为9.7，电导率为3700us/cm，COD为3700mg/L。

所述平整液废水通过管道流入PH调节池。

进入PH调节池的平整液废水PH为9.7，调节池水力停留时间为5min，平均流量为6立方/小时。PH调节池中加入浓度为5摩尔/升的工业废硫酸的调节冷轧废水。调节池中装有PH计及自控系统，PH值控制在出水为7.3，通过控制PH自控系统调节废碱的投加量。

然后平整液废水通过提升泵进入缺氧反应器，反应器主要功能是通过反硝化反应去除平整液废水中以硝态氮为主的含氮污染物，缺氧反应器水力停留时间为16小时。反应器内有软性纤维填料，维持异样反硝化菌的生长，保持其污泥浓度在7300mg/L，溶解氧低于0.5mg/L。软性纤维填料其结构是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环的环圈上，使纤维束均匀分布；内圈是雪花状塑料枝条，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率。软性纤维填料为单位直径为165mm，间距为105mm，密度为1.05g·cm^-2，拉伸强度为45Mpa的软性纤维填料，单位体积内生物膜量维持在2.3gVSS/L左右。

经过缺氧反应器后，所述平整液废水的水质COD为3100mg/L。

缺氧反应器后废水进入好氧曝气池，好氧曝气池底部有鼓风曝气机，确保溶解氧浓度为5mg/L。反应器的污泥浓度维持在6100mg/L，水力停留时间为28小时。好氧曝气池中放置改性多孔沸石，不仅有利于反硝化菌群种类形成菌群梯度分布和促进活性污泥的生长，而且转化平整液废水中COD。改性多孔沸石的制备：1)筛分：采用破碎机过筛分级，筛取粒径为40目的沸石。2)清洗：加入浓度为1.5mol/L的盐酸或磷酸溶液浸泡15小时，然后倒出上清液，用去离子水清洗至中性。在110℃鼓风干燥箱烘干3小时。3)钠化剂浸泡和改性：在每升水中加入65g的氯化钠、8g的氯化镁、7g的氯化钾和3mg/L的十六烷基苯磺酸钠等配制成钠化剂溶液。每升钠化剂溶液浸泡3g干燥好的沸石，浸泡时间为23小时。然后倒出上清液，用去离子水清洗至中性，在110℃鼓风干燥箱烘干5小时。4)高温培烧：按改性沸石：煤杆石：粘土(质量百分比)＝100：10：2的比例混合均匀，加入一定量的水，机械成球，在箱式电阻炉内110℃先预热100min，然后温度由110℃先升温到650℃，升温速率为r＝150℃/h，650℃时恒温30min。5)自然冷却：然后自然冷却，熔物冷却后变硬，冷却后制得改性多孔沸石。改性多孔沸石比表面积为9.8m²/g，饱和吸附容量为1.1mmol/L。改性多孔沸石可以有利用微生物在孔隙间的生长，是良好的微生物填料。

经过好氧反应器后，所述平整液废水的水质COD为105mg/L。

好氧池出水同过溢流进入中间水池，中间水池在经过二级提升泵进入活性炭吸附塔。

所述活性炭吸附塔中有颗粒活性炭填料层，果壳颗粒活性炭的粒径为60目，含水率为2.1％，灰分为2.3％，比表面积是3100m²/g，亚甲基蓝吸附值为113mg/g，反冲洗周期为21小时，冲洗时间为15min。

随后平整液废水通过出水泵排入排水管道。

经过整个平整液源头减排工艺处理后，所述平整液废水的出水水质PH为7.5，COD为21mg/L完全达到国家排放标准。

实施例2：

一种高COD平整也废水的处理工艺系统，包括PH调节池，一级提升泵、除氮缺氧反应池、软性纤维填料、好氧反应池、改性沸石填料、鼓风曝气、中间水池、二级提升泵、活性炭吸附塔、出水泵。

所述平整液废水的水质：pH为9.2，电导率为2600us/cm，COD为2300mg/L。

所述平整液废水通过管道流入PH调节池。

进入PH调节池的平整液废水PH为9.2，调节池水力停留时间为7min，平均流量为12立方/小时。PH调节池中加入浓度为5摩尔/升的工业废硫酸的调节冷轧废水。调节池中装有PH计及自控系统，PH值控制在出水为7.8，通过控制PH自控系统调节废碱的投加量。

然后平整液废水通过提升泵进入缺氧反应器，反应器主要功能是通过反硝化反应去除平整液废水中以硝态氮为主的含氮污染物，缺氧反应器水力停留时间为22小时。反应器内有软性纤维填料，维持异样反硝化菌的生长，保持其污泥浓度在6100mg/L，溶解氧低于0.5mg/L。软性纤维填料其结构是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环的环圈上，使纤维束均匀分布；内圈是雪花状塑料枝条，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率。软性纤维填料为单位直径为165mm，间距为105mm，密度为1.05g·cm^-2，拉伸强度为45Mpa的软性纤维填料，单位体积内生物膜量维持在2.7gVSS/L左右。

经过缺氧反应器后，所述平整液废水的水质COD为3100mg/L。

缺氧反应器后废水进入好氧曝气池，好氧曝气池底部有鼓风曝气机，确保溶解氧浓度为5mg/L。反应器的污泥浓度维持在4700mg/L，水力停留时间为32小时。好氧曝气池中放置改性多孔沸石，不仅有利于反硝化菌群种类形成菌群梯度分布和促进活性污泥的生长，而且转化平整液废水中COD、氨氮和重金属。改性多孔沸石的制备：1)筛分：采用破碎机过筛分级，筛取粒径为30目的沸石。2)清洗：加入浓度为0.9mol/L的盐酸或磷酸溶液浸泡20小时，然后倒出上清液，用去离子水清洗至中性。在105℃鼓风干燥箱烘干4小时。3)钠化剂浸泡和改性：在每升水中加入71g的氯化钠、3g的氯化镁、3g的氯化钾和1.2mg/L的十六烷基苯磺酸钠等配制成钠化剂溶液。每升钠化剂溶液浸泡2.1g干燥好的沸石，浸泡时间为17小时。然后倒出上清液，用去离子水清洗至中性，在105℃鼓风干燥箱烘干4小时。4)高温培烧：按改性沸石：煤杆石：粘土(质量百分比)＝85：7：2的比例混合均匀，加入一定量的水，机械成球，在箱式电阻炉内110℃先预热100min，然后温度由110℃先升温到650℃，升温速率为r＝200℃/h，650℃时恒温30min。5)自然冷却：然后自然冷却，熔物冷却后变硬，冷却后制得改性多孔沸石。改性多孔沸石比表面积为7.9m²/g，饱和吸附容量为1.2mmol/L。改性多孔沸石不仅可以吸附氨氮、重金属，而且可以有利用微生物在孔隙间的生长，是良好的微生物填料。

经过好氧反应器后，所述平整液废水的水质COD为136mg/L。

好氧池出水同过溢流进入中间水池，中间水池在经过二级提升泵进入活性炭吸附塔。

所述活性炭吸附塔中有颗粒活性炭填料层，果壳颗粒活性炭的粒径为50目，含水率为0.7％，灰分为1.7％，比表面积是3100m²/g，亚甲基蓝吸附值为97mg/g，反冲洗周期为22小时，冲洗时间为10min。

随后平整液废水通过出水泵排入排水管道。

经过整个平整液源头减排工艺处理后，所述平整液废水的出水水质PH为7.5，COD为21mg/L完全达到国家排放标准。

综上所述，本发明所述的平整液源头减排的处理系统实现了平整液废水的达标排放，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。