一种去除焦化纳滤浓水中总有机碳的装置和多级联合工艺制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种去除焦化纳滤浓水中总有机碳的装置，包括进水泵、接触催化反应塔、空气源臭氧发生器、催化剂、中间水池、一级进水泵、吸附塔、生物焦吸附剂、出水泵。并提供了利用该装置去除焦化纳滤浓水中总有机碳的工艺。本发明专利技术通过改良催化剂和吸附剂，并提出了多级联合工艺去除焦化纳滤浓水中总有机碳的技术方案，有效去除了焦化纳滤浓水中的总有机碳，系统解决了焦化纳滤浓水排放污染环境的问题。

Device for removing total organic carbon in coking nanofiltration concentrated water and multi-stage combined process

The invention provides a device for removing coking nanofiltration concentration total organic carbon in water, including water pump, catalytic reaction tower, air source ozone generator, catalyst, middle water tank, a water pump, adsorption tower, biomass char adsorbent, water pump. The process for removing total organic carbon in coking and nanofiltration concentrated water by using the device is provided. The present invention by modified catalyst and adsorbent, and puts forward the technical scheme of multistage combined removal of total organic carbon coking nanofiltration concentration in water, the effective removal of the total organic carbon concentration in water nanofiltration coking, coking nanofiltration system solves the environmental pollution problem of concentrated water discharge.

【技术实现步骤摘要】
一种去除焦化纳滤浓水中总有机碳的装置和多级联合工艺
本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种去除焦化纳滤浓水中总有机碳的多级联合工艺，并涉及装置。
技术介绍
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。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反渗透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反渗透产生的浓水的处理。目前只有宝钢采用超滤+纳滤+反渗透深度处理焦化废水。因此，纳滤工艺产生的有机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。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，根据焦化纳滤浓水的水质水量情况，开发出经济、高效的去除总有机碳装置。本专利技术要解决的另一个技术问题是，提供一种去除总有机碳多级联合工艺。本专利技术还提供用于降解总有机碳的一种硅藻土负载镍铁催化剂的制备方法。另外提供了生物焦吸附剂的制备方法。本专利技术的技术方案是，一种去除焦化纳滤浓水中总有机碳的装置，所述装置包括进水泵和与所述进水泵连接的接触催化反应塔；在所述接触催化反应塔的内部设有催化剂，所述接触催化反应塔的底部与一臭氧发生器相连，所述接触催化反应塔与一中间水池相连接；所述中间水池与吸附塔、出水泵依次相连；所述吸附塔中设有生物焦吸附剂；在所述中间水池和所述吸附塔中连接有一级进水泵；所述催化剂占整个接触催化反应塔体积的85～95％；所述生物焦吸附剂占整个吸附塔体积的80-90％。根据本专利技术的装置，其中，所述中间水池与所述接触催化反应塔的上部连接。本专利技术提供了一种去除焦化纳滤浓水中总有机碳的多级联合工艺，包括a、待处理的焦化纳滤浓水通过进水泵从底部进入接触催化反应塔，臭氧发生器产生的臭氧也从底部进入并充满接触催化反应塔，产生的臭氧浓度为60～120mg/L；焦化纳滤浓水在所述接触催化反应塔中的停留时间为0.5～1小时；在所述接触催化反应塔中设有硅藻土负载镍铁催化剂，硅藻土负载镍铁催化剂占整个接触催化反应塔体积的85～95％，所述硅藻土负载镍铁催化剂种SiO2含量在70～85％；b、焦化纳滤浓水从接触催化反应塔上部通过重力流入中间水池，经过接触催化反应塔后，焦化纳滤浓水的水质电导率为13500～19200us/cm，总有机碳为27～46mg/L；c、然后焦化纳滤浓水通过一级进水泵进入吸附塔，整个吸附塔中生物焦吸附剂占整个吸附塔体积的80-90％，焦化纳滤浓水在吸附塔中的停留时间为0.5～1小时；所述生物焦吸附剂为粒径35～65mm的活性半焦颗粒；d、经过吸附塔处理后，焦化纳滤通过出水泵排放；经以上工艺流程处理后，所述焦化纳滤浓水的水质电导率为13500～19200us/cm，总有机碳为8～19mg/L。优选的是，所述待处理的焦化纳滤浓水的水质电导率为13500～19200us/cm，总有机碳为72～103mg/L。根据本专利技术的去除焦化纳滤浓水中总有机碳的多级联合工艺，优选的是，所述臭氧发生器为空气源臭氧发生器。根据本专利技术的去除焦化纳滤浓水中总有机碳的多级联合工艺，优选的是，步骤a所述硅藻土负载镍铁催化剂制备方法是：1)载体的活化：选取SiO2含量在70～85％的硅藻土，先经85℃以上热水洗去泥沙，然后将硅藻土按固液比1：3-6浸泡在硫酸溶液中13～15小时，倾去，用蒸馏水清洗3～5次，然后在95-110℃干燥3-7小时，自然冷却；2)溶液的配置：分别配制6～17mol/LNi(NO)3和5～11mol/LFe2(SO4)3的混合溶液；Ni(NO)3溶液和Fe2(SO4)3溶液按体积比1-2：1-2混合，在溶液中加入5～9mg/L的十六烷基三甲基溴化铵，在超声波条件下，搅拌120～200min，形成浸渍溶液；3)载体浸泡：将步骤1)得到的硅藻土载体按固液比1：3-6浸泡在配制好的浸渍溶液中15～18小时，然后将硅藻土载体取出，在室温下晾干，如此反复操作；4)高温烧结：将硅藻土载体放在95-105℃条件的加热炉中恒温1-3小时，升温至620-680℃，恒温焙烧5～7小时，自然冷却后制备得到硅藻土负载镍铁催化剂。上述硫酸溶液的浓度没有特别要求。从经济方面考虑，可以控制在10％-50％质量浓度。进一步地，在上述催化剂制备中，步骤1)所述的蒸馏水清洗次数为3-5次；步骤3)所述载体浸泡的反复次数为2-5次。步骤2)所述的搅拌，转速为每分钟40-100下。根据本专利技术的去除焦化纳滤浓水中总有机碳的多级联合工艺，优选的是，步骤c所述生物焦吸附剂的制备如下：1)活性焦筛选：选取粒径为35～65mm的活性半焦颗粒，堆积密度为0.11～0.13g/L；2)活性焦干馏：在氮气保护下将活性半焦颗粒置于密闭反应釜中，炭化温度为570～680℃，炭化时间为4～8小时；3)混合：将冷却后的活性半焦样品置于25～35％质量比的氢氧化钾溶液中，然后在95-100℃水浴锅中蒸干水分；5)活化：将上一步骤得到的活性半焦放入马弗炉，先以3-6℃/min升温至430-460℃,恒温1-3小时，再以7-9℃/min升温至700-740℃，恒温活化2～3小时；5)水洗烘干：冷却后用去离子水反复洗涤，然后在100-110℃烘干即得生物焦吸附剂。进一步地，在生物焦吸附剂制备中，所述步骤4)中，将上一步骤得到的活性半焦放入马弗炉，先以4-5℃/min升温至445-455℃,恒温1-2.5小时，再以7-8℃/min升温至710-730℃，恒温活化2～3小时。本专利技术的技术原理是：将硅藻土经过活化、浸泡处理，可以使其中的孔径具有变大，比表面积增大，铁镍溶液的配置比例，可以达到高效的催化效果，十六烷基三甲基溴化铵的作用是分散剂的作用，能够是铁镍等重金属均匀度镀在硅藻土内部。十六烷基三甲基溴化铵作为分散剂，分子量较大，具有反应条件温和、时间短，协同作用较好的特点。经过此种处理的催化剂，更有利于总有机碳中催化氧化和吸附效果。使得经过接触催化反应塔后，有机碳可以去除一半以上。生物焦吸附剂的制备是通过中温碳化处理，使其中达到表面积增大的效果，通过升温恒温、再升温恒温的处理，使得生物焦吸附剂内部孔容进一步增大，吸附能力再次提升。本专利技术将催化剂的体积控制在接触催化反应塔的85-95％，经过反复试验，可以充分达到催化剂的催化氧化效果；而生物焦吸附剂的体积控制在吸附塔的80％-90％，也可以更好发挥其吸附功能。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了多级联合工艺去除焦化纳滤浓水中总有机碳的技术方案，系统解决了焦化纳滤浓水排放污染环境的问题。因此本专利技术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是一种去除焦化纳滤浓水中的总有机碳装置的示意图。图中，进水泵1、臭氧发生器2、接触催化反应塔3、催化剂4、中间水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除焦化纳滤浓水中总有机碳的装置，其特征在于：所述装置包括进水泵(1)和与所述进水泵(1)连接的接触催化反应塔(3)；在所述接触催化反应塔(3)的内部设有催化剂(4)，所述接触催化反应塔(3)的底部与一臭氧发生器(2)相连，所述接触催化反应塔(3)与一中间水池(5)相连接；所述中间水池(5)与吸附塔(7)、出水泵(9)依次相连；所述吸附塔(7)中设有生物焦吸附剂(8)；在所述中间水池(5)和所述吸附塔(9)中连接有一级进水泵(6)；所述催化剂(4)占整个接触催化反应塔体积的85～95％；所述生物焦吸附剂占整个吸附塔体积的80‑90％。

【技术特征摘要】
1.一种去除焦化纳滤浓水中总有机碳的装置，其特征在于：所述装置包括进水泵(1)和与所述进水泵(1)连接的接触催化反应塔(3)；在所述接触催化反应塔(3)的内部设有催化剂(4)，所述接触催化反应塔(3)的底部与一臭氧发生器(2)相连，所述接触催化反应塔(3)与一中间水池(5)相连接；所述中间水池(5)与吸附塔(7)、出水泵(9)依次相连；所述吸附塔(7)中设有生物焦吸附剂(8)；在所述中间水池(5)和所述吸附塔(9)中连接有一级进水泵(6)；所述催化剂(4)占整个接触催化反应塔体积的85～95％；所述生物焦吸附剂占整个吸附塔体积的80-90％。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中间水池(5)与所述接触催化反应塔(3)的上部连接。3.一种去除焦化纳滤浓水中总有机碳的多级联合工艺，其特征在于：a、待处理的焦化纳滤浓水通过进水泵从底部进入接触催化反应塔，臭氧发生器产生的臭氧也从底部进入并充满接触催化反应塔，产生的臭氧浓度为60～120mg/L；焦化纳滤浓水在所述接触催化反应塔中的停留时间为0.5～1小时；在所述接触催化反应塔中设有硅藻土负载镍铁催化剂，硅藻土负载镍铁催化剂占整个接触催化反应塔体积的85～95％，所述硅藻土负载镍铁催化剂种SiO2含量在70～85％；b、焦化纳滤浓水从接触催化反应塔上部通过重力流入中间水池，经过接触催化反应塔后，焦化纳滤浓水的水质电导率为13500～19200us/cm，总有机碳为27～46mg/L；c、然后焦化纳滤浓水通过一级进水泵进入吸附塔，整个吸附塔中生物焦吸附剂占整个吸附塔体积的80-90％，焦化纳滤浓水在吸附塔中的停留时间为0.5～1小时；所述生物焦吸附剂为粒径35～65mm的活性半焦颗粒；d、经过吸附塔处理后，焦化纳滤通过出水泵排放；经以上工艺流程处理后，所述焦化纳滤浓水的水质电导率为13500～19200us/cm，总有机碳为8～19mg/L。4.根据权利要求3所述的去除焦化纳滤浓水中总有机碳的多级联合工艺，其特征在于，步骤a所述待处理的焦化纳滤浓水的水质电导率为13500～19200us/cm，总有机碳为72～103mg/L。5.根据权利要求3所述的去除焦化纳滤浓水中总有机碳的多级联合工艺，其特征在于，所述臭氧发生器为空气源臭氧发生器。6.根据权利要求3所述的去除焦化纳滤浓水中总有机碳的多级联合工艺，其特征在于，步骤a所述硅藻土负载镍铁催化剂制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恩超，李咸伟，殷玫婕，邱煜，杨倩宇，武晟，尹婷婷，顾德仁，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31