CN101941769A - 一种组合絮凝剂预处理碱性pta废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碱性PTA废水预处理方法；尤其涉及一种组合絮凝剂预处理高浓度PTA废水的方法。其步骤依次为：在45℃左右的PTA废水中加入助凝剂，碳酸钙加入量占处理废水质量的0.07％～0.12％；然后将PTA废水用酸调节至pH值为3～3.5之间；加入絮凝剂聚丙烯酰胺，其投加量占所处理废水的质量的0.001‰～0.003‰；搅拌后重力沉降，停留时间为0.5～1.5h来处理高浓度PTA废水。该方法处理成本低、沉降速度快、沉降层密实、可回收大量的TA固体、操作条件简单等特点。

Description

一种组合絮凝剂预处理碱性PTA废水的方法

技术领域

本发明涉及一种碱性PTA废水预处理方法，尤其涉及一种组合絮凝剂预处理高浓度PTA废水的方法。

背景技术

PTA(精对苯二甲酸)是一种重要的化工生产原料，广泛应用于合成树脂、涤纶纤维等轻纺领域。国内外PTA生产装置均采用对二甲苯氧化工艺，生产过程中产生了大量高浓度有机废水，废水组成复杂。该废水除了含有较易降解的链状化合物之外，如：醋酸、苯甲酸、醋酸酯、挥发酸等，还含有大量的对废水COD贡献较大的难生化降解的苯环状化合物。如：对苯二甲酸(PTA或TA)、甲苯、对二甲苯、邻苯二甲酸等，且水质复杂而多变，大大增加了治理的难度。

而对于在TA生产过程中产生碱性的TA废水(主要是TA钠盐)，总的COD值可达到几十万。经酸化后析出的细颗粒的TA，粒径5um居多，难以沉淀分离，若直接进入后续生化又难以被好氧微生物降解，进一步增加了废水的处理难度。但由于受市场需求的影响，PTA生产规模不断扩大，因而PTA生产废水的治理工作也日趋紧迫。

目前，PTA废水的处理方法有物理法、化学法和生物法三类。处理PTA废水的物理法主要为颗粒沉降法，即通过物理沉降作用使析出的TA固体颗粒从废水主体相中分离出来，该法已在PTA废水实际处理装置中广泛应用。化学法在PTA废水处理中的应用尚在试验研究中，研究的重点集中在化学氧化法对污染物的降解处理，其中的高级氧化工艺被普遍视为具有良好发展前景的新技术。生物法是通过微生物的代谢作用降解有机污染物，具体又分为厌氧法(A)和好氧法(O)两类，该法已在PTA废水实际处理装置中广泛应用，是目前国内外PTA废水处理的主流技术。物理沉降法的特点是COD处理效率高、运行成本低、操作弹性差；化学氧化法的特点是COD处理效率高、操作弹性好、运行成本较高；生物降解法的特点是运行成本低、COD处理效率较低、操作弹性较差。

对PTA废水的处理，国内外现有工艺均为物理法和生物法相结合的流程，主干流程为：酸析→沉降→厌氧/好氧生物组合工艺处理，最终实现废水的达标排放。但在实际处理装置中，由于物理沉降法和生物降解法在处理效率和操作弹性方面特性迥异，当废水水质出现强冲击性波动时，沉降法在COD处理效率方面的优势常常丧失殆尽。这一现状决定了物理-生物法联合装置在PTA废水处理过程中表现为预处理工序在操作弹性上严重的瓶颈效应。

物理法是高浓度PTA废水预处理过程中的首选方法。物理法通过对废水的温度、pH等物理参数的调节，在特定的沉降预处理设施中按照固液分离的动力学要求，控制废水的流速(停留时间)等流体力学参数，使TA污染物以固体形态从水相中高浓度地分离，具有极高的COD去除效率，良好的操作稳定性和可重现性(废水处于完全相同的状态下)。与化学法和生物法处理技术相比，特别是对于高浓度的PTA废水，物理法可以回收大量的有机物，减少后续单元的操作负荷。即提高了废水的处理效率，又带来了经济效益。

CN 1289725A用络合萃取预处理PTA废水。在常温下，选择磷酸三丁脂、三烷基氧膦、三烷基胺作为萃取剂，对废水进行多级逆流萃取，使其中苯甲酸和醋酸等主要成分富集在溶剂相，处理后废水COD_Cr值降至原来的1/6，各项指标满足生化处理工艺或其它二次末端处理方法的要求。该技术是一种预处理技术，能将COD值降的较低，但其操作繁琐且回收萃取剂时能耗较高，限制了其工业化。

CN1792843A采用一种微电解预处理PTA废水的方法。在PTA废水中加入预处理的铁屑和炭，反应一段时间后调节pH值，过滤去除沉淀物。该专利制备预处理铁屑较繁琐，且铁屑的投加量很大，处理成本较高，且处理后沉淀物含有铁离子，影响回收产品的色度。

CN1033176A提出一种用铁盐预沉工业水中对苯二甲酸的方法，用硫酸铁或三氯化铁使对苯二甲酸成为对苯二甲酸铁盐沉淀，加入聚丙烯酰胺是提高沉淀度，过滤去除沉淀。该专利加入的絮凝剂的量较大，成本较高。同样因铁盐的加入给处理水中带入了至少5毫克/升的铁离子，影响了回收产品的色度。

CN1702046A、CN1597570A等专利多不同程度的提到了利用菌种的新陈代谢作用去除废水中的有机污染物，即通过培养和驯化，不断提高菌种的分解能力，提高污泥的负荷率。这些方法在一定程度上能够有效的处理PTA废水。但由于PTA变化波动较大，存在维护困难，能耗高和剩余污泥量大等缺点，限制了其在PTA废水处理中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服上述处理成本高、操作复杂、沉降速度慢、沉降层疏松、设备维护困难和剩余污泥量大等问题，同时为了减轻后续生化处理的负荷而提出的一种采用组合絮凝方法预处理高浓度碱性PTA废水的方法，以达到充分回收固体PTA，减轻后续生化处理负担的目的。

本发明一种预处理碱性PTA废水的方法的技术方案，其步骤依次为：

①取碱性PTA废水，调节温度控制在45℃左右，加入助凝剂；其中助凝剂为重质碳酸钙、轻质碳酸钙，优选为重质碳酸钙；助凝剂的加入量优选为所处理废水的重量的0.07％～0.12％，优选0.1％。

②加入酸调节碱性PTA废水的pH值为3～3.5之间；其中所述的酸为硝酸、硫酸、盐酸或磷酸的一种或多种，优选为硝酸；其中酸的质量浓度为40％～60％，优选为50％。

③在酸性的PTA废水体系中加入絮凝剂聚丙烯酰胺，重力沉降0.5～1.5h，分离出固体TA(对苯二甲酸)；絮凝剂聚丙烯酰胺为阴离子型、阳离子型、非离子型或两性聚丙烯酰胺一种或几种，优选为阴离子型；使用的聚丙烯酰胺为聚丙烯酰胺水溶液，其质量浓度为0.02％～0.04％，优选0.03％；聚丙烯酰胺的加入量以质量计为所加入废水量的0.001‰～0.003‰，其中优选为0.002‰；

其中在预处理PTA废水过程中，加入絮凝剂聚丙烯酰胺后，此时控制搅拌速度在180～250r/min搅拌半分钟，然后再调节搅拌速度为40～60r/min搅拌五分钟。此时的絮凝效果更好，沉降也越快，效果也越好。

其中沉降停留时间为0.5～1.5h，其中优选1h。

本发明处理后PTA废水的COD去除率在60％左右，TA的去除率为65％以上，沉降速度为未加药剂时沉速的1.5倍左右，沉降层高度为未加药剂时的0.5倍左右。

本发明具有以下优点：

1、本发明是利用组合絮凝剂预处理碱性PTA废水的一种方法，其中絮凝剂为聚丙烯酰胺，助凝剂为碳酸钙，具有投加量低、处理成本低、操作调节简单等特点。处理成本为树脂吸附法的几十分之一。

2、本发明可以高效的处理碱性PTA废水，采用组合絮凝剂的方法预处理PTA废水，使废水中析出的TA颗粒高效快速的沉降，且形成密实的沉降层。使废水中的COD降低为原工艺水的40％左右，减轻了后续生化处理的负担。

3、本发明具有工艺简单、处理效果好等特点。

具体实施方法

下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。

实施例1

称量400g碱性PTA废水投入烧杯中，调节水浴锅温度加热到45度左右，加入助凝剂轻质碳酸钙，加入量为废水质量的0.07％。搅拌溶解后加入质量浓度为40％的磷酸，调节废水的pH值至3.5。然后加入配制好的浓度为0.04％的阳离子型聚丙烯酰胺溶液，加入量为废水质量的0.001‰。絮凝沉降60min，取上层清液测定。处理后PTA废水的TA去除率可达65％，COD去除率可达50％，沉降速度为未加药剂时沉速的1.42倍左右，沉降层高度为未加药剂时的0.59倍左右。

。

实施例2

称量400g碱性PTA废水投入烧杯中，调节水浴锅温度加热到45度左右，加入助凝剂轻质碳酸钙，加入量为废水质量的0.09％。搅拌溶解后加入质量浓度为50％的盐酸，调节废水的pH值至3.5。然后加入配制好的浓度为0.03％的两性型聚丙烯酰胺溶液，加入量为废水质量的0.0017‰。絮凝沉降50min，取上层清液测定。处理后PTA废水的TA去除率可达70％，COD去除率可达57％，沉降速度为未加药剂时沉速的1.47倍左右，沉降层高度为未加药剂时的0.55倍左右。

实施例3

称量400g碱性PTA废水投入烧杯中，调节水浴锅温度加热到45度左右，加入助凝剂轻质碳酸钙，加入量为废水质量的0.10％。搅拌溶解后加入质量浓度为50％的硝酸，调节废水的pH值至3.0。然后加入配制好的浓度为0.03％的阴离子型聚丙烯酰胺溶液，加入量为废水质量的0.0024‰。絮凝沉降70min，取上层清液测定。处理后PTA废水的TA去除率可达72％，COD去除率可达59％，沉降速度为未加药剂时沉速的1.48倍左右，沉降层高度为未加药剂时的0.52倍左右。

实施例4

称量400g碱性PTA废水投入烧杯中，调节水浴锅温度加热到45度左右，加入助凝剂轻质碳酸钙，加入量为废水质量的0.12％。搅拌溶解后加入质量浓度为60％的硫酸，调节废水的pH值至3.0。然后加入配制好的浓度为0.04％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，加入量为废水质量的0.003‰。絮凝沉降90min，取上层清液测定。处理后PTA废水的TA去除率可达71％，COD去除率可达58％，沉降速度为未加药剂时沉速的1.48倍左右，沉降层高度为未加药剂时的0.49倍左右。

实施例5

称量400g碱性PTA废水投入烧杯中，调节水浴锅温度加热到45度左右，加入助凝剂重质碳酸钙，加入量为废水质量的0.07％。搅拌溶解后加入质量浓度为40％的磷酸，调节废水的pH值至3.5。然后加入配制好的浓度为0.02％的阳离子型聚丙烯酰胺溶液，加入量为废水质量的0.001‰。絮凝沉降30min，取上层清液测定。处理后PTA废水的TA去除率可达69％，COD去除率可达55％，沉降速度为未加药剂时沉速的1.47倍左右，沉降层高度为未加药剂时的0.54倍左右。

实施例6

称量400g碱性PTA废水投入烧杯中，调节水浴锅温度加热到45度左右，加入助凝剂重质碳酸钙，加入量为废水质量的0.09％。搅拌溶解后加入质量浓度为50％的盐酸，调节废水的pH值至3.5。然后加入配制好的浓度为0.03％的两性型聚丙烯酰胺溶液，加入量为废水质量的0.0017‰。絮凝沉降50min，取上层清液测定。处理后PTA废水的TA去除率可达72％，COD去除率可达59％，沉降速度为未加药剂时沉速的1.48倍左右，沉降层高度为未加药剂时的0.51倍左右。

实施例7

称量400g碱性PTA废水投入烧杯中，调节水浴锅温度加热到45度左右，加入助凝剂重质碳酸钙，加入量为废水质量的0.10％。搅拌溶解后加入质量浓度为50％的硝酸，调节废水的pH值至3.0。然后加入配制好的浓度为0.03％的阴离子型聚丙烯酰胺溶液，加入量为废水质量的0.0024‰。絮凝沉降70min，取上层清液测定。处理后PTA废水的TA去除率可达80％，COD去除率可达66％，沉降速度为未加药剂时沉速的1.58倍左右，沉降层高度为未加药剂时的0.48倍左右。

实施例8

称量400g碱性PTA废水投入烧杯中，调节水浴锅温度加热到45度左右，加入助凝剂重质碳酸钙，加入量为废水质量的0.12％。搅拌溶解后加入质量浓度为60％的硫酸，调节废水的pH值至3.0。然后加入配制好的浓度为0.04％的非离子型聚丙烯酰胺溶液，加入量为废水质量的0.003‰。絮凝沉降90min，取上层清液测定。处理后PTA废水的TA去除率可达79％，COD去除率可达65％，沉降速度为未加药剂时沉速的1.58倍左右，沉降层高度为未加药剂时的0.48倍左右。

本发明通过调节pH值、加入絮凝剂和助凝剂，极大的加速了TA固体颗粒的沉降速度，增加了沉降层的密实性。通过改变絮凝剂、助凝剂、酸和调节其投加量等对废水COD和TA含量的影响，优化了反应条件。以低廉的价格、方便的操作最大量的回收碱性PTA废水中的TA，即降低了PTA废水的COD值、增加PTA废水的可生化性、减轻后续生化处理的负荷，又有很好的经济效益。

Claims (2)

1.一种预处理碱性PTA废水的方法，其特征在于其步骤依次为：

①取碱性PTA废水，调节温度控制在45℃左右，加入助凝剂；其中助凝剂为重质碳酸钙、轻质碳酸钙；助凝剂的加入量为所处理废水的重量的0.07％～0.12％；

②加入酸调节碱性PTA废水的pH值为3～3.5之间；其中所述的酸为硝酸、硫酸、盐酸或磷酸的一种或多种，其中酸的质量浓度为40％～60％，

③在酸性的PTA废水体系中加入絮凝剂聚丙烯酰胺，重力沉降0.5～1.5h，分离出固体对苯二甲酸；絮凝剂聚丙烯酰胺为阴离子型、阳离子型、非离子型或两性聚丙烯酰胺一种或几种，使用的聚丙烯酰胺为聚丙烯酰胺水溶液，其质量浓度为0.02％～0.04％；聚丙烯酰胺的加入量以质量计为所加入废水量的0.001‰～0.003‰；

其中在预处理PTA废水过程中，加入絮凝剂聚丙烯酰胺后，此时控制搅拌速度在180～250r/min搅拌半分钟，然后再调节搅拌速度为40～60r/min搅拌五分钟，其中沉降停留时间为0.5～1.5h。

2.根据权利要求1所述的一种预处理碱性PTA废水的方法，其特征在于其步骤依次为：

步骤①中助凝剂为重质碳酸钙；助凝剂的加入量为所处理废水的重量的0.1％；

步骤②加入的酸为硝酸；其中酸的质量浓度为50％；

步骤③中絮凝剂聚丙烯酰胺为阴离子型；使用的聚丙烯酰胺水溶液，其质量浓度为

0.03％；聚丙烯酰胺的加入量以质量计为所加入废水量的0.002‰；

其中在预处理PTA废水过程中，其中沉降停留时间为1h。