CN102010097B - 一种碳纤维废水回用处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳纤维废水的回用处理方法，该方法先对碳纤维废水进行预处理，再将预处理后的碳纤维废水进入生化系统中进行生化处理，然后经过由臭氧池、生物活性炭(BAC)滤池构成的组合工艺进行处理，再通过超滤和反渗透除盐系统去除大部分盐离子。采用该方法处理后，废回收的水能够用于工业生产，为碳纤维工业用水开源，减轻水体污染，改善生态环境做出贡献。

Description

一种碳纤维废水回用处理方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种碳纤维废水的回用处理方法。

背景技术

聚丙烯腈基碳纤维的生产主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程。产生的废水包括四部分，分别为硫氰酸钠工艺原丝装置废水、DMSO工艺原丝装置废水、碳化装置废水和厂区生活污水。该废水中主要含有甲酸、丙烯腈及其聚合物、DMSO、表面活性剂、四甲基丁二腈等污染物质。

现在已有利用一步法生产碳纤维的工艺。传统观点认为该废水含有大量以往工程中难以生化处理的物质，而且低聚物具有很强的粘连性，会包裹厌氧池和好氧池的软性填料，使微生物膜遭破坏，导致污水处理场处理效率急剧下降。废水中含的表面活性剂会导致废水中泡沫较多，泡沫阻隔了废水与活性污泥的接触，使能生化处理的物质也达不到很好的处理效果，因此其废水实现达标排放较为困难，也很少关注该废水回用的价值。

发明内容

本发明的目的是提出一种碳纤维废水回用处理的方法，采用该方法处理回收的水能够用于工业生产，为碳纤维工业用水开源，减轻水体污染，改善生态环境作出贡献。

为达到上述目的，该方法包括如下步骤：

对碳纤维废水进行预处理：先将碳纤维废水引入调节聚合池中，调节聚合池的作用有三点：一是均质均量；二是调节pH值为5.0～5.5，以利于丙烯腈聚合和生化处理；三是使部分单体丙烯腈形成一定的聚合，悬浮于水中；然后再将废水引入气浮池中去除水中的轻质悬浮物，以减轻后续生化系统的负担，为后续的生化工艺创造条件。

预处理后的碳纤维废水进入生化系统中进行生化处理：废水依次进入厌氧池和好氧池，厌氧池和好氧池组成生化系统，去除大部分的生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、氨氮等物质，其中，该废水主要是生产工艺废水，具有一定的温度，不用考虑厌氧池的加热方式，温度一般控制在28℃～40℃范围内，碳纤维废水经过预处理调节后的pH值为5.0～5.5，适合厌氧生化处理，厌氧池设为一座，停留时间为20-30h(优选为24h)，厌氧出水靠重力流进入好氧池，好氧池为两座串联，停留时间一共为15-25h(优选为20h)。在好氧池池底采用管式微孔曝气系统，第一座溶解氧(D0)浓度为0.5mg/L，第二座溶解氧(DO)要控制在3mg/L以上，可有效去除厌氧出水中的COD和氨氮，为了进行反硝化反应，将好氧池出水回流到厌氧池中，回流比为200％。

另外，为了克服传统生化法污泥排放量较大的缺点，本发明还在厌氧池和好氧池中采用组合式立体生物填料，即利用带孔圆形的塑料空心球，内装入煤渣作为生物附着体，煤渣质轻、多孔，属于废物利用，可有效降低成本，另外，塑料球可起到使水流、气流通畅，防止污堵的作用。

生化处理后的出水经过由臭氧池、生物活性炭(BAC)滤池构成的组合工艺进行处理，进一步去除生化出水中残留的有机物和悬浮物，为废水的深度处理创造条件。

该单元既可以作为生化系统的后续处理单元，保证废水达到一级排放标准，也可以作为进入后续处理的预处理单元，生化处理后的废水仍含有少量不能为微生物降解的物质，可利用本单元得到进一步去除。生化处理后的废水先进入臭氧池，臭氧池进水停留时间为20-40min(优选为30min)。其臭氧投加分四段，第1-3段分别为设计量的50％、30％、20％，第四段为后续反应，不投加臭氧，在池底采用管式微孔曝气系统，在臭氧接触池出水口顶部设有臭氧尾气收集管，收集残余臭氧至尾气破坏器。

从臭氧池出来的废水进入生物活性炭(BAC)滤池，BAC滤池采用煤质颗粒活性炭，停留时间为5-8h(优选为6h)，生物活性炭(BAC)滤池出水可排入清水池，清水池出水可用于绿化等简单回用目的，如需要回用于生产工艺中，则需要将出水再依次经过超滤系统和反渗透系统，进行超滤和反渗透处理：

将清水池中的出水引入超滤系统，可进一步降低水中的污染指数(SDI)值，延长后续反渗透系统的使用寿命，且超滤后得到的浓水可进入生化系统进行循环处理，提高水的重复利用率；

(5)超滤系统出水进入反渗透系统，去除其中大部分离子，出水排入回用水池，可用作生产工艺用水。

本发明的有益效果在于：

首次提出了碳纤维废水的回用处理工艺，并首次将生化法用于对碳纤维废水的处理中，对废水中的有机物降解效果显著，回收的水能够用于工业生产，且能减轻水体污染，改善生态环境，运行成本低等。

附图说明

图1为本发明碳纤维废水处理回用工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

按图1的碳纤维废水处理回用工艺流程制造碳钢防腐处理设备并连接管道，池体有效容积及水力停留时间如表1所示。按表2物质成份及浓度配制处理前废水(即原水)，其COD值为750mg/L左右。

表1    工艺单元概况表

表2    原水中有机物浓度(单位：mg/L)

废水首先进入调节聚合池进行处理，调节pH值为5.2；

将调节聚合池出水引入气浮池，进行悬浮物的去除，停留时间为15min；

将气浮池出水引入生化系统，依次进入厌氧池和好氧池，厌氧池设为一座，厌氧出水靠重力流进入好氧池，好氧池为两座串联，在好氧池池底采用管式微孔曝气系统，第一座溶解氧DO浓度为0.5mg/L，第二座溶解氧DO控制在3mg/L以上；

将生化处理后的废水引入臭氧池进行处理；

将臭氧池出来的废水引入生物活性炭BAC滤池，BAC滤池采用煤质颗粒活性炭；

将BAC滤池出水排入清水池，测得COD值为25mg/L，氨氮值为2mg/L。

实施例2

将实施例1中的物质浓度提高2倍，按实例1步骤重复实验，得到出水中COD值为29mg/L，氨氮值为3mg/L。

实施例3

将实施例2产水进入超滤+反渗透系统，其中超滤膜采用旭化成的UNA-620A膜，截留直径为0.1μm，设计通量为60L/(m²·h)，反透采用陶氏的BW365-FR膜，出水COD未检出，氨氮值为0.5mg/L。

Claims (8)

1.一种碳纤维废水回用处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)废水首先进入调节聚合池进行处理，调节pH值为5.0-5.5；

2)将调节聚合池出水引入气浮池，进行悬浮物的去除；

3)将气浮池出水引入生化系统，依次进入厌氧池和好氧池，厌氧池设为一座，停留时间为20-30h，厌氧出水靠重力流进入好氧池，好氧池为两座串联，停留时间一共为15-25h，在好氧池池底采用管式微孔曝气系统，第一座溶解氧DO浓度为0.5mg/L，第二座溶解氧DO控制在3mg/L以上；

4)将生化处理后的废水引入臭氧池进行处理，臭氧池进水停留时间为20-40min；

5)将臭氧池出来的废水引入生物活性炭BAC滤池，BAC滤池采用煤质颗粒活性炭，停留时间为5-8h；

6)将BAC滤池出水排入清水池。

2.如权利要求1所述的一种碳纤维废水回用处理的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

7)将清水池的出水引入超滤系统进行超滤处理；

8)将超滤系统的出水引入反渗透系统进行反渗透处理。

3.如权利要求1或2所述的一种碳纤维废水回用处理的方法，其特征在于，在厌氧池和好氧池中采用带孔圆形的塑料空心球作为填料，内装入煤渣作为生物附着体。 

4.如权利要求3所述的一种碳纤维废水回用处理的方法，其特征在于，步骤4)中臭氧的投加分四段，第1-3段分别为设计量的50％、30％、20％，第四段不投加臭氧，在池底采用管式微孔曝气系统，在臭氧接触池出水口顶部设有臭氧尾气收集管。

5.如权利要求1、2或4所述的一种碳纤维废水回用处理的方法，其特征在于，厌氧池停留时间为24h。

6.如权利要求5所述的一种碳纤维废水回用处理的方法，其特征在于，好氧池停留时间为20h。

7.如权利要求1、2、4或6所述的一种碳纤维废水回用处理的方法，其特征在于，臭氧池进水停留时间为30min。

8.如权利要求7所述的一种碳纤维废水回用处理的方法，其特征在于，生物活性炭滤池的停留时间为6h。 

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