CN102674635B

CN102674635B - 腈纶废水的生物化学处理方法

Info

Publication number: CN102674635B
Application number: CN201210172104.1A
Authority: CN
Inventors: 周岳溪; 蒋进元
Original assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: CN102674635A

Abstract

本发明腈纶废水的生物化学处理方法涉及一种处理废水的方法，其优点在于：丙烯腈去除率高、废水COD_Cr去除率高。本发明包括以下步骤：1）调节腈纶废水的pH值至7~9，根据腈纶废水水质投加Na₃PO₄；2）将步骤1所得废水进行第一级厌氧/好氧处理，第一级厌氧反应器和第一级好氧反应器均采用生物膜法，其中第一级厌氧反应器和第一级好氧反应器中均采用聚氨酯填料作载体；3）在第一级厌氧/好氧处理后，进行第二级厌氧/好氧处理，进行生物化学处理后出水，其中：第二级厌氧反应器采用生物膜法，第二级厌氧反应器中采用软性纤维作为载体，第二级好氧反应器采用活性污泥法，经过驯化的活性污泥浓度为3-7g/L。

Description

腈纶废水的生物化学处理方法

技术领域

本发明涉及一种处理废水的方法，特别是涉及一种处理腈纶废水的生物化学法。

背景技术

腈纶生产过程中工艺路线长，多个步骤都会产生废水，如：聚合过程、纺丝过程、卷曲毛条过程，因此腈纶废水成分复杂、有机物含量高，特别是腈纶聚合单元生产过程中形成了生物难降解物质（即：不同分子量的低聚物和高浓度的亚硫酸盐），这些生物难降解物质会对微生物产生抑制作用，同时还含有氰类等易对微生物产生毒害作用的物质，所以造成废水的可生化性较差，BOD₅/COD_Cr一般均小于0.2，所以普通的生物方法很难直接处理。这些复杂的污染成分是导致腈纶废水处理效果差、不能使废水稳定达标排放的主要原因。

目前对腈纶废水的生化处理方法主要有活性污泥法、生物膜法等方法。活性污泥法较为成熟的一种处理方法，但也面临着污泥耐冲击负荷低、易解体或膨胀等缺点；此外回流污泥消耗大量的动力。生物膜法较活性污泥法没有上述等缺点，但载体种类的繁多，针对腈纶这种废水那种载体更好些，还需要大量的研究。国内现有的处理腈纶废水的工程，生化部分大多出水COD不达标。因此对腈纶废水生化处理方法的开发亟待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种丙烯腈去除率高、废水COD_Cr去除率高的腈纶废水的生物化学处理方法。

本发明提供一种腈纶废水的生物化学处理方法，包括以下步骤：

（1）调节腈纶废水的pH值至7~9并投加Na₃PO₄，使腈纶废水中的化学需氧质量∶磷元素质量=（190-200）∶1，其中腈纶废水中的化学需氧质量=腈纶废水的COD_Cr×腈纶废水的体积，磷元素质量是指加入Na₃PO₄后腈纶废水中的总磷质量；腈纶废水的pH值为6-9，调节其pH值时可用碳酸氢钠、氢氧化钠等碱性药剂，优选为碳酸氢钠，因为碳酸氢钠具有缓冲能力且还具有增加无机碳的作用；

（2）将步骤1所得废水进行第一级厌氧/好氧处理，废水先进第一级厌氧反应器处理后再进入第一级好氧反应器，第一级厌氧反应器和第一级好氧反应器均采用生物膜法，其中第一级厌氧反应器和第一级好氧反应器中均采用聚氨酯填料作载体，载体填充率为20-50体积%；

（3）在第一级厌氧/好氧处理后，进行第二级厌氧/好氧处理，废水先进第二级厌氧反应器处理后再进入第二级好氧反应器，进行生物化学处理后出水，其中：第二级厌氧反应器采用生物膜法，第二级厌氧反应器中采用软性纤维作为载体，载体填充率20-50体积%，第二级好氧反应器采用活性污泥法，经过驯化的活性污泥浓度为3-7g/L。

本发明腈纶废水的生物化学处理方法，其中废水在第一级厌氧反应器中的水力停留时间为5-10h；废水在第一级好氧反应器中的水力停留时间为10-25h，控制溶解氧浓度为2.0-4.0mg/L。

本发明腈纶废水的生物化学处理方法，其中废水在第二级厌氧反应器中的水力停留时间为10-15h；废水在第二级好氧反应器中的水力停留时间为15-25h，控制溶解氧浓度为2.0-5.0mg/L。

本发明腈纶废水的生物化学处理方法，其中所述第一级厌氧反应器为折流式厌氧反应器，该反应器内设置有垂直于厌氧反应器下底面的折流板，所述折流板在厌氧反应器内部从左到右依次排列，从左到右排序为第奇数个的折流板上端固定连接在厌氧反应器上顶面，其下端与厌氧反应器的下底面之间有间隔，从左到右排序为第偶数个的折流板下端固定连接在厌氧反应器下底面，其上端与厌氧反应器的上顶面之间有间隔。

本发明腈纶废水的生物化学处理方法，其中所述第一级厌氧反应器中的折流板将第一级厌氧反应器在水平方向分成了若干个不封闭的格子，这些格子从左到右依次记为第一格至第n+1格，其中n为第一级厌氧反应器中折流板的数量，第一级厌氧反应器采用第一格上部进水，废水折流式通过每格后从第n+1格上部溢流出水，水力搅拌的方式。第一级厌氧反应器中折流板的个数最好为奇数个。

本发明腈纶废水的生物化学处理方法，其中所述第二级厌氧反应器采用底部进水、溢流出水，水力搅拌的方式。

本发明腈纶废水的生物化学处理方法，其中所述第一级好氧反应器和第二级好氧反应器均为垂直折流式好氧反应器，第一级好氧反应器和第二级好氧反应器内部设置有垂直于好氧反应器下底面的折流板，所述折流板下端固定连接在好氧反应器下底面上，折流板上端与好氧反应器上顶面有间隔。

本发明腈纶废水的生物化学处理方法，其中所述第一级好氧反应器中和第二好氧反应器中的折流板分别将第一级和第二级好氧反应器在水平方向分成了若干个不封闭的格子，这些格子从左到右依次记为第一格至第n+1格，其中n为第一级或第二级好氧反应器中折流板的数量，第一级和第二级好氧好氧反应器均采用第一格底部进水，垂直折流式通过每格后从最后一格上部溢流出水，底部曝气的方式。

本发明腈纶废水的生物化学处理方法，其中：所述第一级好氧反应器气水体积比为（35-40）∶1；所述二级好氧反应器气水体积比为（15-20）∶1。控制气水比不仅对溶解氧产生影响，在通入气体的过程中，也会产生了搅拌的作用。

本发明中，软性纤维填料以醛化纤纶为基本材料，采用悬挂方式均匀布置，填充比为20-50%，所有填料均淹没于水面常水面下20cm；折流板的设置方式可以根据污水处理量、每格间距进行调节。

本发明腈纶废水的生物化学处理方法与现有技术不同之处在于：通过两级厌氧/好氧处理，丙烯腈的去除率可达到100%以上，对废水COD_Cr的总去除率达到70%以上。

下面结合附图对本发明腈纶废水的生物化学处理方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明中第一级厌氧/好氧处理时所用反应器的示意图；

图2为本发明中第二级厌氧/好氧处理时所用反应器的示意图；

具体实施方式

实施例1：

1、腈纶废水的pH值为6-9，加入NaHCO₃调节腈纶废水pH值至7-9，投加Na₃PO₄，使腈纶废水中的化学需氧质量∶磷元素质量=190∶1，其中腈纶废水中的化学需氧质量=腈纶废水的COD_Cr×腈纶废水的体积，磷元素质量是指加入Na₃PO₄后腈纶废水中的总磷质量；

2、步骤1所得废水进行第一级厌氧/好氧处理，废水先进厌氧反应器处理后再进入好氧反应器，第一级厌氧反应器和第一级好氧反应器均采用生物膜法，其中第一级厌氧反应器和第一级好氧反应器中均采用聚氨酯填料作载体，载体填充率为20体积%，废水在第一级厌氧反应器中的水力停留时间为5h；废水在第一级好氧反应器中的水力停留时间为25h，控制溶解氧浓度为4.0mg/L；

3、废水先进厌氧反应器处理后再进入好氧反应器，进行生物化学处理后出水，其中：第二级厌氧反应器采用生物膜法，第二级厌氧反应器中采用软性纤维作为载体，载体填充率50体积%，第二级好氧反应器采用活性污泥法，经过驯化的活性污泥浓度为3g/L。废水在第二级厌氧反应器中的水力停留时间为15h；废水在第二级好氧反应器中的水力停留时间为25h，控制溶解氧浓度为2.0mg/L，

如图1所示，其中第一级厌氧反应器11为折流式厌氧反应器，该反应器内设置有垂直于厌氧反应器下底面的折流板111，所述折流板111在第一厌氧反应器11内部从左到右依次排列，从左到右排序为第奇数个的折流板111上端固定连接在第一级厌氧反应器11上顶面，其下端与第一厌氧反应器11的下底面之间有间隔，从左到右排序为第偶数个的折流板111下端固定连接在第一厌氧反应器11下底面，其上端与第一厌氧反应器11的上顶面有间隔。

第一级厌氧反应器中的折流板总共有三个，折流板将第一级厌氧反应器在水平方向分成了四个不封闭的格子，这些格子从左到右依次记为第一格至第四格，第一级厌氧反应器采用第一格上部进水，废水折流式通过每格后从第四格上部溢流出水，水力搅拌的方式。

其中第一级好氧反应器12为垂直折流式好氧反应器，该反应器内部设置有垂直于好氧反应器下底面的折流板121，所述折流板121下端固定连接在第一级好氧反应器12下底面上，折流板121上端与第一级好氧反应器12上顶面之间有间隔。

第一级好氧反应器的折流板总共为三个，折流板将第一级好氧反应器在水平方向分成了四个不封闭的格子，这些格子从左到右依次记为第一格至第四格，第一级好氧反应器采用第一格底部进水，垂直折流式通过每格后从最后一格上部溢流出水，底部曝气的方式。

在此条件下，经过第一级缺氧/好氧处理后腈纶废水的处理效果如表1。

表1.生物膜法厌氧/好氧处理后腈纶废水的水质变化

由表1可以看出，腈纶废水进水COD_Cr为700mg/L左右，出水COD_Cr为306mg/L；进水BOD₅为320mg/L，出水BOD₅为110mg/L；经第一级厌氧/好氧处理后出水B/C值由0.46降为0.36；经过生化处理后废水的COD_Cr去除率为56.6%；特征有毒有机物丙烯腈去除率为86.4%。

将所得第一级厌氧/好氧出水进行第二级厌氧/好氧处理。

如图2所示，第二级厌氧反应器21未设置有折流板，为完全混合型反应器，第二级厌氧反应器采用底部进水、溢流出水，水力搅拌的方式；

第二级好氧反应器22为垂直折流式反应器，该反应器内部设置有垂直于好氧反应器下底面的折流板221，所述折流板221下端固定连接在第二级好氧反应器22下底面上，折流板221上端与第二级好氧反应器22上顶面有间隔。折流板共有两块，将第二级厌氧反应器22在水平方向分成了三个不封闭的格子，这些格子从左到右依次记为第一格至第三格，第二级厌氧反应器采用第一格底部进水，废水折流式通过每格后从第三格上部溢流出水，底部曝气的方式。

在此条件下，经过第二级厌氧/好氧处理后腈纶废水的处理效果如表2。

表2.第二级厌氧/好氧处理后水质变化

由表2可以看出，第一级厌氧/好氧出水COD_Cr为306mg/L，出COD_Cr为146mg/L；进水BOD₅为110mg/L，出水BOD₅为15mg/L；经第二级厌氧/好氧处理后出水B/C值由0.36降为0.10；经过第二级生化处理后废水的COD_Cr总去除率为79%；特征有毒有机物丙烯腈总去除率为100.0%。

实施例2：

使用与实施例1相同的第一级厌氧/好氧处理装置和第二级厌氧/好氧处理装置。

1、腈纶废水的pH值为6-9，加入NaHCO₃调节腈纶废水pH值至7-9，投加Na₃PO₄，使腈纶废水中的化学需氧质量∶磷元素质量=200∶1，其中腈纶废水中的化学需氧质量=腈纶废水的COD_Cr×腈纶废水的体积，磷元素质量是指加入Na₃PO₄后腈纶废水中的总磷质量；

2、步骤1所得废水进行第一级厌氧/好氧处理，废水先进厌氧反应器处理后再进入好氧反应器，第一级厌氧反应器和第一级好氧反应器均采用生物膜法，其中第一级厌氧反应器和第一级好氧反应器中均采用聚氨酯填料作载体，载体填充率为50体积%，废水在第一级厌氧反应器中的水力停留时间为10h；废水在第一级好氧反应器中的水力停留时间为10h，控制溶解氧浓度为2.0mg/L；

3、废水先进厌氧反应器处理后再进入好氧反应器，进行生物化学处理后出水，其中：第二级厌氧反应器采用生物膜法，第二级厌氧反应器中采用软性纤维作为载体，载体填充率20体积%，第二级好氧反应器采用活性污泥法，经过驯化的活性污泥浓度为7g/L。废水在第二级厌氧反应器中的水力停留时间为10h；废水在第二级好氧反应器中的水力停留时间为15h，控制溶解氧浓度为5mg/L。

在此条件下，经过第一级缺氧/好氧处理后腈纶废水的处理效果如表3。

表3.生物膜法厌氧/好氧处理后腈纶废水的水质变化

由表3可以看出，腈纶废水进水COD_Cr为850mg/L左右，出水COD_Cr为318mg/L；进水BOD₅为385mg/L，出水BOD₅为100mg/L；经第一级厌氧/好氧处理后出水B/C值由0.45降为0.31；经过生化处理后废水的COD_Cr去除率为62.6%；特征有毒有机物丙烯腈去除率为81.6%。

将所得第一级厌氧/好氧出水进行第二级厌氧/好氧处理。

在此条件下，经过第二级厌氧/好氧处理后腈纶废水的处理效果如表4。

表4.第二级厌氧/好氧处理后水质变化

由表2可以看出，第二级厌氧/好氧进水COD_Cr为318mg/L，出COD_Cr为130mg/L；进水BOD₅为100mg/L，出水BOD₅为25mg/L；经第二级厌氧/好氧处理后出水B/C值由0.31降为0.19；经过第二级生物化学处理后废水的COD_Cr总去除率为84.7%；特征有毒有机物丙烯腈总去除率为100.0%。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种腈纶废水的生物化学处理方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）调节腈纶废水的pH值至7～9并投加Na₃PO₄，使腈纶废水中的化学需氧质量：磷元素质量=（190-200）：1，其中腈纶废水中的化学需氧质量=腈纶废水的COD_Cr×腈纶废水的体积，磷元素质量是指加入Na₃PO₄后腈纶废水中的总磷质量；

（3）在第一级厌氧/好氧处理后，进行第二级厌氧/好氧处理，废水先进第二级厌氧反应器处理后再进入第二级好氧反应器，进行生物化学处理后出水，其中：第二级厌氧反应器采用生物膜法，第二级厌氧反应器中采用软性纤维作为载体，载体填充率20-50体积%，第二级好氧反应器采用活性污泥法，经过驯化的活性污泥浓度为3-7g/L；

其中，废水在第一级厌氧反应器中的水力停留时间为5-10h；废水在第一级好氧反应器中的水力停留时间为10-25h，控制溶解氧浓度为2.0-4.0mg/L；

所述废水在第二级厌氧反应器中的水力停留时间为10-15h；废水在第二级好氧反应器中的水力停留时间为15-25h，控制溶解氧浓度为2.0-5.0mg/L；

所述第一级好氧反应器气水体积比为（35-40）：1；所述第二级好氧反应器气水体积比为（15-20）：1。

2.根据权利要求1所述的腈纶废水的生物化学处理方法，其特征在于：所述第一级厌氧反应器为折流式厌氧反应器，该反应器内设置有垂直于厌氧反应器下底面的折流板，所述折流板在厌氧反应器内部从左到右依次排列，从左到右排序为第奇数个的折流板上端固定连接在厌氧反应器上顶面，其下端与厌氧反应器的下底面之间有间隔，从左到右排序为第偶数个的折流板下端固定连接在厌氧反应器下底面，其上端与厌氧反应器的上顶面之间有间隔。

3.根据权利要求2所述的腈纶废水的生物化学处理方法，其特征在于：所述第一级厌氧反应器中的折流板将第一级厌氧反应器在水平方向分成了若干个不封闭的格子，这些格子从左到右依次记为第一格至第n+1格，其中n为第一级厌氧反应器中折流板的数量，第一级厌氧反应器采用第一格上部进水，废水折流式通过每格后从第n+1格上部溢流出水，水力搅拌的方式。

4.根据权利要求1或3所述的腈纶废水的生物化学处理方法，其特征在于：所述第二级厌氧反应器采用底部进水、溢流出水，水力搅拌的方式。

5.根据权利要求1或3所述的腈纶废水的生物化学处理方法，其特征在于：所述第一级好氧反应器和第二级好氧反应器均为垂直折流式好氧反应器，第一级好氧反应器和第二级好氧反应器内部设置有垂直于好氧反应器下底面的折流板，所述折流板下端固定连接在好氧反应器下底面上，折流板上端与好氧反应器上顶面有间隔。

6.根据权利要求5所述的腈纶废水的生物化学处理方法，其特征在于：所述第一级好氧反应器中和第二好氧反应器中的折流板分别将第一级和第二级好氧反应器在水平方向分成了若干个不封闭的格子，这些格子从左到右依次记为第一格至第n+1格，其中n为第一级或第二级好氧反应器中折流板的数量，第一级和第二级好氧-反应器均采用第一格底部进水，垂直折流式通过每格后从最后一格上部溢流出水，底部曝气的方式。