CN103304096A - 一种臭氧催化耦合生物硝化处理丙烯腈废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种臭氧催化耦合生物硝化处理丙烯腈废水的方法，其特征在于：采用臭氧催化氧化与生物硝化耦合技术对丙烯腈废水进行深度处理，主要工艺过程如下：来水首先进入调节池（1）进行水质水量的均衡，再流经预氧化塔（3）和催化氧化塔（4）后，自流入臭氧脱除池（5）去除水中残留的臭氧，经硝化池（7）进行氨氮的去除，从清水池（8）排出最终产水，通过碱罐（10）补充硝化所需碱度，臭氧氧化塔尾气收集后进行集中处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，特别是一种臭氧催化耦合生物硝化处理丙烯腈废水的方法。
背景技术
丙烯腈废水是工业废水处理的难点。在由丙烯腈衍生的一系列化工产品生产过程中，产生大量含氮有机废水。这类废水的污染物主要有两大类：一是如腈纶和聚丙烯酰胺等最终产品和大分子中间体，，这类物质聚合度高，难生物降解，很难通过生化作用去除；一是生产原料和一些低聚物中间体，如有机腈和低聚物中间体等，这类污染物生物毒性强，对微生物活性有一定的抑制作用。丙烯腈废水经二级生化处理后，难降解有机物残留在出水中，导致出水有机物含量高，且难再通过生化作用去除。另外，经生化作用后，有机氮化物发生水解，释放出氮素，转化为高浓度的氨氮。而参与生物脱氮的硝化菌属自养菌，对外界环境敏感，容易受有毒有害的抑制，从而无法实现氨氮的有效去除。因此，丙烯腈废水经二级生化处理后，COD和氨氮均难达到排放要求，尤其是氨氮指标，出水浓度远远高于标准要求，给企业带来了很大的环保压力。
发明内容
本发明提出一种臭氧催化耦合生物硝化处理丙烯腈废水的方法，其特征在于：
1. 采用臭氧催化氧化与生物硝化耦合技术对丙烯腈废水进行深度处理，主要工艺过程如下：1）来水首先进入调节池进行水质水量的均衡，2）流经臭氧氧化塔，3）自流入臭氧脱除池去除水中残留的臭氧，4）进入硝化池进行氨氮的去除，5）从清水池排出最终产水，6）通过碱罐补充硝化所需碱度，7）臭氧氧化塔尾气收集后进行集中处理。
2. 所述的臭氧氧化塔与硝化池顺序不可颠倒。
3. 所述的臭氧氧化塔由预氧化塔和催化氧化塔组成。
4. 所述的预氧化塔内填装高孔隙率惰性填料，包括鲍尔环、拉西环、阶梯环和矩鞍环；催化氧化塔内填装催化剂，包括活性炭和以氧化铝为载体的多相催化剂。
5. 所述的预氧化塔和催化氧化塔的总水力停留时间为0.25-4h，根据具体水质确定。
6. 废水的臭氧投加量为10-300mg/L，根据具体水质确定；
7.所述的硝化池形式包括SBR池、生物接触氧化池、曝气生物滤池中的一种或几种，停留时间或反应时间根据进水氨氮浓度确定。
8. 根据水质情况向硝化池内投加氢氧化钠和碳酸钠中的一种或者两种来补充碱度，控制pH值范围在7.0-8.5之间。
9.用于补充碱度的加药点在臭氧脱除池和硝化池中的一处或两处。
臭氧催化氧化与生物硝化两技术耦合深度处理丙烯腈废水，可使COD和氨氮的去除效果达到最佳。与现有技术相比，该发明具有以下特点：
1. 臭氧氧化塔利用臭氧的强氧化性，通过下面两种途径强化难降解有机物的去除：一是将难降解有机物矿化为二氧化碳和水，实现彻底去除；二是打破难降解有机物结构，将其转化为可生化物质，在硝化池中通过生化作用去除。本发明通过臭氧氧化与生化耦合作用，实现废水中难降解有机物的彻底去除。
2. 臭氧催化氧化去除有毒有害物质，为硝化菌营造有利生长环境。丙烯腈废水水质复杂，生化系统经常会受到有毒有害物质冲击。与异养菌相比，硝化细菌对外界环境比较敏感，易受有毒有害物质抑制，失去硝化活性。耦合工艺中，废水先经臭氧催化氧化处理，使得有毒有害物质浓度降低，从而保证硝化细菌免受冲击，从而增强整个耦合工艺的抗冲击能力。
3.通过臭氧的氧化作用，破坏含氮有机物结构，释放氨氮，使得后续的硝化工艺对氨氮的去除更加彻底。
4. 臭氧催化氧化去除有机物的同时为硝化菌提供无机碳源。硝化菌属自养菌，以水中存在的二氧化碳、碳酸盐及重碳酸盐等无机碳作为合成自身物质的碳源，而臭氧催化氧化可实现有机物的彻底矿化，将有机碳转化为二氧化碳，为硝化菌的生长创造更加有利的条件。
附图说明
附图1是本发明一种臭氧催化氧化耦合生物硝化深度处理丙烯腈废水的工艺流程示意图。
其中1为调节池，2为1#提升泵，3为预氧化塔，4为催化氧化塔，5为臭氧脱除池，6为2#提升泵，7为硝化池，8为清水池，9为加碱泵，10为碱罐。
具体实施方式
实施例1
某炼化公司丙烯腈废水2400 m3/d，目前采用二级生化工艺进行处理，结果表明，现有工艺对氨氮无去除作用，反而由于生化水解作用，有机氮转化为氨氮，导致出水氨氮远高于进水氨氮。另外，因进水中含有大量难降解有机物，出水COD存在超标问题。因此，拟采用本发明臭氧催化氧化耦合生物硝化的工艺方法，在原有二级生化处理工艺基础上增加深度处理单元，开展了规模为15m3/d的现场中试试验。
预氧化塔内填装不锈钢鲍尔环填料，催化氧化塔内填装以γ-Al2O3为载体的多相催化剂；废水的臭氧投加量为（100-300）mg/L，由预氧化塔和催化氧化塔组成的臭氧氧化塔的停留时间为（2-4）h。硝化池采用SBR形式，反应周期为8h。在SBR曝气阶段向池内投加氢氧化钠溶液，以控制池内pH值在7.0-8.5之间。
深度处理装置进水COD为（162-553）mg/L，平均为259 mg/L；进水氨氮为151-378 mg/L，平均为200 mg/L。经本发明工艺方法深度处理后，出水COD为（48-98）mg/L，平均为63 mg/L；出水氨氮为（2.2-8.6）mg/L，平均为4.3 mg/L。
实施例2
某炼化公司丙烯腈废水2000m3/d，目前采用SBR工艺进行生化处理。生化出水含有一定浓度的氨氮，COD偶有不达标现象。采用本发明臭氧催化氧化耦合生物硝化的工艺方法对该公司生化出水进行了16 m3/d的中试试验，以解决废水达标排放问题。
预氧化塔内填装不锈钢鲍尔环，催化氧化塔内填装柱状活性炭与γ-Al2O3为载体多相催化剂的混合物；废水的臭氧投加量为（10-100）mg/L，臭氧氧化塔的停留时间为（0.25-1）h。硝化池采用BAF形式，水力停留时间为6h。在臭氧脱除池内投加碳酸钠和氢氧化钠混合液，以控制BAF内pH值在7-8.5之间。
小试试验进水COD平均108 mg/L，氨氮平均为96.4 mg/L。经本发明工艺方法深度处理后，出水COD平均为89 mg/L，氨氮平均为4.8 mg/L，大大优于国家《污水综合排放标准》（8978-1996）石化行业二级标准要求。
实施例3
某石化公司丙烯腈废水9600 m3/d，目前采用纯氧曝气与生物接触氧化工艺进行处理。生化出水COD较高，含有一定浓度的氨氮。采用本发明臭氧催化氧化耦合生物硝化的工艺方法对该公司生化出水进行了小试试验，以作为该公司污水处理系统改造的工程依据。
预氧化塔内填装θ环填料，催化氧化塔内填装柱状活性炭为催化剂；废水的臭氧投加量为（100-200）mg/L，在臭氧氧化塔内的停留时间为（1-2）h。硝化池采用BAF形式，水力停留时间为3h。在臭氧脱除池内投加氢氧化钠溶液，以控制BAF内pH值在7-8.5之间。
小试试验进水水质较稳定，COD平均280 mg/L；氨氮平均为46.9 mg/L，最高为64.9 mg/L。经本发明工艺方法深度处理后，出水COD为（64-95）mg/L，平均为81 mg/L；出水氨氮为（6.3-15）mg/L，平均为8.3 mg/L，满足厂方要求的COD≤100 mg/L，氨氮≤20 mg/L的出水水质要求。
Claims (9)
1.一种臭氧催化耦合生物硝化处理丙烯腈废水的方法，其特征在于：采用臭氧催化氧化与生物硝化耦合技术对丙烯腈废水进行深度处理，主要工艺流程如下：1）来水首先进入调节池进行水质水量的均衡，2）流经臭氧氧化塔，3）自流入臭氧脱除池去除水中残留的臭氧，4）进入硝化池进行氨氮的去除，5）从清水池排出最终产水，6）通过碱罐补充硝化所需碱度，7）臭氧氧化塔尾气收集后进行集中处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的臭氧氧化塔与硝化池顺序不可颠倒。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的臭氧氧化塔由预氧化塔和催化氧化塔组成。
4.根据权利要求1和3所述的方法，其特征在于：所述的预氧化塔内填装高孔隙率惰性填料，包括鲍尔环、拉西环、阶梯环和矩鞍环；催化氧化塔内填装催化剂，包括活性炭和以氧化铝为载体的多相催化剂。
5.根据权利要求1、3和4所述的方法，其特征在于：所述的预氧化塔和臭氧催化氧化塔的总水力停留时间为0.25-4h，根据具体水质确定。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：废水的臭氧投加量为10-300mg/L，根据具体水质确定。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的硝化池形式包括但不限于SBR池、生物接触氧化池、曝气生物滤池中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据水质情况向硝化池内投加氢氧化钠和碳酸钠中的一种或者两种来补充碱度，控制pH值范围在7.0-8.5之间。
9.根据权利要求1和8所述的方法，其特征在于：用于补充碱度的加药点在臭氧脱除池和硝化池中的一处或两处。
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