CN103332824A - 一种dnt生产废水复合处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种DNT生产废水复合处理系统及其处理方法，属于废水处理领域。本发明的目的是为了解决传统DNT生产废水的处理中存在的处理工艺复杂、处理费用高、处理效果差、容易造成二次污染等缺点。该系统包括：调节池、电化学池、中和絮凝池、沉淀池1、厌氧池、好氧池、沉淀池2、砂滤池和活性炭过滤器。本发明将物化与生化工艺结合，通过电化学处理单元提高废水可生化性，然后通过生化处理单元去除大部分污染物，最后通过活性炭吸附工艺进行把关，保证出水达标排放。本发明工艺成本低、处理效果好，废水处理后COD降至80mg/L以下，DNT小于3mg/L。

Description

一种DNT生产废水复合处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及一种DNT生产废水复合处理系统及其处理方法，属于废水处理领域。 

背景技术

二硝基甲苯(dinitrotoluene，简称DNT)，是重要的化工中间体，广泛的应用于医药、染料、炸药以及高分子材料工业中。在二硝基甲苯的合成和精制洗涤过程中会产生大量有机废水。该废水呈碱性，污染物含量高，成分复杂，环境危害非常大。废水中的DNT等硝基化合物性质稳定，具有生物毒性，几乎不能通过单纯的生化处理工艺降解。因此，必须对DNT生产废水进行预处理，降低其生物毒性，提高可生化性。 

目前，国内DNT生产废水处理工艺主要有焚烧法、活性炭吸附法、微电解法等。 

焚烧法的原理是：先将废水加热浓缩，再将浓缩后的废水与燃料油(重油)一起在高温下燃烧，废水中的有机物在高温下燃烧，产生由二氧化碳、二氧化硫、氮气、一氧化氮以及二氧化氮等气体组成的高温混合气体，该高温气体再用于废水浓缩，回收热量。不可燃的无机盐则呈熔融态积聚于炉底，形成炉渣，主要成分是硫酸钠、硫化钠和碳酸钠。焚烧法工艺较为简单，投资费用低，并已实现工业化，是我国军工企业普遍采用的处理工艺。但焚烧法运行费用高，需要消耗大量燃料，焚烧过程产生的含硫和含硝气体以及粉尘会对大气造成污染，这在很大程度上限制了焚烧法的应用。 

活性炭吸附法利用活性炭吸附去除DNT生产废水中的污染物。活性炭是用木材、煤、果壳等含碳物质在高温缺氧条件下活化制成，它具有巨大的比表面积，通过物理或化学作用可将废水中的有机物牢固地吸附，从而使废水得到净化。活性炭吸附处理DNT废水只是将污染物从液相转移到了固相，活性炭吸附饱和后必须进行再生或重新更换活性炭。必须对再生过程脱附的污染物或废弃的活性炭作进一步处理，以免造成二次污染。根据已有的工程实例，用活性炭 吸附处理DNT生产废水时，由于废水中污染物的含量高，活性炭用量非常大，而且只能进行有限次数的再生(1-3次)，导致运行费用高昂，而且废弃的活性炭属于危险废物，处置费用也很高。 

微电解法利用金属腐蚀原理，利用铁屑在水溶液中与碳形成的微小原电池，通过电极反应来处理废水中的有机物。该法能将大部分的硝基化合物胺化，并使部分苯环打开，对DNT的降解虽不彻底，但可有效提高废水的可生化性。为了加快反应的进行，需要将废水pH先加酸调至酸性，等反应完成后再加碱调回中性，操作过程较为烦琐。另外，微电解法需要与其他处理方法结合方能达到较好的处理效果。 

发明内容

本发明的目的是为了解决传统DNT生产废水的处理中存在的处理工艺复杂、处理费用高、处理效果差、容易造成二次污染等缺点，而提供一种DNT生产废水复合处理系统，采用电化学+厌氧+接触氧化的复合工艺处理DNT生产废水，处理效果好，运行费用低，操作简单，无二次污染。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

本发明的一种DNT生产废水复合处理系统，该系统包括：调节池、电化学池、中和絮凝池、沉淀池1、厌氧池、好氧池、沉淀池2、砂滤池和活性炭过滤器。 

调节池用来调节废水pH和污染物浓度的反应池。调节池内设置pH实时监测装置、酸碱调节剂投放装置及曝气搅拌装置；其中，酸碱调节剂投放装置根据pH实时监测装置设置的pH预定范围自动投放酸碱调节剂，将待处理废水的pH调整至pH预定范围。 

电化学池用于对废水进行电化学处理，电化学池内设置电化学设备，电化学池底部安装曝气搅拌装置。电化学设备中阳极采用高析氧电位型钛基二氧化锡电极(Ti/SnO₂)，该电极采用刷涂热氧化法制备，阴极采用不锈钢板，在两个极板间填充表面负载有Sn-Sb-Ag的陶瓷粒子和铁屑。 

中和絮凝池内设置pH实时监测装置、酸碱调节剂投放装置、絮凝剂投放装置、曝气装置；其中，酸碱调节剂投放装置根据pH监测装置设置的调节范围自 动投放酸碱调节剂，将待处理废水的pH调整至调节范围。 

厌氧池为封闭池体，外部设置保温层，内部设置厌氧填料、加热装置和温度实时监控装置，加热装置根据温度实时监控装置设置的温度调节范围自动对厌氧池废水进行温度调节；厌氧池顶设沼气放空管。 

好氧池内部设置好氧填料和曝气装置，好氧填料与曝气装置分区放置，以减小曝气对填料的扰动，减少生物膜脱落；曝气装置采用旋混曝气器。 

砂滤池为双层滤料，上层为厚0.4-0.5m，粒径0.8-1.8mm的无烟煤；下层为厚0.4-0.5m，粒径0.5-1.2mm的石英砂；进水口设置在砂滤池双层滤料的上端，出水口设置在砂滤池双层滤料的下端。 

活性炭过滤器采用木质颗粒活性炭，粒径2-5mm。 

沉淀池1的进水口设置在池体底部中心，出水口设置池体的侧面，沉淀池的底部还设置有排泥通道。 

沉淀池2的进水口设置在池体底部中心，出水口设置池体的侧面，沉淀池的底部还设置有排泥通道和污泥回流通道。 

调节池、电化学池、中和絮凝池、沉淀池1、厌氧池、好氧池、沉淀池2、和砂滤池之间的进出水口依次通过管路连接，砂滤池的出水口连接活性炭过滤器；沉淀池1和沉淀池2的排泥通道均通过排泥泵管路连接污泥浓缩池的进水口，污泥浓缩池的出泥口连接带式压滤机；沉淀池2的污泥回流通道通过回流泵与厌氧池的进水口相连。 

本发明的一种DNT生产废水复合处理方法，具体处理步骤如下： 

1)通过加入酸性或碱性调节剂将DNT生产废水的pH值调整至3～4，同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为2∶1。 

2)将经第1)步pH值调节处理后的DNT生产废水进行电化学处理，电化学处理中的电流密度为10mA/cm²，停留时间为2h，在电化学处理的同时进行曝气搅拌，使废水混合均匀。 

3)将经过第2)步电化学处理后DNT生产废水通过加入酸性或碱性调节剂将DNT生产废水的pH值调整至中性，并在调节pH后加入聚合氯化铝和聚丙烯酰氨，投加量分别为聚合氯化铝10mg/L、聚丙烯酰氨2mg/L，再曝气搅拌5min后沉淀1h，去除废水中的悬浮物。 

4)将经过第3)步沉淀处理后的DNT生产废水中的下层污泥抽出，依次进行浓缩、脱水处理； 

然后将经过第3)步沉淀处理后的DNT生产废水中的上层清液排入厌氧环境中厌氧处理96h，厌氧处理的环境温度为35±2℃；再将该上层清液置于好氧环境中好氧处理72h，再次沉淀1h，去除废水中的悬浮物。 

5)将经过第4)步再次沉淀处理后的DNT生产废水中的下层污泥抽出，依次进行浓缩、脱水处理； 

然后将经过第4)步沉淀处理后的DNT生产废水中的上层清液依次经过双层滤料和活性炭过滤。 

其中，将步骤5)中的下层污泥40％回流至厌氧池，可提高废水处理效果，降低后续浓缩、脱水处理的难度。 

有益效果 

本发明将物化与生化工艺结合，通过电化学处理单元提高废水可生化性，然后通过生化处理单元去除大部分污染物，最后通过活性炭吸附工艺进行把关，保证出水达标排放。本发明充分发挥了物化工艺处理效果好生化工艺成本低的优点，在保证处理效果的同时有效降低了运行费用。采用本发明的装置及方法处理DNT生产废水后的各项指标，COD(化学需氧量)可降至80mg/L以下，DNT小于3mg/L，符合《兵器工业水污染物排放标准火炸药》(GB14470.1-2002)的要求，其中COD指标可达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准。 

附图说明

图1为本发明DNT生产废水复合处理系统的处理过程示意图； 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的内容做进一步描述： 

实施例 

以某工厂排出的DNT生产废水为处理对象，其各项参数为：COD＝3000±300mg/L，DNT＝300～400mg/L，BOD＝27～48mg/L，B/C＝0.09～0.12，pH＝7.6～9.5。 

采用本发明装置及方法对上述DNT生产废水进行复合处理；具体处理过程如下： 

1)将DNT废水通过调节池的进水口排入调节池内，设定调节池内pH实时监测装置的pH调节范围为3～4，当调节池内的DNT废水在该预设的pH调节范围之外，pH实时监测装置控制酸碱调节剂投放装置投放酸碱调节剂，直至将该DNT废水pH达到该预设的pH调节范围，酸碱调节剂投放装置停止投放，并曝气搅拌10min；再将经过pH值调节处理后的DNT废水通过提升泵从调节池排入电化学池； 

2)将经第1)步pH值调节处理后的DNT废水在电化学池中进行电化学处理，同时曝气搅拌，处理2h，其中，电化学处理中的电流密度为10mA/cm²，曝气搅拌的气水比为2∶1，再将经过电化学处理后的DNT废水通过重力从电化学池排入絮凝池。 

3)中和絮凝池中的pH实时监测装置控制酸碱调节剂投放装置投放酸碱调节剂，将经第2)步电化学处理后的DNT废水在中和絮凝池中pH值调整至中性；再通过絮凝剂投放装置向中和絮凝池内投放絮凝剂，并曝气搅拌10min；絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰氨投加量分别为10mg/L和2mg/L；最后将经过中和絮凝处理后的DNT废水通过重力从中和絮凝池的出水口经沉淀池1底部的进水口排入沉淀池1。 

4)将经过第3)步中和絮凝处理后DNT废水在沉淀池1内沉淀1h，通过沉淀分离去除水中的悬浮物，然后采用排泥泵将沉淀池1内DNT废水中的下层污泥从沉淀池1底部的排泥通道打至污泥浓缩池；再将沉淀处理后的DNT废水中的上层清液通过重力从沉淀池1侧面的出水口排入厌氧池； 

5)将经过第4)步沉淀处理后DNT废水在厌氧池内厌氧处理96h，厌氧处理的环境温度为35±2℃；然后将厌氧处理后DNT废水排入好氧池，在好氧池内好氧处理72h，好氧填料与曝气装置分区放置，曝气装置采用旋混曝气器。 

6)将经过第5)步好氧处理后DNT废水通过重力从好氧池的出水口经沉淀池2底部的进水口排入沉淀池2，在沉淀池2内再次沉淀1h，通过沉淀分离去除废水中的悬浮物；然后采用污泥回流泵将沉淀池2内DNT废水中的下层污泥的40％，从沉淀池2底部的污泥回流通道打回至厌氧池；并采用排泥泵将沉淀池 2内DNT废水中的下层污泥的60％，从沉淀池2底部的排泥通道打至污泥浓缩池； 

再将沉淀处理后的DNT废水中的上层清液通过重力从沉淀池2侧面的出水口排入砂滤池。 

7)污泥浓缩池对第4)步沉淀池1底部的排泥通道排入的污泥和第6)步沉淀池2底部的排泥通道排入的污泥进行浓缩处理，再将浓缩处理后的污泥从污泥浓缩池的出泥口排入带式压滤机进行脱水处理。 

8)经第6)步再次沉淀处理后的DNT废水上层清液在砂滤池内经过双层滤料过滤，进一步去除悬浮物；双层滤料分别为上层为厚0.5m，粒径0.8-1.8mm的无烟煤；下层为厚0.5m，粒径0.5-1.2mm的石英砂。 

9)经第8)步砂滤池过滤后的DNT废水，从砂滤池的出水口经过粒径为2-5mm的木质颗粒活性炭过滤器再次过滤吸附，去除废水中残余的污染物，废水处理完成，其中废水经过活性炭过滤器的滤速为10m/h。 

采用本发明的系统和方法处理DNT废水的前后对比效果如下表： 

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Claims (2)

1.一种DNT生产废水复合处理系统，其特征是：该系统包括：调节池、电化学池、中和絮凝池、沉淀池1、厌氧池、好氧池、沉淀池2、砂滤池和活性炭过滤器；

调节池用来调节废水pH和污染物浓度的反应池；调节池内设置pH实时监测装置、酸碱调节剂投放装置及曝气搅拌装置；其中，酸碱调节剂投放装置根据pH实时监测装置设置的pH预定范围自动投放酸碱调节剂，将待处理废水的pH调整至pH预定范围；

电化学池用于对废水进行电化学处理，电化学池内设置电化学设备，电化学池底部安装曝气搅拌装置；电化学设备中阳极采用高析氧电位型钛基二氧化锡电极(Ti/SnO₂)，该电极采用刷涂热氧化法制备，阴极采用不锈钢板，在两个极板间填充表面负载有Sn-Sb-Ag的陶瓷粒子和铁屑；

中和絮凝池内设置pH实时监测装置、酸碱调节剂投放装置、絮凝剂投放装置、曝气装置；其中，酸碱调节剂投放装置根据pH监测装置设置的调节范围自动投放酸碱调节剂，将待处理废水的pH调整至调节范围；

厌氧池为封闭池体，外部设置保温层，内部设置厌氧填料、加热装置和温度实时监控装置，加热装置根据温度实时监控装置设置的温度调节范围自动对厌氧池废水进行温度调节；厌氧池顶设沼气放空管；

好氧池内部设置好氧填料和曝气装置，好氧填料与曝气装置分区放置，以减小曝气对填料的扰动，减少生物膜脱落；曝气装置采用旋混曝气器；

砂滤池为双层滤料，上层为厚0.4-0.5m，粒径0.8-1.8mm的无烟煤；下层为厚0.4-0.5m，粒径0.5-1.2mm的石英砂；进水口设置在砂滤池双层滤料的上端，出水口设置在砂滤池双层滤料的下端；

活性炭过滤器采用木质颗粒活性炭，粒径2-5mm；

沉淀池1的进水口设置在池体底部中心，出水口设置池体的侧面，沉淀池的底部还设置有排泥通道；

沉淀池2的进水口设置在池体底部中心，出水口设置池体的侧面，沉淀池的底部还设置有排泥通道和污泥回流通道；

调节池、电化学池、中和絮凝池、沉淀池1、厌氧池、好氧池、沉淀池2、和砂滤池之间的进出水口依次通过管路连接，砂滤池的出水口连接活性炭过滤器；沉淀池1和沉淀池2的排泥通道均通过排泥泵管路连接污泥浓缩池的进水口，污泥浓缩池的出泥口连接带式压滤机；沉淀池2的污泥回流通道通过回流泵与厌氧池的进水口相连。

2.一种DNT生产废水复合处理方法，其特征是：具体处理步骤如下：

1)通过加入酸性或碱性调节剂将DNT生产废水的pH值调整至3～4，同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为2∶1；

2)将经第1)步pH值调节处理后的DNT生产废水进行电化学处理，电化学处理中的电流密度为10mA/cm²，停留时间为2h，在电化学处理的同时进行曝气搅拌，使废水混合均匀；

3)将经过第2)步电化学处理后DNT生产废水通过加入酸性或碱性调节剂将DNT生产废水的pH值调整至中性，并在调节pH后加入聚合氯化铝和聚丙烯酰氨，投加量分别为聚合氯化铝10mg/L、聚丙烯酰氨2mg/L，再曝气搅拌5min后沉淀1h，去除废水中的悬浮物；

4)将经过第3)步沉淀处理后的DNT生产废水中的下层污泥抽出，依次进行浓缩、脱水处理；

然后将经过第3)步沉淀处理后的DNT生产废水中的上层清液排入厌氧环境中厌氧处理96h，厌氧处理的环境温度为35±2℃；再将该上层清液置于好氧环境中好氧处理72h，再次沉淀1h，去除废水中的悬浮物；

5)将经过第4)步再次沉淀处理后的DNT生产废水中的下层污泥抽出，依次进行浓缩、脱水处理；

然后将经过第4)步沉淀处理后的DNT生产废水中的上层清液依次经过双层滤料和活性炭过滤。

如权利要求2所述的一种DNT生产废水复合处理方法，其特征是：将步骤5)中的下层污泥40％回流至厌氧池。

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