CN103449662A

CN103449662A - 一种n,n-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法

Info

Publication number: CN103449662A
Application number: CN2013103412206A
Authority: CN
Inventors: 沈树宝; 陈英文; 邱玉; 廖延广; 李兵
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法涉及的是环境保护水污染治理领域，特别是涉及对N,N-二甲基甲酰胺废水处理的一种组合处理方法。具体方案如下：首先，DMF废水在碱性条件下分解为二甲胺和甲酸盐，然后进行吹脱，吹脱产生的二甲胺废气进入生物滴滤塔进行处理，吹脱后废水可直接进行生化处理。本发明联合物化法和生物法，提供了一种处理DMF废水的可行性工艺，通过物化方法降低了DMF废水的毒性，提高了其可生化性，然后经生化法对产生的二甲胺有机废气和废水进行深度处理。本发明实现了DMF废水的高效、经济处理，解决了现有吸附、萃取、化学氧化等处理方法易产生二次污染、再生难、效率低等问题。

Description

一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法

技术领域

本发明一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法涉及的是环境保护水污染治理领域，特别是涉及对N,N-二甲基甲酰胺废水处理的一种组合处理方法。

背景技术

N,N-二甲基甲酰胺（DMF）是一种化学性质稳定、沸点高、性能优良的有机溶剂，被广泛应用于合成革生产、聚丙烯腈抽丝、丁二烯抽提等工艺中。在化工产品生产过程排出的废水中含有大量DMF，每年仅制革行业排放的含DMF废水约1亿吨。DMF性质稳定，生物降解性差，能够刺激损害人的眼睛，并造成肝功能障碍，美国已确定DMF为人体可能致癌物质。如不对DMF废水进行妥善的治理，直接排放会危害生态环境和人体健康。

当前DMF废水的处理方法主要有生化法、超临界水氧化法、物化法（精馏、吸附、萃取）、化学法（碱化法）。但物化法不能提高废水的可生化性；而化学法多会产生二次污染，DMF分解后产生大量的二甲胺，增加了后续处理的难度。

申请号为201010143987.4的发明公开了一种N,N-二甲基甲酰胺废水的预处理方法，所述的预处理方法其特征是先利用曝气铁炭微电解，然后加碱沉淀，调节pH至9.5～11.5，最后进入吹脱塔吹脱氨氮，此方法先调酸利用铁炭微电解使部分DMF发生断链降解，然后调碱进行吹脱处理，最后将pH要调至中性，在此期间酸碱调配频繁，造成操作复杂，而且吹脱出的氨氮并没有进行后续处理。

国内关于DMF废水生物法的工艺研究主要有EGSB、UASB和SBR等，李凌波等采用二氯甲烷萃取某炼油厂曝气池进水及出水中的有机组分和腈纶干法纺丝工艺废水，该萃取的有机组分主要为DMF，该废水经间歇式活性污泥法（SBR）小试处理后，原水中各种可萃取的有机化合物均得到分解，结构发生了变化，出水中鉴定出的主要有机组分有2-甲基-3-丁烯-2-醇、3-甲基-3-丁烯-2-酮、3-戊烯-2-醇、N-亚硝基二甲胺等，但不能全部彻底地转化为CO₂和水，出水有些组分很难进行后续处理。

DMF本身的结构性质决定了其难以被生物降解，直接对DMF废水进行生化处理，效率偏低。在DMF废水处理过程中，必须先进行一定的预处理工艺以提高废水的可生化性，然后再进行生化处理。因此开发一种处理DMF废水的高效组合技术是解决DMF废水难治理的有效途径。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，是一种区别于现有DMF废水处理方法的高效组合工艺。该工艺联合物化法和生物法，形成了一种吹脱-生物滴滤法-生化法的组合工艺，该工艺实现了DMF废水的高效、经济处理，解决了现有吸附、萃取、化学氧化等处理方法易产生二次污染、再生难、效率低等问题。

一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法是采取以下技术方案实现：

首先，将N,N-二甲基甲酰胺废水在碱性条件下分解为二甲胺和甲酸盐，然后进行吹脱，吹脱产生的二甲胺废气进入生物滴滤塔进行处理，吹脱后废水可直接进行生化处理。

上述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于所述的吹脱碱性条件所需的氢氧化钠加量为10～30g/L。

上述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于所述的吹脱塔的吹脱气液比为600～1000:1、反应温度为25～40℃、吹脱反应时间为1～2h。

上述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于所述的生物滴滤塔通入含有一定浓度二甲胺的空气进行生化反应。在滴滤塔内，营养液从塔上部喷洒在滤料层上面，沿滤料孔隙下流，从塔底部通入含有二甲胺废气的空气，滤料表层会形成一层生物膜，二甲胺被微生物氧化分解而使空气净化。

上述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于吹脱后废水的生化处理工艺采用活性污泥法、接触氧化法或序批式活性污泥法（SBR）。

上述的用于处理二甲胺废气的生物滴滤塔，其工艺运行特征在于：二甲胺气体在塔中的停留时间为30～60s，喷淋液的喷淋密度为0.2～0.3m³/m²·d。

上述的用于吹脱后废水生化处理的活性污泥法，其工艺运行特征在于pH 6～8、DO 2～3mg/L、污泥浓度2～3g/L、水力停留时间8h，向废水中连续通入空气。

上述的用于吹脱后废水生化处理的接触氧化法，其工艺运行特征在于pH 6～8、DO 3～4mg/L、污泥浓度2～3g/L、生物膜重量7～12g/L、水力停留时间6h。

上述的用于吹脱后废水生化处理的SBR法，其工艺运行特征在于污泥浓度3～5g/L、运行周期4h、有机负荷为0.2～0.3kg[BOD₅]/(kg[MLSS]·d)，采用间歇曝气的运行方式。

本发明的优点如下：

1. 本发明利用高效吹脱工艺处理DMF废水，对吹脱产生的二甲胺进行收集并进入生物滴滤塔处理，避免了二次污染。

2. 本发明利用高效吹脱工艺处理DMF废水，吹脱后的DMF废水可生化性好，易于进行后续生化处理。

3. 本发明利用生物滴滤法处理吹脱出来的二甲胺，降解效率高。

4. 本发明利用生化工艺处理吹脱后的DMF废水，降解效果好，出水可达到国家排放标准。

5. 本发明将吹脱、生物滴滤法和生化工艺进行了合理的组合，实现了DMF废水的高效、经济处理，现有吸附、萃取、化学氧化等处理方法易产生二次污染、再生难、效率低等问题。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明书：

图1是本发明的工艺方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，首先，N,N-二甲基甲酰胺（DMF）废水加入氢氧化钠调成碱性，然后进入吹脱塔进行吹脱，吹脱出来的二甲胺进入生物滴滤塔；吹脱后剩余的DMF废水经稀释后利用生化工艺进行处理。

实施例1

1. 取一定体积的DMF废水，加入10g/L的氢氧化钠后进入吹脱塔，控制气液比1000:1，反应温度25℃，吹脱反应时间1h，测量废水吹脱前后的TOC和DMF浓度，实验结果如下：

项目	DMF（mg/L）	TOC（mg/L）	B/C
				吹脱前	30186	28400	0.12
吹脱后	16832	20500	0.34

2. 生物滴滤法：二甲胺气体在塔中的停留时间为60s，喷淋液的喷淋密度为0.2m³/m²·d，反应温度为25℃，通入空气，运行一段时间至装置稳定，测量生物滴滤塔进出口二甲胺的浓度，具体实验结果如下：

项目	二甲胺（mg/L）	TOC（mg/L）
			处理前	985	1864
处理后	128	238

3. 活性污泥法：控制pH 7、DO 2.5mg/L、污泥浓度2.5g/L、水力停留时间8h，向废水中连续通入空气，运行稳定后测量出水COD和TOC，具体实验结果如下：

项目	COD（mg/L）	TOC（mg/L）
			处理前	540	383
处理后	58	39

实施例2

1. 取一定体积的DMF废水，加入20g/L的氢氧化钠后进入吹脱塔，控制气液比2000:1，反应温度35℃，吹脱反应时间1.5h，测量废水吹脱前后的TOC和DMF浓度，实验结果如下：

项目	DMF（mg/L）	TOC（mg/L）	B/C
				吹脱前	30186	28400	0.12
吹脱后	13510	16100	0.36

2. 生物滴滤法：二甲胺气体在塔中的停留时间为30s，喷淋液的喷淋密度为0.25m³/m²·d，反应温度为25℃，通入空气，运行一段时间至装置稳定，测量生物滴滤塔进出口二甲胺的浓度，具体实验结果如下：

项目	二甲胺（mg/L）	TOC（mg/L）
			处理前	951	1805
处理后	146	282

3. 接触氧化法：控制pH 7、DO 3.5mg/L、污泥浓度2.5g/L、生物膜重量9g/L、水力停留时间6h，运行稳定后测量出水COD和TOC，具体实验结果如下：

项目	COD（mg/L）	TOC（mg/L）
			处理前	584	396
处理后	47	41

实施例3

1. 取一定体积的DMF废水，加入30g/L的氢氧化钠后进入吹脱塔，控制气液比3000:1，反应温度40℃，吹脱反应时间2h，测量废水吹脱前后的TOC和DMF浓度，实验结果如下：

项目	DMF（mg/L）	TOC（mg/L）	B/C
				吹脱前	30186	28400	0.12
吹脱后	6737	14200	0.39

2. 生物滴滤法：二甲胺气体在塔中的停留时间为50s，喷淋液的喷淋密度为0.2m³/m²·d，反应温度为25℃，通入空气，运行一段时间至装置稳定，测量生物滴滤塔进出口二甲胺的浓度，具体实验结果如下：

项目	二甲胺（mg/L）	TOC（mg/L）
			处理前	932	1796
处理后	112	207

3. SBR法：控制污泥浓度4g/L、有机负荷为0.2kg[BOD5]/(kg[MLSS]·d)，采用间歇曝气的运行方式，周期4h，测量反应前后的COD与TOC具体实验结果如下：

项目	COD（mg/L）	TOC（mg/L）
			处理前	621	410
处理后	52	38

由上3个实施例的运行结果可以看出，利用吹脱法进行DMF的处理，废水的可生化性明显提高，B/C比由废水的0.12提高至0.35以上，而B/C比大于0.3后就可以利用生物法进行处理；吹脱出的二甲胺经过生物滴滤塔浓度去除率达87%以上，由于二甲胺的可生化性高（B/C可达0.6），生物滴滤法处理后剩余的二甲胺可直接进入生化系统进行处理，从而保证零排放，然而进入生化系统的二甲胺浓度不宜过高，以防出水氨氮超标；利用活性污泥法、接触氧化法和SBR工艺处理经稀释的DMF废水效果显著，COD由500～600mg/L降至60mg/L以下，达到了国家排放标准，可直接排放至自然界。

Claims

1.一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于：所述的吹脱碱性条件所需的氢氧化钠加量为10～20g/L。

3.根据权利要求1所述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于：所述的吹脱塔的吹脱气液比为1000～3000:1，反应温度为25～40℃，吹脱反应时间为1～2h。

4.根据权利要求1所述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于：所述的生物滴滤塔通入含有一定浓度二甲胺的空气进行生化反应。

5.根据权利要求1所述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于：所述的吹脱后废水的生化处理工艺采用活性污泥法、接触氧化法或序批式活性污泥法。

6.根据权利要求4所述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于：所述的生物滴滤塔，其工艺运行中：二甲胺气体在塔中的停留时间为30～60s，喷淋液的喷淋密度为0.2～0.3m³/m²·d。

7.根据权利要求5所述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于：所述的活性污泥法，其工艺运行中：pH 6～8、DO 2～3mg/L、污泥浓度2～3g/L、水力停留时间8h，向废水中连续通入空气。

8.根据权利要求5所述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于：所述的接触氧化法，其工艺运行中：pH 6～8、DO 3～4mg/L、污泥浓度2～3g/L、生物膜重量7～12g/L、水力停留时间6h。

9.根据权利要求5所述的一种N,N-二甲基甲酰胺废水的组合处理方法，其特征在于：所述序批式活性污泥法，其工艺运行中：污泥浓度3～5g/L、运行周期4h、有机负荷为0.2～0.3kg[BOD₅]/(kg[MLSS]·d)，采用间歇曝气的运行方式。