CN109231716A - 一种对顺酐污水进行处理并副产燃料气的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种对顺酐污水进行处理并副产燃料气的系统，该系统包括汽提塔、一段反应器、气浮池和二段反应器，能够对顺酐污水依次进行常压汽提、微电解和厌氧处理，以除去顺酐污水中大部分的COD、有机酸和杂环化合物，使污水的可生化性指标大幅提高，满足普通生化处理的进水指标，达到环保排放合格。在本发明优选的技术方案中，还增加了污泥回收系统和水封器，能够实现固体物的收集，以及沼气的再利用。

Description

一种对顺酐污水进行处理并副产燃料气的系统

技术领域

本发明涉及工业设备技术领域，具体涉及一种对顺酐污水进行处理并副产燃料气的系统，以及使用该系统处理处理顺酐污水的方法。

背景技术

顺酐，又称顺丁烯二酸酐、马来酸酐、2,5-呋喃二酮等，为斜方晶系无色针状或片状晶体。有强烈刺激气味，溶于乙醇、乙醚和丙酮，难溶于石油醚和四氯化碳。主要用于生产不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、农药马拉硫磷、高效低毒农药4049、长效碘胺的原料。也是涂料、马来松香、聚马来酐、顺酐-苯乙烯共聚物的共聚单体，可作为生产油墨助剂、造纸助剂、增塑剂、酒石酸、富马酸、四氢呋喃等的有机化工原料。

现有顺酐生产采用苯法或正丁烷法工艺，顺酐的回收工艺一般采用水吸收或溶剂吸收。水吸收工艺中会产生大量含富马酸、丙烯酸的酸水，并且水吸收工艺只适合于间歇操作，不利于大规模生产。目前迫于环保压力，该工艺已逐渐淘汰。目前主要的顺酐生产工艺以溶剂吸收为主，溶剂主要为DIBE/DBP。在溶剂再生过程中，都是以水洗为主，致使顺酐生产过程中的废水含有部分丙烯酸、乙酸、顺酐、丁醇和部分溶剂(DIBE、DBP)。其中DBP(邻苯二甲酸二丁酯)是带有苯环的化合物，DIBE(六氢化邻苯二甲酸二异丁酯)是带有饱和六元环的化合物，该污水对于常规污水处理工艺可生化性较差，不能完全开环，其中的油性溶剂及有机酸等对普通水处理微生物可能导致微生物中毒，采用普通的厌氧和好氧方法不能处理。

如果采用其它方法处理顺酐污水，如电化学氧化法、光催化氧化法等方法都无法取得满意的效果；如果采用传统焚烧法，需要消耗较多的燃料气，经济上不合理；采用单一的湿式氧化法虽然可以起到一定的效果，但是COD含量仍然偏高，且过程产生的废气不易处理，采用多效蒸发法和气浮法又产生很多固废。在其它废水领域，如MTO废碱液、印染行业的高浓度有机废水处理方面，一般采取湿式氧化法进行预处理，但仍然会伴随有废气的产生。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对顺酐污水进行处理并副产燃料气的系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种对顺酐污水进行处理并副产燃料气的系统，所述系统包括依次连接的汽提塔、一段反应器、气浮池和二段反应器；

其中，所述汽提塔用于对顺酐污水进行常压汽提，将挥发性有机物从所述顺酐污水中分离，得到第一产水；

所述一段反应器用于将所述第一产水中的大分子有机物分解为小分子有机物，得到第二产水；

所述气浮池用于分离所述第二产水中的颗粒状胶黏物，得到第三产水；

所述二段反应器用于对所述第三产水进行厌氧处理，将有机物分解为CO₂和CH₄，实现顺酐污水的达标排放。

优选地，所述一段反应器的主体为阴阳陶粒腐蚀电池。

优选地，所述二段反应器为UASB反应器。

优选地，所述二段反应器由两个以上UASB反应器串联组成。

优选地，还包括水封器，所述水封器与所述二段反应器的出气口连接，用于防止产生的沼气逆向进入二段反应器，并将收集的沼气进行输出利用。

优选地，还包括沉淀池，所述沉淀池与所述一段反应器的出口连接，用于收集所述一段反应器中的固体物。

优选地，还包括污泥浓缩池，所述污泥浓缩池与所述气浮池的出口连接，用于收集所述气浮池中的固体物。

优选地，所述污泥浓缩池还与所述沉淀池的出口连接，用于对来自所述沉淀池和所述气浮池中的固体物进行浓缩。

优选地，还包括污泥脱水机，所述污泥脱水机与所述污泥浓缩池的出口连接，用于对收集的固体物进行脱水。

优选地，还包括反冲沉淀池，用于对所述一段反应器进行清洗再生。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种对顺酐污水进行处理并副产燃料气的系统，该系统包括汽提塔、一段反应器、气浮池和二段反应器，能够对顺酐污水依次进行常压汽提、微电解和厌氧处理，以除去顺酐污水中大部分的COD、有机酸和杂环化合物，使污水的可生化性指标大幅提高，满足普通生化处理的进水指标，达到环保排放合格。并且与其它处理方法相比，采用本发明的处理系统能够将设备运行费用降低三分之一以上。

在本发明优选的技术方案中，还增加了污泥回收系统和水封器，能够实现固体物的收集，以及沼气的再利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是对顺酐污水进行处理并副产燃料气的系统的结构示意图。

图2是使用该系统处理顺酐污水的工艺流程示意图。

图中：

1-汽提塔；2-一段反应器；3-气浮池；41-二段一级反应器；42-二段二级反应器；5-水封器；6-沉淀池；7-污泥浓缩池；8-污泥脱水机；9-反冲沉淀池。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明实施例涉及一种对顺酐污水进行处理并副产燃料气的系统，系统包括依次连接的汽提塔1、一段反应器2、气浮池3和二段反应器。与常规的水吸收或溶剂技术处理方法相比，采用本发明的系统对顺酐污水的处理效果更好，且不产生有毒有害废气。并且处理过程中副产燃料气，可大幅度降低污水处理费用。

其中，汽提塔1用于对进入塔中的顺酐污水进行常压汽提。向气提塔1中通入工艺风，使挥发性有机物随同水蒸气一同从塔顶采出，实现挥发性有机物的分离，得到第一产水。

一段反应器2用于将第一产水中的大分子有机物分解为小分子有机物，得到第二产水。一段反应器2中装有填料，大分子有机物如丙烯酸等带有苯环的化合物在填料表面发生断链和开环反应，实现大分子有机物的分解，提高污水的可生化性，使B/C值达到0.4以上。B/C值是指生化需氧量(BOD5)与化学需氧量(COD)的比值，比值越大则废水的可生化性越好。一般认为当B/C值>0.3时可以进行生化反应。

在本发明的一个实施例中，一段反应器2的主体为阴阳陶粒腐蚀电池。当阴阳陶粒腐蚀电池浸入水中时：电池中的多晶铁基类成为阳极，碳基则成为阴极，其电极反应如下：

阳极(Fe)：Fe→Fe²⁺+2e E₀＝-0.44V；

阴极(酸性无氧条件)：2H⁺+2e→2[H]→H₂ E₀(H+/H₂)＝0V；

酸性充氧条件：O₂+4H⁺+4e→2H₂O E₀(O₂)＝1.23V；

中性充氧条件：O₂+2H₂O+4e→4OH^- E₀＝0.40V。

电化学反应中产生的新生态[H]和羟基自由基具有较大化学活性，能够破坏物质的结构，如偶氮基，使有毒物质或者难分解物质的基团破裂，大分子分解为小分子，增加污水的B/C值，提高污水的可生化性。另外，铁是活泼金属，在酸性条件下，它的还原能力可使某些有机物被还原为毒性较小的还原态，同时还能使一些大分子物质降解，具有脱色和提高废水的可生化性的作用。在充氧状态下，Fe²⁺和Fe³⁺在pH为7～8时螯合平衡被打破，形成的Fe(OH)₃极度不稳定进而发生水解，形成具有胶粘性的络合剂，从而起到絮凝作用。

阴阳陶粒腐蚀电池是一段反应器2技术的核心，阴阳陶粒腐蚀电池作为电极材料的一种新型腐蚀电极技术，具有铁炭一体化、熔合催化剂、微孔架构式合金结构、比表面积大、比重轻、HRT小、占地面积小等特点。作用于废水，可高效去除和降低色度、提高可生化性，处理效果稳定，可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。而且由于特种电极催化剂(纳米级10～50nm)的添加(稀土类矿物)使得CODcr、B/C值得到提高，以及色度的去除效果明显高于其它铁碳内电解技术。

气浮池3内设有气浮机，采用溶气气浮，即利用水在不同压力下溶解度不同的特性，对第二产水进行加压并加气，增加水的空气溶解量，在常压情况下释放，空气析出形成小气泡，粘附在杂质絮粒上，造成絮粒整体密度小于水而上升，从而实现杂质絮粒和水的分离，得到第三产水。

需要说明，第三产水仍然为高浓度有机废水，如果采用物化方法或直接利用好氧处理，因为运行费用高、耗能大等问题是不可取的。因此采用能耗低、去除效能高、并能回收大量生物质能的厌氧处理工艺是一种最佳的选择。在厌氧降解的过程中，第一阶段利用高细胞外酶将大分子有机物分解为小分子。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。而后小分子的化合物在发酵细菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞处。这一阶段的主要产物有挥性脂肪酸(简写作VFA)、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。在产乙酸阶段上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。最终在产甲烷阶段利用微生物将以上物质转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。本发明采用二段反应器用于对第三产水进行厌氧处理，开环后的小分子有机物与微生物接触，生成CH₄量很高的沼气从二段反应器顶部排出，处理后的顺酐污水能够实现达标排放。

沼气的主要成分是甲烷，通常占总体积的60～70％，其次是二氧化碳，约占总体积的20～30％，其余是硫化氢、氮、氢和一氧化碳等其他约占总体积的5％左右。甲烷的热值很高，达36840kJ/m³，甲烷完全燃烧时仅剩二氧化碳和水，并释放出热能，是一种清洁燃料。由于沼气中甲烷含量的不同，沼气的发热值约在20930～25120kJ/m³，其着火温度为88℃，燃烧温度可达1400℃。

在本发明的一个实施例中，二段反应器为升流式厌氧污泥床(Upflow AnaerobicSludge Bed),简称UASB反应器。处理过程中，将第三产水均匀引入反应器的底部，向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后，污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。该反应器具有抗冲击负荷强，泥、水、气三相分离效果好，能耗低，厌氧污泥稳定生长的优点。

进一步地，二段反应器可以由两个以上UASB反应器串联组成。例如在图1中依次设有二段一级反应器41和二段二级反应器42，用于对第三产水进行多级处理。

在本发明的一个实施例中，该系统还包括水封器5。水封器5用于防止产生的沼气逆向进入二段反应器，对二段反应器进行保护，并将收集的沼气进行输出利用。在图1中，水封器5分别与二段一级反应器41和二段二级反应器42的出气口连接。

在本发明的一个实施例中，该系统还包括沉淀池6，沉淀池6与一段反应器2的出口连接，用于收集一段反应器2中的固体物。汽提塔1产生的浮渣也进入沉淀池中6进行后续处理。

在本发明的一个实施例中，该系统还包括污泥浓缩池7，污泥浓缩池7与气浮池3的出口连接，用于收集气浮池3中的固体物。优选污泥浓缩池7还与沉淀池6的出口连接，用于对来自沉淀池6和气浮池3中的固体物进行浓缩。

在本发明的一个实施例中，该系统还包括污泥脱水机7，污泥脱水机7与污泥浓缩池7的出口连接，用于对收集的固体物进行脱水。脱水后的固体物外运至其它装置进行后续利用。

在本发明的一个实施例中，该系统还包括反冲沉淀池9，用于对一段反应器2进行清洗再生。反冲沉淀池9定期对一段反应器2的填料进行反冲洗，恢复一段反应器2的运行效率，延长其使用寿命。

将本发明提供的系统用于处理顺酐污水，其工作过程如图2所示，具体如下：

(1)顺酐污水进入汽提塔1，向气提塔1中通入工艺风进行常压汽提，挥发性有机物随同水蒸气一同从塔顶采出，得到第一产水。

(2)第一产水进入一段反应器2内，一段反应器2的主体为阴阳陶粒腐蚀电池，在一段反应器2内发生大分子有机物的断链和开环反应，实现大分子有机物的分解，提高污水的可生化性，得到第二产水。

另外设有与一段反应器2连接的反冲沉淀池9，在池内配套反冲洗系统，定期对一段反应器2的填料进行反冲洗。

(3)对第二产水进行pH值调节后，将其引入气浮池3内，在气浮机作用下进一步除去水中的悬浮物和油脂，得到第三产水。

(4)第三产水进入二段反应器进行厌氧处理，开环后的小分子有机物与微生物接触，生成CH₄量很高的沼气从二段反应器顶部排出，实现污水达标排放。二段反应器为UASB反应器，可采用两个以上UASB反应器串联的形式。

另外，该系统具有污泥回收和沼气回收功能。由汽提塔1产生的浮渣和一段反应器2产生的沉淀物进入沉淀池6发生沉淀，然后进入污泥浓缩池7进行浓缩。气浮池3内产生的浮渣也进入污泥浓缩池7，浓缩的污泥(含水率为98％)进入污泥脱水机8(叠螺脱水机)，使污泥进一步脱水至含水率达80％左右，形成的泥饼外运或再利用。

由二段反应器顶部排出的沼气通过水封器5后，可以导出进行沼气利用。

实施例1

对某工厂排出的顺酐污水进行处理，进出水水质如表1所示。

表1

水质参数	进水	出水
			化学需氧量(COD<sub>Cr</sub>)(mg/L)	30000～50000	1200
生化需氧量(BOD<sub>5</sub>)(mg/L)	≤10000	≤500
			悬浮物(mg/L)	≤300	≤10
NH<sub>3</sub>-N(mg/L)	≤60	0
			石油类(mg/L)	≤50	0
pH值(无量纲)	1～2	7～8
			含盐量(mg/L)	≤8000	≤100
水温(℃)	≤40	常温

对由水封器导出的沼气进行成分检测，其组分含量如表2所示。

表2

气体	体积含量	平均值
			甲烷(CH<sub>4</sub>)	50～75	65
二氧化碳(CO<sub>2</sub>)	15～45	28
			氮气(N<sub>2</sub>)	0～10	6
氢气(H<sub>2</sub>)	0～2	0.4
			氧气(O<sub>2</sub>)	0～2	0.3

结合表1和表2，说明采用本发明提供的系统，能够除去顺酐污水中大部分的COD和有机物，达到环保排放标准。同时产出的沼气中甲烷的含量较高，将其用作燃料气能够大幅度降低污水处理的费用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种对顺酐污水进行处理并副产燃料气的系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的汽提塔、一段反应器、气浮池和二段反应器；

其中，所述汽提塔用于对顺酐污水进行常压汽提，将挥发性有机物从所述顺酐污水中分离，得到第一产水；

所述一段反应器用于将所述第一产水中的大分子有机物分解为小分子有机物，得到第二产水；

所述气浮池用于分离所述第二产水中的颗粒状胶黏物，得到第三产水；

所述二段反应器用于对所述第三产水进行厌氧处理，将有机物分解为CO₂和CH₄，实现顺酐污水的达标排放。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一段反应器的主体为阴阳陶粒腐蚀电池。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二段反应器为UASB反应器。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述二段反应器由两个以上UASB反应器串联组成。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括水封器，所述水封器与所述二段反应器的出气口连接，用于防止产生的沼气逆向进入二段反应器，并将收集的沼气进行输出利用。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括沉淀池，所述沉淀池与所述一段反应器的出口连接，用于收集所述一段反应器中的固体物。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括污泥浓缩池，所述污泥浓缩池与所述气浮池的出口连接，用于收集所述气浮池中的固体物。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述污泥浓缩池还与所述沉淀池的出口连接，用于对来自所述沉淀池和所述气浮池中的固体物进行浓缩。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括污泥脱水机，所述污泥脱水机与所述污泥浓缩池的出口连接，用于对收集的固体物进行脱水。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括反冲沉淀池，用于对所述一段反应器进行清洗再生。