CN109293176A - 膜生产中dmf低压精馏回收塔塔顶废水处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法及系统，对塔顶废水进行水质水量调节后采用芬顿反应去除废水中的部分污染物，通过混凝沉淀回调芬顿反应出水及去除废水中多余铁盐和细小悬浮颗粒，然后采用UASB反应器降解废水中的有机污染物，通过接触氧化去除废水中的有机污染物、同时将废水中的氨氮转化硝态氮，再利用A/O反应进一步降低废水中有机污染物和氮污染物浓度并沉淀去除，最后将出水臭氧脱色后进一步混凝沉淀去除水中细小颗粒物后达标排放。本发明对膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水进行有针对性地处理，使出水达标排放，是一种工艺简单、处理效果好、运行成本低的处理工艺。

Description

膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法及系统
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法及系统，尤其是一种膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法及系统，属于工业废水处理的技术领域。
背景技术
二甲基甲酰胺（DMF）是重要的化工原料和溶剂，大量应用于制革、化工、医药、农业等行业。DMF化学性质稳定，经呼吸道及皮肤侵入人体后，可造成胃、肝、肾、肺、心血管等器官和皮肤黏膜等伤害。在膜生产过程中，产生了大量含DMF的废水，对含DMF废水中DMF的低压多级精馏回收是目前应用较多的一种含DMF废水处理技术，也是一种符合环保、可持续发展要求的处理技术。在低压多级精馏过程中，由于DMF的分解，低压精馏塔塔顶水含有甲酸、甲胺。除甲酸、甲胺外，塔顶水中含有微量的DMF和膜生产过程添加的制孔剂乙二醇、甲醚。DMF回收塔塔顶水特征为：成分复杂，主要污染因子为COD、SS、色度，COD高达30000-50000mg/L，且存在一定波动，是一种较难处理的工业废水，若不经处理直接排放则会对受纳环境带来严重的污染。
膜生产中DMF低压精馏回收塔的塔顶水处理方法主要包括生化法、物化法（吸附、萃取等）、化学法（臭氧氧化、芬顿氧化法、超临界水氧化等）等。生化法包括厌氧、好氧生化处理技术，其成本低廉，但处理时间长，且效率低；物理法设备建造投资大，运维成本高，能耗偏高，且出水仍有较高的COD和化学残留；化学法处理塔顶水时易造成二次污染。近年来，国家、地方政府对环保工作日益重视，而当前对于膜生产中回收DMF的塔顶水的处理，缺乏针对性强，工艺简单，处理效果好、运行成本低的合理工艺。开发操作简单、处理效果好、运行成本低的高效处理方法和系统显得尤为急迫和势在必行。
如申请号CN201120357663.0，名称为“合成革回收DMF的塔顶废水处理系统”公开了一种合成革回收DMF的塔顶废水处理系统，包括有两个浓缩塔、一个精馏塔及一贮水罐，还包括有一用于废水脱胺的脱胺塔，该脱胺塔上设有废水入口、脱胺水出口及二甲胺蒸气出口，两浓缩塔与精馏塔的塔顶水罐均藉由水管连接一缓冲水罐，三个缓冲水罐分别藉由水管连接至总水罐，该总水罐藉由水管连接至脱胺塔的废水入口。本实用新型通过将塔顶废水经缓冲水罐排至总水罐中再注入脱胺塔进行脱胺，可保证DMF回收系统的工作压力稳定，且进、出料容易控制，同时，经脱胺塔处理后的脱胺水可重新利用，且由于处理后的脱胺水为高温水，因此可对其余温进行利用后，再排放至贮水罐，既节能环保，又可节省高成本的废水处理费用，为企业带来更好的经济效益。但此方案中仅对塔顶废水进行脱氨处理，并没有对废水中的其他污染成分进行去除，因此还是无法达标排放，还是需要改进。
发明内容
本发明针对当前膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理中存在的问题，提出了一种工艺简单、处理效果好、运行成本低的膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法及系统，有效去除废水中的各种污染成分后使出水达标排放。
本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法，对塔顶废水进行水质水量调节后采用芬顿反应去除废水中的部分污染物，通过混凝沉淀回调芬顿反应出水及去除废水中多余铁盐和细小悬浮颗粒，然后采用UASB反应器降解废水中的有机污染物，通过接触氧化去除废水中的有机污染物、同时将废水中的氨氮转化硝态氮，再利用A/O反应进一步降低废水中有机污染物和氮污染物浓度并沉淀去除，最后将出水臭氧脱色后进一步混凝沉淀去除水中细小颗粒物后达标排放。
进一步地，对塔顶废水进行水质水量调节是指利用调节池均化废水的水质和水量，废水在调节池内的水力停留时间范围6-10h。
进一步地，采用芬顿反应去除废水中的部分污染物是指通过投加H2SO4溶液将废水的pH值控制在2-4内，并投加Fe2+和H2O2去除废水中的污染物，其中Fe2+和H2O2投加量根据芬顿单元内COD变化进行实时调整，投加的Fe2+/H2O2摩尔比为1.0-2.5：1。
进一步地，通过混凝沉淀回调芬顿反应出水及去除废水中多余铁盐和细小悬浮颗粒是指将混凝沉淀池划分为反应区和沉淀区，在反应区内投加碱性药剂回调水中的pH值至7-8，投加絮凝剂絮凝水中的悬浮物，并在反应区内设置搅拌装置使絮凝剂与废水充分混合，加速污染物的絮凝成团；反应区与沉淀区容积比1:12-24，沉淀区的水力停留时间范围2-4h。
进一步地，UASB反应器的有机负荷3-9kgCOD/(m3.d)，有效水深范围5-8m，升流速度不应高于0.8m/h，沉淀区表面水力负荷范围0.3-0.8m3/(m2.h)。
进一步地，接触氧化去除废水中的有机污染物时在接触氧化单元底部设置悬浮式蜂窝填料，蜂窝填料的填充率范围30-50%，接触氧化单元水力停留时间为4-7h，汽水比为12-18:1。
进一步地，A/O反应中缺氧段水力停留时间为2-3h，好氧段的水力停留时间为6-8h，好氧段汽水比范围13-18:1，好氧段混合液回流至缺氧段时回流比150-300%。
进一步地，若缺氧段反硝化时缺乏有机电子供体，将混凝沉淀后的出水直接送至缺氧段，送的水量根据缺氧段中污染物的实际情况确定。
进一步地，A/O反应后沉淀时采用竖流式沉淀池进行泥水分离，淀池表面水力负荷范围为0.5-1.2m3/(m2.h)，沉淀时间范围2-4h。
进一步地，臭氧脱色是指利用臭氧产生装置产生臭氧氧化水中色度物质分解成小分子物质，同时利用潜水搅拌装置进行搅拌使臭氧与水中的色度物质充分混合反应，其中臭氧脱色时的水力停留时间不低于30min，反应过程中混合液中O3浓度范围0.7-1.8mg/L。
进一步地，进一步混凝沉淀是指将混凝沉淀池划分为反应区和沉淀区，反应区与沉淀区容积比1:15-27，在反应区投加铁铝复合药剂并对混合液进行搅拌使药剂与废水充分混合，沉淀区的水力停留时间范围2.5-4.5h。
一种膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理系统，包括依次连通的调节单元、芬顿反应单元、一级混凝沉淀单元、UASB反应单元、接触氧化单元、A/O反应单元和沉淀单元、臭氧脱色单元、二级混凝沉淀单元。
进一步地，芬顿单元设有药剂投加装置、pH 监测装置和COD监测装置，投加的药剂为H2SO4溶液、Fe2+和H2O2。
进一步地，一级混凝沉淀单元包括反应区和沉淀区，反应区设有药剂投加装置、pH监测装置和潜水搅拌装置。
进一步地，接触氧化单元底部设置悬浮式蜂窝填料。
进一步地，A/O反应单元包括依次连通的缺氧段和好氧段，且好氧段与缺氧段回流连通。
进一步地，一级混凝沉淀单元与A/O反应单元的缺氧段直接连通。
进一步地，臭氧脱色单元设有臭氧发生装置和潜水搅拌装置。
进一步地，二级混凝沉淀单元分为反应区和沉淀区，反应区与沉淀区容积比1:15-27，反应区设有药剂投加装置和潜水搅拌装置。
本发明的有益效果是：
本发明针对膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水中污染物成分的特点，将废水中的污染物进行化学分解后沉淀去除部分污染物，然后采用生化方法将污染物进一步去除，最后再脱色沉淀去除，能够有效去除废水中的污染物，是出水达标排放，是一种工艺简单、处理效果好、运行成本低的处理工艺。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例一
如图1所示，一种膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理系统，包括依次连通的调节单元、芬顿反应单元、一级混凝沉淀单元、UASB反应单元、接触氧化单元、A/O反应单元和沉淀单元、臭氧脱色单元、二级混凝沉淀单元。
调节单元包括调节池，塔顶废水进入调节池后在调节池内的水力停留时间范围6-10h，对废水进行完全的调节，均化废水的水质水量，使出水稳定泵入后续的芬顿反应单元。
芬顿单元设有药剂投加装置、pH 监测装置和COD监测装置，投加的药剂为H2SO4溶液、Fe2+和H2O2。pH 监测装置和COD监测装置安装在芬顿单元的反应槽内，对水中的pH和COD含量进行实时监测，H2SO4溶液的投加量根据废水的pH值实时改变，Fe2+和H2O2的投加量根据废水中的COD含量实时改变。具体地，将H2SO4溶液配置为5%-15%的稀硫酸溶液，通过在废水中投加H2SO4溶液将废水的pH值控制在2-4内；Fe2+为15%-25%的硫酸亚铁溶液；H2O2为20%-40%的双氧水溶液，投加的Fe2+/H2O2摩尔比为1.0-2.5：1，投加的Fe2+/H2O2的量根据COD-[Fe2 +/H2O2]的关系曲线确定，投加前实验确定最初的投加量。芬顿单元出水进入一级混凝沉淀单元。
一级混凝沉淀单元包括反应区和沉淀区，反应区与沉淀区容积比1:12-24，反应区设有药剂投加装置、pH监测装置和潜水搅拌装置。投加的药剂包括碱性药剂和絮凝剂，如NaOH和PAM，通过投加NaOH溶液对废水的pH值进行回调，投加量根据pH监测装置的结果实时调整。具体地，将NaOH配置成20% NaOH溶液，通过投加NaOH溶液将芬顿反应出水的pH值回调到7-8；将PAM配置成0.2%水溶液，投加量范围2-4ml/L，同时，利用潜水搅拌装置对废水进行搅拌，以使废水和药剂充分混合加快絮凝。反应区和沉淀区之间的隔墙底部设有穿孔花墙，反应区废水通过穿孔花墙进入沉淀区，沉淀区的水力停留时间范围2-4h。一级混凝沉淀单元出水进入UASB反应单元，污泥收集压缩后送入有资质的机构专门处理。
UASB反应单元包括升流式厌氧污泥床反应器，升流式厌氧污泥床反应器划分为反应区和沉淀区，其有机负荷3-9kgCOD/(m3.d)，有效水深范围5-8m，升流速度不应高于0.8m/h，沉淀区表面水力负荷范围0.3-0.8m3/(m2.h)，利用升流式厌氧污泥床反应器降解废水中的有机污染物，进一步提高废水的可生化性，同时还能产生可供利用的清洁能源沼气。UASB反应单元出水进入接触氧化单元，污泥收集压缩后送入有资质的机构专门处理。
接触氧化单元底部设置悬浮式蜂窝填料，蜂窝填料的填充率范围30-50%，接触氧化单元水力停留时间为4-7h，汽水比为12-18:1，通过设置蜂窝填料加大与废水的接触面积，去除废水中的有机污染物。接触氧化单元出水进入A/O反应单元。
A/O反应单元包括依次连通的缺氧段和好氧段，缺氧段水力停留时间为2-3h，好氧段的水力停留时间为6-8h，好氧段汽水比范围13-18:1，好氧段与缺氧段回流连通，好氧段混合液回流至缺氧段，回流比150-300%，采用缺氧和好氧的生化反应进一步降低废水中有机污染物和氮污染物浓度。且当缺氧段内进行反硝化反应时缺乏有机电子供体时，可将少量一级混凝沉淀单元的出水直接送至缺氧段，送的水量应根据缺氧段的实际情况确定。
A/O反应单元出水进入沉淀单元进行泥水分离，沉淀单元采用竖流式沉淀池，沉淀池表面水力负荷范围为0.5-1.2m3/(m2.h)，沉淀时间范围2-4h。沉淀出的污泥收集后压缩送至有资质的机构专门处理，上清液进入臭氧脱色单元。
臭氧脱色单元设有臭氧发生装置和潜水搅拌装置，上清液在臭氧脱色单元内水力停留时间不低于30min，反应过程中上清混合液中O3浓度范围0.7-1.8mg/L，并通过潜水搅拌装置对混合液进行搅拌，以使臭氧与上清液充分混合反应，去除上清液中的色度物质，将其分解成小分子物质。臭氧脱色单元出水进入二级混凝沉淀单元。
二级混凝沉淀单元分为反应区和沉淀区，反应区与沉淀区容积比1:15-27，反应区设有药剂投加装置和潜水搅拌装置，投加的药剂为铁铝复合药剂。具体地，将铁铝复合药剂配置成质量分数为20-30%水溶液，投加量分别不低于5-8ml/L，并用潜水搅拌装置对混合液进行搅拌以使药剂与废水充分混合絮凝。沉淀区的水力停留时间范围2.5-4.5h，沉淀出的污泥收集压缩后送入有资质的机构专门处理，出水达标排放。
上述实施例还涉及一种膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法，对塔顶废水进行水质水量调节后采用芬顿反应去除废水中的部分污染物，通过混凝沉淀回调芬顿反应出水及去除废水中多余铁盐和细小悬浮颗粒，然后采用UASB反应器降解废水中的有机污染物，通过接触氧化去除废水中的有机污染物、同时将废水中的氨氮转化硝态氮，再利用A/O反应进一步降低废水中有机污染物和氮污染物浓度并沉淀去除，最后将出水臭氧脱色后进一步混凝沉淀去除水中细小颗粒物后达标排放。
对塔顶废水进行水质水量调节是指利用调节池均化废水的水质和水量，废水在调节池内的水力停留时间范围6-10h。对废水进行水质和水量均化调节后稳定进入后续反应单元，保证后续处理稳定进行。
采用芬顿反应去除废水中的部分污染物是指通过投加H2SO4溶液将废水的pH值控制在2-4内，并投加Fe2+和H2O2去除废水中的污染物，其中Fe2+和H2O2投加量根据芬顿单元内COD变化进行实时调整，投加的Fe2+/H2O2摩尔比为1.0-2.5：1。通过在芬顿反应的单元内设置pH监测装置和COD监测装置，实时调整H2SO4溶液、Fe2+和H2O2投加量，以针对废水的水质进行有针对性的处理。
通过混凝沉淀回调芬顿反应出水及去除废水中多余铁盐和细小悬浮颗粒是指将混凝沉淀池划分为反应区和沉淀区，在反应区内投加碱性药剂回调水中的pH值至7-8，投加絮凝剂絮凝水中的悬浮物，并在反应区内设置搅拌装置使絮凝剂与废水充分混合，加速污染物的絮凝成团；反应区与沉淀区容积比1:12-24，沉淀区的水力停留时间范围2-4h。通过在混凝沉淀的反应单元内设置pH监测装置实时监测水中的pH值，再根据pH值实时调整投加的碱性药剂，以针对废水的水质进行有针对性的处理。
UASB反应器的有机负荷3-9kgCOD/(m3.d)，有效水深范围5-8m，升流速度不应高于0.8m/h，沉淀区表面水力负荷范围0.3-0.8m3/(m2.h)。
接触氧化去除废水中的有机污染物时在接触氧化单元底部设置悬浮式蜂窝填料，蜂窝填料的填充率范围30-50%，接触氧化单元水力停留时间为4-7h，汽水比为12-18:1。
A/O反应中缺氧段水力停留时间为2-3h，好氧段的水力停留时间为6-8h，好氧段汽水比范围12-18:1，好氧段混合液回流至缺氧段时回流比150-300%。
若缺氧段反硝化时缺乏有机电子供体，将混凝沉淀后的出水直接送至缺氧段，送的水量根据缺氧段中污染物的实际情况确定。
A/O反应后沉淀时采用竖流式沉淀池进行泥水分离，淀池表面水力负荷范围为0.5-1.2m3/(m2.h)，沉淀时间范围2-4h。
臭氧脱色是指利用臭氧产生装置产生臭氧氧化水中色度物质分解成小分子物质，同时利用潜水搅拌装置进行搅拌使臭氧与水中的色度物质充分混合反应，其中臭氧脱色时的水力停留时间不低于30min，反应过程中混合液中O3浓度范围0.7-1.8mg/L。
进一步混凝沉淀是指将混凝沉淀池划分为反应区和沉淀区，反应区与沉淀区容积比1:15-27，在反应区投加铁铝复合药剂并对混合液进行搅拌使药剂与废水充分混合，沉淀区的水力停留时间范围2.5-4.5h。
通过上述实施例可以看出，本发明针对膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水中污染物成分的特点，将废水中的污染物进行化学分解后沉淀去除部分污染物，然后采用生化方法将污染物进一步去除，最后再脱色沉淀去除，能够有效去除废水中的污染物，是出水达标排放，是一种工艺简单、处理效果好、运行成本低的处理工艺。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法，其特征在于：对塔顶废水进行水质水量调节后采用芬顿反应去除废水中的部分污染物，通过混凝沉淀回调芬顿反应出水及去除废水中多余铁盐和细小悬浮颗粒，然后采用UASB反应器降解废水中的有机污染物，通过接触氧化去除废水中的有机污染物、同时将废水中的氨氮转化硝态氮，再利用A/O反应进一步降低废水中有机污染物和氮污染物浓度并沉淀去除，最后将出水臭氧脱色后进一步混凝沉淀去除水中细小颗粒物后达标排放。
2.如权利要求1所述的膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法，其特征在于：对塔顶废水进行水质水量调节是指利用调节池均化废水的水质和水量，废水在调节池内的水力停留时间范围6-10h；
采用芬顿反应去除废水中的部分污染物是指通过投加H2SO4溶液将废水的pH值控制在2-4内，并投加Fe2+和H2O2去除废水中的污染物，其中Fe2+和H2O2投加量根据芬顿单元内COD变化进行实时调整，投加的Fe2+/H2O2摩尔比为1.0-2.5：1。
3.如权利要求1所述的膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法，其特征在于：通过混凝沉淀回调芬顿反应出水及去除废水中多余铁盐和细小悬浮颗粒是指将混凝沉淀池划分为反应区和沉淀区，在反应区内投加碱性药剂回调水中的pH值至7-8，投加絮凝剂絮凝水中的悬浮物，并在反应区内设置搅拌装置使絮凝剂与废水充分混合，加速污染物的絮凝成团；反应区与沉淀区容积比1:12-24，沉淀区的水力停留时间范围2-4h。
4.如权利要求1所述的膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法，其特征在于：UASB反应器的有机负荷3-9kgCOD/(m3.d)，有效水深范围5-8m，升流速度不应高于0.8m/h，沉淀区表面水力负荷范围0.3-0.8m3/(m2.h)；
接触氧化去除废水中的有机污染物时在接触氧化单元底部设置悬浮式蜂窝填料，蜂窝填料的填充率范围30-50%，接触氧化单元水力停留时间为4-7h，汽水比为12-18:1。
5.如权利要求1所述的膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法，其特征在于：A/O反应中缺氧段水力停留时间为2-3h，好氧段的水力停留时间为6-8h，好氧段汽水比范围13-18:1，好氧段混合液回流至缺氧段时回流比150-300%；
A/O反应后沉淀时采用竖流式沉淀池进行泥水分离，淀池表面水力负荷范围为0.5-1.2m3/(m2.h)，沉淀时间范围2-4h。
6.如权利要求5所述的膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法，其特征在于：若缺氧段反硝化时缺乏有机电子供体，将混凝沉淀后的出水直接送至缺氧段，送的水量根据缺氧段中污染物的实际情况确定。
7.如权利要求1所述的膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理方法，其特征在于：臭氧脱色是指利用臭氧产生装置产生臭氧氧化水中色度物质分解成小分子物质，同时利用潜水搅拌装置进行搅拌使臭氧与水中的色度物质充分混合反应，其中臭氧脱色时的水力停留时间不低于30min，反应过程中混合液中O3浓度范围0.7-1.8mg/L；
进一步混凝沉淀是指将混凝沉淀池划分为反应区和沉淀区，反应区与沉淀区容积比1:15-27，在反应区投加铁铝复合药剂并对混合液进行搅拌使药剂与废水充分混合，沉淀区的水力停留时间范围2.5-4.5h。
8.一种膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理系统，其特征在于：包括依次连通的调节单元、芬顿反应单元、一级混凝沉淀单元、UASB反应单元、接触氧化单元、A/O反应单元和沉淀单元、臭氧脱色单元、二级混凝沉淀单元。
9. 如权利要求8所述的膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理系统，其特征在于：芬顿单元设有药剂投加装置、pH 监测装置和COD监测装置，投加的药剂为H2SO4溶液、Fe2+和H2O2；
一级混凝沉淀单元包括反应区和沉淀区，反应区设有药剂投加装置、pH监测装置和潜水搅拌装置；
接触氧化单元底部设置悬浮式蜂窝填料；
A/O反应单元包括依次连通的缺氧段和好氧段，且好氧段与缺氧段回流连通；
臭氧脱色单元设有臭氧发生装置和潜水搅拌装置；
二级混凝沉淀单元分为反应区和沉淀区，反应区与沉淀区容积比1:15-27，反应区设有药剂投加装置和潜水搅拌装置。
10.如权利要求9所述的膜生产中DMF低压精馏回收塔塔顶废水处理系统，其特征在于：一级混凝沉淀单元与A/O反应单元的缺氧段直接连通。
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