CN110963647A - 一种丙烯酸及脂类废水的处理方法 - Google Patents

一种丙烯酸及脂类废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种丙烯酸及脂类废水的处理方法，与现有技术相比，本发明用水溶性过硫酸盐作为引发剂，将丙烯酸及酯进行微聚合变成乳浊液，再通过酸析分离出聚丙烯酸类物质，进一步通过微电解效应和新生态[H]和絮凝效应提高废水的生化性和去除COD，最后膜生物反应器生化降解分离。最终出水(COD<320mg/L)，达到纳管排放标准。

Description

一种丙烯酸及脂类废水的处理方法
技术领域
本发明属于丙烯酸及酯废水处理领域，具体涉及一种丙烯酸及脂类废水的处理方法。
背景技术
丙烯酸及酯废水常含丙烯酸、丙烯酸酯和丙烯酸腈等有毒有害的难生物降解有机污染物，是一种高浓度，高毒性，成分复杂的难处理有机废水。当前处理丙烯酸及酯废水的方法主要有焚烧、湿式催化氧化、生物降解、Fenton氧化法等。
据报道催化湿化氧化法方面，袁霞光等研制了TiO2-ZrO2复合载体作为催化剂，考察了对丙烯酸废水的湿式氧化反应的效果，结果表明在270℃，7.0MPa，处理COD为32000mg/L的丙烯酸废水可以直接达到排放标准。李万海等采用复合催化剂MnO2-CuO-CeO2-Fe2O3，用H2O2为氧化剂，反应时间10h，处理COD为80000mg/L的丙烯酸废水，去除率为68％。焚烧法方面，北京东方化工厂丙烯酸及酯废水采用焚烧法处理，其处理费用高达200-300元/吨。生物降解法方面，汤晓艳等采用内循环UASB处理高浓度丙烯酸废水，进水COD为5000mg/L左右，容积负荷为13.1～3.5kgCOD/m3·d时，去除率可达到87.9％。Fenton氧化方面，高超等基于铁屑的Fenton工艺处理处理丙烯酸废水：液固比为40：1，常温下，H2O2浓度800mg/L，反应时间35min，丙烯酸的降解率可达到95％以上。向芷澄等用混凝破乳-Fenton氧化联合工艺对高浓度丙烯酸乳液废水进行处理，原丙烯酸废水COD为5 470mg/L，当混凝破乳条件为pH＝8，PAC用量为0.9g/L，PAM用量为4mg/L；Fenton条件为pH＝3，H2O2/COD(质量浓度比)＝2，Fe2 +/COD(质量浓度比)＝0.075，处理后COD去除率为96.5％。
上述方法取得了一定的进展，但存在处理成本高、二次污染，运行不稳定的等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种丙烯酸及脂类废水的处理方法，第一步利用水溶性过硫酸盐作为引发剂，将丙烯酸及酯进行微聚合生成乳浊液，再通过酸析直接分离出丙烯酸类聚合物，直接去除了绝大部分COD，第二步通过微电解的原电池效应、新生态[H]和絮凝效应进一步去除了部分COD，同时提高了废水的生化性，第三步通过膜生物反应器降解分离废水中残余溶解性有机污染物。
本发明具体技术方案如下：
一种丙烯酸及脂类废水的处理方法，包括以下步骤：
1)聚合破乳：丙烯酸及酯废水中加入过硫酸钠，先搅拌反应，再调节pH至1.5，过滤获得反应出水1；
2)微电解：将混匀的铁屑和颗粒活性炭置于步骤1)获得的反应出水1中，反应后，过滤，滤液调节pH到10.0，静置，过滤获得反应出水2；
3)膜生物反应器处理：将步骤2)获得反应出水2用膜生物反应器生化降解分离，即可。
步骤1)中过硫酸钠用量为1.0-2.0g/L。
步骤1)中加入过硫酸钠后搅拌反应2h。
进一步的，步骤1)中调节pH的过程中不断搅拌。优选的，用0.1moL/L盐酸溶液调节pH。
步骤2)中，铁屑和颗粒活性炭的体积比为2:1。体积是指堆积体积。
步骤2)中所述反应是指用摇床进行反应3h-4h。
步骤2)中铁屑和颗粒活性炭的堆积体积与反应出水1的体积比为1.5-2:3.0。
步骤2)中调节pH到10.0所用的试剂为0.1mol/L的氢氧化钠溶液。
步骤2)中静置时间为2-4h。
步骤3)中所述膜生物反应器，膜参数为：材质为PVDF，平均孔径在0.1um。运行参数：污泥浓度MLSS＝12000-14000mg/L，污泥龄SRT＝15-20d，水力停留时间HRT＝2-4h，气水比>10:1，运行压力为-0.01～-0.03MPa。
步骤1)处理的丙烯酸及酯废水的COD为36500-49000mg/L，步骤1)处理后，废水由乳白色溶液变成含有大量白色聚合物的溶液，过滤后得到反应出水，相同的实验进行3次，分别测COD，与原废水相比，实现了62％以上的COD去除率。
步骤1)聚合破乳步骤，利用水溶性过硫酸盐作为引发剂，将废水中的丙烯酸及酯进行微聚合变成聚丙烯酸、聚丙烯酸脂乳浊液，再通过加入盐酸的酸析效应，通过破坏乳浊液胶体的稳定性，分离出聚丙烯酸等高分子聚合物。
步骤2)微电解处理过程中，过滤后，滤液调pH到10.0时，静置2-4h后明显分层，过滤，实验重复3次，实现了20％以上的COD去除率。步骤2)构建的微电解反应器，在强酸性条件下反应一定时间，将出水回调到弱碱性，通过原电池效应和新生态[H]和Fe(OH)3的絮凝效应破坏了丙烯酸和脂类的分子结构，为后续膜生物反应器分离创造了生化降解条件。
步骤3)中，膜生物反应器出水澄清透明，实验重复3次，实现了10％以上的COD去除率。该技术通过生物处理工艺和膜分离技术相结合，利用活性污泥对残余的小分子有机物进行降解，同时利用膜孔径与污染分子粒径的差别，在压力驱动下，截留了废水中胶体和溶解性有机污染物。
与现有技术相比，本发明针对高浓度丙烯酸及酯废水，利用水溶性过硫酸盐作为引发剂，将废水中的丙烯酸及酯进行微聚合生成聚丙烯酸、聚丙烯酸脂乳浊液，再通过加入盐酸的酸析效应，通过破坏乳浊液胶体的稳定性，分离出聚丙烯酸等高分子聚合物，一步就实现了62％以上的的COD去除率。滤液再通过微电解反应器，在强酸性条件下反应一定时间，再将出水回调到弱碱性，利用原电池效应和新生态[H]和Fe(OH)3的絮凝效应破坏了丙烯酸和脂类的分子结构，实现了20％以上的COD去除率，同时为后续膜生物反应器创造生化反应条件。最后利用膜生物反应器的进一步降解分离微电解出水，通过生物处理工艺和膜分离技术相结合，利用活性污泥对残余的小分子有机物进行降解，同时利用膜孔径与污染分子粒径的差别，在压力驱动下，截留了废水中胶体和溶解性有机污染物，进一步实现了10％以上的COD去除率，最终出水(COD<320mg/L)，达到纳管排放标准。
具体实施方式
实施例1
一种丙烯酸及脂类废水的处理方法，包括以下步骤：
获取待处理废水：某化工厂排出的丙烯酸及酯废水的COD为45000mg/L；
待处理废水COD测定：采用快速分光光度法，COD检测仪(连华科技)中测定。
1)聚合破乳：取上述丙烯酸及酯废水，加入过硫酸钠2.0g/L，用磁力搅拌器反应2.0h，用0.1moL/L HCl溶液调节pH为1.5，调节过程中不断搅拌，最后，用快速滤纸过滤获得反应出水，测定其COD；
步骤1)处理过程中，利用水溶性过硫酸盐作为引发剂，将废水中的丙烯酸及酯进行微聚合变成聚丙烯酸、聚丙烯酸脂乳浊液，再通过加入盐酸的酸析效应，通过破坏乳浊液胶体的稳定性，分离出聚丙烯酸等高分子聚合物。反应中，丙烯酸及酯废水由乳白色溶液变成含有大量白色聚合物的溶液，经过步骤1)处理后，实现了63.2％的COD去除率。
2)微电解：取锥形瓶，加入堆积体积120mL的铁屑和堆积体积60mL的颗粒活性炭，充分混合均匀，把步骤1)获得的滤液220mL加入锥形瓶中，放入摇床中摇3.0h，把锥形瓶中溶液过滤，滤液调节pH到10.0后静置3.0h，快速滤纸过滤，滤液测COD。
其中，所述铁屑为普通铁刨花，含碳量>0.05％，堆积密度100-1000kg/m3；活性炭粒度4-8目；填充密度500±50kg/m3。
步骤2)构建微电解反应器，在强酸性条件下反应一定时间，将出水回调到弱碱性，通过原电池效应和新生态[H]和Fe(OH)3的絮凝效应破坏了丙烯酸和脂类的分子结构，为后续膜生物反应器创造条件。滤液测COD，经过计算，步骤2)实现了25.3％的COD去除率。
3)膜生物反应器：取步骤2)最后一次过滤的滤液再使用膜生物反应器降解分离，具体参数为：膜参数：材质为PVDF，平均孔径在0.1um；运行参数：污泥浓度MLSS＝12450mg/L，污泥龄SRT＝18d，水力停留时间HRT＝3h，气水比＝15:1，运行压力为-0.03MPa，利用好氧生物处理和膜分离进一步深度处理残余有机污染物；膜生物反应器出水澄清透明，步骤3)实现了11.1％的COD去除率。

Claims (8)

1.一种丙烯酸及脂类废水的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
1)聚合破乳：丙烯酸及酯废水中加入过硫酸钠，先搅拌反应，再调节pH至1.5，过滤获得反应出水1；
2)微电解：将混匀的铁屑和颗粒活性炭置于步骤1)获得的反应出水1中，反应后，过滤，滤液调节pH到10.0，静置，过滤获得反应出水2；
3)膜生物反应器处理：将步骤2)获得反应出水2用膜生物反应器生化降解分离，即可。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤1)中用0.1moL/L盐酸溶液调节pH。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤1)中加入过硫酸钠后搅拌2h。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤1)中过硫酸钠用量为1.0-2.0g/L。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤2)中，铁屑和颗粒活性炭的体积比为2:1。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤2)中所述反应是指放入摇床中摇3-4h进行反应。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤3)中所述膜生物反应器，膜参数为：材质为PVDF，平均孔径在0.1um。
8.根据权利要求1或7所述的处理方法，其特征在于，步骤3)中所述膜生物反应器，运行参数：污泥浓度MLSS＝12000-14000mg/L，污泥龄SRT＝15-20d，水力停留时间HRT＝2-4h，气水比>10:1，运行压力为-0.01～-0.03MPa。
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