CN111170531A - 一种nmp合成过程中的废水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及NMP合成技术领域，具体公开了一种NMP合成过程中的废水处理工艺，将废水泵入到进水分布器中，同时向进水分布器加入过氧化氢与废水混合，将混合废水泵入电解反应器中，混合废水通过电解反应器中的UV灯光照以及电极材料作用下进行分解反应，从电解反应器排出的废水COD小于500mg/L。采用本专利中的技术方案实现了NMP高浓废水的可生化处理，同时工艺运行稳定，操作管理方便，运行成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及NMP合成技术领域，特别涉及一种NMP合成过程中的废水处理工艺。
背景技术
采用1,4-丁二醇脱氢生成γ-丁内酯和γ-丁内酯与一甲胺合成制得N-甲基吡咯烷酮(即NMP)，其生产过程中排放的废水主要含有NMP、一甲胺、1,4-丁二醇、四氢呋喃等有机物，且废水的污染物浓度较高，使得废水的可生化性较差，特别是废水中的NMP类含杂环类化合物，微生物是无法直接降解的，须先通过物化的方式让其分解后，再进行生化处理，达到更好的处理效果。
目前，常见的废水物化处理工艺有芬顿试剂、光催化氧化、多维电解等，但以上工艺存在投加药剂、运行操作管理不方便、运行成本高等问题，因此我司结合上述问题设计了一种NMP合成过程中的废水处理工艺，不仅运行流程短，且处理后废水的COD得到极大的降低。
发明内容
本发明提供了一种NMP合成过程中的废水处理工艺，以解决现有工艺存在投加药剂、运行操作管理不方便、运行成本高的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种NMP合成过程中的废水处理工艺，将废水泵入到进水分布器中，同时向进水分布器加入过氧化氢与废水混合，将混合废水泵入电解反应器中，混合废水通过电解反应器中的UV灯光照以及电极材料作用下进行分解反应，从电解反应器排出的废水COD小于500mg/L。
本技术方案的技术原理和效果在于：
NMP是一种无色透明油状液体，能与水、醇、醚、酯、芳烃等互溶，对光敏感，另外NMP在有水的酸性环境下发生水解反应；以及NMP在水相中可被羟基氧化；因此我司结合NMP的特点，通过进水分布器将高浓废水与过氧化氢充分混合，然后进入电解反应器内进行UV光照分解反应，同时利用电解产生的大量羟基自由基氧化分解废水中的NMP和四氢呋喃等难生化的化合物，进而达到提高可生化性的目的，且工艺运行稳定，操作管理方便，运行成本较低。
进一步，向进水分布器中通入过氧化氢的同时通入空气。
有益效果：通入空气是为了使得混合废水能够得到充分的曝气(含氧量提高)。
进一步，混合废水排出流量是废水通入流量的0.8～0.9倍。
有益效果：这样废水排出量约低于废水的通入量，保证废水与过氧化氢能够得到充分的混合，同时也避免废水溢出进水分布器。
进一步，过氧化氢加入的量为2wt‰～4wt‰。
有益效果：由于过氧化氢作为催化剂加入到废水中，并不实际参与分解反应，因此该范围下的加入量能够让过氧化氢起到良好的催化作用。
进一步，电解反应器中的PH值≤6.5。
有益效果：控制PH值以保证过氧化氢内产生足够的羟基自由基。
进一步，混合废水在电解反应器中反应的时间为1.8～2.5h。
有益效果：这样混合废水中的有机物能够得到较为充分的分解，最后排出的废水中COD复合生化处理的要求。
进一步，所述进水分布器包括顶部敞口的分布桶，分布桶上部连接有排液管和呈L型的进液管，进液管端部水平转动连接有分布管，分布桶内水平固定有混合桶，分布管转动连接在混合桶上，沿分布管的轴向和径向均开设有多个位于混合桶内的分布孔，所述分布管同一横截面上的分布孔沿分布管同一圆周方向倾斜设置，混合桶的两端均开设有排出口，分布桶顶部开口处竖向固定有加料管，加料管的底部固定有位于混合桶内的水平管，水平管上沿轴向设有多个出料孔。
有益效果：高浓废水泵入进液管内，高压的废水进入分布管内，分布管基于反冲运动原理发生转动，因此废水进入混合桶内后产生旋转的涡流，同时双氧水通过加料管进入水平管内，被水平管分散后从各出料孔排入到混合桶内，与形成涡流的废水充分混合。
进一步，所述分布桶内还设有向混合桶内鼓入空气的鼓气机构。
有益效果：鼓气机构不断的向混合桶内鼓入空气，使得混合废水能够得到充分的曝气。
进一步，所述电解反应器包括电解桶、电源、正电极棒、负电极层、UV灯和电极材料层，正电极棒竖向固定在电解桶的中部，负电极层固定在电解桶的侧壁上，正电极棒与电源的正极连接，而负电极与电源的负极连接，UV灯固定在电解桶内，电极材料层水平固定在电解桶内，电解桶底壁设有进料口，电解桶上部设有出料口。
有益效果：电解桶内的废水在双氧水、光照以及电解的作用下，产生大量的羟基自由基和高能态的氧，而羟基自由基与高能态的氧均具有强氧化性，从而将废水中的有机物进行分解，使得废水具备可生化性，从出料管排出的废水中COD小于500mg/L。
进一步，所述电极材料层包括多孔框和填充在多孔框内的颗粒状电极材料，多孔框上开设有供UV灯通过的通孔，多孔框上设有容纳正电极棒的通道，所述通道直径大于正电极棒的直径。
有益效果：电源启动后能够直接让颗粒状的电极材料带电，废液向上流动的过程中与电极材料接触，从而使得废水中的有机物发生电解反应。
附图说明
图1为本发明一种NMP合成过程中的废水处理工艺的流程图；
图2为本发明中使用的进水分布器剖视图；
图3为图2中A-A向的剖视图；
图4为本发明中电解反应器的剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：高浓废水池1、高浓废水泵2、进水分布器3、双氧水加料泵4、双氧水储罐5、电解反应器6、分布桶11、排液管12、进液管13、分布管14、混合桶15、分布孔16、排出口17、加料管18、水平管19、出料孔20、气缸21、活塞22、凸轮23、连接杆24、电解桶25、正电极棒26、负电极层27、UV灯28、多孔框29、进料管30、出料管31。
结合图1中流程图所示，实施例中使用到的设备包括高浓废水池1、高浓废水泵2、进水分布器3、双氧水加料泵4、双氧水储罐5和电解反应器6。
结合图2所示，进水分布器3包括顶部敞口设置的分布桶11，分布桶11的上部连接有排液管12，分布桶11上还设有呈L型的进液管13，进液管13右端水平转动连接有分布管14，分布桶11内水平固定有混合桶15，分布管14转动连接在混合桶15上，沿分布管14的轴向和径向均开设有多个位于混合桶15内的分布孔16，结合图3所示，分布管14同一横截面上的分布孔16沿分布管14同一圆周方向倾斜设置，这样高压废水从分布孔16排出后，分布管14基于反冲原理发生转动，混合桶15的两端均开设有排出口17，在分布桶11顶部开口处竖向固定有加料管18，加料管18的底部固定有位于混合桶15内的水平管19，水平管19上沿轴向设有多个出料孔20。
在分布桶11内还设有鼓气机构，鼓气机构包括气缸21、活塞22、凸轮23和连接杆24，其中气缸21固定在分布桶11的内壁上，活塞22竖向滑动连接在气缸21内，凸轮23位于混合桶15外部并固定在分布管14上，凸轮23的外周沿其轮廓线开设有滑槽，连接杆24顶端与活塞22铰接，底端与滑槽滑动连接，气缸21顶部连接有进气管，进气管顶部伸出分布桶11，在气缸21侧壁上连接有排气管，排气管远离气缸21一端与混合桶15连接。
结合图4所示，电解反应器6包括电解桶25、电源、正电极棒26、负电极层27、多根UV灯28和多个电极材料层，其中电解桶25采用绝缘材质制成，在电解桶25的底部设有进料管30，而电解桶25的上部设有出料管31，正电极棒26竖向固定在电解桶25的中部，负电极层27固定在电解桶25的侧壁上，其中正电极棒26与电源的正极连接，而负电极层27与电源的负极连接，多根UV灯28竖向间距固定在电解桶25内，本实施例中电源提供的电压为12～24V，电流为20A-30A，UV灯28提供的波长为350～400nm，电极材料层包括多孔框29，多孔框29上开设有多个供UV灯28通过的通孔，多孔框29的中部还设有容纳正电极棒26的通道，通道直径要大于正电极棒26的直径，多孔框29内填充有颗粒的电极材料，电极材料层水平固定在负电极层27上，多个电极材料层间距设置。
本实施例中使用到的各设备的连接关系结合图1所示：高浓废水泵2通过管线与分布桶11的进液管13连接，分布桶11的排液管12连接电解桶25的进料管30，分布桶11上的加料管18与双氧水加料泵4连接，而双氧水加料泵4通过管线连接双氧水储罐5。
一种NMP合成过程中的废水处理工艺实施例1～3的工艺参数如下表1所示：
表1为实施例1～3的工艺参数
以实施例1为例对一种NMP合成过程中的废水处理工艺进行详细阐述，实施例2、3与实施例1的工艺相同，区别仅在于表1中的参数不同。
一种NMP合成过程中的废水处理工艺，包括以下步骤：
步骤1：通过高浓废水泵将高浓废水池中的高浓NMP废水泵入进水分布器内，同时通过双氧水加料泵将双氧水储罐内的双氧水泵入进水分布器内，双氧水泵入的量为2wt‰，双氧水与废水在进水分布器内进行充分混合后排出，而混合废水排出流量是废水通入流量的0.8～0.9倍。
其中进水分布器的工作原理为：高浓废水泵入进液管内，高压的废水进入分布管内，分布管基于反冲运动原理发生转动，因此废水进入混合桶内后产生旋转的涡流，同时双氧水通过加料管进入水平管内，被水平管分散后从各出料孔排入到混合桶内，与形成涡流的废水充分混合；在分布管转动的同时，凸轮同步转动，凸轮通过连接杆带动活塞上下往复运动，从而将外界空气鼓入到混合桶内，从而使得混合废水能够得到充分的曝气。
步骤2：将从排液管排出的混合废水通入电解反应器中，控制电解反应器内的PH值≤6.5，打开电解反应器的电源，使得多孔框内的电极材料带电，同时打开UV灯，混合废水在双氧水、光照以及电解的作用下，产生大量的羟基自由基和高能态的氧，而羟基自由基与高能态的氧均具有强氧化性，从而将废水中的有机物进行分解，使得废水具备可生化性，混合废水在电解反应器内反应2h后，从出料管排出的废水中COD小于500mg/L。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种NMP合成过程中的废水处理工艺，其特征在于：将废水泵入到进水分布器中，同时向进水分布器加入过氧化氢与废水混合，将混合废水泵入电解反应器中，混合废水通过电解反应器中的UV灯光照以及电极材料作用下进行分解反应，从电解反应器排出的废水COD小于500mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种NMP合成过程中的废水处理工艺，其特征在于：向进水分布器中通入过氧化氢的同时通入空气。
3.根据权利要求1所述的一种NMP合成过程中的废水处理工艺，其特征在于：混合废水排出流量是废水通入流量的0.8～0.9倍。
4.根据权利要求1所述的一种NMP合成过程中的废水处理工艺，其特征在于：过氧化氢加入的量为2wt‰～4wt‰。
5.根据权利要求1所述的一种NMP合成过程中的废水处理工艺，其特征在于：电解反应器中的PH值≤6.5。
6.根据权利要求5所述的一种NMP合成过程中的废水处理工艺，其特征在于：混合废水在电解反应器中反应的时间为1.8～2.5h。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种NMP合成过程中的废水处理工艺，其特征在于：所述进水分布器包括顶部敞口的分布桶，分布桶上部连接有排液管和呈L型的进液管，进液管端部水平转动连接有分布管，分布桶内水平固定有混合桶，分布管转动连接在混合桶上，沿分布管的轴向和径向均开设有多个位于混合桶内的分布孔，所述分布管同一横截面上的分布孔沿分布管同一圆周方向倾斜设置，混合桶的两端均开设有排出口，分布桶顶部开口处竖向固定有加料管，加料管的底部固定有位于混合桶内的水平管，水平管上沿轴向设有多个出料孔。
8.根据权利要求7所述的一种NMP合成过程中的废水处理工艺，其特征在于：所述分布桶内还设有向混合桶内鼓入空气的鼓气机构。
9.根据权利要求1所述的一种NMP合成过程中的废水处理工艺，其特征在于：所述电解反应器包括电解桶、电源、正电极棒、负电极层、UV灯和电极材料层，正电极棒竖向固定在电解桶的中部，负电极层固定在电解桶的侧壁上，正电极棒与电源的正极连接，而负电极与电源的负极连接，UV灯固定在电解桶内，电极材料层水平固定在电解桶内，电解桶底壁设有进料口，电解桶上部设有出料口。
10.根据权利要求9所述的一种NMP合成过程中的废水处理工艺，其特征在于：所述电极材料层包括多孔框和填充在多孔框内的颗粒状电极材料，多孔框上开设有供UV灯通过的通孔，多孔框上设有容纳正电极棒的通道，所述通道直径大于正电极棒的直径。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911357131.4A Pending CN111170531A (zh) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 一种nmp合成过程中的废水处理工艺 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| US20150136591A1 (en) * | 2011-12-21 | 2015-05-21 | Global Water Holding, Llc | Electrolytic cell with advanced oxidation process and electro catalytic paddle electrode |
| CN109607702A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-12 | 成都市和谐环保工程技术有限公司 | 一种提高污水可生化性的装置及工艺 |
| CN208795570U (zh) * | 2018-08-01 | 2019-04-26 | 广东诚浩环境监测有限公司 | 一种地下水水质采样预处理系统 |
-
2019
- 2019-12-25 CN CN201911357131.4A patent/CN111170531A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150136591A1 (en) * | 2011-12-21 | 2015-05-21 | Global Water Holding, Llc | Electrolytic cell with advanced oxidation process and electro catalytic paddle electrode |
| CN208795570U (zh) * | 2018-08-01 | 2019-04-26 | 广东诚浩环境监测有限公司 | 一种地下水水质采样预处理系统 |
| CN109607702A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-04-12 | 成都市和谐环保工程技术有限公司 | 一种提高污水可生化性的装置及工艺 |
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