CN114804526A - 一种含吡咯烷酮的化工生产废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含甲基吡咯烷酮的化工生产废水处理方法，本发明中在使用活性污泥进行厌氧发酵前，采用微电解+芬顿反应相结合的手段，去除水体中大部分的COD，将COD的去除率提高至45％以上，大幅度降解污水中难降解有机物的浓度，之后再利用水解酸化装置进行水解，提高废水中的B/C值，减轻了后续污水处理工艺负荷并提高了污水的可生化性，后端经过好氧装置，可以保证废水达到《污水综合排放标准》GB8978‑1996中的三级排放标准，为污水的达标排放与回用提供了保障。
Description
技术领域
本发明涉及化工废水处理技术领域，具体涉及一种含甲基吡咯烷酮和2-吡咯烷酮的化工生产废水处理方法。
背景技术
N-甲基吡咯烷酮及～吡咯烷酮是含氮杂环化合物中一种典型的有机极性溶剂，具有低挥发性、高极性和无腐蚀性等特点，用途覆盖了锂电池、粘合剂、颜料、染料和医药等诸多行业。由于具有良好的水混溶性，极易随着废水排放到环境中。且结构稳定，可生化性差且具有较强的生物毒性，在自然界的水土环境中稳定性很强，不易在自然条件下被水解或光解，也不易被环境微生物所降解。未经处理达标吡咯烷酮废水一旦排放到环境中，必然会对生态环境及水域系统造成严重危害。
吡咯烷酮废水的处理难点主要在于如何去除高浓度的COD及氨氮。对于高浓度的COD，目前一般采用高效的UASB反应器，利用颗粒污泥的高效降解作用，为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质，并在产甲烷菌作用下，将污水中的大部分有机物分解成二氧化碳和甲烷，产生的甲烷还可以用于厂区燃烧装置，减少厂区燃烧成本，提高清洁生产水平。但对于COD浓度过高时，直接采用UASB反应器处理废水降解周期长、污泥量大、能耗高、处理效率低。
发明内容
针对上述背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种含甲基吡咯烷酮和2-吡咯烷酮的化工生产废水处理方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种含吡咯烷酮的化工生产废水处理方法，该方法包括如下步骤：
S1、检测化工废水的pH值，根据检测结果向待处理的废水中加入酸碱调节剂调节废水的pH至3.5以下；
S2、向步骤S1得到的调节完pH值的废水中加入铁屑、活性炭混合颗粒，进行微电解反应，同时进行曝气，反应1～1.5h，得到微电解后的溶液；其中，所述铁屑与活性碳的质量比为1:(0.6-1.5)，所述铁屑的添加量为100～150mg/L；
S3、向步骤S2得到的微电解后废水加入到芬顿反应装置中，调节pH值在2～3，加入FeSO4·7H2O，稳定后再加入H2O2溶液，控制H2O2浓度在5.0～10.0mL/L，搅拌反应1.5～2.5h；其中，所述FeSO4·7H2O的添加量为4～10mg/mL；
S4、向步骤S3得到的降解溶液置于水解酸化装置中，加入厌氧活性污泥，控制温度21～26℃，反应时间8～16h；
S5、水解酸化出水，流入缺氧和好氧反应池，控制温度为21～26℃，活性污泥浓度4000mg/L，反应停留时间为12～48h。
进一步地，所述步骤S2中所述铁屑与活性碳的质量比为1:(0.8-1)，所述铁屑的添加量为125mg/mL。
进一步地，所述步骤S3中控制H2O2浓度在7.5～10.0mL/L，搅拌反应1.5～2.5h；其中，所述FeSO4·7H2O的添加量为4～10mg/mL。
更进一步地，所述步骤S3中FeSO4·7H2O的添加量为4～6mg/mL。
进一步地，所述步骤S4中厌氧发酵控制温度25℃，反应时间12h。
进一步地，所述步骤S5中控制发酵温度25℃，反应停留时间为24h。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明中在使用活性污泥进行厌氧发酵前，采用微电解+芬顿反应相结合的手段，去除水体中大部分的COD，将COD的去除率提高至45％以上，大幅度降解污水中难降解有机物的浓度，之后再利用水解酸化装置进行水解，提高废水中的B/C值，减轻了后续污水处理工艺负荷并提高了污水的可生化性，后端经过好氧装置，可以保证废水达到《污水综合排放标准》GB8978-1996中的三级排放标准，为污水的达标排放与回用提供了保障。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
一种含甲基吡咯烷酮的化工生产废水处理方法，该方法包括如下步骤：
S1、检测化工废水的pH值，根据检测结果向待处理的废水中加入酸碱调节剂调节废水的pH至3；
S2、向步骤S1得到的调节完pH值的废水中加入铁屑、活性炭混合颗粒，进行微电解反应，同时进行曝气，反应1.5h，得到微电解后的溶液；其中，所述铁屑与活性碳的质量比为1:1，所述铁屑的添加量为125mg/mL；
S3、向步骤S2得到的微电解后废水加入到芬顿反应装置中，调节pH值在2～3，加入FeSO4·7H2O，稳定后再加入H2O2溶液，控制H2O2浓度在5.0～10.0mL/L，搅拌反应2h；其中，所述FeSO4·7H2O的添加量为5mg/mL；
S4、向步骤S3得到的降解溶液置于水解酸化装置中，加入厌氧活性污泥，控制温度25℃，反应时间12h；水解酸化出水，流入缺氧和好氧反应池，控制温度为25℃，活性污泥浓度4000mg/L，反应停留时间为24h。
实施例2小试实验
(1)微电解反应：量取400ml NMP和400ml的2-吡咯烷酮1：1混合(符合现有的废水模拟条件)均匀并调PH至3。称取100g预处理后的活性碳(活性碳经NMP和2-吡咯烷酮的混合液体浸泡3天，以消除活性炭吸附作用对去除率的影响)和100g铁屑，加入上述混合液，震荡1.5h，取原水及微电解上清液出水测COD、BOD。倒掉微电解出水(再一次消除活性炭吸附的影响)。重新加入800ml混合原水，测出水COD、BOD，验证稳定性。实验结果见表1、2。
表1微电解反应前后COD检测结果
表2微电解反应前后BOD检测结果
由上述实验可以看出，排除活性炭吸附的影响，微电解对本水质的COD去除率很高，说明微电解对精化废水预处理是可行的，且废水中的BOD与COD的比值有明显的增加。
(2)芬顿反应：分别取250ml的2-吡咯烷酮和NMP1：1，置于1000ml烧杯中，调PH至2～3；分别取3份100ml的原水置于3个锥形瓶中；称取0.5g的FeSO4·7H2O共3份分别放入锥形瓶中；加入0.50ml、0.75ml、1.00ml的H2O2，控制双氧水浓度分别为5.0ml/l、7.5ml/l、10.0ml/l；封口振荡1.5h。检测处理前后COD、BOD值，实验结果见表3、4。
表3芬顿反应前后COD检测结果
表4芬顿反应前后BOD检测结果
由上述实验可以看出，采用芬顿反应方法直接处理废水，随着双氧水的量增加，其COD的去除率也相应增加，在双氧水量在7.5ml/L时去除率达到最大；且废水中的BOD与COD的比值有稍微的增加；但整体去除效率有限。
(3)微电解+芬顿反应：
量取400mlNMP和400ml的2-吡咯烷酮1：1混合均匀并调PH至3。称取100g预处理后的活性碳(活性碳经NMP和2-吡咯烷酮的混合液体浸泡3天，以消除活性炭吸附作用对去除率的影响)和100g铁屑，加入上述混合液，震荡1.5h，测微电解出水COD。取微电解出水上清液200ml加入锥形瓶中调PH至2～3。称取1.0g的FeSO4·7H2O加入锥形瓶中；同时加入1.5ml的双氧水，控制双氧水浓度在7.5ml/l。封口振荡1.5h，测其芬顿出水COD及BOD。实验结果见表5。
表5微电解+芬顿反应前后COD检测结果
表6微电解+芬顿反应前后BOD检测结果
由实验结果可以看出，经微电解电解和芬顿反应后，COD的去除率为47.1％，因此微电解+芬顿的组合工艺可以有效的去除废水中的COD，同时提高了废水的可生化性。
实施例3中试实验
2021年5月18日取适量经微电解电解和芬顿反应后废水，经过水解酸化装置及好氧装置，检测进水、出水水质变化。实验结果如表7所示。
表7水解酸化后实验结果
表8好氧后实验结果
随着水解时间增加，水解池的去除率趋于稳定，且废水的B/C比值可满足生化要求。且随着时间的加长，水解池中的菌种逐渐增加，B/C比值逐渐增加。从此数据可以看出，水解实验的效果较好。经过水解酸化后的废水经过好氧装置，废水可以达到《污水综合排放标准》GB8978-1996中的三级排放标准，满足工业废水中的排放要求，若需要增加排放等级，建议后端再增加处理单元或优化生化池的设计。
总结：
本发明中在使用活性污泥进行厌氧发酵前，采用微电解+芬顿反应相结合的手段，去除水体中大部分的COD，将COD的去除率提高至45％以上，大幅度降解污水中难降解有机物的浓度，之后再利用水解酸化装置进行水解，提高废水中的B/C值，减轻了后续污水处理工艺负荷并提高了污水的可生化性，后端经过好氧装置，可以保证废水达到《污水综合排放标准》GB8978-1996中的三级排放标准，为污水的达标排放与回用提供了保障。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种含吡咯烷酮的化工生产废水处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1、检测化工废水的pH值，根据检测结果向待处理的废水中加入酸碱调节剂调节废水的pH至3.5以下；
S2、向步骤S1得到的调节完pH值的废水中加入铁屑、活性炭混合颗粒，进行微电解反应，同时进行曝气，反应1～1.5h，得到微电解后的溶液；其中，所述铁屑与活性炭的质量比为1:(0.6-1.5)，所述铁屑的添加量为100～150mg/mL；
S3、向步骤S2得到的微电解后废水加入到芬顿反应装置中，调节pH值在2～3，加入FeSO4·7H2O，稳定后再加入H2O2溶液，控制H2O2浓度在5.0～10.0mL/L，搅拌反应1.5～2.5h；其中，所述FeSO4·7H2O的添加量为4～10mg/mL；
S4、向步骤S3得到的降解溶液中加入置于水解酸化装置中，加入厌氧活性污泥，控制温度21～26℃，反应时间8-16h；
S5、水解酸化出水，流入缺氧和好氧反应池，控制温度为21～26℃，活性污泥浓度4000mg/L，反应停留时间为12-48h。
2.根据权利要求1所述的一种含吡咯烷酮的化工生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤S2中所述铁屑与活性碳的质量比为1:(0.8-1)，所述铁屑的添加量为125mg/mL。
3.根据权利要求1所述的一种含吡咯烷酮的化工生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤S3中控制H2O2浓度在7.5～10.0mL/L，搅拌反应1.5～2.5h；其中，所述FeSO4·7H2O的添加量为4～10mg/mL。
4.根据权利要求3所述的一种含吡咯烷酮的化工生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤S3中FeSO4·7H2O的添加量为4～6mg/mL。
5.根据权利要求1所述的一种含吡咯烷酮的化工生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤S4中厌氧发酵控制温度25℃，反应时间12h。
6.根据权利要求1所述的一种含吡咯烷酮的化工生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤S5中控制发酵温度25℃，反应停留时间为24h。
7.根据权利要求1所述的一种含吡咯烷酮的化工生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤S4中水解酸化装置采用机械搅拌。
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2022
- 2022-04-24 CN CN202210455810.0A patent/CN114804526A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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