CN204111543U - 一种β-萘酚生产废水处理设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种β-萘酚生产废水处理设备,其设备包括:集水池、高效气浮反应器、酸化罐、微电解塔、管道混合器、芬顿反应器、中和混凝反应池、复合沉降池、调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池、接触氧化池、二沉池、中间水池、前置过滤器、催化氧化塔和曝气生物滤池等,通过该设备的应用方法,解决β-萘酚生产废水高COD、高色度、难以降解的问题,实现确保β-萘酚生产废水长周期稳定的达标排放。
Description
技术领域
本发明涉及β-萘酚生产废水的处理方法,属于废水处理技术领域,更具体说是一种采用物化方法处理β-萘酚生产废水的方法和设备。
背景技术
β- 萘酚又名2- 萘酚、乙萘酚、2- 羟基萘,是萘系染料中间体典型产品之一。主要用于染料和染料中间体的生产,在医药、农药、橡胶助剂、香料、皮革鞣制、纺织印染助剂及选矿剂原料等方面也有广泛应用。
由于β-萘酚生产的特殊性,其环保影响倍受国内外环保部门重视。在20世纪末,美国和欧盟国家已把萘酚列为优先污染物,相应的β-萘酚的生产也转嫁到发展中国家。目前,中国和印度是2- 萘酚的主产地。就中国而言,β-萘酚年总生产能力大约为8-9 万吨,约占全世界总产量的50%,出口量占35%。其生产过程中排放的废水有机物含量高、酸度大,含盐高,对微生物有毒性,对人体有致畸、致癌作用,在环境中难以降解,属于极难治理的有机工业废水之一。
目前,国内外主要用技术比较成熟的萘的磺化-碱熔法,该方法以萘为原料, 经磺化、水解、中和、碱熔、酸化、精制(蒸馏) 等过程制得β-萘酚。β-萘酚生产过程中排出废水水温高(50-60℃)色泽深、酸碱缓冲性强,COD高达30000~40000 mg/L,其中含有大量的硫酸钠、亚硫酸钠等无机物(含量高达10%~15%),以及分离不完全的萘磺酸等有机中间产物。因此,废水中COD主要由亚硫酸根及萘磺酸根的氧化引起,尤其含有的高浓度萘磺酸(17~18 g/L)对COD贡献最大。此外,由于萘环是由10个碳原子组成的离域的共轭π键,结构相当稳定,难以降解,属于高盐、高COD高色度的化工废水。这类废水的BOD5/COD极低,可生化性差,且对微生物有毒性,难以用一般生化方法处理。
目前,β-萘酚生产废水的主要处理方法有:浓缩法、吸附法、化学氧化法、生化法。浓缩法利用磺化碱熔法合成β-萘酚的生产废水中含有的大量Na2SO4,通过盐析作用,可使其中的β-萘磺酸钠析出。虽然浓缩法具有一定的环境效益,并且操作简单,工艺成熟。但是浓缩法的能耗高,且无法确保β-萘酚的生产废水达标排放。吸附法是处理萘酚废水的常用方法,但处理效果不甚理想,且成本较高,若吸附材料回收处理不当,还会引起二次污染。化学氧化法主要是向废水中投加氧化剂主要用于破坏萘磺酸的萘环,分解成小分子有机物,进而去除COD,但氧化法运行成本高,技术难度较大,单独使用氧化法难以完全达标排放。对于生化法而言,β-萘酚的生产废水可生化性差,生物毒性较高,生化前需要进行预处理。β-萘酚的生产废水危害大,单一工艺处理效果较差,因此,采用组合工艺是β-萘酚的生产废水处理研究的发展趋势。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明提供了一种β-萘酚生产废水处理方法及设备,解决β-萘酚生产废水高COD、高色度、难以降解的问题,实现确保β-萘酚生产废水长周期稳定的达标排放。
为解决现有技术存在的问题,本发明采取的技术方案为:一种β-萘酚生产废水处理方法,包括如下步骤:
(1)β-萘酚生产废水由集水池经泵提升进入高效气浮反应器,去除废水中的悬浮物、浮油和溶解态的油等杂质,气浮反应产生的废气进入吸收塔通过碱液吸收;
(2)高效气浮反应器出水进入酸化罐,投加酸调节pH至1,将β-萘酚生产废水中的亚硫酸根酸化转化成SO2,采用风机曝气,促进废水中产生的SO2气体溢出,产生的废气进入吸收塔通过碱液吸收;
(3)β-萘酚生产废水经步骤(2)酸化去除亚硫酸根后,废水pH值约为3,出水无需调节直接进入微电解塔进行微电解反应处理,通过电化学反应产生强氧化性的羟基自由基,将β-萘酚生产废水的大分子有机物氧化成小分子有机物,提高废水的可生化性;
(4)微电解处理后的废水pH值约为4.5,直接进行芬顿反应,投加双氧水和铁粉,进一步对β-萘酚生产废水中的大分子有机物进行氧化处理;
(5)芬顿反应出水进入中和混凝反应池进行中和混凝反应,通过投加CaO调节pH至6-8,投加絮凝剂PAC,助凝剂PAM去除废水中的悬浮物,中和混凝后的出水进入复合沉降池进行沉降;
(6)复合沉降池出水与低浓度的废水进入调节降温池进行降温,并通过曝气生物滤池出水部分回流至调节降温池调节废水水质,以满足废水进行生化的条件;
(7)调节降温池出水进入水解酸化池,通过微生物的特性将废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物,主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物,提高废水的可生化性,以利于后续的耗氧处理;
(8)水解酸化后出水进入流动床生物膜反应池,通过流动床好氧生物法处理β-萘酚生产废水,通过好氧微生物的呼吸作用对废水中的有机物进行深度处理;
(9)流动床生物膜反应池出水进入接触氧化池,通过流动床好氧生物法处理β-萘酚生产废水,通过好氧微生物的呼吸作用对废水中的有机物进行深度处理;
(10)接触氧化池出水进入二沉池,二沉池上清液进入中间水池,中间水池出水经前置过滤器去除悬浮物进入催化氧化塔,通过臭氧催化氧化反应深度处理β-萘酚生产废水;
(11)臭氧催化氧化出水进入曝气生物滤池,通过生物膜法进一步的去除废水中的SS、COD,确保β-萘酚生产废水能够达标排放或回用。SS指悬浮物。
步骤(2)所述酸化罐,步骤(3)所述微电解反应,步骤(7)所述水解酸化池,步骤(8)所述流动床生物膜反应池,步骤(9)所述接触氧化池,步骤(11)所述曝气生物滤池均通过风机进行曝气。步骤(2)中酸化罐投加的酸可选常用酸,如:硫酸、盐酸、硝酸,本发明优选硫酸。
高效气浮反应器、复合沉降池和二沉池产生的污泥排入污泥浓缩池,污泥浓缩池中的污泥回流至调节降温池、水解酸化池流动床生物膜反应池和接触氧化池。
步骤(3)所述微电解塔采用铁碳复合填料。
步骤(4)所述芬顿反应投加双氧水浓度为30%(质量分数),投加量为占废水进水体积的5‰。
步骤(5)所述中和混凝反应池投加PAC投加量为占废水进水体积的1%,PAM投加量为占废水进水体积的1‰。
步骤(6)所述调节降温池进行降温调节后的废水水质为COD<2000mg/L,电导率<0.7ms/cm。
本发明还提供了一种β-萘酚生产废水处理装置,包括:集水池、高效气浮反应器、酸化罐、微电解塔、管道混合器、芬顿反应器、中和混凝反应池、复合沉降池、调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池、接触氧化池、二沉池、中间水池、前置过滤器、催化氧化塔、曝气生物滤池;所述集水池连接高效气浮反应器,所述高效气浮反应器连接酸化罐,所述酸化罐连接微电解塔,所述微电解塔通过管道混合器与芬顿反应器连接,所述芬顿反应器连接中和混凝反应池,所述中和混凝反应池连接复合沉降池,所述复合沉降池连接调节降温池,所述调节降温池连接水解酸化池,所述水解酸化池连接流动床生物膜反应池,流动床生物膜反应池连接接触氧化池,所述接触氧化池连接二沉池,所述二沉池连接中间水池,所述中间水池连接前置过滤器,所述前置过滤器连接催化氧化塔,所述催化氧化塔连接曝气生物滤池,所述曝气生物滤池连接降温调节池,曝气生物滤池出水部分回流至调节降温池,根据生化进水要求调节回流水量。
所述高效气浮反应器和酸化罐顶部与吸收塔连接,所述吸收塔连接排气筒。
所述芬顿反应器连接双氧水加药罐。
所述中和混凝反应池连接PAC加药罐和PAM加药罐。
所述降温调节池连接循环冷却塔。
所述高效气浮反应器、复合沉降池和二沉池底部连接污泥浓缩池,产生的污泥排入污泥浓缩池。所述污泥浓缩池还与调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池和接触氧化池连接,为调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池和接触氧化池提供污泥,补充污泥损失。
所述催化氧化塔连接臭氧发生器。
所述酸化罐、微电解塔、水解酸化池、流动床生物膜反应池、接触氧化池和曝气生物滤池均连接风机。
本发明的有益效果在于:
(1)确保β-萘酚生产废水经处理后达标排放,且能够满足回用,用于地面及设备冲洗,用于生化进水的调节水。
(2)通过投加硫酸去除亚硫酸根,并采用空气曝气,更好的使废水中产生的SO2溢出。
(3)β-萘酚生产废水预处理首先进行酸化去除亚硫酸根,出水pH可直接满足铁碳微电解反应的条件,微电解反应后的pH值可直接满足芬顿反应的条件,工艺流程安排合理,pH值逐步升高,无需进行pH调节,减少工艺中酸碱用量,为企业减少运行成本。
(4)采用铁碳微电解工艺与芬顿工艺联用,能够很好的将萘环打开,将大分子有机物转化成小分子有机物,提高β-萘酚生产废水的可生化性,通过芬顿工艺处理大大降低了β-萘酚生产废水的生物毒性,满足了废水进行生化处理的条件。
(5)曝气生物滤池出水可以用于设备地面冲洗水,也可用于调节生化进水的调节水,实现了β-萘酚生产废水的资源回收利用,而且减少了废水的排放量。
附图说明
图1为本发明所述的β-萘酚生产废水的处理方法的流程图;
图2为本发明所述的β-萘酚生产废水的处理装置示意图;
其中:1-集水池,2-高效气浮反应器,3-酸化罐,4-吸收塔,5-排气筒,6-微电解塔,7-芬顿反应器,8-管道混合器,9-双氧水加药罐,10-PAC加药罐,11-PAM加药罐,12-中和混凝反应池,13-复合沉降池,14-调节降温池,15-水解酸化池,16-流动床生物膜反应池,17-接触氧化池,18-二沉池,19-中间水池,20-前置过滤器,21-催化氧化塔,22-曝气生物滤池,23臭氧发生器,24污泥浓缩池,25循环冷却塔,26风机。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1-2所示,一种β-萘酚生产废水处理方法,包括如下步骤:
(1)β-萘酚生产废水由集水池1经泵提升进入高效气浮反应器2,去除废水中的悬浮物、浮油和溶解态的油等杂质,气浮反应产生的废气进入吸收塔4通过碱液吸收;
(2)高效气浮反应器2出水进入酸化罐3,投加酸调节pH至1,将β-萘酚生产废水中的亚硫酸根酸化转化成SO2,采用风机26曝气,促进废水中产生的SO2气体溢出,产生的废气进入吸收塔4通过碱液吸收;
(3)β-萘酚生产废水经步骤(2)酸化去除亚硫酸根后,废水pH值约为3,出水无需调节直接进入微电解塔6进行微电解反应处理,通过电化学反应产生强氧化性的羟基自由基,将β-萘酚生产废水的大分子有机物氧化成小分子有机物,提高废水的可生化性;
(4)微电解处理后的废水pH值约为4.5,直接进行芬顿反应,投加双氧水和铁粉,进一步对β-萘酚生产废水中的大分子有机物进行氧化处理;
(5)芬顿反应出水进入中和混凝反应池12进行中和混凝反应,通过投加CaO调节pH至6-8,投加絮凝剂PAC,助凝剂PAM去除废水中的悬浮物,中和混凝后的出水进入复合沉降池13进行沉降;
(6)复合沉降池13出水与低浓度的废水进入调节降温池14进行降温,并通过曝气生物滤池22出水部分回流至调节降温池14调节废水水质,曝气生物滤池22调节降温池14根据生化进水要求调节回流水量,以满足废水进行生化的条件;
(7)调节降温池14出水进入水解酸化池15,通过微生物的特性将废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物,主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物,提高废水的可生化性,以利于后续的耗氧处理;
(8)水解酸化后出水进入流动床生物膜反应池16,通过流动床好氧生物法处理β-萘酚生产废水,通过好氧微生物的呼吸作用对废水中的有机物进行深度处理;
(9)流动床生物膜反应池16出水进入接触氧化池17,通过流动床好氧生物法处理β-萘酚生产废水,通过好氧微生物的呼吸作用对废水中的有机物进行深度处理;
(10)接触氧化池17出水进入二沉池18,二沉池18上清液进入中间水池19,中间水池19出水经前置过滤器20去除悬浮物进入催化氧化塔21,通过臭氧催化氧化反应深度处理β-萘酚生产废水;
(11)臭氧催化氧化出水进入曝气生物滤池22,通过生物膜法进一步的去除废水中的SS、COD,确保β-萘酚生产废水能够达标排放或回用;
步骤(2)所述酸化罐3,步骤(3)所述微电解反应,步骤(7)所述水解酸化池15,步骤(8)所述流动床生物膜反应池16,步骤(9)所述接触氧化池17,步骤(11)所述曝气生物滤池22均通过风机26进行曝气;高效气浮反应器2、复合沉降池13和二沉池18产生的污泥排入污泥浓缩池24,污泥浓缩池24中的污泥回流至调节降温池14、水解酸化池15流动床生物膜反应池16和接触氧化池17;步骤(3)所述微电解塔6采用铁碳复合填料;步骤(4)所述芬顿反应投加双氧水的浓度为30%,投加量为占废水进水体积的5‰;步骤(5)所述中和混凝反应池12投加PAC投加量为占废水进水体积的1%,PAM投加量为占废水进水体积的1‰;步骤(6)所述调节降温池14进行降温调节后的废水水质为COD<2000mg/L,电导率<0.7ms/cm。
实施例2
如图1-2所示,一种β-萘酚生产废水处理装置,包括:集水池1、高效气浮反应器2、酸化罐3、微电解塔6、管道混合器8、芬顿反应器7、中和混凝反应池12、复合沉降池13、调节降温池14、水解酸化池15、流动床生物膜反应池16、接触氧化池17、二沉池18、中间水池19、前置过滤器20、催化氧化塔21、曝气生物滤池22;所述集水池1连接高效气浮反应器2,所述高效气浮反应器2连接酸化罐3,所述酸化罐3连接微电解塔6,所述微电解塔6通过管道混合器8与芬顿反应器7连接,所述芬顿反应器7连接中和混凝反应池12,所述中和混凝反应池12连接复合沉降池13,所述复合沉降池13连接调节降温池14,所述调节降温池14连接水解酸化池15,所述水解酸化池15连接流动床生物膜反应池16,流动床生物膜反应池16连接接触氧化池17,所述接触氧化池17连接二沉池18,所述二沉池18连接中间水池19,所述中间水池19连接前置过滤器20,所述前置过滤器20连接催化氧化塔21,所述催化氧化塔21连接曝气生物滤池22,所述曝气生物滤池22连接降温调节池,根据生化进水要求调节回流水量。
高效气浮反应器2和酸化罐3顶部与吸收塔4连接,所述吸收塔4连接排气筒5;所述芬顿反应器7连接双氧水加药罐9;所述中和混凝反应池12连接PAC加药罐10和PAM加药罐11;所述降温调节池连接循环冷却塔25;所述高效气浮反应器2、复合沉降池13和二沉池18底部连接污泥浓缩池24,产生的污泥排入污泥浓缩池24。所述污泥浓缩池24还与调节降温池14、水解酸化池15、流动床生物膜反应池16和接触氧化池17连接,为调节降温池14、水解酸化池15、流动床生物膜反应池16和接触氧化池17提供污泥,补充污泥损失;所述催化氧化塔21连接臭氧发生器23;所述酸化罐3、微电解塔6、水解酸化池15、流动床生物膜反应池16、接触氧化池17和曝气生物滤池22均连接风机26。
实施例3
某厂β-萘酚生产废水,COD为42620mg/L,,pH为5.61,流量20m3/h,废水B/C为0.091。
(1)β-萘酚生产废水由集水池1经泵提升进入高效气浮反应器2,去除废水中的悬浮物、浮油和溶解态的油等杂质,气浮反应产生的废气进入吸收塔4通过碱液吸收;
(2)高效气浮反应器2出水进入酸化罐3,投加98%的硫酸调节pH至1.22,将β-萘酚生产废水中的亚硫酸根酸化转化成SO2,采用风机26曝气,促进废水中产生的SO2气体溢出,产生的废气进入吸收塔4通过碱液吸收;
(3)β-萘酚生产废水经步骤(2)酸化去除亚硫酸根后,废水pH值约为3.06,直接进入微电解塔6进行微电解反应处理,;
(4)微电解处理后的废水pH值约为4.62,直接进行芬顿反应,投加质量分数为30%的双氧水0.1m3/h和9.2kg/h铁粉,进一步对β-萘酚生产废水中的大分子有机物进行氧化处理,出水COD为22180mg/L,COD去除率约为47.9%,B/C为0.48;
(5)芬顿反应出水进入中和混凝反应池12进行中和混凝反应,通过投加CaO调节pH至7.21,投加絮凝剂PAC量为0.1m3/h,助凝剂PAM的量为0.01m3/h去除废水中的悬浮物,中和混凝后的出水进入复合沉降池13进行沉降;
(6)复合沉降池13出水与低浓度的废水进入调节降温池14进行降温,并调节废水水质,调节后废水COD为2360mg/L,曝气生物滤池22回流至调节降温池14水量为60m3/h;
(7)调节降温池14出水进入水解酸化池15,通过微生物的特性将废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物,主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物,提高废水的可生化性,以利于后续的耗氧处理;
(8)水解酸化后出水进入流动床生物膜反应池16,通过流动床好氧生物法处理β-萘酚生产废水,通过好氧微生物的呼吸作用对废水中的有机物进行深度处理;
(9)流动床生物膜反应池16出水进入接触氧化池17,通过流动床好氧生物法处理β-萘酚生产废水,通过好氧微生物的呼吸作用对废水中的有机物进行深度处理,处理后出水COD为196mg/L,COD去除率约为91.7%,pH为7.44;
(10)接触氧化池17出水进入二沉池18,二沉池18上清液进入中间水池19,中间水池19出水经前置过滤器20去除悬浮物进入催化氧化塔21,通过臭氧催化氧化反应深度处理β-萘酚生产废水,出水COD为112mg/L,pH值为7.6,COD去除率约为42.9%;
(11)臭氧催化氧化出水进入曝气生物滤池22,通过生物膜法进一步的去除废水中的SS、COD,出水COD为75mg/L,pH为7.33,确保β-萘酚生产废水能够达标排放或回用。
综上,β-萘酚生产废水经处理后,出水COD75mg/L,COD去除率约为99.8%,pH值为7.33,SS为45mg/L,废水满足厂区回用水要求。
Claims (8)
1.一种β-萘酚生产废水处理装置,其特征在于,包括:集水池、高效气浮反应器、酸化罐、微电解塔、管道混合器、芬顿反应器、中和混凝反应池、复合沉降池、调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池、接触氧化池、二沉池、中间水池、前置过滤器、催化氧化塔、曝气生物滤池;所述集水池连接高效气浮反应器,所述高效气浮反应器连接酸化罐,所述酸化罐连接微电解塔,所述微电解塔通过管道混合器与芬顿反应器连接,所述芬顿反应器连接中和混凝反应池,所述中和混凝反应池连接复合沉降池,所述复合沉降池连接调节降温池,所述调节降温池连接水解酸化池,所述水解酸化池连接流动床生物膜反应池,流动床生物膜反应池连接接触氧化池,所述接触氧化池连接二沉池,所述二沉池连接中间水池,所述中间水池连接前置过滤器,所述前置过滤器连接催化氧化塔,所述催化氧化塔连接曝气生物滤池,所述曝气生物滤池连接降温调节池。
2.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理装置,其特征在于,所述高效气浮反应器和酸化罐顶部与吸收塔连接,所述吸收塔连接排气筒。
3.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理装置,其特征在于,所述芬顿反应器连接双氧水加药罐。
4.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理装置,其特征在于,所述中和混凝反应池连接PAC加药罐和PAM加药罐。
5.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理装置,其特征在于,所述降温调节池连接循环冷却塔。
6.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理装置,其特征在于,所述高效气浮反应器、复合沉降池和二沉池底部连接污泥浓缩池,所述污泥浓缩池还与调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池和接触氧化池连接。
7.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理装置,其特征在于,所述催化氧化塔连接臭氧发生器。
8.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理装置,其特征在于,所述酸化罐、微电解塔、水解酸化池、流动床生物膜反应池、接触氧化池和曝气生物滤池均连接风机。
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