CN209193626U - 腈纶废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了腈纶废水处理装置，包括：生物活性炭系统，二沉池，活性炭再生系统，其中：生物活性炭系统与二沉池相连，生物活性炭系统内泥水混合物经管道溢流进入二沉池进行固液分离；二沉池底部分离的沉淀污泥通过回流管部分回流至生物活性炭系统，废弃污泥经废弃碳泥管道，进入活性炭再生系统进行处理；经活性炭再生系统处理后的再生活性炭经再生碳泥管道返回生物活性炭系统，进行循环使用。本申请的装置包括生物活性炭系统和活性炭再生系统，将生物活性炭技术和湿式氧化技术进行结合，实现污泥零排放。

Description

腈纶废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及废水处理，更具体地，涉及腈纶废水处理装置。

背景技术

腈纶,又称聚丙烯腈纤维,是一种高分子长链合成聚合物形成的人造纤维，其丙烯腈含量至少占85％。由于外观蓬松、手工柔软、具有良好的耐光、抗菌、保暖性等优点，有人造羊毛的美称，属于重要的石油化工产品,广泛应用于服装加工、装饰品生产和新材料的制备等领域。

目前，国内腈纶厂多采用以丙烯腈原料，通过一、二步湿法工艺生产腈纶产品。其产生的腈纶废水污染物浓度高、成分复杂，并且含有大量的二甲基乙酰胺(DMAC)、SCN-、CN-、丙烯腈(AN)低聚物以及其他醛类、氰类、酚类、腈类、烷烃类等有毒难降解有机物、高分子聚合物和无机盐,可生化性差，属于典型难降解有毒工业废水。国内目前多采用A/O(Anoxcic/Oxic)生化处理的方法对其进行处理，但由于废水中难生物降解有机物较多，现有工艺处理效果差，导致最终出水化学需氧量(COD)和NH₄ ⁺-N浓度远超出国家规定的排放标准。

由于腈纶生产废水中成分复杂，毒性较大，其中难生物降解的污染物所占比例达40％以上，存在生物抑制成分，可生化性极差，目前还未有解决该问题的关键技术。现在腈纶生产厂大多利用生化系统对其进行处理，并组合气浮、沉淀等工艺，系统最终出水COD一般为200mg/L左右，且受到水中有毒有害难降解有机物的影响，活性污泥法曝气系统中的微生物浓度很难保持较高的水平。针对生产腈纶产生的废水，近年来物化预处理技术研究有很多，主要包括电解、Fenton氧化、臭氧及光催化氧化等及其组合工艺，通过以上高级氧化等预处理工艺，虽然取得一定成效，但依旧存在对有机物去除率不高，生化性改善有限，大多研究仅停留在实验室阶段，难以达到实际应用的处理要求。因此，针对腈纶生产废水的特点，如何减弱对微生物的毒性，降低污水中有机污染物含量，成为保证腈纶生产污水达标排放的关键。

实用新型内容

本实用新型针对腈纶废水的特点，提供了一种腈纶废水处理装置，能够将生物活性炭技术和湿式氧化技术进行有效结合，先利用生物活性炭技术对其进行处理，发挥微生物的最大生化作用，同时利用活性炭将不能生化处理的有毒有机物进行吸附，然后通过湿式氧化技术对饱和活性炭进行处理，将其中吸附的有机物进行分解，恢复活性炭的吸附性能，回到生物活性炭系统进行循环利用，实现对腈纶废水的有效处理，为其达标排放提供保障。

本申请提供了一种处理废水的装置，包括：生物活性炭系统，二沉池，活性炭再生系统，其中：生物活性炭系统通过管道和回流管与二沉池相连，生物活性炭系统内泥水混合物经管道溢流进入二沉池进行固液分离；二沉池底部分离的沉淀污泥通过回流管部分回流至生物活性炭系统，废弃污泥经废弃碳泥管道，进入活性炭再生系统进行处理；活性炭再生系统通过废弃碳泥管道与二沉池相连，并且通过再生碳泥管道与生物活性炭系统相连，经活性炭再生系统处理后的再生活性炭经再生碳泥管道返回生物活性炭系统，进行循环使用。

在上述装置中，还包括：砂滤系统，与所述二沉池连接，用于对来自所述二沉池的出水进行过滤。

在上述装置中，其中，所述活性炭再生系统还包括浓缩池、浓缩活性炭泥槽，所述浓缩池与所述二沉池底部的废弃碳泥管道连接，二沉池排出废弃碳泥通过该废弃碳泥管道泵送至所述浓缩池，碳泥经浓缩池进一步浓缩后，通过浓缩碳泥管道泵送至浓缩活性炭泥槽，所述浓缩活性炭泥槽配备有加药系统。

在上述装置中，其中，所述活性炭再生系统还包括高压泵、空压机、换热器、反应器、缓冲罐、再生碳泥槽，其中，浓缩活性炭泥槽通过碳泥管线经高压泵与换热器管程入口相连，空压机通过空气管道与高压泵后碳泥管连接；换热器管程出口、换热器壳程入口分别与所述反应器的进、出口连接，换热器壳程出口通过再生碳泥管线经缓冲罐，与所述再生活性炭泥槽相连，所述再生活性炭泥槽通过再生碳泥管道与所述生物活性炭系统连接。

在上述装置中，其中，所述活性炭再生系统的所述再生活性炭泥槽的顶部具有喷淋系统，活性炭再生系统产生的废气经喷淋冷却后，经尾气风机加压后回到生物活性炭系统。

通过利用本申请提供的装置，能够利用生物活性炭技术对腈纶废水进行处理，发挥微生物与活性炭的协同作用，延长生物降解时间，最大程度发挥微生物生化降解作用，并将不可生化有机物吸附在活性炭中进行去除，实现对水中有机物的有效去除。另外，通过活性炭再生系统，实现了生物活性炭系统中的活性炭的循环利用。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的实施例的腈纶废水的处理工艺的工艺流程图。

图2示出了根据本实用新型的实施例的腈纶废水的处理装置的示意图，在图2中，各标号对应的部件如下：

1-气浮系统，2-生化处理系统，3-中间水池，4-生物活性炭系统，5-二沉池，6-砂滤系统，7-曝气风机，8-浓缩池，9-浓缩活性炭泥槽，10-加药系统，11-高压泵，12-空压机，13-换热器，14-反应器，15-缓冲罐，16-再生活性炭槽，17-喷淋塔，18-尾气风机，19-终水池。

具体实施方式

本实用新型提出利用生物活性炭系统+湿式氧化再生系统组合工艺对生产涤纶产生的废水进行处理，将生物活性炭技术与湿式氧化技术进行结合，发挥微生物的最大生化作用，同时利用湿式氧化技术，在高温(180～280℃)和高压(3.8～7.4MPa)条件下，利用气态的氧气(通常为空气)作氧化剂，对对饱和活性炭进行再生，将其中吸附的有机污染物氧化分解为CO₂、H₂O及短链的小分子有机物质，提高可生化性，将再生后混合液返送回生物活性炭处理系统，利用微生物对有机物继续降解，同时再生恢复吸附性的活性炭返回系统循环使用，实现系统污泥零排放。生物活性炭池出水经脉冲砂滤系统进一步处理后，去除其中悬浮物及活性炭，实现系统最终出水达标排放。在本申请中，如果没有特别说明，废水指的是腈纶废水，即生产腈纶所产生的废水，例如，通过本领域常用的湿法工艺生产腈纶产生的废水。

下面结合附图进行说明，以更好地理解本申请。图1示出了根据本实用新型的实施例的腈纶废水的处理工艺的工艺流程图。图2示出了根据本实用新型的实施例的腈纶废水的处理装置的示意图。

腈纶废水首先经过前面的气浮1、生化处理系统2处理后，将其中悬浮颗粒物及可生化降解有机物进行去除，然后通过中间水池3(或进水池)进入到生物活性炭系统4进行处理。生化处理系统2可以包括厌氧处理系统和/或好氧处理系统。

在生物活性炭系统4中，发挥活性炭吸附及活性污泥中微生物生化降解功能的协同作用，可通过活性炭将难降解有机物先吸附，然后再利用微生物(微生物可以吸附到活性炭中)对其进行降解，从而延长生物降解时间，可最大程度发挥微生物生化降解作用；同时活性炭吸附对微生物起到一定保护作用，对于一些对环境敏感的微生物(例如硝化菌及一些能分解生化性低的COD的特殊菌种)而言非常重要。活性炭也有增重的作用，在絮凝剂(如聚丙烯酰胺(PAM)等)协同作用下与微生物结合成结构紧密且沉降快速的胶体，使这些增殖缓慢又对环境敏感的特殊微生物流失的可能降到极低。活性炭吸附水中物质(其中也包含微生物及溶解氧)，从而加速了物质传送。生物活性炭系统4的出水经二沉池5沉淀，实现污泥与水的分离(例如，通过自然的重力沉降实现污泥和水分离)后，通过污泥回流保证生物活性炭系统4内的污泥浓度，出水经砂滤系统6对悬浮物进一步处理后，最终排放。在二沉池5的出水进入砂滤系统6之前，可以可选地先通过砂滤进水池。

在生物活性炭系统4中，水量停留时间为30～60h，优选为35～45h，生物活性炭系统4内的悬浮物浓度控制为8000～22000mg/L，优选为10000～18000mg/L，其中相对于微生物和活性炭的总质量，微生物质量含量控制在10％～30％，优选为15～25％。为防止生物活性炭系统4中的悬浮物沉积，生物活性炭系统4安装有曝气风机7。

由于废水中含有一些毒性较大、难以生物降解的有机污染物，通过生物活性炭系统4仍无法对其进行降解，该部分有机物会被活性炭吸附富集。活性炭将完全不能生物分解的有机物吸附饱和后，进入活性炭再生系统，在高温高压下，通过湿式氧化反应，将吸附的有机污染物氧化分解为CO₂、H₂O及短链有机物质，再返送回生物活性炭处理系统4，通过微生物进一步降解，同时再生后的活性炭的吸附性得到恢复，返回生物活性炭系统4，可实现循环使用。

活性炭再生系统可以包括浓缩池8、浓缩活性炭泥槽9、加药系统10、高压泵11、空压机系统12、换热器13、反应器14、缓冲罐15以及再生活性炭泥槽16。再生活性炭泥槽16的顶部安装有喷淋塔17和尾气风机18。

活性炭再生系统控制进入浓缩活性炭泥浓度为50000mg/L～180000mg/L，优选为80000～150000mg/L，为保证系统进泥浓度，需对二沉池5排出的废弃炭泥进行再次浓缩；为防止活性炭泥中的成垢离子在反应过程中生成难溶固体垢，通过加药系统10添加氢氧化钠及碳酸钠，调节浓缩活性炭泥pH值为10.0～11.5，优选为10.5～11.3；浓缩活性炭泥经过高压泵11加压后，与空压机系统12产生的高压空气按一定比例混合，通过浓缩活性炭泥中吸附有机物的量进行确定，混合后介质经换热器13进入反应器14反应，反应时间为0.5～2h，优选为1～1.5h，反应温度为220～280℃，优选为230～260℃，压力为4.0～6.5MPa，优选为4.3～6.0MPa，反应器14的出口高温活性炭泥进入换热器13与入口低温活性炭泥换热，通过换热器13的换热，活性炭再生系统可基本实现自热平衡。再生活性炭泥经过换热器13后，通过压力控制阀将压力减至常压后，经过缓冲罐15进入再生活性炭泥槽16，再生后活性炭泥通过再生活性炭泥泵输送回生物活性炭系统4，再生系统反应后产生的废气，通过位于再生活性炭泥槽16上部的连接至喷淋塔17的尾气风机18，也回到生物活性炭系统4进行曝气处理。

下面用具体的实施例说明一下本申请的废水处理过程以及相应的废水参数。

某腈纶车间产生废水COD为500～700mg/L，水量为300～400m³/h。该废水先经过前端气浮1、生化处理系统2的好氧处理单元后，进入生物活性炭系统4处理，利用微生物与活性炭协同作用，对其中剩余难降解有机污染物进行处理，生物活性炭池容积10000m³，其中污泥浓度为12000～15000mg/L，曝气量为260m³/min，pH值为7.5～8.5，出水经二沉池2的沉淀、砂滤系统6的砂滤后实现达标排放，最终水质处理效果见下表：

活性炭再生系统的处理规模为7t/h，浓缩碳泥浓度为80000～120000mg/L，空压机系统的风量为560kg/h～800kg/h，活性炭再生系统的压力为4.2～5.6MPa，反应器14的温度为230～250℃，活性炭再生系统运行参数如下：

本申请利用生物活性炭技术对腈纶废水进行处理，发挥微生物与活性炭的协同作用，延长生物降解时间，最大程度发挥微生物生化降解作用，并将不可生化有机物吸附在活性炭中进行去除，实现对水中有机物的有效去除。另外，将生物活性炭技术和湿式氧化技术进行有效结合，利用活性炭将不能生化处理的有毒有机物进行吸附，然后通过湿式氧化技术对饱和活性炭进行再生处理，将其中吸附有机物进行分解，恢复活性炭的吸附性能，回到生物活性炭系统循环利用，实现了生物活性炭系统中活性炭的循环利用，解决了常规生物活性炭系统中需连续补充新活性炭以及饱和活性炭的排放问题。

浓缩活性炭泥经活性炭再生系统处理后，其中吸附的有机污染物氧化分解为CO₂、H₂O及短链有机物质，其剩余有机污染物的可生化性大幅提高，返回生物活性炭系统后，利用微生物作用对其进行处理，提高系统来水可生化性。为防止浓缩活性炭泥在活性炭再生系统中形成难溶性固体垢，通过添加碳酸钠及氢氧化钠，调节浓缩活性炭泥pH值，使其在活性炭再生系统内形成碳酸钙、氢氧化镁等易溶于酸的垢层，然后通过酸洗系统进行清洗，去除反应过程中的固体垢，保证活性炭再生系统的正常运行。活性炭再生系统排放的废气，回到前端生物活性炭系统，减少了废气中有毒物质的排放。由于生物活性炭系统排放的活性炭泥通过活性炭再生系统可循环利用，因此废水处理系统基本可实现污泥零排放。腈纶废水经过本申请的工艺和装置处理后，系统最终出水COD<60mg/L，为其达标排放提供了保障。

Claims (5)

1.一种腈纶废水处理装置，包括：

生物活性炭系统，二沉池，活性炭再生系统，其中：

生物活性炭系统通过管道和回流管与二沉池相连，生物活性炭系统内泥水混合物经管道溢流进入二沉池进行固液分离；

二沉池底部分离的沉淀污泥通过回流管部分回流至生物活性炭系统，废弃污泥经废弃碳泥管道，进入活性炭再生系统进行处理；活性炭再生系统通过废弃碳泥管道与二沉池相连，并且通过再生碳泥管道与生物活性炭系统相连，经活性炭再生系统处理后的再生活性炭经再生碳泥管道返回生物活性炭系统，进行循环使用。

2.根据权利要求1所述的腈纶废水处理装置，还包括：

砂滤系统，与所述二沉池连接，用于对来自所述二沉池的出水进行过滤。

3.根据权利要求1所述的腈纶废水处理装置，其中，所述活性炭再生系统还包括浓缩池、浓缩活性炭泥槽，所述浓缩池与所述二沉池底部的废弃碳泥管道连接，二沉池排出废弃碳泥通过该废弃碳泥管道泵送至所述浓缩池，碳泥经浓缩池进一步浓缩后，通过浓缩碳泥管道泵送至浓缩活性炭泥槽，所述浓缩活性炭泥槽配备有加药系统。

4.根据权利要求3所述的腈纶废水处理装置，其中，所述活性炭再生系统还包括高压泵、空压机、换热器、反应器、缓冲罐、再生碳泥槽，其中，浓缩活性炭泥槽通过碳泥管线经高压泵与换热器管程入口相连，空压机通过空气管道与高压泵后碳泥管连接；换热器管程出口、换热器壳程入口分别与所述反应器的进、出口连接，换热器壳程出口通过再生碳泥管线经缓冲罐，与所述再生活性炭泥槽相连，所述再生活性炭泥槽通过再生碳泥管道与所述生物活性炭系统连接。

5.根据权利要求4所述的腈纶废水处理装置，其中，所述活性炭再生系统的所述再生活性炭泥槽的顶部具有喷淋系统，活性炭再生系统产生的废气经喷淋冷却后，经尾气风机加压后回到生物活性炭系统。