DE112017002003B4 - Verfahren zur Behandlung von Abwasser und zur Rückgewinnung von Ressourcen bei der Acrylfaserproduktion - Google Patents

Verfahren zur Behandlung von Abwasser und zur Rückgewinnung von Ressourcen bei der Acrylfaserproduktion Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Behandlung von Abwasser und zur Rückgewinnung von Ressourcen bei der Acrylfaserproduktion, umfassend die folgenden Schritte:(A) Filtration von Abwasser aus der Wasserwasch- und Filtrationseinheit von Acrylfaseranlagen durch einen Filter zum Abfangen und Rückgewinnen von darin enthaltenem hochmolekularem Polymer und anschließende Rückführung des zurückgewonnenen Polymers zur Acrylfaserproduktion und Einbringen in das Fertigprodukt und optional Wiederverwenden eines Teils des filtrierten Abwassers als Wasser mit niedrigem Salzgehalt in der Wasserwasch- und Filtrationseinheit,(B) Entfernen von nicht-abfangbarem hochmolekularem Polymer im Abwasser, indem das Abwasser aus Schritt (A) einer Koagulations- und Luftflotationsbehandlung unterzogen wird,(C) Einleiten des Abflusses aus Schritt (B) in eine biologische Behandlungseinheit und Zusatz von mehrwertigen Metall-Ionen als ein Adsorptionspromoter zur Steigerung der Abtrennung der biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe in der biologischen Behandlungseinheit, wobei die mehrwertigen Metall-Ionen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Calcium-Ionen, Magnesium-Ionen, Aluminium-Ionen und Mischungen davon und wobei die Menge der zugegebenen mehrwertigen Metall-Ionen 5 bis 100 mg/L beträgt, und(D) Entfernen der nach Schritt (C) im Abfluss verbliebenen organischen Stoffe aus der biologischen Behandlungseinheit durch eine weiterführende Behandlung, wobei die weiterführende Behandlung ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus einer beliebigen Kombination von Oxidation, Koagulation, Ausfällung und Luftflotation.

Description

  • Technisches Fachgebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rückgewinnung von Ressourcen, zur Reduzierung und zur weiterführenden Entfernung von Schadstoffen im Abwasser der Acrylfaserproduktion, insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser und zur Rückgewinnung von Ressourcen bei der Acrylfaserproduktion.
  • Hintergrund
  • Acrylfasern sind ein wichtiges synthetisches Fasermaterial und der grundlegende Rohstoff für die Textilindustrie. China ist ein weltweiter Großhersteller von Acrylfasern und hat zahlreiche Großunternehmen der Acrylfaserproduktion. Das bei der Acrylfaserproduktion entstehende Abwasser ist ein typisches biologisch nicht-abbaubares und toxisches organisches Industrieabwasser, das verschiedene Arten von toxischen organischen Verbindungen wie Acrylnitril, DMAC (N,N-Dimethylacetamid) und DMF (Dimethylformamid) enthält. Es enthält darüber hinaus biologisch nicht-abbaubare organische Stoffe in hoher Konzentration. Mit dem herkömmlichen Behandlungsprozess gestaltet sich die Einhaltung der bestehenden Normen schwierig, so dass die Behandlung der auf diese Weise produzierten Abwässer im Bereich der industriellen Abwasserbehandlung immer eine Herausforderung dargestellt hat. Mit der chinesischen Abwassernorm „Integrated Wastewater Discharge Standard“ ( GB8978-1996 ) wurde der CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf)-Standardwert für spezielle petrochemische Anlagen einschließlich von Acrylnitril-Acrylfaser-Anlagen modifiziert. In der neu herausgegebenen chinesischen Abwassernorm „Petrochemical Industry Pollutant Discharge Standard“ ( GB 31571-2015 ) sind die Grenzwerte für die CSB-Emission für spezielle petrochemische Anlagen einschließlich Acrylnitril-Acrylfaseranlagen um 40 mg/L höher als die für andere chemische Produktionsanlagen.
  • Zusätzlich zu den im Verlauf des Produktionsprozesses zugegebenen biologisch nicht-abbaubaren organischen Zusatzstoffen enthalten die bei der Produktion von Acrylfasern erhaltenen biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe im Abwasser Polymere mit hohem Molekulargewicht (über 10 kDa) und Polymere mit niedrigem Molekulargewicht (unter 10 kDa), die im Verlauf der Polymerisation produziert werden und in das Abwasser gelangen. Polymere mit hohem Molekulargewicht sind Produkte, die bei der Produktion von Acrylfasern ins Abwasser verloren gehen und einen Rückgewinnungswert besitzen. Polymere mit niedrigem Molekulargewicht sind mit den herkömmlichen Techniken schwierig zu entfernen. Die heutigen Technologien konzentrieren sich hauptsächlich auf die Behandlung des endgültigen Austrags zur Verbesserung der Entfernung von biologisch nicht-abbaubaren Schadstoffen, es fehlt aber an einer Technologie, die sich auf eine Reduzierung von Schadstoffen durch die Optimierung des Produktionsprozesses von Acrylfasern und eine Reduzierung der in den einzelnen Teilschritten des Prozesses ins Abwasser abgegebenen Schadstoffe richtet. EP 2 657 198 B1 betrifft die Behandlung und Wiederverwertung von Abwasser aus Druck- und Färbeprozessen, wobei das Verfahren hauptsächlich auf Nanokatalyse und Membranelektrolysetechnologie basiert. CN 101 423 312 A und CN 1 188 743 A beschreiben Verfahren zur Behandlung von Abwasser beziehungsweise von Abwasserschlämmen aus der Acrylfaserproduktion.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Das von der vorliegenden Erfindung gelöste technische Problem besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur schrittweisen Reduzierung der Schadstoffe im Produktionsprozess von Acrylfasern durch die Rückgewinnung der Ressourcen aus dem Abwasser, durch die Reduzierung der Konzentration der Schadstoffe und durch eine umfassende Ausnutzung der Fähigkeiten zur Schadstoffabtrennung in jeder Abwasserbehandlungseinheit bereitzustellen. Ein herkömmliches Acrylfaser-Produktionsverfahren ist in 1 dargestellt. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber dem herkömmlichen Acrylfaser-Produktionsprozess dar, indem der Austrag an Schadstoffen in das Abwasser unter Rückgewinnung der im Abwasser vorhandenen Ressourcen weiter reduziert wird. Die vorliegende Erfindung löst das ihr zugrundeliegende technische Problem durch den Gegenstand des Anspruch 1.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser und zur Rückgewinnung von Ressourcen bei der Acrylfaserproduktion bereit, das die folgenden Schritte umfasst:
    1. (A) Filtration von Abwasser aus der Wasserwasch- und Filtrationseinheit von Acrylfaseranlagen durch einen Filter zum Abfangen und Rückgewinnen von hochmolekularem Polymer (Molekulargewicht über 10 kDa) und anschließende Rückführung des zurückgewonnenen Polymers zur Acrylfaserproduktion und Einbringen in das Fertigprodukt und optional Wiederverwenden eines Teils des filtrierten Abwassers als Wasser mit niedrigem Salzgehalt in der Wasserwasch- und Filtrationseinheit,
    2. (B) Entfernen von nicht-abfangbarem hochmolekularem Polymer im Abwasser, indem das Abwasser aus Schritt (A) einer Koagulations- und Luftflotationsbehandlung unterzogen wird,
    3. (C) Einleiten des Abflusses aus Schritt (B) in eine biologische Behandlungseinheit und Zusatz von mehrwertigen Metall-Ionen als Adsorptionspromoter zur Steigerung der Effizienz bei der Entfernung der biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe in der biologischen Behandlungseinheit, wobei die mehrwertigen Metall-Ionen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Calcium-Ionen, Magnesium-Ionen, Aluminium-Ionen und Mischungen davon und wobei die Menge der zugegebenen mehrwertigen Metall-Ionen 5 bis 100 mg/L beträgt, und
    4. (D) Entfernen der nach Schritt (C) im Abfluss verbliebenen organischen Stoffe aus der biologischen Behandlungseinheit durch eine weiterführende Behandlung, wobei die weiterführende Behandlung ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus einer beliebigen Kombination von Oxidation, Koagulation, Ausfällung und Luftflotation.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird in Schritt (A) das Abwasser der Acrylfaser-Wasserwasch- und Filtrationseinheit, in dem das hochmolekulare Polymer enthalten ist, einer Ausfällung, Filtration, Abfangung und Rückgewinnung unterzogen, wobei es sich bei dem dabei verwendeten Filter um einen Oberflächenfilter unter Verwendung eines Membranmaterials als Hauptkomponente oder einen Tiefenfilter unter Verwendung eines Faserkabels oder Faser-Baumwolle als ein Filtermedium handelt. Nach der Filtration wird das Abwasser behandelt und das abgefangene hochmolekulare Polymer wird durch eine periodische Rückspülung in das Rückspülwasser dispergiert. Vor der Filtration wird das Abwasser zunächst einer Ausfällungsbehandlung unterzogen. Die hydraulische Verweilzeit des Ausfällapparats beträgt 2 bis 5 Stunden. Die Filtrationsrate durch das Faserkabel oder die Faser-Baumwolle im Filter beträgt 10 bis 30 m3/(m2h) und die Höhe der Filterschicht beträgt 1 bis 2 m. Die Rückspüldauer beträgt 1 bis 3 Tage. Der Ausfällapparat und der Filter sind aus säurebeständigen und korrosionsbeständigen Materialien hergestellt. Die Rückgewinnungsrate des hochmolekularen Polymers liegt bei 40 % bis 70 %.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Rückspülung des Filters durchgeführt werden durch eine Kombination von Gaswaschung und Wasserwaschung, um die Konzentration des hochmolekularen Polymers im Rückspülungswasser zu erhöhen.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das Rückspülungswasser mit dem dispergierten hochmolekularen Polymer zum Ausfällapparat für die Ausfällungsbehandlung zurückgeführt und der am Boden des Ausfällapparats konzentrierte Polymerschlamm wird regelmäßig zum Acrylfaser-Produktionsprozess zurückgeführt und gelangt schließlich in das Acrylfaserprodukt, wodurch die Rückgewinnung von Ressourcen des Polymers erreicht wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen die Koagulations- und Luftflotations-Behandlungen dem Zweck, im Abwasser nicht abgefangene hochmolekulare Polymere weiterführend abzutrennen, wobei der pH-Wert des Abwassers vor der Koagulationsbehandlung auf einen pH von 6 bis 9 eingestellt wird und die Koagulationsmittel und Koagulationshilfsmittel dem Abwasser im Koagulationsprozess sukzessive zugesetzt werden und das Abwasser dann nach der Reaktion in die Luftflotation eingeleitet wird. Bei dem Koagulationsmittel handelt es sich um Polyaluminiumchlorid oder Polyaluminium-Eisen(II)-Chlorid und dessen Menge beträgt 50 bis 200 mg/L. Bei dem Koagulationshilfsmittel handelt es sich um Polyacrylamid und dessen Menge beträgt 2 bis 10 mg/L. Das Rücklaufverhältnis des luftgesättigten Wassers beträgt 30 % bis 60 % und die CSB-Verminderung beträgt 10 % bis 20 %.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der Luftflotationseinheit für die Luftflotationsbehandlung um einen Luftflotationstank mit horizontaler Luftströmung oder einen flachen hocheffizienten Luftflotationstank handeln. Das Polymer wird zur Bildung von Schlacke abgefangen und der Abfluss wird anschließend behandelt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Abfluss aus der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung zur Behandlung in eine biologische Behandlungseinheit eingeleitet und es werden mehrwertige Metall-Ionen als ein Adsorptionspromoter zugesetzt, um die Effizienz der Entfernung von biologisch nicht-abbaubarem Polymer in der biologischen Behandlungseinheit zu steigern, wobei die mehrwertigen Metall-Ionen Calcium-Ionen, Magnesium-Ionen, Aluminium-Ionen und Mischungen davon umfassen (d.h. die mehrwertigen Metall-Ionen als der Adsorptionspromoter werden in der Form von gelösten Salzen zugesetzt), wobei die Menge derselben 5 bis 100 mg/L beträgt (beispielsweise beträgt die zugesetzte Menge an Calcium-Ionen 30 mg/L oder die zugesetzte Menge an Aluminium-Ionen 100 mg/L). Dem Abfluss aus der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung werden die mehrwertigen Metall-Ionen als der Adsorptionspromoter zugesetzt und anschließend wird mit Rücklaufschlamm gut durchmischt. Oder die mehrwertigen Metall-Ionen können direkt an der Stelle des Durchmischens des Rücklaufschlamms und des Zulaufs zugesetzt werden oder können zugesetzt werden, wenn die gemischte Flüssigkeit aus Schlamm und Wasser des Belüftungstanks in den sekundären Ausfällapparat eintritt, wobei die biologische Behandlungseinheit ein Belebtschlammverfahren oder ein Belebtschlammverfahren unter Zusatz von biologischen Trägern einsetzt und das Alter des Belebtschlamms 15 bis 30 Tage beträgt. In dem biologischen Behandlungstank für die kontinuierliche Behandlung werden Stickstoff und biologisch abbaubare organische Stoffe biologisch durch das Einrichten von makroskopischen anoxischen Zonen und aeroben Zonen oder durch den Zusatz von biologischen Trägern zur Bildung von anoxischen Zonen innerhalb der Träger entfernt. In dem biologischen Behandlungstank für die Chargenbehandlung werden Stickstoff und biologisch abbaubare organische Stoffe durch das Einrichten von anoxischen und aeroben Zeitabschnitten biologisch entfernt. Nach der biologischen Behandlung kann die Menge des Ammoniakstickstoffs im Abfluss unter 10 mg/L gesenkt sein. Die Konzentration an suspendierten Feststoffen in der gemischten Flüssigkeit kann 3000-6000 mg/L betragen und das Schlamm-Rückgewinnungsverhältnis kann 100 % bis 200 % betragen. Im Vergleich zu der Behandlung ohne den Zusatz von Adsorptionspromotoren war der CSB des Abflusses aus der biologischen Behandlungsanlage um 30-120 mg/L reduziert.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die weiterführende Behandlung die biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe wie niedermolekulare Polymere im Abfluss der biologischen Behandlungseinheit entfernen, wobei die Entfernung der biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe durch Zusatz eines oxidierenden Mittels, eines Koagulationsmittels oder eines zusammengesetzten Mittels für die Oxidation und die Koagulation und eines Koagulationshilfsmittels zum Abfluss der biologischen Behandlungseinheit erreicht wird, um die kombinierten Effekte von Oxidation, Koagulation, Ausfällung oder Luftflotation zu erhalten.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem oxidierenden Mittel um ein wasserlösliches oxidierendes Mittel, wie Wasserstoffperoxid und Chlorsäure, und die zugesetzte Menge beträgt 50 bis 400 mg/L; das Koagulationsmittel umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, mehrwertige Metallsalze und mehrwertige Polymere und die zugesetzte Menge beträgt 200 bis 2000 mg/L; das Koagulationshilfsmittel beinhaltet, ohne darauf beschränkt zu sein, Kieselgur und Polyacrylamid und die zugesetzte Menge beträgt 2 bis 15 mg/L, der pH-Wert der Reaktion liegt bei 6 bis 8 und der CSB des Abflusses wird auf unter 150 mg/L reduziert.
  • Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Oxidations- und Koagulationsbehandlung in einem Reaktionsgefäß mit mechanischer oder hydraulischer Rührung oder in einem statischen Mischer durchgeführt werden.
  • Das Verfahren zur Behandlung von Abwasser und zur Rückgewinnung von Ressourcen bei der Acrylfaserproduktion nach der vorliegenden Erfindung besitzt mindestens einen der folgenden Vorteile:
    1. 1) Durch die Zunahme von Einheiten zur Rückgewinnung von Ressourcen wird die Rückgewinnung von Ressourcen erreicht und die Schwierigkeiten und die Kosten bei der Behandlung des Abwassers werden reduziert. Acrylfaserpolymere sind die hauptsächlichen biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe im Abwasser bei der Produktion von Acrylfasern, wobei es sich bei den hochmolekularen Polymeren um Produkte handelt, die im Abwasser bei der Produktion von Acrylfasern verloren gehen und einen Rückgewinnungswert besitzen. Somit wird durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung das hochmolekulare Polymer durch Filtration und Abfangen zurückgewonnen, was einerseits eine Rückgewinnung von Ressourcen darstellt und die Produktausbeute steigert; andererseits wird die Menge der biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe im Abwasser reduziert und die Schwierigkeiten und Kosten bei der Behandlung des Abwassers werden gesenkt.
    2. 2) Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann außerdem die Kosten bei der Behandlung des Abwassers senken, indem die Schadstoffe von jeder Einheit im Abwasserbehandlungsverfahren kontrolliert und behandelt werden. Nach dem Abfangen und der Rückgewinnung der hochmolekularen Polymere enthält das Abwasser der Wasserwasch- und Filtrationseinheit der Acrylfaser-Produktionseinheit noch immer Polymere mit unterschiedlichen Molekulargewichten. Mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann eine schrittweise Entfernung von unterschiedlichen Arten von Polymeren erreicht werden, wodurch der Effekt einer Abwasserbehandlung erreicht wird und die Kosten für die Behandlung des Abwassers gesenkt werden. Die hochmolekularen Polymere im Abwasser, die nicht abgefangen werden, werden in der Koagulations- und Luftflotationseinheit durch den Zusatz von mehrwertigen Metall-Ionen als ein Adsorptionspromoter abgetrennt, wodurch die Entfernung von biologisch nicht-abbaubaren Polymeren in der biologischen Behandlungseinheit verstärkt wird. Die biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe, wie die verbliebenen niedermolekularen Polymere im Abfluss der biologischen Behandlung, können durch eine weiterführende Behandlung abgetrennt werden. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren, bei dem die biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe hauptsächlich in den weiterführenden Behandlungseinheiten abgetrennt werden, kann das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung eine stabilere Qualität des Abflusses bei niedrigeren Behandlungskosten bereitstellen.
    3. 3) Da das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auf dem bestehenden herkömmlichen Verfahren zur Produktion von Acrylfasern beruht, ist es zur Modifikation der bestehenden Produktionsanlagen geeignet. Durch eine geringe Investition können signifikante Effekte im Hinblick auf die Rückgewinnung von Ressourcen und die Verringerung von Schadstoffen erreicht werden.
  • Nachfolgend wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen weitergehend beschrieben.
  • Beschreibung der Zeichnungen
    • 1 zeigt das herkömmliche Verfahren zur Produktion von Acrylfasern.
    • 2 zeigt ein verbessertes Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zur Produktion von Acrylfasern und zur Behandlung des Abwassers.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Beispiel 1:
  • 1 zeigt die herkömmlichen Acrylfaser-Produktionsanlagen und das Verfahren davon. Im vorliegenden Beispiel betrug der CSB des gesamten Ablaufs in einer herkömmlichen Anlage gemäß 1 bis zu 710 mg/L.
  • Unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wurden die herkömmliche Anlage und deren Verfahren wie folgt modifiziert:
    1. (1) Durch Hinzufügen eines keramischen Membranfilters mit der Porengröße von 0,5 µm in der Wasserwasch- und Filtrationseinheit wurde das hochmolekulare Polymer abgefangen und zurückgewonnen. Pro Tonne Abwasser wurden 100 g Polymer abgefangen und zurückgewonnen und der CSB des Abwassers wurde um 230 mg/L gesenkt. Das abgefangene, hochmolekulare Polymer wurde nach dem Rückwaschen, Ausfällen und Aufkonzentrieren zu der Wasserwasch- und Filtrationseinheit zurückgeführt und gelangte schließlich in das Produkt. Ein Teil des Filtrats wurde als Wasser mit geringem Salzgehalt zur Wasserwaschung und Filtration des Polymers eingesetzt.
    2. (2) Der Abfluss aus der Wasserwasch- und Filtrationseinheit wurde der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung unterzogen, wobei es sich bei dem verwendeten Koagulationsmittel um Polyaluminiumchlorid (PAC) handelte und die Menge 50 mg/L betrug; bei dem Koagulationshilfsmittel handelte es sich um Polyacrylamid (PAM) und die Menge betrug 2 mg/L. Der CSB war um 100 mg/L verringert.
    3. (3) Dem Abfluss aus der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung wurde Calciumchlorid als ein Adsorptionspromoter zugesetzt und die zugesetzte Menge an Calcium-Ionen betrug 10 mg/L. Anschließend wurde es mit dem anoxisch-aeroben Belebtschlammverfahren behandelt, wobei die Animpfung unter Verwendung eines Schlamms erfolgte, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, dem Belebtschlamm aus der Gemeindekanalisation. Das Schlammalter wurde auf 15 Tage eingestellt. Im Vergleich zu dem CSB des Abwassers ohne den Zusatz von Adsorptionspromoter (301 mg/L) war der CSB des Abflusses aus der biologischen Behandlung (Abfluss aus dem sekundären Ausfällungstank) um 76 mg/L reduziert und der Abfluss hatte einen CSB von 225 mg/L und der Ammoniakstickstoff betrug 5 mg/L. Wenn das Calciumchlorid nicht dem Abfluss der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung, sondern erst dem Abfluss des sekundären Ausfällungstanks bei einer Calciumionen-Konzentration von 10 mg/L zugesetzt wurde, war der CSB des Abflusses lediglich von 301 mg/L auf 294 mg/L gesenkt, der Schadstoffbeseitigungseffekt war nicht signifikant.
    4. (4) Der Abfluss aus der vorgenannten biologischen Behandlung wurde der weiterführenden Behandlung mit H2O2 als einem oxidierenden Mittel unterzogen und die Menge des H2O2 betrug 100 mg/L. Eisensulfat wurde als ein Katalysator und ein Koagulationsmittel verwendet und die Menge des Eisensulfats betrug 500 mg/L. PAM wurde als ein Koagulationshilfsmittel verwendet und die Menge des PAM betrug 3 mg/L. Die Reaktion wurde in einem statischen Mischer durchgeführt und die Trennung erfolgte durch hocheffiziente flache Luftflotation. Der CSB lag bei 125 mg/L.
  • Beispiel 2
  • 1 zeigt die herkömmlichen Acrylfaser-Produktionsanlagen und das Verfahren davon. Im vorliegenden Beispiel lag der CSB des gesamten Ablaufs in einer herkömmlichen Anlage gemäß 1 bei bis zu 753 mg/L.
  • Unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wurden die herkömmliche Anlage und deren Verfahren wie folgt modifiziert:
    1. (1) Durch Hinzufügen eines Gewebefilters mit der Porengröße von 1 µm zu der Wasserwasch- und Filtrationseinheit wurde das hochmolekulare Polymer abgefangen und zurückgewonnen. Pro Tonne Abwasser wurden 80 g Polymer abgefangen und zurückgewonnen, und der CSB des Abwassers wurde um 200 mg/L gesenkt. Das abgefangene, hochmolekulare Polymer wurde nach dem Rückwaschen und Ausfällen zu der Wasserwasch- und Filtrationseinheit zurückgeführt und gelangte schließlich in das Produkt. Ein Teil des Filtrats wurde als Wasser mit geringem Salzgehalt zur Wasserwaschung und Filtration des Polymers eingesetzt.
    2. (2) Der Abfluss aus der Wasserwasch- und Filtrationseinheit wurde der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung unterzogen, wobei es sich bei dem verwendeten Koagulationsmittel um Polyaluminium-Eisen(II)-Chlorid handelte und die Menge des Polyaluminium-Eisen(II)-Chlorids 75 mg/L betrug; bei dem Koagulationshilfsmittel handelte es sich um Polyacrylamid und die Menge des Polyacrylamids betrug 4 mg/L. Der CSB war um 60 mg/L verringert.
    3. (3) Der Abfluss aus der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung wurde mit dem anoxischen-aeroben Belebtschlammverfahren behandelt und das Schlammalter wurde auf 20 Tage eingestellt. An der Stelle, an der der Rücklaufschlamm und der Zulauf gemischt werden, wurde Magnesiumchlorid als ein Adsorptionpromoter zugesetzt und die zugesetzte Menge an Magnesium-Ionen betrug 75 mg/L. Im Vergleich zu dem CSB des Abwassers ohne den Zusatz von Adsorptionspromoter (280 mg/L) war der CSB des Abflusses aus der biologischen Behandlung (Abfluss aus dem sekundären Ausfällungstank) um 50 mg/L reduziert und der Abfluss hatte einen CSB von 230 mg/L und der Ammoniakstickstoff betrug 7 mg/L. Wenn das Magnesiumchlorid nicht an der Stelle zum Mischen des Rücklaufschlamms mit dem Zulauf, sondern erst dem Abfluss des sekundären Ausfällungstanks bei einer Magnesiumionen-Konzentration von 75 mg/L zur Koagulations- und Ausfällungsbehandlung zugesetzt wurde, war der CSB des Abflusses lediglich von 280 mg/L auf 269 mg/L gesenkt, der Schadstoffbeseitigungseffekt war nicht signifikant.
    4. (4) Der Abfluss aus der vorgenannten biologischen Behandlung wurde der weiterführenden Behandlung mit Eisen(II)-Chlorid und Chlorsäure als Oxidations- und Koagulationsmittel unterzogen und die Gesamtmenge an Eisen(II)-Chlorid und Chlorsäure betrug 1700 mg/L. PAM wurde als ein Koagulationshilfsmittel verwendet und die Menge des PAM betrug 10 mg/L. Die Reaktion wurde in einem Reaktionsgefäß unter mechanischem Rühren durchgeführt. Die Abtrennung erfolgte durch Luftflotation mit horizontaler Luftströmung. Der CSB lag bei 135 mg/L.
  • Beispiel 3:
  • 1 zeigt die herkömmlichen Acrylfaser-Produktionsanlagen und das Verfahren davon. Im vorliegenden Beispiel lag der CSB des gesamten Ablaufs in einer herkömmlichen Anlage gemäß 1 bei bis zu 850 mg/L.
  • Unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wurden die herkömmliche Anlage und deren Verfahren wie folgt modifiziert:
    1. (1) Durch Hinzufügen eines Acrylfaserkabelfilters in der Wasserwasch- und Filtrationseinheit wurde das hochmolekulare Polymer abgefangen und zurückgewonnen. Pro Tonne Abwasser wurden 120 g Polymer abgefangen und zurückgewonnen und der CSB des Abwassers wurde dadurch um 260 mg/L gesenkt. Das abgefangene, hochmolekulare Polymer wurde nach dem Rückwaschen und Ausfällen zu der Wasserwasch- und Filtrationseinheit zurückgeführt und gelangte schließlich in das Produkt.
    2. (2) Der Abfluss aus der Filtrationseinheit wurde der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung unterzogen, wobei es sich bei dem Koagulationsmittel um Polyaluminiumchlorid handelte und die Menge an Polyaluminiumchlorid 200 mg/L betrug; bei dem Koagulationshilfsmittel handelte es sich um Polyacrylamid und die Menge an Polyacrylamid betrug 5 mg/L. Der CSB war um 63 mg/L verringert.
    3. (3) Der Abfluss aus der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung wurde mit dem anoxischen-aeroben Belebtschlammverfahren behandelt und das Schlammalter wurde auf 17 Tage eingestellt. Aluminium-Ionen wurden als ein Adsorptionspromoter zugesetzt, bevor die Mischung aus Schlamm und Wasser aus dem Belüftungstank in den sekundären Ausfällungstank gelangte, wobei die Menge an Aluminium-Ionen 5 mg/L betrug. Im Vergleich zu dem CSB des Abwassers ohne den Zusatz von Adsorptionspromoter (340 mg/L) war der CSB des Abflusses aus der biologischen Behandlung (Abfluss aus dem sekundären Ausfällungstank) um 120 mg/L reduziert und der Abfluss hatte einen CSB von 220 mg/L und der Ammoniakstickstoff betrug 8 mg/L. Wenn die Aluminium-Ionen nicht zugesetzt wurden, bevor die Mischung aus Schlamm und Wasser vom Belüftungstank in den sekundären Ausfällapparat gelangte, sondern Aluminium-Ionen erst dem Abfluss des sekundären Ausfällungstanks in einer Konzentration von 5 mg/L zur Koagulations- und Ausfällungsbehandlung zugesetzt wurden, war der CSB des Abflusses lediglich von 340 mg/L auf 330 mg/L gesenkt, der Schadstoffbeseitigungseffekt war nicht signifikant.
    4. (4) Der Abfluss aus der vorstehend genannten biologischen Behandlung wurde einer weiterführenden Behandlung unterzogen. Zur Koagulations- und Ausfällungsbehandlung wurde Polyaluminium-Eisen(II)-Chlorid als ein Koagulationsmittel und Polyacrylamid als ein Koagulationshilfsmittel verwendet. Die Menge an Polyaluminium-Eisen(II)-Chlorid betrug 2000 mg/L und die Menge an Polyacrylamid betrug 10 mg/L. Der CSB des Abflusses lag bei 147 mg/L.
  • Beispiel 4:
  • 1 zeigt die herkömmlichen Acrylfaser-Produktionsanlagen und das Verfahren davon. Im vorliegenden Beispiel lag der CSB des gesamten Ablaufs in einer herkömmlichen Anlage gemäß 1 bei 822 mg/L.
  • Unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wurden die herkömmliche Anlage und deren Verfahren wie folgt modifiziert:
    1. (1) Durch Hinzufügen eines Hohlfaserfilters mit einer Porengröße von 0,45 µm zu der Wasserwasch- und Filtrationseinheit wurde das hochmolekulare Polymer abgefangen und zurückgewonnen. Pro Tonne Abwasser wurden 80 mg/L Polymer abgefangen und zurückgewonnen und der CSB des Abwassers wurde dadurch um 170 mg/L gesenkt. Das abgefangene, hochmolekulare Polymer wurde nach dem Rückwaschen und Ausfällen zu der Wasserwasch- und Filtrationseinheit zurückgeführt und gelangte schließlich in das Produkt.
    2. (2) Der Abfluss aus der Filtrationseinheit wurde der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung unterzogen, wobei es sich bei dem Koagulationsmittel um PAC handelte und die Menge an PAC 100 mg/L betrug; bei dem Koagulationshilfsmittel handelte es sich um Polyacrylamid und die Menge an Polyacrylamid betrug 5 mg/L. Der CSB war um 53 mg/L verringert.
    3. (3) Der Abfluss aus der Koagulations- und Luftflotationsbehandlung wurde mit dem SBR-Verfahren (Sequencing Batch Reactor / Sequentiell Beschickter Reaktor) behandelt und das Schlammalter wurde auf 17 Tage eingestellt. Calcium-Ionen und Aluminium-Ionen wurden als Adsorptionspromotoren zugegeben, bevor der Abfluss aus dem SBR in die Ausfällungsstufe gelangte und die Menge der Promotoren betrug 100 mg/L (wobei die Menge an Calcium-Ionen und Aluminium-Ionen jeweils 50 mg/L betrug). Im Vergleich zu dem CSB des Abwassers ohne den Zusatz von Adsorptionspromoter (320 mg/L) war der CSB des Abflusses aus der biologischen Behandlung (Abfluss aus dem sekundären Ausfällungstank) um 110 mg/L reduziert und der Abfluss hatte einen CSB von 210 mg/L und der Ammoniakstickstoff betrug 8 mg/L. Wenn keine Calcium-Ion und Aluminium-Ionen zugesetzt wurden bevor die Mischung aus Schlamm und Wasser vom Belüftungstank in den sekundären Absfällungstank gelangte, sondern erst dem Abfluss des sekundären Ausfällungstanks bei einer Konzentration von jeweils 50 mg/L Calcium-Ionen und Aluminium-Ionen zur Koagulations- und Ausfällungsbehandlung zugesetzt wurden, wurde der CSB des Abwassers lediglich von 340 mg/L auf 330 mg/L gesenkt, der Schadstoffbeseitigungseffekt war nicht signifikant.
    4. (4) Der Abfluss aus der vorgenannten biologischen Behandlung wurde der weiterführenden Behandlung mit H2O2 als einem oxidierenden Mittel unterzogen und die Menge desselben betrug 320 mg/L. Eisen(II)-Sulfat wurde als ein Katalysator und ein Koagulationsmittel verwendet und die Menge betrug 800 mg/L. PAM wurde als ein Koagulationshilfsmittel verwendet und die Menge betrug 5 mg/L. Die Reaktion wurde in einem statischen Mischer durchgeführt. Die Abtrennung wurde mit einem Ausfällungstank mit Schrägplatte durchgeführt. Der CSB erreichte einen Wert von 49 mg/L.
  • Die vorstehend ausgeführten Ausführungsformen dienen lediglich der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ohne dass eine Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Behandlung von Abwasser und zur Rückgewinnung von Ressourcen bei der Acrylfaserproduktion, umfassend die folgenden Schritte: (A) Filtration von Abwasser aus der Wasserwasch- und Filtrationseinheit von Acrylfaseranlagen durch einen Filter zum Abfangen und Rückgewinnen von darin enthaltenem hochmolekularem Polymer und anschließende Rückführung des zurückgewonnenen Polymers zur Acrylfaserproduktion und Einbringen in das Fertigprodukt und optional Wiederverwenden eines Teils des filtrierten Abwassers als Wasser mit niedrigem Salzgehalt in der Wasserwasch- und Filtrationseinheit, (B) Entfernen von nicht-abfangbarem hochmolekularem Polymer im Abwasser, indem das Abwasser aus Schritt (A) einer Koagulations- und Luftflotationsbehandlung unterzogen wird, (C) Einleiten des Abflusses aus Schritt (B) in eine biologische Behandlungseinheit und Zusatz von mehrwertigen Metall-Ionen als ein Adsorptionspromoter zur Steigerung der Abtrennung der biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe in der biologischen Behandlungseinheit, wobei die mehrwertigen Metall-Ionen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Calcium-Ionen, Magnesium-Ionen, Aluminium-Ionen und Mischungen davon und wobei die Menge der zugegebenen mehrwertigen Metall-Ionen 5 bis 100 mg/L beträgt, und (D) Entfernen der nach Schritt (C) im Abfluss verbliebenen organischen Stoffe aus der biologischen Behandlungseinheit durch eine weiterführende Behandlung, wobei die weiterführende Behandlung ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus einer beliebigen Kombination von Oxidation, Koagulation, Ausfällung und Luftflotation.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem in Schritt (A) verwendeten Filter um einen Oberflächenfilter mit Membranmaterial oder einen Tiefenfilter unter Verwendung eines Filterkabels oder einer Filter-Baumwolle als Filtermedium handelt, wobei die Höhe der Filterschicht bei Verwendung eines Tiefenfilters 1 bis 2 m beträgt und die Filtrationsrate durch das Faserkabel oder die Faser-Baumwolle 10 bis 30 m3/(m2h) beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Abwasser in Schritt (A) in einem Ausfällapparat ausgefällt wird, bevor es filtriert wird, und die Ausfällungsdauer 2 bis 5 Stunden beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das abgefangene hochmolekulare Polymer durch Rückwaschen in Rückwaschwasser dispergiert wird, anschließend zu dem Ausfällapparat zurückgeführt wird und das Polymer am Boden des Ausfällapparats zu der Acrylfaserproduktion zurückgeführt wird und in das Fertigprodukt gelangt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in Schritt (B) die nichtabfangbaren hochmolekularen Polymere im Abwasser unter Verwendung einer Koagulations- und Luftflotationsbehandlung entfernt werden, bei der der pH-Wert des Abwassers vor der Koagulationsbehandlung auf einen Wert von 6 bis 9 eingestellt wird und dem Abwasser während der Koagulationsbehandlung Koagulationsmittel und Koagulationshilfsmittel zugesetzt werden und dieses nach der Reaktion in die Luftflotationseinheit geleitet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem Koagulationsmittel um Polyaluminiumchlorid oder Polyaluminium-Eisen(II)-Chlorid handelt und die Menge 50 bis 200 mg/L beträgt, wobei es sich bei dem Koagulationshilfsmittel um Polyacrylamid handelt und die Menge 2 bis 10 mg/L beträgt, wobei das Rücklaufverhältnis des luftgesättigten Wassers 30 % bis 60 % beträgt und wobei die CSB-Verminderung 10 % bis 20 % beträgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (C) dem Abfluss aus den Koagulations- und Lufteinheiten die mehrwertigen Metall-Ionen als der Adsorptionspromoter zugesetzt werden, dieser dann mit Rücklaufschlamm gut gemischt wird oder die mehrwertigen Metall-Ionen direkt an der Stelle zugesetzt werden, an der Rücklaufschlamm und Zulauf gemischt werden, oder zugesetzt werden, wenn die gemischte Flüssigkeit aus Schlamm und Wasser des Belüftungstanks in einen sekundären Ausfällapparat gelangt, wobei die biologische Behandlungseinheit ein Belebtschlammverfahren oder ein Belebtschlammverfahren mit Zusatz von biologischen Trägern verwendet und das Alter des Belebtschlamms 15 bis 30 Tage beträgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die biologisch nicht-abbaubaren organischen Stoffe in Schritt (D) durch sukzessiven Zusatz eines oxidierenden Mittels, eines Koagulationsmittels oder eines gemeinsamen Mittels zur Oxidation und Koagulation und eines Koagulationshilfsmittels zu dem Abfluss aus der biologischen Behandlungseinheit entfernt werden, um die kombinierten Effekte von Oxidation, Koagulation, Ausfällung oder Luftflotation anzuwenden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei es sich bei dem oxidierenden Mittel um ein wasserlösliches oxidierendes Mittel, wie Wasserstoffperoxid und Chlorsäure, handelt und die zugesetzte Menge 50 bis 400 mg/L beträgt, wobei das Koagulationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus mehrwertigen Metallsalzen und mehrwertigen Polymeren und die zugesetzte Menge 200 bis 2000 mg/L beträgt, wobei das Koagulationshilfsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kieselgur und Polyacrylamid und die zugesetzte Menge 2 bis 15 mg/L beträgt, wobei der pH-Wert der Reaktion bei 6 bis 8 liegt und wobei der CSB des Abflusses auf unter 150 mg/L reduziert wird.
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