专利名称：一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置及方法，属于废水处理技术领域。
背景技术：
作为丙烯的重要衍生品，丙烯酸及丙烯酸酯在塑料、胶粘剂、涂料、纺织、造纸、皮革化工、建筑材料等领域的应用得到了迅猛的发展。在丙烯酸生产过程中产生的废水即为丙烯酸废水，丙烯酸废水分为酸性废水和碱性废水两种，本专利只针对酸性废水。丙烯酸废水有机物含量高(化学需氧量C0D，简称C0D，可高达几万mg/L)、成份复杂且有毒性(含有醋酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲醛、乙醛等)、多呈强酸性(pH在1. 5-3之间)、缺乏营养成分(氮、磷及微量元素)，是一类难处理的工业废水。目前，丙烯酸废水处理的工艺有焚烧法、湿式催化氧化法和生物法。焚烧法是将废水雾化后喷入高温燃烧炉中使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内完全氧化，分解成CO2和H2O及少许无机物灰分。湿式催化氧化法是在高温高压下，利用催化剂的催化作用，加速废水中有机物降解的一种方法。生物法是通过微生物自身的新陈代谢处理有机废水的一种方法。焚烧法和湿式催化氧化法虽然工艺成熟，对废水水质波动抗冲击性强，但是也存在一些缺点，如焚烧法由于废水COD以及燃烧值未达到直接燃烧的要求，需要额外的燃料油，增加处理费用；丙烯酸废水 中含有高盐分、硫元素等，在燃烧过程中会形成熔融盐损坏燃烧设备，或产生S02、S03等气体，引起二次污染。应用湿式催化氧化法处理丙烯酸废水，由于需要在高温和高压下进行，反应器材质需达到耐高温、耐高压及耐腐蚀的要求，且所用催化剂需定期更换，价格昂贵。由此可见，运行成本高、能耗大是焚烧法和湿式催化氧化法的特点。从经济方面考虑，限制了它们的应用范围。而生物法具有投资及运行成本低、能耗小等特点，是丙烯酸废水处理的一种较理想方法。目前，国内有一些针对丙烯酸废水利用生物法处理的研究，但是对于生物处理前的预处理都是简单的处理，没有形成一个完整的系统，而生物处理前的预处理对于最终处理效果的好坏有直接影响，所以本专利提出了一套完整的预处理设备及方法。生物法要求废水有机物浓度适中(不能过高或过低)、B0D/C0D值> O. 3、pH值保持在6. 5 7. 5之间、营养元素及微量元素充足、温度适宜。丙烯酸废水根据其自身的特点，需要从以下几方面进行调节1、降低丙烯酸废水COD浓度，丙烯酸废水的COD有几万mg/L,需要调整到2000 5000mg/L之间；2、降低丙烯酸废水的毒性，丙烯酸废水中的甲醛、乙醛等醛类对微生物具有毒性，需要降低它们的浓度，以降低生物毒性；3、控制适宜的丙烯酸废水的PH值，丙烯酸废水的pH在1. 5-3. O之间，需要调整到6. 5-7. 5之间；4、调整丙烯酸废水的COD N P的比例及增加微量元素，丙烯酸废水中氮磷元素缺乏，需要调整到COD N P = 200 5 I ;5、控制适宜的水温，丙烯酸废水的水温在60°C左右，需要控制在32-37°C之间。在夏季，由于环境温度较高，丙烯酸废水的温度降低较小，所以需要一定的降温措施来降低温度；而在冬季，由于环境温度较低，丙烯酸废水温度降低较大，需要增温措施来提高温度。
发明内容
本发明的目的是为了解决丙烯酸废水COD浓度高、pH值低、有毒性等缺点不适合生化微生物直接处理的问题，提出了一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置及方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。本发明的一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置，包括一级加碱装置、管道混合器、一级在线pH计、中和池、中和池搅拌器、二级加碱装置、二级在线pH计、调节池、调节池搅拌器、电动蒸汽开关阀、电动蒸汽调节阀、涡旋蒸汽消音加热器、第一在线温度计、第二在线温度计、氮盐投加装置、磷盐投加装置；连接关系为一级加碱装置与管道混合器连接，碱液在此处与丙烯酸废水混合，对丙烯酸废水的PH值进行粗调；管道混合器通过管路与中和池连接；管路上安装有一级在线PH计，用于监测混合后液体的pH值；中和池顶面中间部位装有中和池搅拌器，使液体均匀混合；生活污水进水管、二级加碱装置通过管道与中和池连接；二级在线PH计安装在中和池顶部；中和后的液体通过出水管流入调节池；调节池顶面中间部位装有调节池搅拌器，使液体均匀混合；第一在线温度计、第二在线温度计安装在调节池顶部；氮盐投加装置、磷盐投加装置通过管道与调节池连接；水蒸汽通过蒸汽管进入涡旋蒸汽消音加热器，把水蒸汽分布在调节池内，既保证了水蒸汽分布的均匀，又克服了蒸汽加热存在水锤效应的问题；所述加碱装置包括带搅拌的碱液储罐与加碱泵；一级加碱装置通过向管道混合器投加碱液对废水的pH值进行粗调；二级加碱装置通过向中和池投加碱液对废水的pH值进行精细调节；
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所述氮盐投加装置包括带搅拌的氮盐储罐与氮盐泵；所述磷盐投加装置包括带搅拌的磷盐储罐与磷盐泵；所述蒸汽管上设有电动蒸汽开关阀、电动蒸汽调节阀两级阀门控制系统；电动蒸汽开关阀、电动蒸汽调节阀分别受第一在线温度计、第二在线温度计的信号控制，电动蒸汽开关阀粗控水温在32-37°C之间，电动蒸汽调节阀细调水温在34-36°C ;当在线温度计发出高温报警时，就关闭相应的阀门，从而控制水蒸汽的投加量；所述蒸汽管路设计为两级阀门控制系统，即将一个电动蒸汽开关阀与一个电动蒸汽调节阀串联作为控制系统的两级，每一级又与一个手动开关阀门并联，当某一级电动蒸汽阀出现故障时，关闭此阀门，同时打开与其并联的手动阀，保证蒸汽的通过，此两级阀门系统保证了蒸汽投加系统的可靠性。本发明的一种丙烯酸废水生化处理的预处理方法，具体过程如下步骤一、丙烯酸废水从原水进水口流入管道混合器，与一级加碱装置输送的碱液进行混合，对PH值进行粗调节；得到粗调后的混合液体；步骤二、步骤一得到的粗调后的混合液体流入中和池，与通过生活污水进水管流入的生活污水混合，同时通过二级加碱装置投加碱液，由于生活污水的COD浓度低，同时含有各种微量元素，与步骤一得到的混合液混合后，达到降低COD与毒性、增加微量元素、精细调节PH值的目的，pH值精调在6. 5 7. 5之间；得到精调后的混合液体；步骤三、步骤二得到的精调后的混合液体流入调节池，第一在线温度计与第二在线温度计实时监测调节池中的温度，使温度控制在32-37°C之间；同时投加氮盐、磷盐调整废水的COD N P的比例；此时废水完成预处理。生活污水的投加量按丙烯酸废水生活污水=I 3(体积比)投加，碱液的投加量通过在线pH计的信号控制，一级pH调节控制pH值为5. 5-6. 0，二级pH调节控制pH值为6. 5-7. 5。有益效果1、本发明的一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置及方法，从COD浓度、生物毒性、营养元素、pH、水温五个方面对丙烯酸废水进行调节，解决丙烯酸废水COD浓度高、pH值低、有毒性等缺点不适合生化微生物直接处理的问题；调节方式通过自控仪表的精确控制，有效保证了预处理的高效、稳定，是后续生化处理的保障。2、本发明的一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置及方法，采用生活污水对丙烯酸废水进行调节，既节约了稀释用水和微量元素，同时又解决了生活污水排放的问题。
图1是本发明的一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置示意图。其中，1-原水进水管，2- 一级加碱装置，3-管道混合器，4- 一级在线pH计，5_中和池，6-生活污水进水管，7-中和池搅拌器，8- 二级加碱装置，9- 二级在线pH计，10-中和池出水管，11-调节池，12-调节池搅拌器，13-蒸汽管，14-电动蒸汽开关阀，15-电动蒸汽调节阀，16-涡旋蒸汽消 音加热器，17-第一在线温度计，18-第二在线温度计，19-氮盐投加装置，20-磷盐投加装置，21-调节池出水管。
具体实施例方式下面结合实施例与附图对本发明做详细说明。实施例1一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置，包括一级加碱装置2、管道混合器3、一级在线PH计4、中和池5、中和池搅拌器7、二级加碱装置8、二级在线pH计9、调节池11、调节池搅拌器12、电动蒸汽开关阀14、电动蒸汽调节阀15、涡旋蒸汽消音加热器16、第一在线温度计17、第二在线温度计18、氮盐投加装置19、磷盐投加装置20 ；连接关系为一级加碱装置2与管道混合器3连接，碱液在此处与丙烯酸废水混合，对丙烯酸废水的PH值进行粗调；管道混合器3通过管路与中和池5连接；管路上安装有一级在线pH计4，用于监测混合后液体的pH值；中和池5顶面中间部位装有中和池搅拌器7，使液体均匀混合；生活污水进水管6、二级加碱装置8通过管道与中和池5连接；二级在线pH计9安装在中和池5顶部；中和后的液体通过出水管10流入调节池11 ;调节池11顶面中间部位装有调节池搅拌器12，使液体均匀混合；第一在线温度计17、第二在线温度计18安装在调节池11顶部；氮盐投加装置19、磷盐投加装置20通过管道与调节池12连接；水蒸汽通过蒸汽管13进入涡旋蒸汽消音加热器16，把水蒸汽分布在调节池12内，既保证了水蒸汽分布的均匀，又克服了蒸汽加热存在水锤效应的问题；所述加碱装置包括带搅拌的碱液储罐与加碱泵；一级加碱装置2通过向管道混合器3投加碱液对废水的pH值进行粗调；二级加碱装置8通过向中和池5投加碱液对废水的PH值进行精细调节；pH调节的碱液使用的是浓度30%的NaOH溶液。所述氮盐投加装置19包括带搅拌的氮盐储罐与氮盐泵，氮盐使用的是尿素溶液，浓度为25% ；所述磷盐投加装置20包括带搅拌的磷盐储罐与磷盐泵，磷盐使用的是Na3PO4溶液，浓度为6% ；所述蒸汽管13上设有电动蒸汽开关阀14、电动蒸汽调节阀15两级阀门控制系统；电动蒸汽开关阀14、电动蒸汽调节阀15分别受第一在线温度计17、第二在线温度计18的信号控制，电动蒸汽开关阀14粗控水温在32-37°C之间，电动蒸汽调节阀15细调水温在34-360C ;当在线温度计发出高温报警时，就关闭相应的阀门，从而控制水蒸汽的投加量；所述蒸汽管路设计为两级阀门控制系统，即将一个电动蒸汽开关阀14与一个电动蒸汽调节阀15串联作为控制系统的两级，每一级又与一个手动开关阀门并联，当某一级电动蒸汽阀出现故障时，关闭此阀门，同时打开与其并联的手动阀，保证蒸汽的通过，此两级阀门系统保证了蒸汽投加系统的可靠性。正常情况下，蒸汽输送的路径为a — d — e — g电动蒸汽调节阀(15)出现故障时，蒸汽输送的路径为a—d—c — f— g电动蒸汽开关阀(14)出现故障时，蒸汽输送的路径为a — b — c — e — g出现故障的阀门组关闭，进行检修。本发明的一种丙烯酸废水生化处理的预处理方法，具体过程如下步骤一、丙烯酸废水从原水进水口 I流入管道混合器3，与一级加碱装置2输送的碱液进行混合，对PH值进行粗调节，浓度30%的NaOH溶液的投加量约为35L/m3废水，pH调节控制PH值为5. 5-6. 0，得到粗调后的混合液体；步骤二、步骤一得到的粗调后的混合液体流入中和池5，与通过生活污水进水管6流入的生活污水混合，生活污水的量按丙烯酸废水生活污水=I 3(体积比)投加，同时通过二级加碱装置8投加碱液，由于生活污水的COD浓度低，同时含有各种微量元素，与步骤一得到的混合液混合后，达到降低COD与毒性、增加微量元素、精细调节pH值的目的，浓度30%的NaOH溶液的投加量约为5L/m3废水，pH值精调在6. 5 7. 5之间，得到精调后的混合液体，在中和池(5)内的水力停留时间约为lOmin。步骤三、步骤二得到的精调后的混合液体流入调节池11，第一在线温度计17与第二在线温度计18实时监测调节池中的温度，使温度控制在32-37°C之间；同时投加氮盐、磷盐调整废水的COD : N : P = 200 : 5 :1 ;此时废水完成预处理。
权利要求
1.一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置，其特征在于包括一级加碱装置(2)、管道混合器(3)、一级在线pH计(4)、中和池(5)、中和池搅拌器(7)、二级加碱装置(8)、二级在线pH计(9)、调节池(11)、调节池搅拌器(12)、电动蒸汽开关阀(14)、电动蒸汽调节阀(15)、涡旋蒸汽消音加热器(16)、第一在线温度计(17)、第二在线温度计(18)、氮盐投加装置(19)、磷盐投加装置(20);—级加碱装置(2)与管道混合器(3)接，碱液在此处与丙烯酸废水混合，对丙烯酸废水的PH值进行粗调；管道混合器(3)通过管路与中和池(5)连接；管路上安装有一级在线PH计(4);中和池(5)顶面中间部位装有中和池搅拌器(7);生活污水进水管(6)、二级加碱装置(8)通过管道与中和池(5)连接；二级在线pH计(9)安装在中和池(5)顶部；中和后的液体通过出水管(10)流入调节池(11);调节池(11)顶面中间部位装有调节池搅拌器(12);第一在线温度计(17)、第二在线温度计(18)安装在调节池(11)顶部；氮盐投加装置(19)、磷盐投加装置(20)通过管道与调节池(11)连接；水蒸汽通过蒸汽管(13)进入涡旋蒸汽消音加热器(16)。
2.如权利要求1所述的一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置，其特征在于所述加碱装置包括带搅拌的碱液储罐与加碱泵。
3.如权利要求1所述的一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置，其特征在于所述氮盐投加装置(19)包括带搅拌的氮盐储罐与氮盐泵。
4.如权利要求1所述的一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置，其特征在于所述磷盐投加装置(20)包括带搅拌的磷盐储罐与磷盐泵。
5.如权利要求1所述的一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置，其特征在于所述蒸汽管(13)上设有电动蒸汽开关阀(14)、电动蒸汽调节阀(15)两级阀门控制系统；电动蒸汽开关阀(14)、电动蒸汽调节阀(15)分别受第一在线温度计(17)、第二在线温度计(18)的信号控制，电动蒸汽开关阀(14)粗控水温在32-37°C之间，电动蒸汽调节阀(15)细调水温在34-36°C ;当在线温度计发出高温报警时，就关闭相应的阀门，从而控制水蒸汽的投加量。
6.如权利要求1或5所述的一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置，其特征在于所述蒸汽管路设计为两级阀门控制系统； 正常情况下，蒸汽输送的路径为 a — d — e — g 电动蒸汽调节阀(15)出现故障时，蒸汽输送的路径为 a — d — c — f—g 电动蒸汽开关阀(14)出现故障时，蒸汽输送的路径为 a — b — c — e — g 出现故障的阀门组关闭，进行检修。
7.一种丙烯酸废水生化处理的预处理方法，其特征在于具体过程如下 步骤一、丙烯酸废水从原水进水管(I)流入管道混合器(3)，与一级加碱装置(2)输送的碱液进行混合，对PH值进行粗调节；得到粗调后的混合液体； 步骤二、步骤一得到的粗调后的混合液体流入中和池(5)，与通过生活污水进水管(6)流入的生活污水混合，同时通过二级加碱装置(8)投加碱液，由于生活污水的COD浓度低，同时含有各种微量元素，与步骤一得到的混合液混合后，达到降低COD与毒性、增加微量元素、精细调节PH值的目的，pH值精调在6. 5 7. 5之间；得到精调后的混合液体； 步骤三、步骤二得到的精调后的混合液体流入调节池(11)，第一在线温度计(17)与第二在线温度计(18)实时监测调节池(11)中的温度，使温度控制在32-37 °C之间；同时投加氮盐、磷盐调整废水的COD N P的比例；此时废水完成预处理。
8.如权利要求7所述的一种丙烯酸废水生化处理的预处理方法，其特征在于丙烯酸废水与生活污水的体积比为1: 3;碱液的投加量通过在线pH计的信号控制，一级pH调节控制PH值为5. 5-6. O, 二级pH调节控制pH值为6. 5-7. 5。
全文摘要
本发明涉及一种丙烯酸废水生化处理的预处理装置及方法，属于废水处理技术领域。丙烯酸废水首先在管道混合器内与一级加碱装置输送的碱液进行混合，对pH值进行粗调节。之后在中和池内进行COD的调节、毒性调节、微量元素补充和pH的精细调节。基本步骤包括丙烯酸废水与定量的生活污水混合，定量的投加碱液。出水在调节池内进行COD∶N∶P的比例的调节和水温的调节。基本步骤包括定量的投加氮盐、磷盐，定量投加水蒸汽。混合均匀的废水完成预处理。本发明对丙烯酸废水从有机物浓度、生物毒性、营养元素、pH、水温五个方面进行调节，调节方式通过自控仪表的精确控制，有效保证了预处理的高效、稳定，是后续生化处理的保障。
文档编号C02F103/36GK103058418SQ201310017950
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者李安峰, 董娜, 潘涛, 郭行, 骆坚平 申请人:北京市环境保护科学研究院