一种含丙烯腈废水的处理系统的制作方法

本实用新型涉及废水处理领域，具体而言，涉及一种含丙烯腈废水的处理系统。

背景技术：

碳纤维是高性能纤维之一，具有高强度、高模量、耐高温、耐疲劳、高导热、低膨胀等优异特性。碳纤维作为增强体用于生产树脂基、金属基等复合材料，广泛应用于航天航空、风力发电、汽车、体育用品、医疗卫生、电子通信、石油开采等领域，成为国内新材料行业研发的热点。

我国采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝聚丙烯腈基碳纤维技术获得成功，使得利用自主技术研制的国产碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。但是，聚丙烯腈基碳纤维生产企业在生产过程中会排放含一定浓度丙烯腈的废水。丙烯腈(acrylonitrile，简称an)是生产的主要原料，是环境中重要的有害污染物之一，不仅破坏水体生态系统，还危害人类的健康。丙烯腈本身对微生物具有剧毒，非常难以生物降解，因此碳纤维生产企业产生的含丙烯腈废水具有污染物稳定性强，生物毒性大，生化性差，降解速度慢等特点，采用一般的废水工艺难以处理，处理后的废水仍存在不能达标排放的环保问题，且废水处理运行成本较高。

因此，需要一种成本低，能有效处理含丙烯腈废水，确保废水达到排放标准的工艺。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种含丙烯腈废水的处理系统，其成本低，能够有效处理含丙烯腈废水，确保废水稳定达到排放标准。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种含丙烯腈废水的处理系统，其包括用于将含丙烯腈废水均质均量的调节池，用于进行光催化氧化处理的光催化反应器，用于进行微电解处理的铁炭塔，用于进行混凝反应和曝气处理的混凝曝气池，以及用于进行固液分离的斜板沉淀池，调节池、光催化反应器、铁炭塔、混凝曝气池和斜板沉淀池顺次连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述调节池与光催化反应器的进水口通过管路连接，光催化反应器的出水口与铁炭塔的进水口通过管路连接，铁炭塔的出水口通过管路与混凝曝气池连接，混凝曝气池还通过管路与斜板沉淀池连通，至少一条管路上设置有输送泵。

在本实用新型较佳的实施例中，上述调节池包括依次连通的格栅池、沉砂池和均化池，均化池内设置于搅拌器，格栅池设置有第一进水口，均化池设置有第一出水口。

在本实用新型较佳的实施例中，上述光催化反应器包括敞口的箱体，箱体开设有第二进水口和第二出水口，箱体内设置有横向布置的光催化剂板，光催化剂板上负载有光催化剂，光催化剂板呈曲面、w型或三维蜂窝状，以增加催化效率，箱体内还设置有紫外灯。

在本实用新型较佳的实施例中，上述紫外灯的分布按照1.75～2kw/m³布置。

在本实用新型较佳的实施例中，上述箱体内还设置有隔板，隔板将箱体分隔形成蛇形通道，光催化反应器的第二进水口与蛇形通道的一端连通，第二出水口与蛇形通道的另一端连通。

在本实用新型较佳的实施例中，上述铁炭塔包括塔体，以及填充于塔体内的填料，填料为碳负载铁，塔体顶部设置第三进水口，顶部设置第三出水口。

在本实用新型较佳的实施例中，上述混凝曝气池包括混凝沉淀反应池，混凝沉淀反应池的底部设置有往池内曝气的曝气管。

在本实用新型较佳的实施例中，上述斜板沉淀池包括池体，以及设置于池体内的斜板，斜板设置有滤孔，池体的底部设置有刮泥机。

在本实用新型较佳的实施例中，上述还包括用于进行膜过滤的膜生物反应器，以及用于进行消毒的消毒池，斜板沉淀池与膜生物反应器、消毒池顺次连接。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型实施例的含丙烯腈废水的处理系统包括用于将含丙烯腈废水均质均量的调节池，用于进行光催化氧化处理的光催化反应器，用于进行微电解处理的铁炭塔，用于进行混凝反应和曝气处理的混凝曝气池，以及用于进行固液分离的斜板沉淀池，调节池、光催化反应器、铁炭塔、混凝曝气池和斜板沉淀池顺次连接，该含丙烯腈废水的处理系统成本低，能够有效处理含丙烯腈废水，确保废水稳定达到排放标准。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的含丙烯腈废水的处理系统的结构示意图；

图2为图1中调节池的结构示意图；

图3为图1中光催化反应器的结构示意图；

图4为图1中混凝曝气池的结构示意图。

图标：100-处理系统；110-调节池；111-格栅池；112-沉砂池；113-均化池；114-搅拌器；115-第一进水口；116-第一出水口；120-光催化反应器；121-箱体；122-第二进水口；123-第二出水口；124-光催化剂板；125-紫外灯；126-隔板；130-铁炭塔；140-混凝曝气池；141-混凝沉淀反应池；142-曝气管；150-斜板沉淀池；160-膜生物反应器；170-消毒池。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面对本实用新型实施例的含丙烯腈废水的处理系统进行具体说明。

本实施例提供一种含丙烯腈废水的处理方法，本实施例对含丙烯腈废水不做具体限定，可以是在以二甲基亚砜为溶剂生产聚丙烯腈纤维的工艺中产生的废水，该废水中主要特征污染物为一定量的二甲基亚砜和丙烯腈，由于这两种物质的可生化性较差，用常规生物法难以直接处理，还可以是其他含有一定量丙烯腈的废水，比如丙烯腈浓度不大于200mg/l的碳纤维生产废水。

本实施例中，含丙烯腈废水的处理方法包括以下步骤：

(1)将含丙烯腈废水均质均量后，进行光催化氧化处理，得光催化处理液。可选的，将含丙烯腈废水在调节池内进行均质均量，在多级光催化反应器中进行光催化氧化，具体可以使用具有二氧化钛涂层的紫外灯管对废水进行光催化氧化，紫外灯的分布可以按照废水量的1.75～2kw/m³进行布置。另外，进行光催化氧化处理之前，可以将均质均量后的含丙烯腈废水调节ph值至3～4，以利于光催化氧化反应的进行，具体可以采用工业级质量浓度25％～30％的双氧水按照废水量的1.0～2.0t/100m³、采用硫酸亚铁按照废水量的5～10kg/100m³进行投加调节ph。

(2)将经光催化氧化处理后的光催化处理液进行微电解处理，得微电解处理液。微电解处理的方法可以为：在ph值3～4的条件下，采用碳负载铁对光催化处理液进行微电解处理。作为一个示例，将光催化处理液通入铁炭塔，在ph值3～4的酸性条件下，由碳负载铁进行微电解处理，由于铁与碳之间形成无数个微电流反应器，废水中的有机物在微电流的作用下被还原氧化，去除部分cod的同时提高废水的可生化性。

(3)将微电解处理液进行混凝反应，再进行曝气处理，得混凝液。可选的，将微电解处理液在混凝曝气池内进行混凝反应和曝气处理。混凝反应的方法可以为：按0.5～1.5kg/100m³在微电解处理液中加入聚丙烯酰胺进行混凝反应；曝气处理时的曝气量为5～10m³/min。另外，在进行混凝反应之前，可以将微电解处理液调节ph至8～9，以利于混凝反应的进行，具体可以采用通过25％～35％质量浓度的naoh或koh进行调节。

(4)将混凝液进行固液分离，得到沉淀和清液。可选的，将混凝液通入斜板沉淀池进行混凝沉淀，水中悬浮物和生成的难溶物质在斜板沉淀池中快速下沉与水分离，得到的清液满足排放标准。

(5)经过步骤(1)～(4)处理后的出水水质好，不需要再进行沉淀和过滤，仅进行简单的杀菌消毒后即可达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(gb/t18920-2002)中列出的各项用途的水质标准和《城市污水再生利用工业用水水质》(gb/t19923-2005)中洗涤用水的水质标准，比如对清液进行膜分离、消毒，一般通过膜生物反应器进行膜分离，通入消毒池内进行消毒处理，最后得到的清液能满足用水需求。

本实施例的含丙烯腈废水的处理方法针对已有工艺进行了优化，利用高级氧化(光催化氧化、微电解)，大幅度降低废水中丙烯腈及其他有机物的浓度，尤其是丙烯腈的处理效率高，平均去除率近99％；丙烯腈的处理浓度范围宽，适用于丙烯腈浓度不大于200mg/l的废水，尤其是碳纤维生产废水，可确保碳纤维生产废水等含丙烯腈废水稳定达标，又解决了难以直接生化处理的丙烯腈废水达标排放的环保问题，并降低了废水处理运行成本。

参见1所示，本实施例还提供一种含丙烯腈废水的处理系统100，其包括用于将含丙烯腈废水均质均量的调节池110，用于进行光催化氧化处理的光催化反应器120，用于进行微电解处理的铁炭塔130，用于进行混凝反应和曝气处理的混凝曝气池140，以及用于进行固液分离的斜板沉淀池150，调节池110、光催化反应器120、铁炭塔130、混凝曝气池140和斜板沉淀池150顺次连接；可选的，还包括用于进行膜过滤的膜生物反应器160(membranebio-reactor，mbr)，以及用于进行消毒的消毒池170，斜板沉淀池150与膜生物反应器160、消毒池170顺次连接。具体的，调节池110与光催化反应器120的进水口通过管路连接，光催化反应器120的出水口与铁炭塔130的进水口通过管路连接，铁炭塔130的出水口通过管路与混凝曝气池140连接，混凝曝气池140还通过管路与斜板沉淀池150连通；斜板沉淀池150还通过管路与膜生物反应器160的入水口连通，膜生物反应器160的出水口与消毒池170连通。为了保证废水能从一个处理单元输送至下一个处理单元，可以通过高度差的设置，使废水由上游的处理单元流向下游的处理单元，还可以在至少一条管路上设置有输送泵，通过输送泵输送废水。

可选的，作为一个示例，参照图2所示，调节池110包括依次连通的格栅池111、沉砂池112和均化池113，均化池113内设置于搅拌器114，格栅池111设置有第一进水口115，均化池113设置有第一出水口116。

可选的，作为一个示例，参照图3所示，光催化反应器120包括敞口的箱体121，箱体121开设有第二进水口122和第二出水口123，箱体121内设置有横向布置的光催化剂板124，光催化剂板124上负载有光催化剂，光催化剂板124可以呈曲面、w型或三维蜂窝状，以增加光催化剂与废水的接触面积，从而增加催化效率，本实施例的光催化剂板124具体呈波浪形曲面；箱体121内还设置有紫外灯125，紫外灯125的分布按照1.75～2kw/m³。箱体121内还设置有隔板126，隔板126将箱体121分隔形成蛇形通道，即所有隔板126竖向间隔布置，且所有隔板126与箱体121之间存在连通孔，所有的连通孔上下交错设置，光催化反应器120的第二进水口122与蛇形通道的一端连通，第二出水口123与蛇形通道的另一端连通；第二进水口122与第二出水口123之间还设置有循环泵，蛇形通道和循环泵能增加废水在光催化反应器120内的流动距离和流动时间，从而使废水被充分的催化氧化。

可选的，作为一个示例，铁炭塔130包括塔体，以及填充于塔体内的填料，填料为碳负载铁，塔体顶部设置第三进水口，顶部设置第三出水口。

可选的，作为一个示例，参照图4所示，混凝曝气池140包括混凝沉淀反应池141，混凝沉淀反应池141的底部设置有往池内曝气的曝气管142。

可选的，作为一个示例，斜板沉淀池150包括池体，以及设置于池体内的斜板，斜板设置有滤孔，池体的底部设置有刮泥机。

本实施例的含丙烯腈废水的处理系统100采用模块化设计，工艺简单、占地小、操作简便、成本低；自动化程度高，运行安全可靠；污泥龄长，剩余污泥产率低；运行稳定，抗负荷冲击能力强，遇到高负荷冲击后，可较快恢复到原来的高去除率。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种含丙烯腈废水的处理方法，其是采用上述的处理系统100对碳纤维生产废水(丙烯腈的浓度约为190mg/l)进行处理，参见图1所示，具体方法如下：

(1)将含丙烯腈废水在调节池110内进行均质均量，采用工业级质量浓度27.5％的双氧水按照废水量的1.5t/100m³、采用硫酸亚铁按照废水量的6kg/100m³，将均质均量后的含丙烯腈废水调节ph值至3～4，再在多级光催化反应器120中进行光催化氧化。

(2)将光催化处理液通入铁炭塔130，在ph值3～4的酸性条件下，由碳负载铁进行微电解处理，得微电解处理液。

(3)采用通过30％质量浓度的naoh将微电解处理液调节ph至8～9，然后将微电解处理液在混凝曝气池140内进行混凝反应和曝气处理，先按1kg/100m³在微电解处理液中加入聚丙烯酰胺进行混凝反应，在按照曝气量为9m³/min进行曝气处理，得混凝液。

(4)将混凝液通入斜板沉淀池150进行混凝沉淀，水中悬浮物和生成的难溶物质在斜板沉淀池150中快速下沉与水分离，得到沉淀和清液，得到的清液满足排放标准。

实施例2

本实施例提供一种含丙烯腈废水的处理方法，其是采用上述的处理系统100对碳纤维生产废水(丙烯腈的浓度约为100mg/l)进行处理，参见图1所示，具体方法如下：

(1)将含丙烯腈废水在调节池110内进行均质均量，采用工业级质量浓度27.5％的双氧水按照废水量的1.0t/100m³、采用硫酸亚铁按照废水量的5kg/100m³，将均质均量后的含丙烯腈废水调节ph值至3～4，再在多级光催化反应器120中进行光催化氧化。

(2)将光催化处理液通入铁炭塔130，在ph值3～4的酸性条件下，由碳负载铁进行微电解处理，得微电解处理液。

(3)采用通过30％质量浓度的koh将微电解处理液调节ph至8～9，然后将微电解处理液在混凝曝气池140内进行混凝反应和曝气处理，先按0.6kg/100m³在微电解处理液中加入聚丙烯酰胺进行混凝反应，在按照曝气量为8m³/min进行曝气处理，得混凝液。

(4)将混凝液通入斜板沉淀池150进行混凝沉淀，水中悬浮物和生成的难溶物质在斜板沉淀池150中快速下沉与水分离，得到沉淀和清液。

(5)将清液通过膜生物反应器160进行膜分离，再通入消毒池170内进行消毒处理，最后得到的清液能满足用水需求。

综上所述，本实用新型实施例的含丙烯腈废水的处理系统的成本低，能够有效处理含丙烯腈废水，确保废水稳定达到排放标准。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。