一种丙烯酸及酯污水的处理方法与流程

1.本发明涉及工业污水处理技术领域，特别涉及一种丙烯酸及酯污水的处理方法。


背景技术：

2.随着丙烯酸及其酯类工业的迅猛发展，丙烯酸及酯污水的年处理量也逐渐增多，丙烯酸污水中有机物含量较高、成分复杂、ph值变化幅度较大，其主要有机组成包括乙酸、丙烯酸、丙烯醛和甲醛等，属于高浓度、难处理污水。丙烯酸脂污水不但有机物含量高、成分复杂，而且污水中盐分浓度也非常高，已远远超过生化处理微生物菌种的盐分耐受程度。丙烯酸及酯污水的cod为10000-100000mg/l，污水浓度高；其中甲醛含量为1％到4％，毒性很大；另外其中含有丙烯酸、乙酸、甲醛、丙烯醛、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等多种有机物，成分复杂，使得丙烯酸及酯污水的处理十分困难。
3.丙烯酸及酯类污水是一种高浓度，高毒性。成分复杂的难处理有机污水，目前处理丙烯酸及酯类污水的方法主要有焚烧法、湿式催化氧化法、生物法和其他的处理方法等。
4.1、焚烧法
5.丙烯酸及酯类污水的主流方法是焚烧法，由于焚烧法具有以下缺点而较少采用。其cod浓度以及燃烧值并没有达到直接燃烧的要求，需要额外的燃料油，增加其处理费用，污水中含有高盐分，在燃烧过程中形成熔融盐会损坏燃烧设备，增加了处理难度以及费用污水中含有硫以及氮元素，燃烧过程中会产生so2以及so3或者no2，带来二次污染。
6.2、湿式催化氧化法
7.湿式催化氧化技术是在传统湿式氧化(以氧为氧化剂，在高温高压下，将有机污染物氧化分解为二氧化碳和水等无机物或有机小分子的化学过程)基础上加入催化剂的一种处理污水的方法，相对于传统湿式氧化技术，它的反应温度以及反应压力较低，反应分解能力更高，对设备腐蚀性小、运行成本低。
8.催化湿式氧化技术适合处理一些高浓度、高毒性、难降解的有机污水，得到了人们的广泛研究，目前在焦化污水，造纸污水已经进行了工业应用，而对于处理丙烯酸及酯污水，也已经取得了一定的研究进展。湿式催化氧化法无需考虑丙烯酸及酯污水的毒性，而丙烯酸及酯污水cod浓度在其适宜处理浓度范围内，因此比较有应用前景。缺点是由于湿式催化氧化法处理污水的关键在于催化剂，专一性强，对进水条件限制较高，目前只有少数丙烯酸生产厂家采用这种方法。此外湿式催化氧化法处理污水需要高温高压条件，也存在着安全隐患。
9.3、生物法
10.生物法是通过微生物自身的新陈代谢处理有机污水的一种方法，包括好氧生物处理以及厌氧生物处理，对于一些易于生物利用的污水如生物法处理造纸污水、发酵污水效果显著，已经进行了工业应用；而对处理其他一些难生物利用污水效果较差，丙烯酸污水尽管浓度高毒性大，但是属于可生物利用污水，目前已经有很多关于生物法处理丙烯酸及酯污水的研究。主要有好氧法，厌氧法以及厌氧-好氧联合的处理方法。
11.4、其他处理方法
12.(1)fenton试剂氧化法
13.fenton试剂实质上是二价铁离子与过氧化氢之间的链反应生成羟基自由基，它能氧化大多数的有机物，将大分子有机物降解为小分子或者co2和h2o，可以采用这种方法来降解有机污水，其在处理有毒有害高浓度污水方面很有优势，因此可以采用这种方法处理丙烯酸污水。
14.(2)光电子波技术
15.光电子波技术处理工业污水是根据量子力学原理，在工业污水中安装光电子波发生装置，使污水中产生大量的光子和电子，在光电子波作用下，大分子的化学键断裂，电荷转移分解成小的无污染的小分子，从而达到污水处理的效果，可以利用其处理丙烯酸污水。
16.光电子波技术处理丙烯酸污水的优势如下：
17.①
、降解速度快，一般只需要几个小时即可取得良好的处理效果；
18.②
、处理效率高，能很好降解丙烯酸污水中的化学物质；
19.③
、运行灵活，氧化反应条件温和，投资少，能耗低；
20.④
、工艺相对简单，结构紧凑，占地较少，投资成本低；
21.⑤
、无二次污染，能适用于丙烯酸污水处理。
22.目前，化工类污水尤其是石化类污水在不使用物理稀释的情况下单独进行生化处理较难以达标运行，但鉴于生化处理不仅节省运行费用，而且管理控制相对较为简单；另外，无论是何种化工污水，都难以使用物化方法处理达标。


技术实现要素：

23.为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供一种丙烯酸及酯污水的处理方法，本技术对污水中含有甲醛、酰胺、吡咯烷酮类和甘油类污水的实际经验，选择“uv强氧化预处理+fenton流化催化氧化反应+ic厌氧反应器”的技术工艺，该类污水一般采用物化+生化处理的方法联合处理运行，不仅能够有效节约运行费用，而且管理控制相对简单。
24.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种丙烯酸及酯污水的处理方法，处理方法包括以下步骤：
25.(1)将待处理污水经水泵提升至uv紫外光氧催化反应器进行反应，反应后污水进入fenton流化催化氧化反应器，在fenton流化催化氧化反应器中加入盐酸将ph调节至3-4，依次加入七水合硫酸亚铁为2kg/t水、5％双氧水为1.5-2l/t水，运行时根据实际处理效果进行微调；
26.(2)经过fenton流化催化氧化反应器反应后污水自流至反应池，反应池内设置四格，第一格设置搅拌机让残留的药剂与污水进一步反应；第二格设置曝气搅拌系统，将系统中剩余的双氧水吹脱完全；第三格设置搅拌机，投加浓度为30％液碱，将反应池内的ph控制在7-8之间；第四格设置搅拌机，投加浓度为2
‰
的pam为3.5-5l/t水，进行絮凝；
27.(3)经fenton流化催化氧化反应器和反应池反应之后的污水经过处理之后形成络合铁盐絮凝剂，再向络合铁盐絮凝剂中加入pam絮凝剂，形成絮状沉淀，污水自流进入沉淀池，沉淀池出水自流进入配水池为厌氧进水配水，沉淀池底部定期进行排泥，排泥时间以泥浆含水率为标准，当排出的泥浆含水率较高时停止排泥，进入后续污泥脱水工序进行脱水
外运；
28.(4)污水经配水池进行温度调节后经泵提升至ic厌氧反应器，ic厌氧反应器出水进入后续好氧生化系统，沼气经气柜稳压、脱硫后进入蒸汽锅炉再利用。
29.通过上述技术方案，本发明使用的fenton流化催化氧化反应器，不仅停留时间短占地小，而且运行效果稳定，用药剂量小，自动化程序高、出水便于控制，加强了强氧化fenton处理效果和运行的稳定性，成功克服了通常fenton运行效果不稳定和运行效果欠佳的问题。
30.进一步，ic厌氧反应器进水管道与外回流管道设置电磁流量计、气动调节阀门，通过设置流量自动调节气动阀门开度，保证进水和回流量稳定，保证系统运行稳定，增加抗冲击能力，减少人工劳动强度。
31.进一步，ic厌氧反应器进水管道采用高效喷射器，保证底部污泥无沉积现象，并通过高效喷射器使得底部进水均匀，呈旋流状态，均匀的布水进一步保证系统稳定运行，增加抗冲击能力。
32.ic反应器厌氧段最主要的是控制进水ph值、容积负荷vlr、进出水悬浮物ss和上流速度q，处理效果的主要体现参数是出水vfa、cod、甲醛和ph值。
33.进水ph值最好控制在6.8～7.2，根据现场水质特点进水ph值宽范围最好控制在6.5～7.5，ph值每天波动最好不得超过1，短时间内波动不得超过0.5，进水容积负荷在平稳处理的基础上每天负荷变化最好不得超过0.5kgcod/(m3·
d)，短时间内负荷变化最好不得超过2kgcod/(m3·
d)。进水悬浮物最好不得超过600mg/l，上流速度每天变化不得超过0.5m。出水参数主要是cod、ph值和vfa，其中主要监测参数是ph值和vfa，尤其是vfa，良好的出水ph值大于7.2，vfa《200mg/l，如果vfa接近300mg/l时必须开始注意，如果vfa接近500mg/l，表示菌种开始有酸化的迹象，必须及时采取手段进行控制调整，否则将造成菌种的严重酸化。如果进水参数控制不当，尤其是进水ph值和负荷控制不当，可能会造成mqic的酸化，菌种酸化必须及时采取控制措施，否则将造成菌种的严重酸化，导致最终结果菌种必须添加或更换。
34.进一步，厌氧中部设置生物床填料，可以有效截留破碎或者解絮的颗粒污泥，保证系统内污泥不流失，生物床填料截留下的污泥通过产生沼气以及进水的冲洗，形成新的颗粒污泥，保证系统的污泥浓度和污泥性状，从而进一步保证系统稳定运行。
35.进一步，生物床填料上部设置两层三项分离器，实现气、泥、水的进一步分离，保证系统出水效果的同时，最终保障系统污泥流失量最低；沼气经过三相分离器收集进入顶部汽水分离器，实现进一步进行汽水分离，汽水分离器分离后的沼气经过后续系统处理后利用，汽水分离器分离出来的污水经过自重回流至罐体底部进行均匀补水，从而实现厌氧系统的内回流。内回流可以对进水进行稀释缓冲，减少进水水量、水质波动对系统造成冲击。
36.进一步，两层三项分离器中间设置强制外循环，可以对进水进行稀释缓冲，减少进水水量、水质波动对系统造成冲击。外回流可以通过控制流量保证进水达到一定的喷射流速，不会造成布水堵塞。同时外循环设置在两层三相分离器之间能够保证上层三相分离器拥有较低的上升流速，保证污泥不会流失。
37.进一步，外回流和内回流的双重作用可以维持颗粒污泥所需的最佳浓度，从而可以降解丙烯酸污水中的高浓度甲醛，而大大降低了进水波动带来的生物毒性，同时保证系
统内有很高的上升流速，颗粒污泥为悬浮混合状态，更好的进行反应。
38.进一步，生物床填料带来污泥浓度和污泥性状的改善，强制外循环和内循环带来的充分混合和稀释缓冲，强制外循环和进水形成的强力喷射布水，均会保证系统更稳定的运行，更适用于cod和甲醛浓度比较高的丙烯酸污水。
39.与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
40.1、ic厌氧反应器进水管道与外回流管道设置电磁流量计、气动调节阀门，通过气动阀门连锁控制流量，保证系统运行稳定，增加抗冲击能力，减少人工劳动强度。
41.2、ic厌氧反应器进水管道采用高效喷射器，保证底部污泥无沉积现象，并通过高效喷射器使得底部进水均匀，呈旋流状态，均匀的布水进一步保证系统稳定运行，增加抗冲击能力。
42.3、厌氧中部设置生物床填料，可以有效截留破碎或者解絮的颗粒污泥，保证系统内污泥不流失，生物床填料截留下的污泥通过产生沼气以及进水的冲洗，形成新的颗粒污泥，保证系统的污泥浓度和污泥性状，从而进一步保证系统稳定运行。
43.4、生物床填料上部设置两层三项分离器，实现气、泥、水的进一步分离，保证系统出水效果的同时，最终保障系统污泥流失量最低。
44.5、沼气经过三相分离器收集进入顶部汽水分离器，实现进一步进行汽水分离，汽水分离器分离后的沼气经过后续系统处理后利用，汽水分离器分离出来的污水经过自重回流至罐体底部进行均匀补水，从而实现厌氧系统的内回流。内回流可以对进水进行稀释缓冲，减少进水水量、水质波动对系统造成冲击。
45.6、两层三项分离器中间设置强制外循环，可以对进水进行稀释缓冲，减少进水水量、水质波动对系统造成冲击。外回流可以通过控制流量保证进水达到一定的喷射流速，不会造成布水堵塞。同时外循环设置在两层三相分离器之间能够保证上层三相分离器拥有较低的上升流速，保证污泥不会流失。
46.7、生物床填料带来污泥浓度和污泥性状的改善，强制外循环和内循环带来的充分混合和稀释缓冲，强制外循环和进水形成的强力喷射布水，均会保证系统更稳定的运行，更适用于cod和甲醛浓度比较高的丙烯酸污水。
47.8、通过预处理和厌氧处理后的污水能够满足后续好氧处理要求，大大减少了通过单一方式处理带来的运行成本高，危险性大的问题。丙烯酸污水整体的运行费用大约为13元/m3水，而在此过程中沼气产生的效益约为14元/m3水。综合考虑，通过此方法处理丙烯酸及酯污水能够收益1元/m3水；
48.通过其他单一方法处理此类污水运行成本均在50元/m3水，运行成本较高，并且部分处理方法危险性较大，因此不建议采用；
49.与其他处理方法相比较，此方法不仅对丙烯酸及酯污水由较好的处理效果，并且能够大大节省运行成本，符合当今的环保要求。
具体实施方式
50.为了本发明的技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
51.实施例1
52.一种丙烯酸及酯污水的处理方法，处理方法包括以下步骤：
53.(1)将待处理污水经水泵提升至uv紫外光氧催化反应器进行反应，反应后污水进入fenton流化催化氧化反应器，在fenton流化催化氧化反应器中加入盐酸将ph调节至3-4，依次加入七水合硫酸亚铁为1.5kg/t水、5％双氧水为1.5l/t水，运行时根据实际处理效果进行微调；
54.(2)经过fenton流化催化氧化反应器反应后污水自流至反应池，反应池内设置四格，第一格设置搅拌机让残留的药剂与污水进一步反应；第二格设置曝气搅拌系统，将系统中剩余的双氧水吹脱完全；第三格设置搅拌机，投加浓度为30％液碱，将反应池内的ph控制在7-8之间；第四格设置搅拌机，投加浓度为2
‰
的pam为3.5l/t水，进行絮凝；
55.(3)经fenton催化氧化反应器和反应池之后的污水经过处理之后的污水形成的络合铁盐絮凝剂和pam絮凝剂的絮凝作用，形成絮状沉淀，污水自流进入沉淀池，沉淀池出水自流进入配水池为厌氧进水配水，沉淀池底部定期进行排泥，排泥时间以泥浆含水率为标准，当排出的泥浆含水率较高时停止排泥，进入后续污泥脱水工序进行脱水外运；
56.(4)污水经配水池进行温度调节后经泵提升至ic厌氧反应器，ic厌氧反应器出水进入后续好氧生化系统，沼气经气柜稳压、脱硫后进入蒸汽锅炉再利用。
57.实施例2
58.一种丙烯酸及酯污水的处理方法，处理方法包括以下步骤：
59.(1)将待处理污水经水泵提升至uv紫外光氧催化反应器进行反应，反应后污水进入fenton流化催化氧化反应器，在流化催化氧化反应器中加入盐酸将ph调节至3-4，依次加入七水合硫酸亚铁为1.8kg/t水、5％双氧水为1.8l/t水，运行时根据实际处理效果进行微调；
60.(2)经过fenton流化催化氧化反应器反应后污水自流至反应池，反应池内设置四格，第一格设置搅拌机让残留的药剂与污水进一步反应；第二格设置曝气搅拌系统，将系统中剩余的双氧水吹脱完全；第三格设置搅拌机，投加浓度为30％液碱，将反应池内的ph控制在7-8之间；第四格设置搅拌机，投加浓度为2
‰
的pam为4l/t水，进行絮凝；
61.(3)经fenton催化氧化反应器和反应池之后的污水经过处理之后的污水形成的络合铁盐絮凝剂和pam絮凝剂的絮凝作用，形成絮状沉淀，污水自流进入沉淀池，沉淀池出水自流进入配水池为厌氧进水配水，沉淀池底部定期进行排泥，排泥时间以泥浆含水率为标准，当排出的泥浆含水率较高时停止排泥，进入后续污泥脱水工序进行脱水外运；
62.(4)污水经配水池进行温度调节后经泵提升至ic厌氧反应器，ic厌氧反应器出水进入后续好氧生化系统，沼气经气柜稳压、脱硫后进入蒸汽锅炉再利用。
63.实施例3
64.一种丙烯酸及酯污水的处理方法，处理方法包括以下步骤：
65.(1)将待处理污水经水泵提升至uv紫外光氧催化反应器进行反应，反应后污水进入fenton流化催化氧化反应器，在流化2kg/t水、5％双氧水为2l/t水，运行时根据实际处理效果进行微调；
66.(2)经过fenton流化催化氧化反应器反应后污水自流至反应池，反应池内设置四格，第一格设置搅拌机让残留的药剂与污水进一步反应；第二格设置曝气搅拌系统，将系统中剩余的双氧水吹脱完全；第三格设置搅拌机，投加浓度为30％液碱，将反应池内的ph控制
在7-8之间；第四格设置搅拌机，投加浓度为2
‰
的pam为5l/t水，进行絮凝；
67.(3)经fenton催化氧化反应器和反应池之后的污水经过处理之后的污水形成的络合铁盐絮凝剂和pam絮凝剂的絮凝作用，形成絮状沉淀，污水自流进入沉淀池，沉淀池出水自流进入配水池为厌氧进水配水，沉淀池底部定期进行排泥，排泥时间以泥浆含水率为标准，当排出的泥浆含水率较高时停止排泥，进入后续污泥脱水工序进行脱水外运；
68.(4)污水经配水池进行温度调节后经泵提升至ic厌氧反应器，ic厌氧反应器出水进入后续好氧生化系统，沼气经气柜稳压、脱硫后进入蒸汽锅炉再利用。
69.实施例4
70.一种丙烯酸及酯污水的处理方法，处理方法包括以下步骤：
71.(1)将待处理污水经水泵提升至uv紫外光氧催化反应器进行反应，反应后污水进入fenton流化催化氧化反应器，在流化2.5kg/t水、5％双氧水为2.5l/t水，运行时根据实际处理效果进行微调；
72.(2)经过流化催化氧化反应器反应后污水自流至反应池，反应池内设置四格，第一格设置搅拌机让残留的药剂与污水进一步反应；第二格设置曝气搅拌系统，将系统中剩余的双氧水吹脱完全；第三格设置搅拌机，投加浓度为30％液碱，将反应池内的ph控制在7-8之间；第四格设置搅拌机，投加浓度为2
‰
的pam为5.5l/t水，进行絮凝；
73.(3)经高效催化氧化反应器和反应池之后的污水经过处理之后的污水形成的络合铁盐絮凝剂和pam絮凝剂的絮凝作用，形成絮状沉淀，污水自流进入沉淀池，沉淀池出水自流进入配水池为厌氧进水配水，沉淀池底部定期进行排泥，排泥时间以泥浆含水率为标准，当排出的泥浆含水率较高时停止排泥，进入后续污泥脱水工序进行脱水外运；
74.(4)污水经配水池进行温度调节后经泵提升至ic厌氧反应器，ic厌氧反应器出水进入后续好氧生化系统，沼气经气柜稳压、脱硫后进入蒸汽锅炉再利用。
75.丙烯酸及酯污水去除效果：
76.运行效果预测分析表
77.[0078][0079]
(1)一般原水在经过强氧化以及厌氧后，大部分有机氮会转化为氨态氮，厌氧微生物利用氨氮合成其新的细胞质，但由于厌氧微生物生长速率缓慢，氨氮的生物消耗量极少。因此，总起来讲一般情况下厌氧出水氨氮是升高的，如果原水中有机氮非常少，n绝大部分以氨态氮形式存在的话，实际厌氧所生物消耗的n也是非常少的。
[0080]
(2)合理控制uv催化氧化技术主要是分解大部分的不饱和基团有机物，同时将大部分的大分子有机物分解为小分子有机物，主要目的是降解不饱和基团、非极性有毒物质，同时提高污水的生化性，所以bod5有所升高，即b/c比升高，提高了污水的可生化性。
[0081]
应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于理解本发明，并不用于限定本发明，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。