本發(fā)明主要公開了一種處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,包括將廢水調(diào)節(jié)pH值后分別通過折流板水解池、厭氧進(jìn)水池、厭氧反應(yīng)器、好氧生化池、二沉池、催化氧化進(jìn)水池和催化氧化塔分別處理。同時(shí),本發(fā)明還公開了適用于上述方法的專用裝置。本發(fā)明對(duì)均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水色度去除率達(dá)到97.0%,COD去除率達(dá)到99.0%,丙酮去除率達(dá)到99%。
權(quán)利要求書
1、一種處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)廢水在綜合調(diào)節(jié)池收集后,用泵打入pH調(diào)節(jié)池內(nèi),加入堿性pH調(diào)節(jié)劑,調(diào)節(jié)廢水pH到8~8.5;
(2)將步驟(1)處理后的廢水用泵打入折流板水解池內(nèi),水流在池內(nèi)進(jìn)行切向折流,池體底部放置池體積30%(體積占比)的固定床填料,進(jìn)行兼氧水解反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為20~30小時(shí),水解苯環(huán)類的大分子有機(jī)物,降解小分子有機(jī)物;
(3)將步驟(2)處理后的廢水自流入?yún)捬踹M(jìn)水池,加入堿性pH調(diào)節(jié)劑,調(diào)節(jié)廢水pH到7.5~8;
(4)將步驟(3)處理后的廢水用泵打入?yún)捬醴磻?yīng)器,降解有機(jī)物;
(5)將步驟(4)出水自流進(jìn)入好氧生化池,通過好氧菌的生物作用,降解有機(jī)物,控制好氧生化池的溶解氧濃度為2~4mg/L;
(6)將步驟(5)的好氧生化池的泥水混合物進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離,上清液進(jìn)入后續(xù)處理,污泥另行處理;
(7)將步驟(6)的上清液自流入催化氧化進(jìn)水池,加入酸性pH調(diào)節(jié)劑,調(diào)節(jié)廢水pH到5.5~6.5;
(8)將步驟(7)的液體泵入催化氧化塔中,利用雙氧水加藥裝置,加入濃度為27.5%的雙氧水,通過與塔中固定的表面催化劑接觸混合,發(fā)生催化氧化反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為2.5~4.0h,出水合格排放。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,其特征在于,所述步驟(1)和步驟(3)中的堿性pH調(diào)節(jié)劑為液堿或純堿,所述步驟(7)中的酸性pH調(diào)節(jié)劑為鹽酸或者硫酸。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,其特征在于,所述步驟(2)的折流板水解池包括以折流板為豎向分隔的隔墻,固定床的填料沿著池底橫向裝填,水流在各個(gè)隔墻內(nèi)依次通過填料的下部及上部,廢水在填料床與兼氧菌充分接觸反應(yīng),水解大分子有機(jī)物,降解有機(jī)物。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,其特征在于,所述步驟(2)中的兼性細(xì)菌為腸桿菌屬、芽胞桿菌屬或克雷伯氏菌屬。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,其特征在于,所述步驟(4)所述的厭氧反應(yīng)器為UASB升流式厭氧反應(yīng)器,容積負(fù)荷為6.3kgCOD/m3.d,厭氧反應(yīng)器停留時(shí)間為48~72小時(shí)。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,其特征在于,所述步驟(4)厭氧反應(yīng)器內(nèi)的厭氧菌為環(huán)狀芽孢桿菌、產(chǎn)甲烷球菌屬、產(chǎn)甲烷微菌屬、產(chǎn)甲烷八疊球菌屬、暈輪微球菌、致金假單胞菌中的一種或多種。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,其特征在于,所述步驟(5)中好氧生化池中菌種為分歧桿菌屬、螺菌屬、貝格林克屬或德克氏屬中的一種或幾種。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,其特征在于,所述步驟(8)中的廢水與雙氧水的重量比為1000:1~3。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,其特征在于,所述步驟(8)中的表面催化劑的制備步驟為:用含重量百分比為0.4~1.3%的硝酸鐵、0.6~2.4%的硝酸銅和0.1~0.4%的硝酸銀水溶液浸漬活性炭24小時(shí)后,105℃烘干,再以700~800℃焙燒成型。
10、一種適用于權(quán)利要求1~9任一所述處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水方法的專用裝置,其特征在于,包括通過提升泵與管道依次連接的集水池、pH調(diào)節(jié)池、折流板水解池、厭氧進(jìn)水池、厭氧池、好氧池、二沉池、催化氧化進(jìn)水池、催化氧化塔和曝氣風(fēng)機(jī);折流板水解池內(nèi)設(shè)有與與池壁平行的豎向折流板,沿池長方向?qū)⒊伢w分隔為4格,每格池體底部設(shè)有1~6目的活性炭填料;所述厭氧池下部設(shè)有厭氧菌填料,厭氧菌填料下方通過提升泵將水泵至厭氧池中部,所述厭氧池上部設(shè)有布水器、頂部設(shè)有溢流口;所述好氧池頂部設(shè)有隔板,隔板下方設(shè)有好氧菌填料,所述好氧菌填料上方設(shè)有管道通入二沉池設(shè)置的過濾管;所述催化氧化塔內(nèi)設(shè)有負(fù)載表面催化劑的催化劑填料;所述好氧池、催化氧化塔內(nèi)底部通過管道連接曝氣風(fēng)機(jī)。
一種處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法及專用裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域,具體涉及一種處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法。
背景技術(shù)
均苯四甲酸二酐(PMDA,簡(jiǎn)稱均酐),分子式C10H2O6,分子量218.12,
其外觀為白色粉末或針狀結(jié)晶,溶于丙酮、乙酸乙酯等,不溶于乙醚、氯仿、石油醚及冷蘇打溶液,遇水或置于濕空氣中會(huì)變成均苯四酸,熔點(diǎn)287℃,沸點(diǎn)397~400℃,比重(20/4℃)1.680。
均酐最大用途就是用作聚酰亞胺的原料。具有不溶的特點(diǎn),同其它塑料相比,有著非常優(yōu)良的耐熱性、電絕緣性、耐化學(xué)藥品性、耐磨性、耐放射性,在工業(yè)上主要用途是制成薄膜用作電機(jī)和電纜的耐熱絕緣襯墊或繞包材料,或用作柔性電路板基材等。
現(xiàn)有的均苯四甲酸二酐的生產(chǎn)工藝主要是均四甲苯與空氣在一定溫度下,在催化劑床層中催化氧化生成均酐及少量副產(chǎn)物,同時(shí)還有均四甲苯完全氧化為二氧化碳和水。
但生產(chǎn)過程中,產(chǎn)生的廢水有機(jī)物濃度高,含有大量丙酮、均苯四甲酸、偏苯三酸、聯(lián)苯三酸、順丁烯二酸等副產(chǎn),有機(jī)物濃度高到35000mg/L以上,丙酮濃度高達(dá)6000mg/L,毒性較大。含有苯環(huán)類的有機(jī)較為穩(wěn)定,可生化性差。因此對(duì)此類廢水處理難度極大。
現(xiàn)有該類廢水的處理主要處理方法是芬頓氧化加生化處理,由于芬頓氧化難以氧化廢水中的丙酮、順丁烯二酸,僅對(duì)苯環(huán)類的均苯四甲酸、偏苯三酸、聯(lián)苯三酸有一定的氧化性。高濃度的丙酮進(jìn)入生化系統(tǒng)后,丙酮濃度6700mg/L對(duì)厭氧微生物就有殺滅作用,特別影響產(chǎn)甲烷菌的生長。
因此,針對(duì)均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水,需要將厭氧和水解反應(yīng)器分開設(shè)置,防止高濃度的丙酮進(jìn)入?yún)捬躞w系,影響產(chǎn)甲烷菌的生長。
水解反應(yīng)池采用折流板水解池的形式,內(nèi)部充填活性炭,折流板形式將水池分隔為4個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)室,每個(gè)反應(yīng)室都是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的上流式填料床反應(yīng)池,具有良好的水力流態(tài),這些反應(yīng)池通過構(gòu)造上的改進(jìn),使其中的水流大多呈推流與完全混合流相結(jié)合的復(fù)合型流態(tài),因而具有高的反應(yīng)器容積利用率,可獲得較強(qiáng)的處理能力;填充的活性炭具有良好的生物固體的截留能力,使一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)微生物在不同的區(qū)域內(nèi)生長,同時(shí)也增強(qiáng)系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷,與不同階段的進(jìn)水相接觸,在一定程度上實(shí)現(xiàn)生物相的分離,從而可穩(wěn)定和提高設(shè)施的處理效果;通過構(gòu)造上改進(jìn),延長水流在反應(yīng)器內(nèi)的流徑,從而促進(jìn)廢水與污水的接觸。
經(jīng)過二沉池后的出水,其中仍有一部分污水有機(jī)物濃度不能完全達(dá)標(biāo),且生化性仍然不高,不能單純依靠生化法繼續(xù)降解有機(jī)物,因此后端接入催化氧化作為處理手段,深度氧化有機(jī)物。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,主要對(duì)其中的丙酮和均苯四甲酸、偏苯三酸、聯(lián)苯三酸、順丁烯二酸有機(jī)物進(jìn)行降解。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述處理方法的專用裝置.
技術(shù)方案:為了達(dá)到上述發(fā)明目的,本發(fā)明具體是這樣來完成的:一種處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水的方法,包括以下步驟:
(1)廢水在綜合調(diào)節(jié)池收集后,用泵打入pH調(diào)節(jié)池內(nèi),加入堿性pH調(diào)節(jié)劑,調(diào)節(jié)廢水pH到8~8.5;
(2)將步驟(1)處理后的廢水用泵打入折流板水解池內(nèi),水流在池內(nèi)進(jìn)行切向折流,池體底部放置池體積30%(體積占比)的固定床填料,進(jìn)行兼氧水解反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為20-30小時(shí),水解苯環(huán)類的大分子有機(jī)物,降解小分子有機(jī)物;
(3)將步驟(2)處理后的廢水自流入?yún)捬踹M(jìn)水池,加入堿性pH調(diào)節(jié)劑,調(diào)節(jié)廢水pH到7.5-8;
(4)將步驟(3)處理后的廢水用泵打入?yún)捬醴磻?yīng)器,降解有機(jī)物;
(5)將步驟(4)出水自流進(jìn)入好氧生化池,通過好氧菌的生物作用,降解有機(jī)物,控制好氧生化池的溶解氧濃度為2~4mg/L;
(6)將步驟(5)的好氧生化池的泥水混合物進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離,上清液進(jìn)入后續(xù)處理,污泥另行處理;
(7)將步驟(6)的上清液自流入催化氧化進(jìn)水池,加入酸性pH調(diào)節(jié)劑,調(diào)節(jié)廢水pH到5.5~6.5;
(8)將步驟(7)的液體泵入催化氧化塔中,利用雙氧水加藥裝置,加入濃度為27.5%的雙氧水,通過與塔中固定的表面催化劑接觸混合,發(fā)生催化氧化反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為2.5 ~4.0h,出水合格排放。
其中,所述步驟(1)和步驟(3)中的堿性pH調(diào)節(jié)劑為液堿或純堿,所述步驟(7)中的酸性pH調(diào)節(jié)劑為鹽酸或者硫酸。
其中,所述步驟(2)的折流板水解池包括以折流板為豎向分隔的隔墻,固定床的填料沿著池底橫向裝填,水流在各個(gè)隔墻內(nèi)依次通過填料的下部及上部,廢水在填料床與兼氧菌充分接觸反應(yīng),水解大分子有機(jī)物,降解有機(jī)物。
其中,所述折流板為與池壁平行的豎向折流板,沿池長方向?qū)⒊伢w分隔為4格;所述固定床填料為1~6目活性炭。
其中,所述步驟(2)中的兼性細(xì)菌為腸桿菌屬、芽胞桿菌屬或克雷伯氏菌屬。
其中,所述步驟(4)所述的厭氧反應(yīng)器為UASB升流式厭氧反應(yīng)器,容積負(fù)荷為6.3kgCOD/m3.d,厭氧反應(yīng)器停留時(shí)間為48~72小時(shí)。
其中,所述步驟(4)厭氧反應(yīng)器內(nèi)的厭氧菌為環(huán)狀芽孢桿菌、產(chǎn)甲烷球菌屬、產(chǎn)甲烷微菌屬、產(chǎn)甲烷八疊球菌屬、暈輪微球菌、致金假單胞菌中的一種或多種。
其中,所述步驟(5)中好氧生化池中菌種為分歧桿菌屬、螺菌屬、貝格林克屬或德克氏屬中的一種或幾種。
其中,所述步驟(8)中的廢水與雙氧水的重量比為1000:1~3。
其中,所述步驟(8)中的表面催化劑的制備步驟為:用含重量百分比為0.4~1.3%的硝酸鐵、0.6~2.4%的硝酸銅和0.1~0.4%的硝酸銀水溶液浸漬活性炭24小時(shí)后,105℃烘干,再以700~800℃焙燒成型。
一種適用于處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水方法的專用裝置,包括通過提升泵與管道依次連接的集水池、pH調(diào)節(jié)池、折流板水解池、厭氧進(jìn)水池、厭氧池、好氧池、二沉池、催化氧化進(jìn)水池、催化氧化塔和曝氣風(fēng)機(jī);折流板水解池內(nèi)設(shè)有與與池壁平行的豎向折流板,沿池長方向?qū)⒊伢w分隔為4格,每格池體底部設(shè)有1~6目的活性炭填料;所述厭氧池下部設(shè)有厭氧菌填料,厭氧菌填料下方通過提升泵將水泵至厭氧池中部,所述厭氧池上部設(shè)有布水器、頂部設(shè)有溢流口;所述好氧池頂部設(shè)有隔板,隔板下方設(shè)有好氧菌填料,所述好氧菌填料上方設(shè)有管道通入二沉池設(shè)置的過濾管;所述催化氧化塔內(nèi)設(shè)有負(fù)載表面催化劑的催化劑填料;所述好氧池、催化氧化塔內(nèi)底部通過管道連接曝氣風(fēng)機(jī)。
有益效果:本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)相比,存在以下優(yōu)點(diǎn):
(1)采用折流板水解池形式,內(nèi)部充填的活性炭一方面具有良好的生物固體截留能力,另一方面針對(duì)高濃度的丙酮,也有極強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷的能力,防止高濃度的丙酮直接與菌種接觸;
(2)水解反應(yīng)池采用折流板水解池的形式,內(nèi)部充填活性炭,折流板形式將水池分隔為4個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)室,每個(gè)反應(yīng)室都是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的上流式填料床反應(yīng)池,具有良好的水力流態(tài),這些反應(yīng)池通過構(gòu)造上的改進(jìn),使其中的水流大多呈推流與完全混合流相結(jié)合的復(fù)合型流態(tài),因而具有高的反應(yīng)器容積利用率,可獲得較強(qiáng)的處理能力。與不同階段的進(jìn)水相接觸,在一定程度上實(shí)現(xiàn)生物相的分離,從而可穩(wěn)定和提高設(shè)施的處理效果;通過構(gòu)造上改進(jìn),延長水流在反應(yīng)器內(nèi)的流徑,從而促進(jìn)廢水與污水的接觸;
(3)好氧池末端增加深度氧化方式,具體采用催化氧化塔,催化氧化反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行,反應(yīng)條件溫和,自動(dòng)化程度高,操作簡(jiǎn)便,設(shè)備投資少;采用雙氧水作為氧化劑,氧化能力強(qiáng),氧化分解后不產(chǎn)生二次污染;催化劑的使用,提高了氧化效率,克服了對(duì)有機(jī)物氧化的選擇性,對(duì)均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水色度去除率達(dá)到97.0%,COD去除率達(dá)到99.0%,丙酮去除率達(dá)到99%。
附圖說明
圖1為本發(fā)明專用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水在綜合調(diào)節(jié)池收集后,用泵打入pH調(diào)節(jié)池內(nèi),加入液堿水溶液,調(diào)節(jié)廢水pH到8;
pH調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水用泵打入折流板水解池內(nèi),水流在池內(nèi)進(jìn)行切向折流,池體底部放置池體積30%(體積占比)的固定床填料,進(jìn)行兼氧水解反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為20小時(shí),水解苯環(huán)類的大分子有機(jī)物,降解小分子有機(jī)物;
折流板水解池的出水自流入?yún)捬踹M(jìn)水池,加入10%純堿水溶液,調(diào)節(jié)廢水pH到8,然后用泵打入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)器,降解有機(jī)物,在UASB中停留56小時(shí)。
UASB厭氧反應(yīng)器出水自流進(jìn)入好氧生化池,通過好氧菌的生物作用,降解有機(jī)物,控制好氧生化池的溶解氧濃度為2~4mg/L,好氧池停留時(shí)間為36小時(shí)。好氧生化池的泥水混合物進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離,上清液進(jìn)入催化氧化進(jìn)水池,污泥另行處理。
在催化氧化進(jìn)水池,加入硫酸將廢水pH調(diào)節(jié)到到6,然后用泵打入催化氧化塔中,利用雙氧水加藥裝置,加入濃度為27.5%的雙氧水1000:1,通過與塔中固定的表面催化劑接觸混合,發(fā)生催化氧化反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為4.0小時(shí),出水合格排放。
實(shí)施例2:
均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水在綜合調(diào)節(jié)池收集后,用泵打入pH調(diào)節(jié)池內(nèi),加入液堿水溶液,調(diào)節(jié)廢水pH到8.2;
pH調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水用泵打入折流板水解池內(nèi),水流在池內(nèi)進(jìn)行切向折流,池體底部放置池體積30%(體積占比)的固定床填料,進(jìn)行兼氧水解反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí),水解苯環(huán)類的大分子有機(jī)物,降解小分子有機(jī)物;
折流板水解池的出水自流入?yún)捬踹M(jìn)水池,加入10%純堿水溶液,調(diào)節(jié)廢水pH到8,然后用泵打入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)器,降解有機(jī)物,在UASB中停留60小時(shí)。
UASB厭氧反應(yīng)器出水自流進(jìn)入好氧生化池,通過好氧菌的生物作用,降解有機(jī)物,控制好氧生化池的溶解氧濃度為2~4mg/L,好氧池停留時(shí)間為42小時(shí)。好氧生化池的泥水混合物進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離,上清液進(jìn)入催化氧化進(jìn)水池,污泥另行處理。
在催化氧化進(jìn)水池,加入硫酸將廢水pH調(diào)節(jié)到到6.5,然后用泵打入催化氧化塔中,利用雙氧水加藥裝置,加入濃度為27.5%的雙氧水1000:2,通過與塔中固定的表面催化劑接觸混合,發(fā)生催化氧化反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為3.0小時(shí),出水合格排放。
實(shí)施例3:
均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水在綜合調(diào)節(jié)池收集后,用泵打入pH調(diào)節(jié)池內(nèi),加入液堿水溶液,調(diào)節(jié)廢水pH到8.5;
pH調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水用泵打入折流板水解池內(nèi),水流在池內(nèi)進(jìn)行切向折流,池體底部放置池體積30%(體積占比)的固定床填料,進(jìn)行兼氧水解反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為30小時(shí),水解苯環(huán)類的大分子有機(jī)物,降解小分子有機(jī)物;
折流板水解池的出水自流入?yún)捬踹M(jìn)水池,加入10%純堿水溶液,調(diào)節(jié)廢水pH到7.8,然后用泵打入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)器,降解有機(jī)物,在UASB中停留72小時(shí)。
UASB厭氧反應(yīng)器出水自流進(jìn)入好氧生化池,通過好氧菌的生物作用,降解有機(jī)物,控制好氧生化池的溶解氧濃度為2~4mg/L,好氧池停留時(shí)間為32小時(shí)。好氧生化池的泥水混合物進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離,上清液進(jìn)入催化氧化進(jìn)水池,污泥另行處理。
在催化氧化進(jìn)水池,加入硫酸將廢水pH調(diào)節(jié)到到5.5,然后用泵打入催化氧化塔中,利用雙氧水加藥裝置,加入濃度為27.5%的雙氧水1000:3,通過與塔中固定的表面催化劑接觸混合,發(fā)生催化氧化反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為2.0小時(shí),出水合格排放。
實(shí)施例4:
一種適用于處理均苯四甲酸二酐生產(chǎn)廢水方法的專用裝置,包括通過提升泵與管道依次連接的集水池1、pH調(diào)節(jié)池2、折流板水解池3、厭氧進(jìn)水池4、厭氧池5、好氧池6、二沉池7、催化氧化進(jìn)水池8、催化氧化塔9和曝氣風(fēng)機(jī)10;折流板水解池3內(nèi)設(shè)有與與池壁平行的豎向折流板11,沿池長方向?qū)⒊伢w分隔為4格,每格池體底部設(shè)有1~6目的活性炭填料12;所述厭氧池5下部設(shè)有厭氧菌填料13,厭氧菌填料13下方通過提升泵將水泵至厭氧池中部,所述厭氧池上部設(shè)有布水器14、頂部設(shè)有溢流口15;所述好氧池6頂部設(shè)有隔板16,隔板16下方設(shè)有好氧菌填料17,所述好氧菌填料17上方設(shè)有管道通入二沉池設(shè)置的過濾管18;所述催化氧化塔9內(nèi)設(shè)有負(fù)載表面催化劑的催化劑填料19;所述好氧池6、催化氧化塔9內(nèi)底部通過管道連接曝氣風(fēng)機(jī)10。