專利名稱：一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種水處理方法，具體地說是一種針對丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處
理方法。
背景技術：
作為一種重要的化工原料，丙烯腈產(chǎn)品與工業(yè)發(fā)展息息相關，以它為原材料的化工產(chǎn)品已經(jīng)應用到了人類生活的方方面面，成為了人們不可或缺的日常必須產(chǎn)品，丙烯腈
工業(yè)生產(chǎn)能力的擴大在所難免。然而，生產(chǎn)丙烯腈過程中產(chǎn)生的高毒性、難降解的丙烯腈生產(chǎn)廢水對環(huán)境的污染和對人類健康產(chǎn)生了巨大的威脅。目前，國內(nèi)外科研工作者在這一研究領域已經(jīng)有包括物化法、化學法和生物法在內(nèi)的多種工藝技術被研究和報道，并且他們中的一些也在部分丙烯腈生產(chǎn)企業(yè)中得到了初步的應用，但是真正能夠達到工業(yè)企業(yè)處理要求，實現(xiàn)處理成本低廉、處理效果穩(wěn)定的方法并不多。因此如何實現(xiàn)丙烯腈生產(chǎn)廢水的有效處理已成為該行業(yè)實現(xiàn)達標排放的最大制約。丙烯腈生產(chǎn)廢水生物處理工藝是針對Sohio法生產(chǎn)丙烯腈過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水水質(zhì)特點的一種生物處理工藝，對于該類廢水的處理技術研究，國內(nèi)外研究較少，已有的針對類似廢水的主要處理工藝包括I、專利申請?zhí)枮?2138637. 4的發(fā)明專利文件中公開的“治理高濃度丙烯腈廢水的聚合混凝法”中所涉及的方法，混凝處理后的固體產(chǎn)物產(chǎn)量大、處置難度高、成本投入經(jīng)濟性差；2、專利申請?zhí)枮?6110742. I的發(fā)明專利中公開的“丙烯腈工廠廢水的處理方法”所涉及的方法，處理條件要求較為苛刻，成本投入大；3、專利申請?zhí)枮?00810226861. 6的發(fā)明專利中公開的“一種丙烯腈廢水的輻照
處理方法”中所涉及的方法，設備要求較高，處理能力有限，較適合于低水量丙烯腈廢水的處理。4、專利申請?zhí)枮?01110086981. 2的發(fā)明專利中公開的“一種處理高濃度丙烯腈廢水的吸附氧化方法”中所涉及的方法，工藝復雜，需要外加藥劑量較大，需要再生裝置等輔助系統(tǒng)造成成本投入增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種處理效果好，運行穩(wěn)定，成本低廉，操作簡單靈活的丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的(I)丙烯腈生產(chǎn)廢水進入快速均質(zhì)調(diào)節(jié)池后向廢水中投加磷鹽補充生物代謝過程所需的磷元素；(2)將均質(zhì)調(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水泵入缺氧反應區(qū)進行缺氧狀態(tài)下的生化處理，將廢水中的低聚物、AN、CN及其它難降解和對生物有毒害作用的污染物分解為小分子、易降解并對生物無毒或低毒的污染物，將含N有機物中的含氮基團轉化為游離氨氮，同時完成對廢水CODcr的部分去除，并且通過缺氧環(huán)境中反硝化細菌的反硝化作用，將廢水中含有的N03_-N脫除；(3)經(jīng)過缺氧反應區(qū)處理的廢水進入好氧反應區(qū)，對廢水中含有的小分子、易降解污染物進行徹底的生物氧化處理，實現(xiàn)廢水中CODra459T75%的去除；
(4)好氧反應區(qū)的處理出水在進入硝化反應區(qū)前與外加碳源補充液充分混合，補充易生物降解碳源含量，通過一級基質(zhì)的添加實現(xiàn)硝化反應區(qū)內(nèi)生物共代謝和偶發(fā)代謝的進行，從而完成對廢水中殘留的難降解、高生物抑制毒性污染物的有效處理；(5)硝化反應區(qū)對廢水硝化處理，通過供氧環(huán)境中硝化細菌的硝化作用將水中的氨氮轉化為硝酸鹽氮，并通過系統(tǒng)的硝化液回流與缺氧反應區(qū)內(nèi)的反硝化過程一起實現(xiàn)廢水中氨氮的去除，使出水水質(zhì)達到GB8978-1996綜合廢水一級排放標準。其中，本發(fā)明的方法中快速均值調(diào)節(jié)池的HRT=5 lOmin，按照C0Dra:P=8(Tl00:1的比例投加磷鹽補充磷源。本發(fā)明所述方法中其它控制條件為
缺氧停留時間HRT=15.0 31.9h,為好氧反應區(qū)和硝化反應區(qū)總停留時
間的 35-50%,
好氧反應區(qū)停留時間HRT=13.3 2L3h,為硝化反應區(qū)停留時間的45 50%,
硝化反應區(qū)停留時間HRT=29.5 42.5h,
系統(tǒng)總停留時 faJ HRT=57.8~76.7h,
缺氧反應區(qū)容積負荷1.10 2.10kgCC Dnf3 d'1,
好氧反應區(qū)容積負荷0.40~1.50kgCODcr m'3 d'1,
硝化反應區(qū)容積負荷0.15~L30kgCODei. m'3 d"1,
系統(tǒng)總容積負荷0.31 0.62kgCC)DCT m-3 d'1,
缺氧反應區(qū)溶解氧含量<0.3mg L"1,
好氧反應區(qū)溶解氧含量3.0~4.0mg L"1,
硝化反應區(qū)溶解氧含量3.0 4.0mg L"1,
反應區(qū)MLSS:8000-12000mg L'1,缺氧反應區(qū)、好氧反應區(qū)及硝化
反應區(qū)內(nèi)安裝半軟性填料進行掛膜從而提高生物量，
UJw K MLVSS:6000. SOOOmg L'1,
缺氧反應區(qū)溫度T=28~32°C，
好氧反應區(qū)溫度T=25~30°C，硝化反應區(qū)溫度T=25~30°C,
pH:6.5-10.0,
外加碳源COD當量相當于好氧反應區(qū)出水COD當量的80 120%,
回流比0.9 1.1:1。本發(fā)明方法的特點和優(yōu)點包括本發(fā)明是利用不同微生物在不同環(huán)境和底物條件下的代謝特點，通過工藝上的合理布置實現(xiàn)微生物對丙烯腈生產(chǎn)廢水中特征污染物徹底降解處理的一種生物處理工藝。其特點有處理工藝以連續(xù)流方式運行；生物相與污染物接觸效果好；利用微生物種群在不同反應條件下的差異和代謝特點對丙烯腈生產(chǎn)廢水中的特征污染物分批降解處理；特征污染物降解徹底；微生物代謝活性高；工藝處理效果穩(wěn)定；成本低廉；操作簡單靈活。


附圖為丙烯腈生產(chǎn)廢水生物處理工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步詳述本發(fā)明一種丙烯腈生產(chǎn)廢水生物處理工藝的具體步驟。如圖所示工藝流程包括均質(zhì)調(diào)節(jié)池、缺氧反應區(qū)、好氧反應區(qū)、硝化反應區(qū)、二沉池(可選)、碳源補充裝置、回流系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)；缺氧反應區(qū)包括池體、位于池體中部的填料區(qū)和位于反應區(qū)底部的布水器，布水器通過管路、控制閥、供水泵與工藝進水管相連；好氧反應區(qū)由池體、位于反應區(qū)中部的填料區(qū)和位于反應區(qū)底部的布氣器和布水器構成，布水器通過管路與缺氧反應區(qū)出水管相連；硝化反應區(qū)由池體、位于反應區(qū)中部的填料區(qū)和位于反應區(qū)底部的布氣器和布水器構成，布水器通過管路與好氧反應區(qū)出水管相連；回流系統(tǒng)包括管路、控制閥和回流泵三部分，通過控制閥按回流比將硝化反應區(qū)出水通過回流管路回流至缺氧反應區(qū)；碳源補充裝置包括外殼、進水管、攪拌器、控制閥和加藥管組成，進水管通過管路和控制閥連接自來水管道，攪拌器用于將固體碳源和自來水混合均勻并形成藥劑溶液，控制閥控制流量通過加藥管將藥劑溶液輸入硝化反應區(qū)進水管道；溫控系統(tǒng)包括控制器、傳感器和加熱終端組成，通過調(diào)節(jié)控制器向加熱終端輸出信號控制各反應區(qū)體系溫度，傳感器用于實時監(jiān)測各區(qū)溫度；曝氣系統(tǒng)包括空氣泵、控制器和管路，通過控制器將確定流量的空氣通過空氣泵和管路輸送到工藝中的布氣器。丙烯腈生產(chǎn)廢水首先通過管道進入均質(zhì)調(diào)節(jié)池實現(xiàn)中和水質(zhì)調(diào)節(jié)水量的作用，由于丙烯腈生產(chǎn)車間的生產(chǎn)能力相對穩(wěn)定，因此采用短停留時間即可(HRT=5 10min)，考慮未來改擴建，可為增加均質(zhì)調(diào)節(jié)池處理能力預留空地。由于丙烯腈生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水中P含量極低，無法提供微生物生長代謝所需的磷元素，因此向均質(zhì)調(diào)節(jié)池內(nèi)投加磷鹽，投加量以保證廢水中C0Dra:P=8(Tl00:l為宜，利用均值調(diào)節(jié)池內(nèi)的水力作用或外加機械攪拌作用實現(xiàn)廢水與磷鹽的充分均勻混合。均質(zhì)調(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水泵入缺氧反應區(qū)開始進行生物處理，控制缺氧反應區(qū)內(nèi)DO<0. 3mg/L和T=28 32°C，利用缺氧環(huán)境中微生物的代謝特點，主要完成大分子、難降解和有生物抑制毒性有機污染物分解為小分子、易降解、無毒或低毒性有機物的過程。由于丙烯腈生產(chǎn)廢水中含有3-氰基吡啶、丙烯腈、煙酰胺等多種降解難度大、對微生物毒性強的特征污染物，因此需要通過增加反應區(qū)內(nèi)的生物量和適當延長HRT來實現(xiàn)特征污染物的有效去除。通過向缺氧反應區(qū)加入半軟性填料進行掛膜，其生物量可以得到大幅增加。在MLVSS=6000"8000mg *r\MLSS=8000 12000mg L'HRT=15. 0 31. 9h (為好氧反應區(qū)和硝化反應區(qū)總停留時間的35% 50%)條件下，在容積負荷為I. 10^2. IOkgCODcr .cf1時可以實現(xiàn)丙烯腈生產(chǎn)廢水中特征污染物種類減少5(T80%、1(T25%的CODra得到去除、B/C可以從
0.I左右提高到0. 3以上，可生化性大大改善。此外，在缺氧反應區(qū)內(nèi)通過反硝化細菌的反硝化作用，85%以上的NO3--N可以得到脫除。可生化性大大提高的缺氧反應區(qū)出水通過布 水裝置進入好氧反應區(qū)，控制反應區(qū) D0=3. 0 4. Omg/L、T=25 30 °C、添加填料掛膜提高生物量(MLVSS=600(T8000mg L'MLSS=8000 12000mg3 21. 3h (為硝化反應區(qū)停留時間的45% 50%)，在容積負荷為0. 40 I. 50kgC0Dcr m_3 (T1時進一步減少特征污染物種類(剩余2種),并實現(xiàn)廢水中C0Dra45°/T75%的去除。通過這一階段的生物氧化處理，出水中的污染物以極難降解的生物抑制性有機污染物為主(尤其是對硝化作用抑制能力較強)，因此延長該階段的HRT對于出水水質(zhì)改善基本沒有作用，反而增加了成本投入且不利于體系中微生物的正常生長代謝。針對好氧反應區(qū)出水水質(zhì)特點，利用微生物的共代謝和偶發(fā)代謝完成極難降解的生物抑制性有機污染物的去除并最終實現(xiàn)硝化細菌正常硝化作用的恢復。廢水在進入硝化反應區(qū)之前進行碳源的補充，其目的在于添加一級基質(zhì)來引發(fā)微生物的共代謝和偶發(fā)代謝并為微生物的正常代謝提供充足的可利用碳源。碳源的補充由碳源補充裝置實現(xiàn)，它將固體碳源進行充分溶解，通過攪拌制成高濃度碳源補充液并與廢水在硝化反應區(qū)進水管中實現(xiàn)充分均勻混合，一起進入硝化反應區(qū)進行生化反應?；旌狭艘弧⒍壔|(zhì)的好氧反應區(qū)出水通過布水裝置進入硝化反應區(qū)，控制反應區(qū)D0=3. 0 4. Omg/L、T=25 30°C、添加填料掛膜提高生物量(MLVSS=600(T8000mg L'MLSS=8000 12000mg r1)>HRT=29. 5 42. 5h，在容積負荷為 0. 15 I. 30kgC0Dcr W 時完成特征污染物的徹底去除。伴隨特征污染物的含量下降，在系統(tǒng)硝化細菌的硝化作用下廢水中的氨氮得到有效脫除。該階段出水中的氨氮和CODra含量可以達到GB8978-1996綜合廢水一級排放標準。為了實現(xiàn)整個生物處理系統(tǒng)的脫氮效果，硝化反應區(qū)設置硝化液回流，回流比為
0.9^1. 1:1，回流至缺氧反應區(qū)前端，其目的在于平衡堿度、進行反硝化過程。硝化反應區(qū)出水進入二沉池(可選用)進行進一步沉淀后即可排放。若選用二沉池，其沉淀后的剩余污泥無需回流，直接進行污泥處置。
權利要求
1.一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法，其特征是 (1)丙烯腈生產(chǎn)廢水進入快速均質(zhì)調(diào)節(jié)池后向廢水中投加磷鹽； (2)將均質(zhì)調(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水泵入缺氧反應區(qū)進行缺氧狀態(tài)下的生化處理； (3)經(jīng)過缺氧反應區(qū)處理的廢水進入好氧反應區(qū)進行生物氧化處理； (4)好氧反應區(qū)的處理出水在進入硝化反應區(qū)前與外加碳源補充液充分混合； (5)硝化反應區(qū)對廢水硝化處理。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法，其特征是所述投加磷鹽是按照C0Dra:P=8(Tl00:l的比例投加磷鹽補充磷源。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法，其特征是所述缺氧狀態(tài)下的生化處理的處理時間為15. (T31. 9h、溫度為28 32°C。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法，其特征是所述生物氧化處理的處理時間為13. 3 21. 3h、溫度為25 30°C。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法，其特征是外加碳源COD當量為相當于好氧反應區(qū)出水COD當量的8(Tl20%。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法，其特征是所述硝化處理的處理時間為29. 5 42. 5h、溫度為25 30°C。
7.根據(jù)權利要求1-6任何一項所述的一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法，其特征是硝化反應區(qū)設置硝化液回流，回流比為0. 9^1. 1:1，回流至缺氧反應區(qū)前端。
8.根據(jù)權利要求1-6任何一項所述的一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法，其特征是所述缺氧狀態(tài)下的生化處理、生物氧化處理和硝化處理的pH值均控制在6. 5^10. O。
9.根據(jù)權利要求7所述的一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法，其特征是所述缺氧狀態(tài)下的生化處理、生物氧化處理和硝化處理的PH值均控制在6. 5^10. O。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種丙烯腈生產(chǎn)廢水的生物處理方法。(1)丙烯腈生產(chǎn)廢水進入快速均質(zhì)調(diào)節(jié)池后向廢水中投加磷鹽；(2)將均質(zhì)調(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水泵入缺氧反應區(qū)進行缺氧狀態(tài)下的生化處理；(3)經(jīng)過缺氧反應區(qū)處理的廢水進入好氧反應區(qū)進行生物氧化處理；(4)好氧反應區(qū)的處理出水在進入硝化反應區(qū)前與外加碳源補充液充分混合；(5)硝化反應區(qū)對廢水硝化處理。本發(fā)明以連續(xù)流方式運行；對丙烯腈生產(chǎn)廢水中的各類污染物處理效果好、運行穩(wěn)定；操作簡單靈活。
文檔編號C02F103/36GK102718362SQ201210205190
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權日2012年6月20日
發(fā)明者劉廣民, 李廣彬, 李金春子, 王愛軍, 賈凡凹 申請人:哈爾濱工程大學