一種丙酮生產過程產生廢水的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種丙酮生產過程產生廢水的處理方法，包括以下步驟：(1)廢水預處理：(2)好氧生物處理：向預處理后廢水中加入氮源營養(yǎng)物質、磷源營養(yǎng)物質和微量營養(yǎng)物質，然后進行好氧生物處理；(3)懸浮有機物去除：將好氧生物處理后的廢水進入沉淀池或氣浮池實現泥水分離，出水丙酮未檢出，COD降至100mg/L以下。本發(fā)明丙酮生產過程產生廢水的處理方法具有處理負荷高、運行穩(wěn)定、處理成本低的優(yōu)點。
【專利說明】一種丙酮生產過程產生廢水的處理方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢水處理方法，具體地涉及一種丙酮生產過程產生廢水的處理方法。

【背景技術】
[0002]丙酮是基本有機原料，廣泛用于醫(yī)藥、農藥、涂料等行業(yè)。異丙苯法是丙酮的主流生產工藝，該工藝過程產生大量高濃度有機廢水，若排放到環(huán)境中會產生較大危害。由于該廢水污染物濃度高，COD通常在2000mg/L以上，最高可達8000?10000mg/L，對活性污泥微生物毒性作用強，活性污泥耗氧速率抑制率高，致使活性污泥馴化困難，目前該廢水缺乏有效的處理技術，主要通過大量稀釋后進行生物處理，處理成本高、投資大。因此發(fā)明一種用于丙酮生產過程中產生的廢水的處理負荷高、運行穩(wěn)定、處理成本低的廢水處理方法是必要的。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于丙酮生產過程產生廢水處理負荷高、運行穩(wěn)定、處理成本低的處理方法。
[0004]一種丙酮生產過程產生廢水的處理方法，包括以下步驟:
[0005](I)廢水預處理:將廢水調節(jié)至pH值為2?7，然后向其中加入催化劑，在20?60°C條件下反應I?lOmin，至所述廢水的活性污泥耗氧速率抑制率由40%?90%下降到10%以下，所述加入催化劑的濃度為5mg/L?100mg/L所述催化劑為硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨或氯化亞鐵；調節(jié)所述反應后廢水pH值至6.5?7.5 ;
[0006](2)好氧生物處理:向預處理后廢水中加入氮源營養(yǎng)物質、磷源營養(yǎng)物質和微量營養(yǎng)物質，然后進行好氧生物處理；
[0007](3)懸浮有機物去除:好氧生物處理后廢水經混凝處理后進入沉淀池或氣浮池實現泥水分離，出水丙酮未檢出，COD降至100mg/L以下。
[0008]本發(fā)明所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其中，將所述廢水調節(jié)至pH值為2?7的方法為:向所述廢水中加入無機酸溶液或含有無機酸的廢水至所述廢水pH值為2?7為止；所述無機酸溶液中無機酸的質量分數為1%?98%;所述含有無機酸的廢水中無機酸的質量分數I %?50%，所述含有無機酸的廢水用NaOH中和后活性污泥耗氧速率抑制率小于10%。
[0009]本發(fā)明所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其中，所述加入催化劑的步驟為:先將所述催化劑配制成質量分數為0.1?10%的水溶液，再將所述配制好的催化劑的水溶液單次或多次加入所述pH值為2?7的廢水中。
[0010]本發(fā)明所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其中，所述好氧生物處理采用的方法包括活性污泥法、生物膜法。
[0011]本發(fā)明所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其中，所述步驟(2)具體包括如下步驟:
[0012]按照COD:N:P = 100?200:5:1的比例向預處理后廢水中加入分別含有氮源營養(yǎng)物質和磷源營養(yǎng)物質的水溶液，并加入含有微量營養(yǎng)物質的水溶液，然后進行好氧生物處理；所述好氧生物處理過程中，反應區(qū)溫度維持在20?35°C，水力停留時間12?48h，活性污泥或生物膜揮發(fā)性懸浮固體濃度維持在2500?8000mg/L，反應區(qū)末端溶解氧維持在2mg/L以上；所述氮源營養(yǎng)物質為尿素以及銨的硫酸鹽、鹽酸鹽和磷酸鹽中的一種或多種；所述磷源營養(yǎng)物質為銨、鈉、鉀的磷酸鹽中的一種或多種；所述微量營養(yǎng)物質為鈣、鎂、鈷、鎳、錳、銅、鋅的硫酸鹽或鹽酸鹽以及堿金屬的鑰酸鹽，鈣、鎂、鈷、鎳、錳、銅、鋅、鑰的投加量分別為 2 ?20mg/L、l ?5mg/L、0.1 ?lmg/L、0.1 ?lmg/L、0.1 ?0.5mg/L、0.1 ?0.5mg/L、0.1 ?lmg/L、0.2 ?2mg/L。
[0013]本發(fā)明所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其中，所述無機酸溶液為硫酸和鹽酸中的至少一種,所述鹽酸質量分數為1%?37%，所述硫酸的質量分數為1%?98%。
[0014]本發(fā)明所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其中，所述活性污泥耗氧速率抑制率的的測定方法如下:
[0015]測定含有所述廢水條件下的活性污泥耗氧速率:按照體積比5:2: (5?10)將牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液、活性污泥濃縮液和所述中和至PH值為6.5?7.5的廢水混合后，通過曝氣使所述混合液溶解氧上升至7mg/L以上，然后將部分所述混合液轉移至帶溶解氧探頭的密閉容器中，用所述混合液排空所述帶溶解氧探頭的容器內的空氣；25°C水浴中測定所述混合液的耗氧速率V1 ；
[0016]測定無毒性物質條件下的活性污泥耗氧速率:按照體積比5:2將牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液和活性污泥濃縮液混合，再向其中加入去離子水，所述去離子水與測定含有所述廢水條件下的活性污泥耗氧速率中所述中和至PH值為6.5?7.5的廢水體積相同；在與測定含有所述廢水條件下的活性污泥耗氧速率相同條件下測定無毒性物質條件下的活性污泥耗氧速率V2 ；
[0017]計算活性污泥耗氧速率抑制率的方法為:活性污泥耗氧速率抑制率=(1-V1/V2) X 100%。
[0018]本發(fā)明所述乙烯丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其中，所述牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液組成成分如下:蛋白胨16.0g/L，牛肉膏11.0g/L，尿素3.0g/L，NaCl 0.7g/L,CaCl2.2H20 0.4g/L, MgSO4.7H20 0.2g/L, K2HPO4 2.8g/L。
[0019]本發(fā)明所述用于丙酮生產過程產生的廢水的處理方法，其中，所述懸浮有機物的去除步驟為:先向廢水中投加多價陽離子溶液，然后向廢水中投加陰離子型聚丙烯酰胺溶液，所述多價陽離子為鋁離子、鐵離子、鈣離子和鎂離子。
[0020]本發(fā)明所述用于丙酮生產過程中產生廢水的處理方法，其中，所述懸浮有機物的去除步驟為:向所述好氧生物處理后的廢水中投加50?300mg/L的多價陽離子溶液，快速攪拌I?5min,攪拌轉速200?400rpm,在快速攪拌狀態(tài)下投加陰離子聚丙烯酰胺溶液,然后慢速攪拌5?15min，攪拌轉速20?10rpm，所述多價陽離子為鋁離子、鐵離子、鈣離子和鎂離子；慢速攪拌處理后出水進入沉淀池或氣浮池實現泥水分離，出水特征污染物丙酮未檢出，COD降至100mg/L以下。
[0021]本發(fā)明丙酮生產過程產生廢水的處理方法具有以下優(yōu)點:
[0022]丙酮生產廢水pH值調節(jié)至2?7，向廢水中投加亞鐵離子反應后，廢水毒性顯著降低。丙酮生產廢水未經本發(fā)明所述預處理方法處理，而采用簡單中和處理，其活性污泥耗氧速率顯著低于無毒性物質對照，活性污泥耗氧速率抑制率高，具有明顯的毒性效應。廢水采用本發(fā)明所述預處理方法處理后，其活性污泥耗氧速率接近無毒性物質對照，活性污泥耗氧速率抑制率低，廢水毒性效應顯著降低。
[0023]本發(fā)明可顯著降低丙酮生產廢水對活性污泥的毒性效應，便于提高后續(xù)生物處理單元的運行穩(wěn)定性和處理負荷，減少廢水處理設施的規(guī)模和占地，降低基建投資，節(jié)約處理成本。
[0024]本發(fā)明所需要的藥劑簡單，所需的處理設備簡單，反應時間短，基建投資省，易于工業(yè)化應用。
[0025]下面結合附圖對本發(fā)明一種丙酮生產過程產生廢水的處理方法作進一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明廢水的處理方法中丙酮生產廢水采用本發(fā)明所述預處理方法處理前后活性污泥溶解氧消耗量曲線。

【具體實施方式】
[0027]實施例1:
[0028]一種丙酮生產過程產生廢水的處理方法，包括以下步驟:
[0029](I)廢水預處理:將廢水調節(jié)至pH值為2?7，然后向其中加入催化劑，在20?60°C條件下反應I?lOmin，至所述廢水的活性污泥耗氧速率抑制率由40%?90%下降到10%以下，所述加入催化劑的濃度為5mg/L?100mg/L，所述催化劑為硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨或氯化亞鐵；調節(jié)所述反應后廢水pH值至6.5?7.5。
[0030](2)好氧生物處理:向預處理后廢水中加入氮源營養(yǎng)物質、磷源營養(yǎng)物質和微量營養(yǎng)物質，然后進行好氧生物處理；
[0031](3)懸浮有機物去除:好氧生物處理后廢水經混凝處理后進入沉淀池或氣浮池實現泥水分離，出水丙酮未檢出，COD降至100mg/L以下。
[0032]上述方案已經可以完成丙酮生產過程產生廢水的處理，下面在此基礎上給出優(yōu)選方案:
[0033]將所述廢水調節(jié)至pH值為2?7的方法為:向所述廢水中加入無機酸溶液或含有無機酸的廢水至所述廢水PH值為2?7為止；所述無機酸溶液中無機酸的質量分數為1%?98% ;所述含有無機酸的廢水中無機酸的質量分數1%?50%，所述含有無機酸的廢水用NaOH中和后活性污泥耗氧速率抑制率小于10%。
[0034]加入催化劑的步驟為:先將所述催化劑配制成質量分數為0.1?10%的水溶液，再將所述配制好的催化劑的水溶液單次或多次加入所述pH值為2?7的廢水中。
[0035]所述好氧生物處理采用的方法包括活性污泥法、生物膜法。
[0036]按照C0D:N:P = 100?200:5:1的比例向預處理后廢水中加入分別含有氮源營養(yǎng)物質和磷源營養(yǎng)物質的水溶液，并加入含有微量營養(yǎng)物質的水溶液，然后進行好氧生物處理；所述好氧生物處理過程中，反應區(qū)溫度維持在20?35°C，水力停留時間12?48h，活性污泥或生物膜揮發(fā)性懸浮固體濃度維持在2500?8000mg/L，反應區(qū)末端溶解氧維持在2mg/L以上；所述氮源營養(yǎng)物質為尿素以及銨的硫酸鹽、鹽酸鹽和磷酸鹽中的一種或多種；所述磷源營養(yǎng)物質為銨、鈉、鉀的磷酸鹽中的一種或多種；所述微量營養(yǎng)物質為鈣、鎂、鈷、鎳、錳、銅、鋅的硫酸鹽或鹽酸鹽以及堿金屬的鑰酸鹽，鈣、鎂、鈷、鎳、錳、銅、鋅、鑰的投加量分別為 2 ?20mg/L、l ?5mg/L、0.1 ?lmg/L、0.1 ?lmg/L、0.1 ?0.5mg/L、0.1 ?0.5mg/L、0.1 ?lmg/L、0.2 ?2mg/L。
[0037]無機酸溶液為硫酸和鹽酸中的至少一種，所述鹽酸質量分數為I %?37%，所述硫酸的質量分數為1%?98%。
[0038]活性污泥耗氧速率抑制率的的測定方法如下:
[0039]測定含有所述廢水條件下的活性污泥耗氧速率:按照體積比5:2: (5?10)將牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液、活性污泥濃縮液和所述中和至PH值為6.5?7.5的廢水混合后，通過曝氣使所述混合液溶解氧上升至7mg/L以上，然后將部分所述混合液轉移至帶溶解氧探頭的密閉容器中，用所述混合液排空所述帶溶解氧探頭的容器內的空氣；25°C水浴中測定所述混合液的耗氧速率V1 ；
[0040]測定無毒性物質條件下的活性污泥耗氧速率:按照體積比5:2將牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液和活性污泥濃縮液混合，再向其中加入去離子水，所述去離子水與測定含有所述廢水條件下的活性污泥耗氧速率中所述中和至PH值為6.5?7.5的廢水體積相同；在與測定含有所述廢水條件下的活性污泥耗氧速率相同條件下測定無毒性物質條件下的活性污泥耗氧速率V2 ；
[0041]計算活性污泥耗氧速率抑制率的方法為:活性污泥耗氧速率抑制率=(1-V1/V2) X 100%。
[0042]牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液組成成分如下:蛋白胨16.0g/L，牛肉膏11.0g/L，尿素3.0g/L, NaCl 0.7g/L, CaCl2.2H20 0.4g/L, MgSO4.7H20 0.2g/L, K2HPO4 2.8g/L。
[0043]懸浮有機物的去除步驟為:向所述好氧生物處理后的廢水中投加50?300mg/L的多價陽離子溶液，快速攪拌I?5min,攪拌轉速200?400rpm,在快速攪拌狀態(tài)下投加陰離子聚丙烯酰胺溶液，然后慢速攪拌5?15min，攪拌轉速20?10rpm，所述多價陽離子為鋁離子、鐵離子、鈣離子和鎂離子；慢速攪拌處理后出水進入沉淀池或氣浮池實現泥水分離，出水中特征污染物丙酮未檢出，COD降至100mg/L以下。
[0044]實施例2
[0045]丙酮生產廢水用硫酸調節(jié)pH值至2，投加硫酸亞鐵0.2g/L，60°C反應1min后，用NaOH調節(jié)pH值至7.5，廢水活性污泥耗氧速率抑制率由90%下降至9%。廢水中投加硫酸銨、磷酸氫鉀、微量營養(yǎng)物質后，再經活性污泥法好氧處理后(HRT = 24h)，廢水COD由3500mg/L下降至340mg/L,經混凝沉淀處理后，出水COD降至80mg/L以下。
[0046]實施例3:
[0047]丙酮生產廢水用鹽酸調節(jié)pH值至7，投加硫酸亞鐵銨0.05g/L，20°C反應Imin后，廢水活性污泥耗氧速率抑制率由40%下降至1%。廢水中投加磷酸銨、微量營養(yǎng)物質后，再經好氧生物流化床處理后(HRT = 18h),廢水COD由2000mg/L下降至210mg/L,經混凝沉淀處理后，出水COD降至80mg/L以下。
[0048]實施例4:
[0049]丙酮生產廢水用含硫酸的廢水調節(jié)pH值至4，投加0.15g/L氯化亞鐵，40°C反應5min后，用NaOH調節(jié)pH值至6.5，廢水活性污泥耗氧速率抑制率由79%下降至2%，處理前后活性污泥溶解氧消耗量曲線如圖1所示；廢水中投加尿素、磷酸二氫鉀、微量營養(yǎng)物質后，再經活性污泥法好氧處理后(HRT = 24h)，廢水COD由2500mg/L下降至220mg/L，經混凝氣浮處理后，出水COD降至80mg/L以下。
[0050]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)廢水預處理:將廢水調節(jié)至pH值為2?7，然后向其中加入催化劑，在20?60°C條件下反應I?lOmin，至所述廢水的活性污泥耗氧速率抑制率由40%?90%下降到10%以下，所述加入催化劑的濃度為5mg/L?100mg/L，所述催化劑為硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨或氯化亞鐵；調節(jié)所述反應后廢水pH值至6.5?7.5 ; (2)好氧生物處理:向預處理后廢水中加入氮源營養(yǎng)物質、磷源營養(yǎng)物質和微量營養(yǎng)物質，然后進行好氧生物處理； (3)懸浮有機物去除:好氧生物處理后廢水經混凝處理后進入沉淀池或氣浮池實現泥水分離，出水丙酮未檢出，COD降至100mg/L以下。
2.根據權利要求1所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其特征在于，將所述廢水調節(jié)至pH值為2?7的方法為:向所述廢水中加入無機酸溶液或含有無機酸的廢水至所述廢水PH值為2?7為止；所述無機酸溶液中無機酸的質量分數為1%?98% ;所述含有無機酸的廢水中無機酸的質量分數I %?50%，所述含有無機酸的廢水用NaOH中和后活性污泥耗氧速率抑制率小于10%。
3.根據權利要求1所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其特征在于，所述加入催化劑的步驟為:先將所述催化劑配制成質量分數為0.1?10%的水溶液，再將所述配制好的催化劑的水溶液單次或多次加入所述pH值為2?7的廢水中。
4.根據權利要求1所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其特征在于，所述好氧生物處理采用的方法包括活性污泥法、生物膜法。
5.根據權利要求4所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括如下步驟: 按照C0D:N:P= 100?200:5:1的比例向預處理后廢水中加入分別含有氮源營養(yǎng)物質和磷源營養(yǎng)物質的水溶液，并加入含有微量營養(yǎng)物質的水溶液，然后進行好氧生物處理；所述好氧生物處理過程中，反應區(qū)溫度維持在20?35°C，水力停留時間12?48h，活性污泥或生物膜揮發(fā)性懸浮固體濃度維持在2500?8000mg/L，反應區(qū)末端溶解氧維持在2mg/L以上；所述氮源營養(yǎng)物質為尿素以及銨的硫酸鹽、鹽酸鹽和磷酸鹽中的一種或多種；所述磷源營養(yǎng)物質為銨、鈉、鉀的磷酸鹽中的一種或多種；所述微量營養(yǎng)物質為鈣、鎂、鈷、鎳、錳、銅、鋅的硫酸鹽或鹽酸鹽以及堿金屬的鑰酸鹽，加入后，鈣、鎂、鈷、鎳、錳、銅、鋅、鑰的濃度分別為 2 ?20mg/L、l ?5mg/L、0.1 ?lmg/L、0.1 ?lmg/L、0.1 ?0.5mg/L、0.1 ?0.5mg/L、0.1 ?lmg/L、0.2 ?2mg/L。
6.根據權利要求2所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其特征在于，所述無機酸溶液為硫酸和鹽酸中的至少一種，所述鹽酸質量分數為1%?37%，所述硫酸的質量分數為1%?98%。
7.根據權利要求1所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其特征在于，所述活性污泥耗氧速率抑制率的的測定方法如下: 測定含有所述廢水條件下的活性污泥耗氧速率:按照體積比5:2: (5?10)將牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液、活性污泥濃縮液和所述中和至PH值為6.5?7.5的廢水混合后，通過曝氣使所述混合液溶解氧上升至7mg/L以上，然后將部分所述混合液轉移至帶溶解氧探頭的密閉容器中，用所述混合液排空所述帶溶解氧探頭的容器內的空氣；25°C水浴中測定所述混合液的耗氧速率V1 ； 測定無毒性物質條件下的活性污泥耗氧速率:按照體積比5:2將牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液和活性污泥濃縮液混合，再向其中加入去離子水，所述去離子水與測定含有所述廢水條件下的活性污泥耗氧速率中所述中和至PH值為6.5?7.5的廢水體積相同；在與測定含有所述廢水條件下的活性污泥耗氧速率相同條件下測定無毒性物質條件下的活性污泥耗氧速率V2 ； 計算活性污泥耗氧速率抑制率的方法為:活性污泥耗氧速率抑制率=(1-V1/V2) X 100%。
8.根據權利要求7所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其特征在于，所述牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)液組成成分如下:蛋白胨16.0g/L，牛肉膏11.0g/L，尿素3.0g/L，NaCl 0.7g/L,CaCl2.2H20 0.4g/L, MgSO4.7H20 0.2g/L, K2HP042.8g/L。
9.根據權利要求1所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其特征在于，所述懸浮有機物的去除步驟為:先向廢水中投加多價陽離子溶液，然后向廢水中投加陰離子型聚丙烯酰胺溶液，所述多價陽離子為鋁離子、鐵離子、鈣離子和鎂離子。
10.根據權利要求9所述丙酮生產過程產生廢水的處理方法，其特征在于，所述懸浮有機物的去除步驟為:向所述好氧生物處理后的廢水中投加50?300mg/L的多價陽離子溶液，快速攪拌I?5min,攪拌轉速200?400rpm,在快速攪拌狀態(tài)下投加陰離子聚丙烯酰胺溶液，然后慢速攪拌5?15min,攪拌轉速20?10rpm,慢速攪拌處理后出水進入沉淀池或氣浮池實現泥水分離，出水中特征污染物丙酮未檢出，COD降至100mg/L以下。
【文檔編號】C02F9/14GK104355501SQ201410659146
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權日:2014年11月18日
【發(fā)明者】宋玉棟, 周岳溪, 于茵, 席宏波 申請人:中國環(huán)境科學研究院