專利名稱：一種間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法
技術領域：
本發明一種廢水的處理方法，更具體地說一種間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法。
背景技術：
間苯二甲腈廢水來源于工廠生產線中的氣態間苯二甲腈(IPN)，氣態間苯二甲腈(IPN)經過一系列過程后，在薄壁柜里形成固態產品，用水將此固態產品沖洗至漿料槽后離心，離心出水即為廢水主要來源之一；生產尾氣主要為氨氣和氰氫酸以及少量產品和其他雜質，用水進行循環噴淋，而此循環噴淋水即為廢水的另一來源，兩股廢水合流后，為本發明所涉及的生產廢水。廢水中的有機物較多，主要來自苯腈類等有機腈類、酰胺類、間二甲苯等，廢水具有“三高”特點，即CODCr、TN、氰根離子濃度均較高。
由于在產品及反應過程的中間產物多以苯腈等腈類物質和酰胺類物質為主，廢水中有機物降解時，隨著苯環的斷裂，有機氮被釋放轉化成為氨氮，增加了廢水中的氨氮濃度。而過高的氨氮濃度過高會破壞生化運行條件，殺滅和抑制細菌與微生物的生長，給處理帶來了極大的困難。
有機腈類廢水處理途徑很多，大致可分為物化法、生化法、以及物化和生化相結合的方法。其中物化處理法應用最多的就是化學氧化法，包括Fenton氧化法、臭氧O3氧化法和濕式氧化法等。有機腈類化合物的生物處理法有混凝沉淀預處理結合A/0生物膜法，利用厭氧\缺氧\好氧三步流化床反應器處理高氮丙烯酸系合成纖維生產廢水，有應用AAS6菌株對人工模擬的和實際ABS樹脂生產廢水中的丙烯腈進行了處理研究，還有利用好氧淹沒式濾池處理丙烯腈廢水的方法。
本發明中涉及的苯腈類廢水沒有檢索到直接相關的研究報道。間苯二腈是制取農藥百菌清和防腐劑的原料，也用于聚氨酯樹脂和環氧樹脂的固化劑。國內，人們對間苯二腈關注主要還是集中在其制備方法的改良上。在國外，對腈類物質的生物降解的關注也主要集中在特殊菌種的分離、純化以及土地生物處理等方面。鑒于苯腈類廢水具有CODCr、TN、氰根離子濃度均較高的特點，廢水的處理難度較大，因此需要開發一種新的處理工藝方法來解決這個問題。
發明內容
本發明解決了現有技術存在的問題和不足，提供一種間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，該方法能有效的處理間苯二甲腈(IPN)生產過程中產生的廢水，使出水COD和氨氮可以同時達到江蘇省化學工業主要水污染物排放標準DB32/939-2006一級標準。
本發明的技術方案如下 本發明的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其步驟為廢水首先經過鐵氰絡合法預處理后，然后應用″缺氧+好氧生化處理+深度處理″的生物處理方法處理。
本發明的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其進一步的技術方案是所述的鐵氰絡合法的預處理方法為先調節廢水pH＝6.2～6.7，加入絡合劑使水中溶解的污染物析出，然后加入絮凝劑使細小懸浮物聚集，最后經過沉淀將其去除；更進一步的技術方案是所述的鐵氰絡合法的預處理方法在加入絡合劑后快速攪拌混合50～70秒，攪拌速度為280～320rpm，再慢速攪拌13～18min，攪拌速度為80～120rpm；在加入絮凝劑后沉淀20～40min使其分離。總氰去除率可達96％，總氰出水小于2.0mg/L，可滿足生化進水要求。
本發明的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其更進一步的技術方案還可以是所述的絡合劑為FeSO4·7H2O，FeSO4·7H2O投加量為CN-濃度的1.3～1.5倍，所述的絮凝劑是指陰離子聚丙烯酰胺，投加量為4～6mg/L廢水。
本發明的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其進一步的技術方案還可以是所述的缺氧用于脫氮，內回流比200％～300％；所述的好氧生化處理采用移動床膜生物反應器進行處理，更進一步的技術方案是所述的移動床膜生物反應器為含有生物懸浮填料的移動床膜生物反應器，所述的好氧生化處理步驟為廢水經脫氰預處理后，調節pH＝7.0，HRT＝3d，兩級硝化液回流比為200％，填料填充率為50％進行兩級好氧生化處理。其中生物懸浮填料選用挪威Kaldnes Mijecpteknogi公司的MBBR填料，該填料密度小于1，直徑約為1.0cm的圓柱體，內徑分為4個獨立的小單元，高1.0cm，為微生物生長提供了一個不受外部環境干擾的穩定的獨立生活空間，物質的交換進出基本穩定，不受時空、流態、水質和水量的影響和干擾，微生物的種群多，單位體積內微生物的濃度可達6000mg/L以上，特別是硝化細菌不受限制地自由生長，使含氮物質可充分地硝化，為反硝化提供可靠的保證。此外，在曝氣混合作用，在池內作豎向環流運動，與池內的污水充分接觸，避免了常規生化處理中短流問題。該系統具有較高的抗沖擊負荷的能力、耐高濃度污染物的能力、硝化能力。
本發明的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其進一步的技術方案還可以是所述的深度處理為采用兩級曝氣生物濾池進行處理，更進一步的技術方案是所述的曝氣生物濾池為填充生物濾料的曝氣生物濾池，其所述的深度處理步驟為廢水經過好氧生化處理后，調節pH＝7.0，根據系統碳源的虧欠量，以甲醇作為碳源，投加到系統，以維持系統所需的碳源，保持CODCr＝100～150mg/L進行深度處理，再進一步的技術方案是所述的生物濾料一級為生物陶粒，陶粒為球型，直徑3～5mm，堆積密度為0.7～0.9g/cm3，堆積空隙率大于42％；二級為纖維球濾料，直徑50mm，其比表面積為3000m2/m3，截泥量為6～10kg/m3，使用溫度為0～80℃。
本發明的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法其大致工作過程如下 1.先用鐵氰絡合法對實驗廢水進行預處理，總氰去除率可達96％，總氰出水小于2.0mg/L，可滿足生化進水要求。
2.破氰預處理廢水進入厭氧水解和第一級缺氧-好氧MBBR段中的缺氧池，有機氮在氨化作用下分解成無機氮，反硝化細菌利用污水中的有機物做碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3--N和NO2--N還原N2釋放至空氣，在此階段有機物濃度將下降，NO3--N濃度也大幅度下降。
3.經過缺氧處理后的廢水進入MBBR好氧池，有機物被微生物生化降解而繼續下降，有機氮被氨化后繼而被硝化，使得NH3-N濃度顯著下降。
4.出水進入沉淀池，實現泥水分離，部分污泥回流到水解、缺氧段，剩余污泥排出系統，上清液回流至缺氧池。
5.沉淀池的出水進入第二級缺氧-好氧MBBR，第二級缺氧-好氧MBBR與第一級串聯，繼續將一級未能完全硝化的氨氮進行硝化反硝化脫氮。本工藝中，一級沉淀出水進入二級缺氧段再次經歷了缺氧好氧流程，強化了脫氮效果。
6.二級MBBR出水流入第二個主體生物段——曝氣生物濾池BAF系統。曝氣生物濾池采用上向流形式，裝有新型生物填料，污水在流經填料時，充分與填料上的生物膜接觸，通過生物膜的吸附、降解作用對污水進行深度凈化。
7.污水即達到江蘇省化學工業主要水污染物排放標準DB32/939-2006一級標準進行排放。
8.將兩級生化反應沉淀池中的剩余污泥收集后濃縮保存。
與現有技術相比本發明的有益效果如下 本發明的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法在好氧填料投加比50％，兩級硝化液回流200％，pH＝7.0，HRT＝3d的情況下長期穩定運行近2個月，出水COD基本穩定在50mg/L左右，平均去除率為98.2％，氨氮平均去除率94.2％，總氮平均去除率為87％。出水可以達到江蘇省化學工業主要水污染物排放標準DB32/939-2006一級標準。
另外本發明的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法還具有以下優點及用途 1.創新性的運用缺氧/好氧移動床生物膜反應器/曝氣生物濾池(A/MBBR/BAF)工藝對含苯腈類的有機高氨氮廢水進行了實驗研究與工程應用；查新結果表明，國內外尚無應用生物法處理間苯二腈廢水的直接實驗研究報道和工程報道，本課題的研究填補了該項空白。
2.有機腈類化合物多含有較高的有機氮，在厭氧氨化過程中會有機氮釋放，易導致出水氨氮超標。而運用本方法很好地解決了這一問題。
3.在本方法中，選擇的MBBR填料能夠在保證出水水質的前提下，有效地減少反應時間和降低能耗。對污染物的各項指標去除效果顯著，并具有掛膜時間短，硝化菌培養快的特點，由于不存在泥齡控制問題，有利于硝化菌增殖。填料上的生物膜可以防止硝化菌流失，反應器受到沖擊負荷等影響時，系統的硝化能力可以在較短的時間內得到恢復。
4.該方法結合了典型生物膜法及A/O法的特點，反應器內生物量大，有機物降解是由懸浮相和附著生長相兩類微生物協作完成。混合液中有機物的生物量控制出水濃度，混合物中有機物與微生物的比值具有較強的自調能力。
5.該方法在長期運行下對間笨二甲腈工藝廢水的處理效能，系統具有較高的穩定性和抗沖擊特性。若經進一步消毒處理完全可以滿足生活雜用水水質標準，在技術上也是完全可行的。
6.該方法MBBR好氧區有著較強的硝化和反硝化能力。在缺氧區發生了一般的兩段式硝化反硝化和同步反硝化的現象。工藝通過多種途徑實現了脫氮。
7.前置的兩級MBBR方法能去除大部分有機物，可以明顯降低曝氣生物濾池BAF的有機負荷；從而使硝化反應在低有機物負荷下進行，強化了脫氮效果。同時可使BAF的懸浮物含量降低，提高BAF濾速，防止濾料堵塞。
8.本方法可應用于現存污水處理廠站的擴能或者升級改造，可以較好的提高曝氣池生物量，降低污泥負荷，提高系統對有機物和氨氮的去除能力，使污水處理廠不需要增加新的構置物而達到提高處理能力和改善出水水質的效果，對改善區域性排水的整體合格率起到了積極的作用。
圖1為本發明工藝的流程示意圖。
具體實施例方式 實施例 現有生產線廢水水質指標見表1 新建生產線廢水水質指標見表2 廢水的日排放水量為300噸，廢水處理設計水量見表3 廢水流量為12.5噸/小時，先經過鐵氰絡合法預處理后，廢水指標達到表4指標 其中鐵氰絡合法的處理方法為先調節廢水pH＝6.5，加入絡合劑FeSO4·7H2O(其投加FeSO4·7H2O投加量為CN濃度的1.5倍)使水中溶解的污染物析出，然后加入陰離子聚丙烯酰胺絮凝劑(其投加量為5mg/L)廢水使細小懸浮物聚集，最后經過沉淀將其去除，其中加入絡合劑后快速攪拌混合60秒，攪拌速度為300rpm，再慢速攪拌15min，攪拌速度為100rpm；在加入絮凝劑后沉淀30min使其分離，總氰去除率可達96％，總氰出水小于2.0mg/L，可滿足生化進水要求。
預處理后的廢水再經過″缺氧+好氧生化處理+深度處理″的生物處理方法，其中好氧生化處理采用移動床膜生物反應器進行處理，移動床膜生物反應器為含有生物懸浮填料的移動床膜生物反應器，所述的好氧生化處理步驟為廢水經脫氰預處理后，調節pH＝7.0，HRT＝3d，兩級硝化液回流比為200％，填料填充率為50％進行兩級好氧生化處理，其中生物懸浮填料選用挪威Kaldnes Mijecpteknogi公司的MBBR填料；深度處理采用曝氣生物濾池進行處理，曝氣生物濾池為填充生物濾料的曝氣生物濾池，其所述的深度處理步驟為廢水經過好氧生化處理后，調節pH＝7.0，根據系統碳源的虧欠量，以甲醇作為碳源，投加到系統，以維持系統所需的碳源，保持CODCr＝100～150mg/L進行深度處理，其中生物濾料一級為生物陶粒，陶粒為球型，直徑4mm，堆積密度為0.8g/cm3，堆積空隙率大于42％；二級為纖維球濾料，其比表面積為3000m2/m3，截泥量為9kg/m3，使用溫度為30℃。
長期穩定運行2個月，出水COD基本穩定在50mg/L左右，平均去除率為98.2％，氨氮平均去除率94.2％，總氮平均去除率為87％；出水可以達到江蘇省化學工業主要水污染物排放標準DB32/939-2006一級標準。
系統長期運行工況下，對COD、氨氮、總氮的去除效果見表5。
表1現有生產工藝混合廢水主要水質指標一覽表 表2新建工程混合廢水主要水質指標一覽表 表3設計水量一覽表 表4初步預處理后水質指標一覽表 表5A/MBBR/BAF對COD、氨氮和總氮的去除效果
權利要求
1.一種間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其特征在于廢水首先經過鐵氰絡合法預處理后，然后應用″缺氧+好氧生化處理+深度處理″的生物處理方法處理。
2.根據權利要求1所述的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其特征在于所述的鐵氰絡合法的預處理方法為先調節廢水pH＝6.2～6.7，加入絡合劑使水中溶解的污染物析出，然后加入絮凝劑使細小懸浮物聚集，最后經過沉淀將其去除。
3.根據權利要求2所述的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其特征在于所述的鐵氰絡合法的預處理方法在加入絡合劑后快速攪拌混合50～70秒，攪拌速度為280～320rpm，再慢速攪拌13～18min，攪拌速度為80～120rpm；在加入絮凝劑后沉淀20～40min使其分離。
4.根據權利要求2或3所述的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其特征在于所述的絡合劑為FeSO4·7H2O，FeSO4·7H2O投加量為CN-濃度的1.3～1.5倍，所述的絮凝劑是指陰離子聚丙烯酰胺，投加量為4～6mg/L廢水。
5.根據權利要求1所述的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其特征在于所述的缺氧用于脫氮，內回流比200％～300％；所述的好氧生化處理采用移動床膜生物反應器進行處理。
6.根據權利要求5所述的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其特征在于所述的移動床膜生物反應器為含有生物懸浮填料的移動床膜生物反應器，所述的好氧生化處理步驟為廢水經脫氰預處理后，調節pH＝7.0，HRT＝3d，兩級硝化液回流比為200％，填料填充率為50％進行兩級好氧生化處理。
7.根據權利要求1所述的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其特征在于所述的深度處理為采用兩級曝氣生物濾池進行處理。
8.根據權利要求7所述的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其特征在于所述的曝氣生物濾池為填充生物濾料的曝氣生物濾池，其所述的深度處理步驟為廢水經過好氧生化處理后，調節pH＝7.0，根據系統碳源的虧欠量，以甲醇作為碳源，投加到系統，以維持系統所需的碳源，保持CODCr＝100～150mg/L進行深度處理。
9.根據權利要求8所述的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其特征在于所述的生物濾料一級為生物陶粒，陶粒為球型，直徑3～5mm，堆積密度為0.7～0.9g/cm3，堆積空隙率大于42％；二級為纖維球濾料，直徑50mm，其比表面積為3000m2/m3，截泥量為6～10kg/m3，使用溫度為0～80℃。
全文摘要
本發明公開了一種間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，該方法能有效的處理間苯二甲腈(IPN)生產過程中產生的廢水，使出水COD和氨氮可以同時達到江蘇省化學工業主要水污染物排放標準DB32/939-2006一級標準。本發明的間苯二甲腈生產過程中產生廢水的處理方法，其步驟為廢水首先經過鐵氰絡合法預處理后，然后應用“缺氧+好氧生化處理+深度處理”的生物處理方法處理。
文檔編號C02F3/30GK101708929SQ20091023259
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月8日 優先權日2009年12月8日
發明者梅凱, 佘步存, 夏凡, 郝新浦 申請人:南京博威環保科技有限責任公司, 南京工業大學