申請日2014.10.27
公開(公告)日2015.01.21
IPC分類號C02F103/36; C02F9/14
摘要
本發明提供了一種β-萘酚生產廢水處理方法及設備，其設備包括：集水池、高效氣浮反應器、酸化罐、微電解塔、管道混合器、芬頓反應器、中和混凝反應池、復合沉降池、調節降溫池、水解酸化池、流動床生物膜反應池、接觸氧化池、二沉池、中間水池、前置過濾器、催化氧化塔和曝氣生物濾池等，通過該設備的應用方法，解決β-萘酚生產廢水高COD、高色度、難以降解的問題，實現確保β-萘酚生產廢水長周期穩定的達標排放。
權利要求書
1.一種β-萘酚生產廢水處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)β-萘酚生產廢水由集水池經泵提升進入高效氣浮反應器，去除廢水中的懸浮物、浮油和溶解態的油等雜質，氣浮反應產生的廢氣進入吸收塔通過堿液吸收;
(2)高效氣浮反應器出水進入酸化罐，投加酸調節pH至1，將β-萘酚生產廢水中的亞硫酸根酸化轉化成SO2，采用風機曝氣，促進廢水中產生的SO2氣體溢出，產生的廢氣進入吸收塔通過堿液吸收;
(3)β-萘酚生產廢水經步驟(2)酸化去除亞硫酸根后，廢水pH值約為3，出水無需調節直接進入微電解塔進行微電解反應處理，通過電化學反應產生強氧化性的羥基自由基，將β-萘酚生產廢水的大分子有機物氧化成小分子有機物，提高廢水的可生化性;
(4)微電解處理后的廢水pH值約為4.5，直接進行芬頓反應，投加雙氧水和鐵粉，進一步對β-萘酚生產廢水中的大分子有機物進行氧化處理;
(5)芬頓反應出水進入中和混凝反應池進行中和混凝反應，通過投加CaO調節pH至6-8，投加絮凝劑PAC，助凝劑PAM去除廢水中的懸浮物，中和混凝后的出水進入復合沉降池進行沉降;
(6)復合沉降池出水與低濃度的廢水進入調節降溫池進行降溫，并通過曝氣生物濾池出水部分回流至調節降溫池調節廢水水質，以滿足廢水進行生化的條件;
(7)調節降溫池出水進入水解酸化池，通過微生物的特性將廢水中的非溶解性有機物轉變為溶解性有機物，主要將其中難生物降解的有機物轉變為易生物降解的有機物，提高廢水的可生化性，以利于后續的耗氧處理;
(8)水解酸化后出水進入流動床生物膜反應池，通過流動床好氧生物法處理β-萘酚生產廢水，通過好氧微生物的呼吸作用對廢水中的有機物進行深度處理;
(9)流動床生物膜反應池出水進入接觸氧化池，通過流動床好氧生物法處理β-萘酚生產廢水，通過好氧微生物的呼吸作用對廢水中的有機物進行深度處理;
(10)接觸氧化池出水進入二沉池，二沉池上清液進入中間水池，中間水池出水經前置過濾器去除懸浮物進入催化氧化塔，通過臭氧催化氧化反應深度處理β-萘酚生產廢水;
(11)臭氧催化氧化出水進入曝氣生物濾池，通過生物膜法進一步的去除廢水中的SS、COD，確保β-萘酚生產廢水能夠達標排放或回用。
2.根據權利要求1所述的一種β-萘酚生產廢水處理方法，其特征在于，步驟(2)所述酸化罐，步驟(3)所述微電解反應，步驟(7)所述水解酸化池，步驟(8)所述流動床生物膜反應池，步驟(9)所述接觸氧化池，步驟(11)所述曝氣生物濾池均通過風機進行曝氣。
3.根據權利要求1所述的一種β-萘酚生產廢水處理方法，其特征在于，高效氣浮反應器、復合沉降池和二沉池產生的污泥排入污泥濃縮池，污泥濃縮池中的污泥回流至調節降溫池、水解酸化池流動床生物膜反應池和接觸氧化池。
4.根據權利要求1所述的一種β-萘酚生產廢水處理方法，其特征在于，步驟(3)所述微電解塔采用鐵碳復合填料。
5.根據權利要求1所述的一種β-萘酚生產廢水處理方法，其特征在于，步驟(4)所述芬頓反應投加雙氧水的濃度為30%，投加量為占廢水進水體積的5‰。
6.根據權利要求1所述的一種β-萘酚生產廢水處理方法，其特征在于，步驟(5)所述中和混凝反應池投加PAC投加量為占廢水進水體積的1%，PAM投加量為占廢水進水體積的1‰。
7.根據權利要求1所述的一種β-萘酚生產廢水處理方法，其特征在于，步驟(6)所述調節降溫池進行降溫調節后的廢水水質為COD<2000mg/L，電導率<0.7ms/cm。
8.一種β-萘酚生產廢水處理裝置，其特征在于，包括：集水池、高效氣浮反應器、酸化罐、微電解塔、管道混合器、芬頓反應器、中和混凝反應池、復合沉降池、調節降溫池、水解酸化池、流動床生物膜反應池、接觸氧化池、二沉池、中間水池、前置過濾器、催化氧化塔、曝氣生物濾池;所述集水池連接高效氣浮反應器，所述高效氣浮反應器連接酸化罐，所述酸化罐連接微電解塔，所述微電解塔通過管道混合器與芬頓反應器連接，所述芬頓反應器連接中和混凝反應池，所述中和混凝反應池連接復合沉降池，所述復合沉降池連接調節降溫池，所述調節降溫池連接水解酸化池，所述水解酸化池連接流動床生物膜反應池，流動床生物膜反應池連接接觸氧化池，所述接觸氧化池連接二沉池，所述二沉池連接中間水池，所述中間水池連接前置過濾器，所述前置過濾器連接催化氧化塔，所述催化氧化塔連接曝氣生物濾池，所述曝氣生物濾池連接降溫調節池;
所述高效氣浮反應器和酸化罐頂部與吸收塔連接，所述吸收塔連接排氣筒;
所述芬頓反應器連接雙氧水加藥罐;
所述中和混凝反應池連接PAC加藥罐和PAM加藥罐;
所述降溫調節池連接循環冷卻塔;
所述高效氣浮反應器、復合沉降池和二沉池底部連接污泥濃縮池，所述污泥濃縮池還與調節降溫池、水解酸化池、流動床生物膜反應池和接觸氧化池連接;
所述催化氧化塔連接臭氧發生器;
所述酸化罐、微電解塔、水解酸化池、流動床生物膜反應池、接觸氧化池和曝氣生物濾池均連接風機。
說明書
一種β-萘酚生產廢水處理方法及設備
技術領域
本發明涉及β-萘酚生產廢水的處理方法，屬于廢水處理技術領域，更具體說是一種采用物化方法處理β-萘酚生產廢水的方法和設備。
背景技術
β- 萘酚又名2- 萘酚、乙萘酚、2- 羥基萘，是萘系染料中間體典型產品之一。主要用于染料和染料中間體的生產，在醫藥、農藥、橡膠助劑、香料、皮革鞣制、紡織印染助劑及選礦劑原料等方面也有廣泛應用。
由于β-萘酚生產的特殊性，其環保影響倍受國內外環保部門重視。在20世紀末，美國和歐盟國家已把萘酚列為優先污染物，相應的β-萘酚的生產也轉嫁到發展中國家。目前，中國和印度是2- 萘酚的主產地。就中國而言，β-萘酚年總生產能力大約為8-9 萬噸，約占全世界總產量的50%，出口量占35%。其生產過程中排放的廢水有機物含量高、酸度大，含鹽高，對微生物有毒性，對人體有致畸、致癌作用，在環境中難以降解，屬于極難治理的有機工業廢水之一。
目前，國內外主要用技術比較成熟的萘的磺化-堿熔法，該方法以萘為原料, 經磺化、水解、中和、堿熔、酸化、精制(蒸餾) 等過程制得β-萘酚。β-萘酚生產過程中排出廢水水溫高(50-60℃)色澤深、酸堿緩沖性強，COD高達30000～40000 mg/L，其中含有大量的硫酸鈉、亞硫酸鈉等無機物(含量高達10%～15%)，以及分離不完全的萘磺酸等有機中間產物。因此，廢水中COD主要由亞硫酸根及萘磺酸根的氧化引起，尤其含有的高濃度萘磺酸(17～18 g/L)對COD貢獻最大。此外，由于萘環是由10個碳原子組成的離域的共軛π鍵，結構相當穩定，難以降解，屬于高鹽、高COD高色度的化工廢水。這類廢水的BOD5/COD極低，可生化性差，且對微生物有毒性，難以用一般生化方法處理。
目前，β-萘酚生產廢水的主要處理方法有：濃縮法、吸附法、化學氧化法、生化法。濃縮法利用磺化堿熔法合成β-萘酚的生產廢水中含有的大量Na2SO4，通過鹽析作用，可使其中的β-萘磺酸鈉析出。雖然濃縮法具有一定的環境效益，并且操作簡單，工藝成熟。但是濃縮法的能耗高，且無法確保β-萘酚的生產廢水達標排放。吸附法是處理萘酚廢水的常用方法，但處理效果不甚理想，且成本較高，若吸附材料回收處理不當，還會引起二次污染�；瘜W氧化法主要是向廢水中投加氧化劑主要用于破壞萘磺酸的萘環，分解成小分子有機物，進而去除COD，但氧化法運行成本高，技術難度較大，單獨使用氧化法難以完全達標排放。對于生化法而言，β-萘酚的生產廢水可生化性差，生物毒性較高，生化前需要進行預處理。β-萘酚的生產廢水危害大，單一工藝處理效果較差，因此，采用組合工藝是β-萘酚的生產廢水處理研究的發展趨勢。
發明內容
針對上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種β-萘酚生產廢水處理方法及設備，解決β-萘酚生產廢水高COD、高色度、難以降解的問題，實現確保β-萘酚生產廢水長周期穩定的達標排放。
為解決現有技術存在的問題，本發明采取的技術方案為：一種β-萘酚生產廢水處理方法，包括如下步驟：
(1)β-萘酚生產廢水由集水池經泵提升進入高效氣浮反應器，去除廢水中的懸浮物、浮油和溶解態的油等雜質，氣浮反應產生的廢氣進入吸收塔通過堿液吸收;
(2)高效氣浮反應器出水進入酸化罐，投加酸調節pH至1，將β-萘酚生產廢水中的亞硫酸根酸化轉化成SO2，采用風機曝氣，促進廢水中產生的SO2氣體溢出，產生的廢氣進入吸收塔通過堿液吸收;
(3)β-萘酚生產廢水經步驟(2)酸化去除亞硫酸根后，廢水pH值約為3，出水無需調節直接進入微電解塔進行微電解反應處理，通過電化學反應產生強氧化性的羥基自由基，將β-萘酚生產廢水的大分子有機物氧化成小分子有機物，提高廢水的可生化性;
(4)微電解處理后的廢水pH值約為4.5，直接進行芬頓反應，投加雙氧水和鐵粉，進一步對β-萘酚生產廢水中的大分子有機物進行氧化處理;
(5)芬頓反應出水進入中和混凝反應池進行中和混凝反應，通過投加CaO調節pH至6-8，投加絮凝劑PAC，助凝劑PAM去除廢水中的懸浮物，中和混凝后的出水進入復合沉降池進行沉降;
(6)復合沉降池出水與低濃度的廢水進入調節降溫池進行降溫，并通過曝氣生物濾池出水部分回流至調節降溫池調節廢水水質，以滿足廢水進行生化的條件;
(7)調節降溫池出水進入水解酸化池，通過微生物的特性將廢水中的非溶解性有機物轉變為溶解性有機物，主要將其中難生物降解的有機物轉變為易生物降解的有機物，提高廢水的可生化性，以利于后續的耗氧處理;
(8)水解酸化后出水進入流動床生物膜反應池，通過流動床好氧生物法處理β-萘酚生產廢水，通過好氧微生物的呼吸作用對廢水中的有機物進行深度處理;
(9)流動床生物膜反應池出水進入接觸氧化池，通過流動床好氧生物法處理β-萘酚生產廢水，通過好氧微生物的呼吸作用對廢水中的有機物進行深度處理;
(10)接觸氧化池出水進入二沉池，二沉池上清液進入中間水池，中間水池出水經前置過濾器去除懸浮物進入催化氧化塔，通過臭氧催化氧化反應深度處理β-萘酚生產廢水;
(11)臭氧催化氧化出水進入曝氣生物濾池，通過生物膜法進一步的去除廢水中的SS、COD，確保β-萘酚生產廢水能夠達標排放或回用。SS指懸浮物。
步驟(2)所述酸化罐，步驟(3)所述微電解反應，步驟(7)所述水解酸化池，步驟(8)所述流動床生物膜反應池，步驟(9)所述接觸氧化池，步驟(11)所述曝氣生物濾池均通過風機進行曝氣。步驟(2)中酸化罐投加的酸可選常用酸，如：硫酸、鹽酸、硝酸，本發明優選硫酸。
高效氣浮反應器、復合沉降池和二沉池產生的污泥排入污泥濃縮池，污泥濃縮池中的污泥回流至調節降溫池、水解酸化池流動床生物膜反應池和接觸氧化池。
步驟(3)所述微電解塔采用鐵碳復合填料。
步驟(4)所述芬頓反應投加雙氧水濃度為30%(質量分數)，投加量為占廢水進水體積的5‰。
步驟(5)所述中和混凝反應池投加PAC投加量為占廢水進水體積的1%，PAM投加量為占廢水進水體積的1‰。
步驟(6)所述調節降溫池進行降溫調節后的廢水水質為COD<2000mg/L，電導率<0.7ms/cm。
本發明還提供了一種β-萘酚生產廢水處理裝置，包括：集水池、高效氣浮反應器、酸化罐、微電解塔、管道混合器、芬頓反應器、中和混凝反應池、復合沉降池、調節降溫池、水解酸化池、流動床生物膜反應池、接觸氧化池、二沉池、中間水池、前置過濾器、催化氧化塔、曝氣生物濾池;所述集水池連接高效氣浮反應器，所述高效氣浮反應器連接酸化罐，所述酸化罐連接微電解塔，所述微電解塔通過管道混合器與芬頓反應器連接，所述芬頓反應器連接中和混凝反應池，所述中和混凝反應池連接復合沉降池，所述復合沉降池連接調節降溫池，所述調節降溫池連接水解酸化池，所述水解酸化池連接流動床生物膜反應池，流動床生物膜反應池連接接觸氧化池，所述接觸氧化池連接二沉池，所述二沉池連接中間水池，所述中間水池連接前置過濾器，所述前置過濾器連接催化氧化塔，所述催化氧化塔連接曝氣生物濾池，所述曝氣生物濾池連接降溫調節池，曝氣生物濾池出水部分回流至調節降溫池，根據生化進水要求調節回流水量。
所述高效氣浮反應器和酸化罐頂部與吸收塔連接，所述吸收塔連接排氣筒。
所述芬頓反應器連接雙氧水加藥罐。
所述中和混凝反應池連接PAC加藥罐和PAM加藥罐。
所述降溫調節池連接循環冷卻塔。
所述高效氣浮反應器、復合沉降池和二沉池底部連接污泥濃縮池，產生的污泥排入污泥濃縮池。所述污泥濃縮池還與調節降溫池、水解酸化池、流動床生物膜反應池和接觸氧化池連接，為調節降溫池、水解酸化池、流動床生物膜反應池和接觸氧化池提供污泥，補充污泥損失。
所述催化氧化塔連接臭氧發生器。
所述酸化罐、微電解塔、水解酸化池、流動床生物膜反應池、接觸氧化池和曝氣生物濾池均連接風機。
本發明的有益效果在于：
(1)確保β-萘酚生產廢水經處理后達標排放，且能夠滿足回用，用于地面及設備沖洗，用于生化進水的調節水。
(2)通過投加硫酸去除亞硫酸根，并采用空氣曝氣，更好的使廢水中產生的SO2溢出。
(3)β-萘酚生產廢水預處理首先進行酸化去除亞硫酸根，出水pH可直接滿足鐵碳微電解反應的條件，微電解反應后的pH值可直接滿足芬頓反應的條件，工藝流程安排合理，pH值逐步升高，無需進行pH調節，減少工藝中酸堿用量，為企業減少運行成本。
(4)采用鐵碳微電解工藝與芬頓工藝聯用，能夠很好的將萘環打開，將大分子有機物轉化成小分子有機物，提高β-萘酚生產廢水的可生化性，通過芬頓工藝處理大大降低了β-萘酚生產廢水的生物毒性，滿足了廢水進行生化處理的條件。
(5)曝氣生物濾池出水可以用于設備地面沖洗水，也可用于調節生化進水的調節水，實現了β-萘酚生產廢水的資源回收利用，而且減少了廢水的排放量。
