申请日2014.10.27
公开(公告)日2015.01.21
IPC分类号C02F103/36; C02F9/14
摘要
本发明提供了一种β-萘酚生产废水处理方法及设备，其设备包括：集水池、高效气浮反应器、酸化罐、微电解塔、管道混合器、芬顿反应器、中和混凝反应池、复合沉降池、调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池、接触氧化池、二沉池、中间水池、前置过滤器、催化氧化塔和曝气生物滤池等，通过该设备的应用方法，解决β-萘酚生产废水高COD、高色度、难以降解的问题，实现确保β-萘酚生产废水长周期稳定的达标排放。
权利要求书
1.一种β-萘酚生产废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)β-萘酚生产废水由集水池经泵提升进入高效气浮反应器，去除废水中的悬浮物、浮油和溶解态的油等杂质，气浮反应产生的废气进入吸收塔通过碱液吸收;
(2)高效气浮反应器出水进入酸化罐，投加酸调节pH至1，将β-萘酚生产废水中的亚硫酸根酸化转化成SO2，采用风机曝气，促进废水中产生的SO2气体溢出，产生的废气进入吸收塔通过碱液吸收;
(3)β-萘酚生产废水经步骤(2)酸化去除亚硫酸根后，废水pH值约为3，出水无需调节直接进入微电解塔进行微电解反应处理，通过电化学反应产生强氧化性的羟基自由基，将β-萘酚生产废水的大分子有机物氧化成小分子有机物，提高废水的可生化性;
(4)微电解处理后的废水pH值约为4.5，直接进行芬顿反应，投加双氧水和铁粉，进一步对β-萘酚生产废水中的大分子有机物进行氧化处理;
(5)芬顿反应出水进入中和混凝反应池进行中和混凝反应，通过投加CaO调节pH至6-8，投加絮凝剂PAC，助凝剂PAM去除废水中的悬浮物，中和混凝后的出水进入复合沉降池进行沉降;
(6)复合沉降池出水与低浓度的废水进入调节降温池进行降温，并通过曝气生物滤池出水部分回流至调节降温池调节废水水质，以满足废水进行生化的条件;
(7)调节降温池出水进入水解酸化池，通过微生物的特性将废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的耗氧处理;
(8)水解酸化后出水进入流动床生物膜反应池，通过流动床好氧生物法处理β-萘酚生产废水，通过好氧微生物的呼吸作用对废水中的有机物进行深度处理;
(9)流动床生物膜反应池出水进入接触氧化池，通过流动床好氧生物法处理β-萘酚生产废水，通过好氧微生物的呼吸作用对废水中的有机物进行深度处理;
(10)接触氧化池出水进入二沉池，二沉池上清液进入中间水池，中间水池出水经前置过滤器去除悬浮物进入催化氧化塔，通过臭氧催化氧化反应深度处理β-萘酚生产废水;
(11)臭氧催化氧化出水进入曝气生物滤池，通过生物膜法进一步的去除废水中的SS、COD，确保β-萘酚生产废水能够达标排放或回用。
2.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理方法，其特征在于，步骤(2)所述酸化罐，步骤(3)所述微电解反应，步骤(7)所述水解酸化池，步骤(8)所述流动床生物膜反应池，步骤(9)所述接触氧化池，步骤(11)所述曝气生物滤池均通过风机进行曝气。
3.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理方法，其特征在于，高效气浮反应器、复合沉降池和二沉池产生的污泥排入污泥浓缩池，污泥浓缩池中的污泥回流至调节降温池、水解酸化池流动床生物膜反应池和接触氧化池。
4.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理方法，其特征在于，步骤(3)所述微电解塔采用铁碳复合填料。
5.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理方法，其特征在于，步骤(4)所述芬顿反应投加双氧水的浓度为30%，投加量为占废水进水体积的5‰。
6.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理方法，其特征在于，步骤(5)所述中和混凝反应池投加PAC投加量为占废水进水体积的1%，PAM投加量为占废水进水体积的1‰。
7.根据权利要求1所述的一种β-萘酚生产废水处理方法，其特征在于，步骤(6)所述调节降温池进行降温调节后的废水水质为COD<2000mg/L，电导率<0.7ms/cm。
8.一种β-萘酚生产废水处理装置，其特征在于，包括：集水池、高效气浮反应器、酸化罐、微电解塔、管道混合器、芬顿反应器、中和混凝反应池、复合沉降池、调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池、接触氧化池、二沉池、中间水池、前置过滤器、催化氧化塔、曝气生物滤池;所述集水池连接高效气浮反应器，所述高效气浮反应器连接酸化罐，所述酸化罐连接微电解塔，所述微电解塔通过管道混合器与芬顿反应器连接，所述芬顿反应器连接中和混凝反应池，所述中和混凝反应池连接复合沉降池，所述复合沉降池连接调节降温池，所述调节降温池连接水解酸化池，所述水解酸化池连接流动床生物膜反应池，流动床生物膜反应池连接接触氧化池，所述接触氧化池连接二沉池，所述二沉池连接中间水池，所述中间水池连接前置过滤器，所述前置过滤器连接催化氧化塔，所述催化氧化塔连接曝气生物滤池，所述曝气生物滤池连接降温调节池;
所述高效气浮反应器和酸化罐顶部与吸收塔连接，所述吸收塔连接排气筒;
所述芬顿反应器连接双氧水加药罐;
所述中和混凝反应池连接PAC加药罐和PAM加药罐;
所述降温调节池连接循环冷却塔;
所述高效气浮反应器、复合沉降池和二沉池底部连接污泥浓缩池，所述污泥浓缩池还与调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池和接触氧化池连接;
所述催化氧化塔连接臭氧发生器;
所述酸化罐、微电解塔、水解酸化池、流动床生物膜反应池、接触氧化池和曝气生物滤池均连接风机。
说明书
一种β-萘酚生产废水处理方法及设备
技术领域
本发明涉及β-萘酚生产废水的处理方法，属于废水处理技术领域，更具体说是一种采用物化方法处理β-萘酚生产废水的方法和设备。
背景技术
β- 萘酚又名2- 萘酚、乙萘酚、2- 羟基萘，是萘系染料中间体典型产品之一。主要用于染料和染料中间体的生产，在医药、农药、橡胶助剂、香料、皮革鞣制、纺织印染助剂及选矿剂原料等方面也有广泛应用。
由于β-萘酚生产的特殊性，其环保影响倍受国内外环保部门重视。在20世纪末，美国和欧盟国家已把萘酚列为优先污染物，相应的β-萘酚的生产也转嫁到发展中国家。目前，中国和印度是2- 萘酚的主产地。就中国而言，β-萘酚年总生产能力大约为8-9 万吨，约占全世界总产量的50%，出口量占35%。其生产过程中排放的废水有机物含量高、酸度大，含盐高，对微生物有毒性，对人体有致畸、致癌作用，在环境中难以降解，属于极难治理的有机工业废水之一。
目前，国内外主要用技术比较成熟的萘的磺化-碱熔法，该方法以萘为原料, 经磺化、水解、中和、碱熔、酸化、精制(蒸馏) 等过程制得β-萘酚。β-萘酚生产过程中排出废水水温高(50-60℃)色泽深、酸碱缓冲性强，COD高达30000～40000 mg/L，其中含有大量的硫酸钠、亚硫酸钠等无机物(含量高达10%～15%)，以及分离不完全的萘磺酸等有机中间产物。因此，废水中COD主要由亚硫酸根及萘磺酸根的氧化引起，尤其含有的高浓度萘磺酸(17～18 g/L)对COD贡献最大。此外，由于萘环是由10个碳原子组成的离域的共轭π键，结构相当稳定，难以降解，属于高盐、高COD高色度的化工废水。这类废水的BOD5/COD极低，可生化性差，且对微生物有毒性，难以用一般生化方法处理。
目前，β-萘酚生产废水的主要处理方法有：浓缩法、吸附法、化学氧化法、生化法。浓缩法利用磺化碱熔法合成β-萘酚的生产废水中含有的大量Na2SO4，通过盐析作用，可使其中的β-萘磺酸钠析出。虽然浓缩法具有一定的环境效益，并且操作简单，工艺成熟。但是浓缩法的能耗高，且无法确保β-萘酚的生产废水达标排放。吸附法是处理萘酚废水的常用方法，但处理效果不甚理想，且成本较高，若吸附材料回收处理不当，还会引起二次污染。化学氧化法主要是向废水中投加氧化剂主要用于破坏萘磺酸的萘环，分解成小分子有机物，进而去除COD，但氧化法运行成本高，技术难度较大，单独使用氧化法难以完全达标排放。对于生化法而言，β-萘酚的生产废水可生化性差，生物毒性较高，生化前需要进行预处理。β-萘酚的生产废水危害大，单一工艺处理效果较差，因此，采用组合工艺是β-萘酚的生产废水处理研究的发展趋势。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种β-萘酚生产废水处理方法及设备，解决β-萘酚生产废水高COD、高色度、难以降解的问题，实现确保β-萘酚生产废水长周期稳定的达标排放。
为解决现有技术存在的问题，本发明采取的技术方案为：一种β-萘酚生产废水处理方法，包括如下步骤：
(1)β-萘酚生产废水由集水池经泵提升进入高效气浮反应器，去除废水中的悬浮物、浮油和溶解态的油等杂质，气浮反应产生的废气进入吸收塔通过碱液吸收;
(2)高效气浮反应器出水进入酸化罐，投加酸调节pH至1，将β-萘酚生产废水中的亚硫酸根酸化转化成SO2，采用风机曝气，促进废水中产生的SO2气体溢出，产生的废气进入吸收塔通过碱液吸收;
(3)β-萘酚生产废水经步骤(2)酸化去除亚硫酸根后，废水pH值约为3，出水无需调节直接进入微电解塔进行微电解反应处理，通过电化学反应产生强氧化性的羟基自由基，将β-萘酚生产废水的大分子有机物氧化成小分子有机物，提高废水的可生化性;
(4)微电解处理后的废水pH值约为4.5，直接进行芬顿反应，投加双氧水和铁粉，进一步对β-萘酚生产废水中的大分子有机物进行氧化处理;
(5)芬顿反应出水进入中和混凝反应池进行中和混凝反应，通过投加CaO调节pH至6-8，投加絮凝剂PAC，助凝剂PAM去除废水中的悬浮物，中和混凝后的出水进入复合沉降池进行沉降;
(6)复合沉降池出水与低浓度的废水进入调节降温池进行降温，并通过曝气生物滤池出水部分回流至调节降温池调节废水水质，以满足废水进行生化的条件;
(7)调节降温池出水进入水解酸化池，通过微生物的特性将废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的耗氧处理;
(8)水解酸化后出水进入流动床生物膜反应池，通过流动床好氧生物法处理β-萘酚生产废水，通过好氧微生物的呼吸作用对废水中的有机物进行深度处理;
(9)流动床生物膜反应池出水进入接触氧化池，通过流动床好氧生物法处理β-萘酚生产废水，通过好氧微生物的呼吸作用对废水中的有机物进行深度处理;
(10)接触氧化池出水进入二沉池，二沉池上清液进入中间水池，中间水池出水经前置过滤器去除悬浮物进入催化氧化塔，通过臭氧催化氧化反应深度处理β-萘酚生产废水;
(11)臭氧催化氧化出水进入曝气生物滤池，通过生物膜法进一步的去除废水中的SS、COD，确保β-萘酚生产废水能够达标排放或回用。SS指悬浮物。
步骤(2)所述酸化罐，步骤(3)所述微电解反应，步骤(7)所述水解酸化池，步骤(8)所述流动床生物膜反应池，步骤(9)所述接触氧化池，步骤(11)所述曝气生物滤池均通过风机进行曝气。步骤(2)中酸化罐投加的酸可选常用酸，如：硫酸、盐酸、硝酸，本发明优选硫酸。
高效气浮反应器、复合沉降池和二沉池产生的污泥排入污泥浓缩池，污泥浓缩池中的污泥回流至调节降温池、水解酸化池流动床生物膜反应池和接触氧化池。
步骤(3)所述微电解塔采用铁碳复合填料。
步骤(4)所述芬顿反应投加双氧水浓度为30%(质量分数)，投加量为占废水进水体积的5‰。
步骤(5)所述中和混凝反应池投加PAC投加量为占废水进水体积的1%，PAM投加量为占废水进水体积的1‰。
步骤(6)所述调节降温池进行降温调节后的废水水质为COD<2000mg/L，电导率<0.7ms/cm。
本发明还提供了一种β-萘酚生产废水处理装置，包括：集水池、高效气浮反应器、酸化罐、微电解塔、管道混合器、芬顿反应器、中和混凝反应池、复合沉降池、调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池、接触氧化池、二沉池、中间水池、前置过滤器、催化氧化塔、曝气生物滤池;所述集水池连接高效气浮反应器，所述高效气浮反应器连接酸化罐，所述酸化罐连接微电解塔，所述微电解塔通过管道混合器与芬顿反应器连接，所述芬顿反应器连接中和混凝反应池，所述中和混凝反应池连接复合沉降池，所述复合沉降池连接调节降温池，所述调节降温池连接水解酸化池，所述水解酸化池连接流动床生物膜反应池，流动床生物膜反应池连接接触氧化池，所述接触氧化池连接二沉池，所述二沉池连接中间水池，所述中间水池连接前置过滤器，所述前置过滤器连接催化氧化塔，所述催化氧化塔连接曝气生物滤池，所述曝气生物滤池连接降温调节池，曝气生物滤池出水部分回流至调节降温池，根据生化进水要求调节回流水量。
所述高效气浮反应器和酸化罐顶部与吸收塔连接，所述吸收塔连接排气筒。
所述芬顿反应器连接双氧水加药罐。
所述中和混凝反应池连接PAC加药罐和PAM加药罐。
所述降温调节池连接循环冷却塔。
所述高效气浮反应器、复合沉降池和二沉池底部连接污泥浓缩池，产生的污泥排入污泥浓缩池。所述污泥浓缩池还与调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池和接触氧化池连接，为调节降温池、水解酸化池、流动床生物膜反应池和接触氧化池提供污泥，补充污泥损失。
所述催化氧化塔连接臭氧发生器。
所述酸化罐、微电解塔、水解酸化池、流动床生物膜反应池、接触氧化池和曝气生物滤池均连接风机。
本发明的有益效果在于：
(1)确保β-萘酚生产废水经处理后达标排放，且能够满足回用，用于地面及设备冲洗，用于生化进水的调节水。
(2)通过投加硫酸去除亚硫酸根，并采用空气曝气，更好的使废水中产生的SO2溢出。
(3)β-萘酚生产废水预处理首先进行酸化去除亚硫酸根，出水pH可直接满足铁碳微电解反应的条件，微电解反应后的pH值可直接满足芬顿反应的条件，工艺流程安排合理，pH值逐步升高，无需进行pH调节，减少工艺中酸碱用量，为企业减少运行成本。
(4)采用铁碳微电解工艺与芬顿工艺联用，能够很好的将萘环打开，将大分子有机物转化成小分子有机物，提高β-萘酚生产废水的可生化性，通过芬顿工艺处理大大降低了β-萘酚生产废水的生物毒性，满足了废水进行生化处理的条件。
(5)曝气生物滤池出水可以用于设备地面冲洗水，也可用于调节生化进水的调节水，实现了β-萘酚生产废水的资源回收利用，而且减少了废水的排放量。
