申请日2011.08.19
公开(公告)日2013.03.06
IPC分类号C02F101/34; C02F3/12
摘要
本发明涉及一种碳纤维生产废水中二甲基亚砜的生化处理方法;用好氧曝气池中的活性污泥对反应器内的组合填料进行排泥挂膜，挂膜所需污泥浓度为4000～5000mg/L;向反应器内连续进含有DMSO的碳纤维生产废水，添加营养盐、共代谢基质，调节进水pH值，使反应器内pH值维持在5.5～6.5，对生物膜进行驯化;连续进碳纤维厂日常排放生产废水，同时添加与微量元素和共代谢基质;本方法流程简单，成本低廉，能耗较低，同时出水水质好，DMSO去除率接近100%，在经过简单过滤后能够满足设备清洗等要求。
权利要求书
1.一种碳纤维生产废水中二甲基亚砜的生化处理方法，其特征是：
(1)用好氧曝气池中的活性污泥对反应器内的组合填料进行排泥挂 膜，挂膜所需污泥浓度为4000～5000mg/L，关闭反应器的进水与出水口， 减少曝气量，闷曝24～48h后，打开出水和进水口，向反应器内连续进 生活污水或人工配水，停留时间24h，当出水CODcr下降至100mg/L以 下时，挂膜过程结束;
(2)向反应器内连续进含有DMSO的碳纤维生产废水，添加营养盐、 共代谢基质，调节进水pH值，使反应器内pH值维持在5.5～6.5，停留 时间24h，每24h检测出水中DMSO浓度，逐步提高进水中DMSO的浓度 直至达到碳纤维生产废水中DMSO的浓度，对生物膜进行驯化;
(3)连续进碳纤维厂日常排放生产废水，同时添加与(2)中相同 量的微量元素和共代谢基质;
上述所说的生活污水的CODcr为150～250mg/L，人工配水为 300mg/L的葡萄糖溶液和CODcr为300～350mg/L;
营养盐指磷酸铵120mg/L，硫酸镁2.5mg/L，氯化亚铁0.15mg/L， 硫酸锰2.5mg/L和氯化钙1.82mg/L;
共代谢基质选自各种单糖、二糖以及多糖中的一种或三种，共代谢 基质加入量为50～150mg/L。
说明书
一种碳纤维生产废水中二甲基亚砜的生化处理方法
技术领域
本发明涉及一种微生物共代谢技术处理化工废水的方法，特别涉及 一种碳纤维生产废水中二甲基亚砜(DMSO)的生化处理方法。
背景技术
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳 化制得，其中的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维用途最广、用量最大、发展最 为迅速，在碳纤维生产中占有绝对优势。碳纤维可加工成织物、毡、席、 带、纸及其他材料。高性能碳纤维是制造先进复合材料最重要的增强材 料，是发展国防军工与国民经济的重要战略物资。随着近年来我国对碳 纤维的需求量日益增长，碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产 品，成为国内新材料行业研发的热点。
以PAN基碳纤维的制造为例，碳纤维的制造分为两步进行，第一步 是用丙烯腈(AN)单体制造PAN原丝，类似于纺织用的PAN纤维的生产。 第二步是原丝的预氧化和碳化，预氧化处理的目的是使PAN的线性分子 链转化为耐热的梯形结构，使其在高温碳化时PAN不熔不燃，保持纤维 形态。碳化过程是碳纤维形成的主要阶段，除去了纤维中大量的氧、氮 和其他元素。再经表面处理、干燥上浆得到具有金属光泽的PAN基碳纤 维产品。PAN原丝的制备在整个碳纤维生产中至关重要，按纺丝方法可 分为湿法、干法、干湿法和熔融法等，纺丝溶剂有NaSCN、ZnCl2、HNO3、 DMF(二甲基甲酰胺)、DMSO(二甲亚砜)等，以DMSO为溶剂的制造工艺 具有技术成熟、产品质量稳定、原料及能耗消耗低、三废排放量少、经 济效益好等明显优势，是目前世界上PAN原丝生产主要采用的加工路线。
在以DMSO为溶剂生产PAN原丝的工艺中，洗涤原丝产生的废水中主 要特征污染物为一定量的DMSO和少量丙烯腈，由于这两种物质的可生化 性较差，用常规生物法难以直接处理。台湾逢甲大学和韩国首尔大学分 别开发出基于H2O2和H2O2/UV的高级化学氧化法直接氧化含有DMSO的废 水。韩国仁和大学开发了先利用芬顿试剂将废水氧化后再用常规活性污 泥法或者生物膜法进一步处理，最终出水的COD和DMSO的去除率达到 95%以上。采用紫外线(UV)或者芬顿试剂作为氧化剂氧化处理水中低浓 度DMSO可以避免恶臭物质的产生，同时能够快速氧化分解水中的DMSO， 然而大量化学氧化剂的使用会导致处理成本的上升。
发明内容
本发明的目的是提出一种碳纤维生产废水中二甲基亚砜的生化处理 方法，通过投加少量共代谢基质，利用微生物协同代谢作用有效降解废 水中DMSO的方法。
本发明技术方案如下：
(1)用好氧曝气池中的活性污泥对反应器内的组合填料进行排泥挂 膜，挂膜所需污泥浓度为4000～5000mg/L，关闭反应器的进水与出水口， 减少曝气量，闷曝24～48h后，打开出水和进水口，向反应器内连续进 生活污水或人工配水，停留时间24h，当出水CODcr下降至100mg/L以 下时，挂膜过程结束;
(2)向反应器内连续进含有DMSO的碳纤维生产废水，添加营养盐、 共代谢基质，调节进水pH值，使反应器内pH值维持在5.5～6.5，停留 时间24h，每24h检测出水中DMSO浓度，逐步提高进水中DMSO的浓度 直至达到碳纤维生产废水中DMSO的浓度，对生物膜进行驯化;
(3)连续进碳纤维厂日常排放生产废水，同时添加与(2)中相同 量的微量元素和共代谢基质。
上述所说的生活污水的CODcr为150～250mg/L，人工配水为浓度 300mg/L的葡萄糖溶液，CODcr为300～350mg/L。
营养盐指磷酸铵120mg/L，硫酸镁2.5mg/L，氯化亚铁0.15mg/L， 硫酸锰2.5mg/L，氯化钙1.82mg/L。
共代谢基质可选各种单糖、二糖以及多糖中的一种或三种，共代谢 基质加入量为50～150mg/L。
本发明克服了普通活性污泥法和接触氧化法对碳纤维生产废水中 DMSO无明显降解效果以及厌氧法产生的恶臭带来的二次污染。通过添加 少量的共代谢基质，使微生物能够代谢初级基质的同时协同降解水中的 特征污染物DMSO。该方法流程简单，成本低廉，能耗较低，同时出水水 质好，DMSO去除率接近100%。在经过简单过滤后能够满足设备清洗等要求。
