申请日2017.03.13
公开(公告)日2017.06.27
IPC分类号C02F9/14; B01J20/26; B01J20/30; C02F103/36
摘要
本发明涉及一种甲基丙烯酸废水处理系统，包括旋转式太阳能热水器、负压蒸发沉淀池、冷凝池、曝气氧化池和多层滤塔;旋转式太阳能热水器包括底座、热水管、热水器进水管、热水器出水管和水泵，负压蒸发沉淀池包括负压蒸发区和沉淀区，负压蒸发区设有负压蒸发沉淀池进水管、热交换器、压力调控装置和负压蒸发沉淀池出气管，负压蒸发区和沉淀区之间设有隔离板，冷凝池包括蒸汽入口、冷凝液接收池、冷却液入口、冷却液出口、蒸汽出口，曝气氧化池设置有曝气氧化池进水管、布水三角锥和曝气调控系统，多层滤塔包括顶盖、多层滤塔进水管、多层滤塔布水管、滤料、滤料支撑架、进风口和多层滤塔出水管。
摘要附图
权利要求书
1.一种甲基丙烯酸废水处理系统，其特征在于：包括旋转式太阳能热水器、负压蒸发沉淀池(1)、冷凝池(2)、曝气氧化池(3)和多层滤塔(4);
所述的旋转式太阳能热水器包括底座、热水管、热水器进水管、热水器出水管和水泵，热水器进水管和水泵连通;
所述的负压蒸发沉淀池(1)包括负压蒸发区(1-1)和沉淀区(1-2);负压蒸发区设有负压蒸发沉淀池进水管(1-3)、热交换器(1-4)、压力调控装置(1-5)和负压蒸发沉淀池出气管(1-6)，热交换器设有热交换器进水管(1-7)和热交换器出水管(1-8);热交换器出水管(1-8)与旋转式太阳能热水器的水泵连通，热交换器进水管(1-7)与热水器出水管连通;负压蒸发区和沉淀区之间设有隔离板(1-9)，隔离板的中上部设有水流通道(1-10);沉淀区上部设有负压蒸发沉淀池三相分离器(1-11)和负压蒸发沉淀池溢水堰(1-12)，负压蒸发沉淀池溢水堰(1-12)连接负压蒸发沉淀池出水管;沉淀区底部设计成锥形结构，在锥形结构底部设置有负压蒸发沉淀池排放阀(1-13);
所述的负压蒸发沉淀池出气管(1-6)连接蒸汽入口(2-1);
所述的冷凝池(2)包括蒸汽入口(2-1)、蒸汽出口(2-2)、冷凝液接收池(2-3)、冷却液入口(2-4)和冷却液出口(2-5);
所述的负压蒸发沉淀池出水管连接曝气氧化池进水管;
所述曝气氧化池(3)中下部设置有曝气氧化池进水管(3-1)，所述曝气氧化池进水管(3-1)下部设有布水三角锥(3-2);所述布水三角锥(3-2)下部设有曝气调控系统(3-3)，所述曝气调控系统(3-3)包括曝气氧化池曝气盘、曝气氧化池鼓风机和溶解氧测量调控装置;进一步，所述的曝气氧化池曝气盘是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘;所述曝气氧化池曝气盘通过曝气管连接曝气氧化池鼓风机，曝气氧化池鼓风机设置在曝气氧化池外，曝气氧化池的上部、废水水面下设置溶解氧测量调控装置，所述溶解氧测量调控装置根据氧气容量调控曝气氧化池鼓风机工作;所述曝气氧化池进水管上部内置有填料(3-4);所述曝气氧化池的出口处布设有曝气氧化池溢流堰(3-5)，曝气氧化池溢流堰与曝气氧化池出水管连通;
多层滤塔(4)包括顶盖(4-1)、多层滤塔进水管(4-2)、多层滤塔布水管(4-3)、滤料(4-4)、滤料支撑架(4-5)、进风口(4-6)和多层滤塔出水管(4-7);多层滤塔(4)采用多层设置，最顶部设有顶盖(4-1)，顶盖(4-1)与塔体之间留有出风口;滤塔的顶盖(4-1)下面设有多层滤塔进水管(4-2)，多层滤塔进水管的一端连接曝气氧化池出水管，多层滤塔进水管的另一端连接多层滤塔布水管(4-3);多层滤塔布水管(4-3)安置在最上面一层的滤料上部;滤料(4-4)放置在滤料支撑架(4-5)上，从上层到下层滤料的粒径逐渐变小;滤料支撑架设计成倒梯形抽屉式，多层滤塔的底部设有进风口(4-6)和多层滤塔出水管(4-7);
多层滤塔出水管的出水达标排放或回用。
2.采用如权利要求1所述的甲基丙烯酸废水处理系统进行 废水处理的方法，其特征在于：具有如下步骤;
①甲基丙烯酸废水通过负压蒸发沉淀池进水管(1-3)进入负压蒸发沉淀池(1)，来自太阳能热水器的热水在热交换器(1-4)中与废水进行热交换，废水被加热，压力调控装置(1-5)调节负压蒸发沉淀池的真空度，真空度的提高降低废水的反应温度，使废水在相对较低的温度下沸腾，废水中的低分子量的甲醛、甲苯、醋酸与水共同汽化，被携带蒸发出去、通过负压蒸发沉淀池出气管(1-6)进入冷凝池(2);蒸发后的废水通过隔离板的中上部设有的水流通道(1-10)进入沉淀区(1-2)，废水中的醛类、丙烯酸聚合成长链大分子沉淀物，沉淀物在重力的作用下下沉到沉淀区的下部，通过底部的负压蒸发沉淀池排放阀(1-13)排出;废水通过负压蒸发沉淀池溢水堰(1-12)和负压蒸发沉淀池出水管进入曝气氧化池进水管;旋转式太阳能热水器根据太阳的位置调整方向，保证最大限度接收太阳的热能;
②蒸汽通过蒸汽入口(2-1)进入冷凝池(2)，冷却液由冷却液入口(2-4)进入冷凝池，蒸汽与冷却液接触，蒸汽中的热量被冷却液吸收带走，蒸汽变成液体，在重力的作用下落入冷凝液接收池(2-3)，冷凝液经油水分离回收甲苯后，以NaOH中和水中醋酸并蒸发结晶生成醋酸钠;吸收热量后的冷却液由冷却液出口(2-5)流出，冷却后的蒸汽由蒸汽出口(2-2)排出并收集排放;
③废水通过曝气氧化池进水管(3-1)进入曝气氧化池的中下部，在布水三角锥(3-2)的作用下均匀布水，曝气氧化池曝气盘产生大量的微气泡，溶解氧测量调控装置根据氧气容量调控鼓风机工作，确保曝气氧化池水中的溶解氧大于2mg/L;曝气氧化池处理后的水经曝气氧化池溢水堰(3-5)和曝气氧化池出水管进入多层滤塔进水管(4-2);
④废水通过多层滤塔进水管(4-2)和多层滤塔布水管(4-3)进入多层滤塔，空气与废水在滤料(4-4)中交汇，滤料对废水进行过滤，同时发生生化反应，多层滤塔处理后的水进入多层滤塔出水管(4-7)，多层滤塔出水管的出水排放或回用;
⑤将负压蒸发沉淀池排放阀(1-13)排出的沉淀物加热烘干，将烘干物研磨并过200目筛后按质量比1:1.5～2的比例与酚醛树脂充分搅拌混合均匀后于烘箱中在150～200℃的条件下加热固化2～4小时，将固化后的产物研磨并过60目筛后用1～2mol/L的NaOH溶液浸泡5～12小时，再用蒸馏水洗涤至中性获得丙烯酸重金属吸附剂。
说明书
一种甲基丙烯酸废水处理系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种甲基丙烯酸废水处理系统。
背景技术
甲基丙烯酸是有机化工中极为重要的基础原料和中间体，在涂料、塑料、胶粘剂、纺织、造纸、皮革化工、合成纤维、建筑材料等众多领域都具有较多应用。甲基丙烯酸产量逐年提高，在满足了需求，给企业带来利益的同时，其引发的环保问题日益突出，特别是其排放的高浓度有机废水成分复杂，具有腐蚀性，可生化性较差，对水体污染较为严重，废水中含有大量有机酸，其COD高达十几万mg/L。
目前常用的高浓度有机废水处理方法为焚烧法、生物法、高级氧化法。焚烧法是处理此类废水最有效的方法之一，可有效去除废水中的有毒有害的有机成分。该工艺是将有机废水雾化后喷入焚烧炉中，将水雾完全汽化，废水中的可燃组分在高温下与空气中的氧发生剧烈化学反应，最终被氧化分解为C02和H20及少量无机灰分，实现废水无害化，焚烧法工艺成熟，处理效果好，但其处理费用较高约200～300元/t，易腐蚀设备，且燃烧产生S02、N02等气体，造成二次污染。生物法是利用微生物自身的新陈代谢作用，对废水的有机物进行降解的一种方法，包括好氧生物处理和厌氧生物处理。当废水中有机物浓度过高时则需要对废水进行大比例稀释才可用好氧法处理，基建费用及后期运行费用较高，经济可行性差。厌氧处理后出水COD及其他指标通常难以达标且不稳定。湿式催化氧化法是指在高温、高压下，以臭氧或双氧水做为氧化剂，将废水中的有机物氧化分解为H20和C02;该方法处理费用较高，催化剂专一性强，处理废水需高温高压条件，目前实际应用较少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述甲基丙烯酸废水处理中的难题，本发明提供一种甲基丙烯酸废水处理系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种甲基丙烯酸废水处理系统，包括旋转式太阳能热水器、负压蒸发沉淀池、冷凝池、曝气氧化池和多层滤塔。
所述的旋转式太阳能热水器包括底座、热水管、热水器进水管、热水器出水管和水泵，热水器进水管和水泵连通。
所述的负压蒸发沉淀池包括负压蒸发区和沉淀区;负压蒸发区设有负压蒸发沉淀池进水管、热交换器、压力调控装置和负压蒸发沉淀池出气管，热交换器设有热交换器进水管和热交换器出水管。热交换器出水管与旋转式太阳能热水器的水泵连通，热交换器进水管与热水器出水管连通。负压蒸发区和沉淀区之间设有隔离板，隔离板的中上部设有水流通道。沉淀区上部设有负压蒸发沉淀池三相分离器和负压蒸发沉淀池溢水堰，负压蒸发沉淀池溢水堰连接负压蒸发沉淀池出水管;沉淀区底部设计成锥形结构，在锥形结构底部设置有负压蒸发沉淀池排放阀。
所述的负压蒸发沉淀池出气管连接冷凝池的蒸汽入口。
所述的冷凝池包括蒸汽入口、冷凝液接收池、冷却液入口、冷却液出口、蒸汽出口。
所述的负压蒸发沉淀池出水管连接曝气氧化池进水管。
所述曝气氧化池中下部设置有曝气氧化池进水管，所述曝气氧化池进水管下部设有布水三角锥;所述布水三角锥下部设有曝气调控系统，所述曝气调控系统包括曝气氧化池曝气盘、曝气氧化池鼓风机和溶解氧测量调控装置;所述的曝气氧化池曝气盘是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘，所述曝气氧化池曝气盘通过曝气管连接曝气氧化池鼓风机，曝气氧化池鼓风机设置在曝气氧化池外，曝气氧化池的上部、废水水面下设置溶解氧测量调控装置，所述溶解氧测量调控装置根据氧气容量调控鼓风机工作;所述曝气氧化池进水管上部内置有填料;所述曝气氧化池的出水口处布设有曝气氧化池溢流堰，曝气氧化池溢流堰与曝气氧化池出水管连通。
所述多层滤塔包括顶盖、多层滤塔进水管、多层滤塔布水管、滤料、滤料支撑架、进风口和多层滤塔出水管;多层滤塔采用多层设置，最顶部设有顶盖，顶盖与塔体之间留有出风口;滤塔的顶盖下面设有多层滤塔进水管，多层滤塔进水管的一端连接曝气氧化池出水管，多层滤塔进水管的另一端连接多层滤塔布水管;多层滤塔布水管安置在最上面一层的滤料上部;滤料放置在滤料支撑架上，从上层到下层，滤料的粒径逐渐变小;滤料支撑架设计成倒梯形抽屉式，便于观察和更换滤料，当该层滤料堵塞严重，滤速很低时，只需把该层滤料抽出更换即可;多层滤塔的底部设有进风口和多层滤塔出水管。
多层滤塔出水管的出水达标排放或回用。
采用上述甲基丙烯酸废水处理系统进行废水处理的方法，具有如下步骤：
①甲基丙烯酸废水通过负压蒸发沉淀池进水管进入负压蒸发沉淀池，来自太阳能热水器的热水在热交换器中与废水进行热交换，废水被加热，压力调控装置调节负压蒸发沉淀池的真空度，真空度的提高可以大幅度降低废水的反应温度，使废水在相对较低的温度下沸腾，废水中的低分子量的甲醛、甲苯、醋酸与水共同汽化，被携带蒸发出去、通过负压蒸发沉淀池出气管进入冷凝池;蒸发后的废水通过隔离板的中上部设有的水流通道进入沉淀区，废水中的醛类、丙烯酸聚合形成长链大分子沉淀物，沉淀物在重力的作用下下沉到沉淀区的下部，通过底部的负压蒸发沉淀池排放阀排出;废水通过负压蒸发沉淀池溢水堰和负压蒸发沉淀池出水管进入曝气氧化池进水管。旋转式太阳能热水器根据太阳的位置调整方向，保证最大限度接收太阳的热能。
②蒸汽通过蒸汽入口进入冷凝池，冷却液由冷却液入口进入冷凝池，蒸汽与冷却液接触，蒸汽中的热量被冷却液吸收带走，蒸汽变成液体，在重力的作用下落入冷凝液接收池，冷凝液经油水分离回收甲苯后，以NaOH中和水中醋酸并蒸发结晶，回收醋酸钠;吸收热量后的冷却液由冷却液出口流出，冷却后的蒸汽由蒸汽出口排出并收集排放。
③废水通过曝气氧化池进水管进入曝气氧化池的中下部，在布水三角锥的作用下均匀布水，曝气氧化池曝气盘产生大量的微气泡，溶解氧测量调控装置根据氧气容量调控鼓风机工作，确保曝气氧化池水中的溶解氧大于2mg/L。曝气氧化池处理后的水经曝气氧化池溢水堰和曝气氧化池出水管进入多层滤塔进水管。
④废水通过多层滤塔进水管和多层滤塔布水管进入多层滤塔，空气与废水在滤料中交汇，滤料对废水进行过滤，同时发生生化反应，多层滤塔处理后的水进入多层滤塔出水管，多层滤塔出水管的出水达标排放或回用。
⑤将负压蒸发沉淀池排放阀排出的沉淀物加热烘干，将烘干物研磨并过200目筛后按质量比1:1.5～2的比例与酚醛树脂充分搅拌混合均匀后于烘箱中在150～200℃的条件下加热固化2～4小时，将固化后的产物研磨并过60目筛后用1～2mol/L的NaOH溶液浸泡5～12小时，再用蒸馏水洗涤至中性获得丙烯酸重金属吸附剂。
本发明的有益效果是：因地制宜，基建投资少，维护方便，能耗较低，对甲基丙烯酸废水具有比较好的处理效果，能够实现污水资源化，对污水进行综合利用。
