申请日2016.01.13
公开(公告)日2016.03.30
IPC分类号C02F1/24
摘要
本发明为一种两级泡沫浮选法预处理腈纶废水的方法，包括以下步骤：第一步，腈纶废水的收集和检测以及浮选药剂的加入;第二步，两级泡沫浮选工艺;第三步，消泡液处理;所述的第一级泡沫浮选塔为截面是正方形的方塔，浮选塔边长为150~350mm，塔高：边长=6~10:1，浮选塔内安装有一个Z型构件，即构件具有两次反向折向的结构，折向处产生的两条水平折线将Z型构件分为上中下三部分，每一部分均为宽度相同的矩形，宽度为浮选塔的边长，其中，上下两部分长度相同，中间部分长度为上下两部分长度之和。本发明具有设备简单、投资少、耗能小、无污染和操作简单等优点，有效降低了腈纶废水的处理成本。
权利要求书
1.一种两级泡沫浮选法预处理腈纶废水的方法，其特征为包括以下步骤：
第一步，腈纶废水的收集和检测以及浮选药剂的加入：
将初始腈纶废水注入调节池中，并加入浮选药剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，CTAB的首次加入量为100~500mg/L腈纶废水;
第二步，两级泡沫浮选工艺：
第一级泡沫浮选工艺：将调节池中的腈纶废水注入第一级泡沫浮选塔，表观气速为0.5~1.0mm/s，泡沫层高度为1.0~1.5m，对流出塔顶的泡沫进行收集并消泡，待泡沫不能从浮选塔顶端流出时，即可停止通气;从塔顶收集到的泡沫通过消泡后得到的液体为第一级消泡液，COD为3700~5500mg/L;浮选塔底排放的液体COD为105~160mg/L，此液体进入排放液储池作为第二级泡沫浮选的进料液;
第二级泡沫浮选工艺：排放液储池中的腈纶废水进入第二级泡沫浮选塔，表观气速为1.8~2.3mm/s，泡沫层高度为0.4~0.9m，对流出塔顶的泡沫进行收集并消泡，待泡沫不能从浮选塔顶端流出时，即可停止通气;从塔顶收集到的泡沫通过消泡后得到的液体为第二级消泡液;
浮选塔底排放的液体COD为75~130mg/L，CTAB浓度为5~38mg/L;第二级排放的液体进入后续生化处理阶段;
第三步，消泡液处理：
第一级消泡液进入沉淀池，自由沉降4~6h，收集上清液;将丙烯腈低聚物沉淀进行焚烧处理;
上清液与第二级消泡液混合后的液体中COD为450~850mg/L，CTAB浓度为680~3000mg/L，此液体返回调节池，连同新注入的腈纶废水，准备开始下一次预处理过程;
所述的第一级泡沫浮选塔为截面是正方形的方塔，浮选塔边长为150~350mm，塔高:边长=6~10:1，浮选塔内安装有一个Z型构件，即构件具有两次反向折向的结构，折向处产生的两条水平折线将Z型构件分为上中下三部分，每一部分均为宽度相同的矩形，宽度为浮选塔的边长，其中，上下两部分长度相同，中间部分长度为上下两部分长度之和;Z型构件在塔内的垂直高度为1.0~1.5m，构件安装在前后塔壁上，其中，上端安装在塔顶的中间位置，底端安装在泡沫层底端的中间位置，折线处作为Z型构件的凸出端部分别接近左右塔壁，与塔壁的间距为10~20mm;
所述的第二级泡沫浮选塔为截面是正方形的方塔，浮选塔边长为150~350mm，塔高:边长=4~5:1，塔内未安装Z型构件。
2.如权利要求1所述的两级泡沫浮选法预处理腈纶废水的方法，其特征为所述的Z型构件为由相同材质的三部分拼接组成，或者由一块相同材质的材料按照所述比例两次反向折成。
3.如权利要求1所述的两级泡沫浮选法预处理腈纶废水的方法，其特征为所述的第一步中的初始腈纶废水的COD为450~850mg/L。
4.如权利要求1所述的两级泡沫浮选法预处理腈纶废水的方法，其特征为所述的消泡方法均为机械法。
5.如权利要求1所述的两级泡沫浮选法预处理腈纶废水的方法，其特征为所述的Z型排液构件的材质为厚度为1mm的塑料薄片。
说明书
两级泡沫浮选法预处理腈纶废水的方法
技术领域
本发明的技术方案属于废水处理领域，具体说就是两级泡沫浮选法预处理腈纶废水。
背景技术
腈纶废水是指腈纶生产过程中产生的含氰废水，具有机物浓度高、毒性大和微生物降解性能差等特点。如果不经处理或处理不达标就排放到水体中，必将给水体造成严重的污染。目前，腈纶废水工业化处理以生化法为主，但是丙烯腈低聚物作为该废水中最难降解的污染物，不但难以生化处理，而且靠自然沉降以及过滤等方法难以去除。因此在生化法处理此废水过程中，必须有预处理阶段，去除废水中的丙烯腈低聚物，从而有利于后续的生化处理。
气浮工艺不仅以气泡为媒介达到了去除低聚物的目的，而且具有易操作、低能耗、高效率和无污染等特点，因此被广泛应用于腈纶废水预处理过程中。丙烯腈低聚物的去除导致了废水中有机污染物浓度的降低，所以COD通常作为表征预处理效果的重要指标。近年来以气浮工艺作为预处理阶段主要技术的专利有：杨晓奕等申请的干法腈纶废水的处理技术(申请号：00129461.X)采用溶气气浮法去除腈纶废水中的低分子聚合物，COD去除率为25%～35%，去除率低;高明华等申请的丙烯腈、腈纶废水处理技术(申请号：01115864.6)采用混凝气浮法进行预处理，COD去除率为70%～80%;杜龙弟等申请的一种丙烯腈和腈纶装置废水处理系统(申请号：201120523601.2)采用混凝沉淀或混凝气浮和生物法预处理腈纶废水，COD去除率为60～80%。尽管后两者实现了高的COD去除率，但加入的多种混凝剂、表面活性剂等添加剂并没有回收利用，既增加处理费用，又不利于后续处理。此外，上述技术中均未采用强化泡沫排液方法，而关于气浮产生的消泡液(浮渣)的后续处理也并未提及。所以在保证低聚物有效去除以及COD大幅降低的前提下，有必要采取适宜的工艺解决上述专利中存在的问题。
本课题组先前研发了两级泡沫分离法浓缩大豆蛋白废水中蛋白质工艺(申请号：201010173810.9)，但由于上述专利所浓缩的大豆蛋白本身就是表面活性物质，其分离的废水可以具有良好的起泡性。然而由于丙烯腈低聚物不是表面活性物质，而且此废水中也没有其它表面活性物质，所以此方法处理腈纶废水时起泡性极差，无法有效去除此废水中的丙烯腈低聚物。
发明内容
本发明的目的为针对当前技术的不足，提供一种两级泡沫浮选法预处理腈纶废水的方法。该方法利用有效排液的浮选塔代替浮选池，并采用具有Z型构件的泡沫浮选塔作为第一级泡沫浮选塔，再通过加入适当的浮选药剂，强化排液使得消泡液体积减少，使低聚物高度富集，靠自然沉降便可有效处理，提高了废水COD的去除率，对腈纶废水有很好的处理效果，并且实现了浮选药剂的回收利用。
本发明的技术方案为：
一种两级泡沫浮选法预处理腈纶废水的方法，包括以下步骤：
第一步，腈纶废水的收集和检测以及浮选药剂的加入
将初始腈纶废水注入调节池中，并加入浮选药剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，CTAB的首次加入量为100～500mg/L腈纶废水;
第二步，两级泡沫浮选工艺
第一级泡沫浮选工艺：将调节池中的腈纶废水注入第一级泡沫浮选塔，表观气速为0.5～1.0mm/s，泡沫层高度为1.0～1.5m，对流出塔顶的泡沫进行收集并消泡，待泡沫不能从浮选塔顶端流出时，即可停止通气;从塔顶收集到的泡沫经消泡得到的液体为第一级消泡液，COD为3700～5500mg/L;浮选塔底排放的液体COD为105～160mg/L，此液体进入排放液储池作为第二级泡沫浮选的进料液;
第二级泡沫浮选工艺：排放液储池中的腈纶废水进入第二级泡沫浮选塔，表观气速为1.8～2.3mm/s，泡沫层高度为0.4～0.9m，对流出塔顶的泡沫进行收集并消泡，待泡沫不能从浮选塔顶端流出时，即可停止通气;从塔顶收集到的泡沫经消泡得到的液体为第二级消泡液;
浮选塔底排放的液体COD为75～130mg/L，CTAB浓度为5～38mg/L。通过两级泡沫浮选，COD的去除率为78%～88%，CTAB的回收率为91～97%。第二级排放的液体进入后续生化处理阶段;
第三步，消泡液处理
第一级消泡液进入沉淀池，自由沉降4～6h，收集上清液;将丙烯腈低聚物沉淀进行焚烧处理;
上清液与第二级消泡液混合后的液体体积占第一级浮选塔进料量的12～18%，COD为450～850mg/L，CTAB浓度为680～3000mg/L，此液体返回调节池，连同新注入的腈纶废水，准备开始下一次预处理过程。这时将上述第一步中的CTAB加入量减为5～40mg/L，然后继续两级泡沫浮选预处理腈纶废水，从而达到了浮选药剂CTAB的循环利用。
所述的第一步中的初始腈纶废水的COD为450～850mg/L。
所述的第一级泡沫浮选塔为截面是正方形的方塔，浮选塔边长为150～350mm，塔高:边长=6～10:1，浮选塔内安装有一个Z型构件，即构件具有两次反向折向的结构，折向处产生的两条水平折线将Z型构件分为上中下三部分，每一部分均为宽度相同的矩形，宽度为浮选塔的边长，其中，上下两部分长度相同，中间部分长度为上下两部分长度之和;Z型构件在塔内的垂直高度为1.0～1.5m，构件安装在前后塔壁上，其中，上端安装在塔顶的中间位置(上端线水平)，底端安装在泡沫层底端的中间位置，折线处作为Z型构件的凸出端部分别接近左右塔壁，与塔壁的间距为10～20mm。
所述的Z型构件为由相同材质的三部分拼接组成，或者由一块相同材质的材料按照所述比例两次反向折成，本发明优选为后者。
所述的第二级泡沫浮选塔为截面是正方形的方塔，浮选塔边长为150～350mm，塔高:边长=4～5:1，塔内未安装Z型构件。
所述的消泡方法均为机械法。
所述的Z型排液构件的材质为厚度为1mm的塑料薄片。
本发明的有益效果为：
1.本发明将开发的一种新型二级泡沫浮选技术应用于腈纶废水预处理阶段，泡沫浮选具有设备简单、投资少、耗能小、无污染和操作简单等优点，有效降低了腈纶废水的处理成本。
2.第一级泡沫浮选中Z型构件的加入实现了丙烯腈低聚物的高度富集(第一级消泡液中COD为3700～5500mg/L)，从而使其靠自然沉降产生沉淀，进而有利于进行焚烧处理。
3.通过两级泡沫浮选工艺，采用适宜的浮选药剂，有效提高了腈纶废水中低聚物的去除率(COD去除率为78%～88%)，与目前气浮预处理工艺相比，COD去除率提高了10%，从而有利于腈纶废水的后续生化处理。
4.第一级消泡液沉降处理后的上清液与第二级消泡液一同进入调节池，不仅使得未去除的低聚物继续处理，最重要的是实现了浮选药剂的循环利用(CTAB的回收率为91%～97%)。
5.为了有效浓缩丙烯腈低聚物，本发明在大量实验和分析的基础上，最终发现选用浮选药剂——十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)去除此废水中的丙烯腈低聚物效果最好，该药剂不仅可以作为起泡剂，而且可以作为捕获剂，也就是说此药剂不仅在泡沫浮选过程中产生稳定的泡沫，而且有效捕获丙烯腈低聚物，使得低聚物更容易吸附在气-液界面上，以此来达到去除低聚物的目的。
