申请日2013.11.01
公开(公告)日2015.05.06
IPC分类号C02F103/38; C02F9/14
摘要
本发明公开一种不饱和聚酯废水的处理及回用方法，包括以下内容：首先精馏处理不饱和聚酯废水，对高沸点的物料组分进行浓缩回收，低沸点的物料组分经冷凝后形成有机废水;然后对冷凝后形成的有机废水进行水解处理;最后采用二级好养生化处理水解后的有机废水。该方法能够彻底解决不饱和聚酯废水的污染，使其无害化，具有生化处理系统运行平稳、生化处理效果好、有机物料回收率高，以废治废、占地小、经济实用等特点，处理出水可作为工艺给水或稀释水。
权利要求书
1. 一种不饱和聚酯废水的处理及回用方法，其特征在于包括以下内容：首先精馏处理不饱和聚酯废水，对高沸点的物料组分进行浓缩回收，低沸点的物料组分经冷凝后形成有机废水;然后对冷凝后形成的有机废水进行水解处理;最后采用二级好养生化处理水解后的有机废水。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的不饱和聚酯废水来自不饱和聚酯树脂生产过程中的缩聚反应阶段，不饱和聚酯废水中有机物浓度为10 wt%~20 wt%。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：不饱和聚酯废水为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、苯酐、顺酐。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：精馏处理条件为控制精馏塔塔内温度95℃~110℃，塔顶冷凝液温度为75~80℃，全回流时间约为1~2 h，馏出液体积占总体积的80~85%，液相回流比为3~5:1。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：水解反应器内设置轻质悬浮球填料，填充比为30%~50%。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：水解反应器的内部温度为55~60℃，容积负荷5~10 kgCOD/(m3·d)，水力停留时间为20~40 h。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：水解处理利用生化处理后的出水作为稀释水，回流比为1~5:1。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：凝后形成的有机废水在进行水解前，向有机废水中投加人畜粪便，以有机废水的体积计，粪便的投加量为5~40 g/L。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：一级好氧处理选用高负荷序批式生物膜反应器(SBBR)，容积负荷5~10 kgCOD/(m3·d)，曝气时间为10~20 h。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于：SBBR反应器内置流动型悬浮球填料，填充比为30%~75%。
11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：二级好氧处理选用MBR膜生物反应器。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于： MBR反应器容积负荷为2.0~5.0 kgCOD/(m3·d)，水力停留时间为5~10 h，污泥浓度为5.0~8.0 g/L。
13. 根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于：MBR反应器采用聚烯烃中空纤维膜组件，运行膜通量0.2～0.4 m3/( m2·d)，运行压力范围-5 cm Hg ~ -40 cm Hg。
说明书
一种不饱和聚酯废水的处理及回用方法
技术领域
本发明涉及一种不饱和聚酯废水的处理及回用方法，特别是涉及一种不饱和聚酯树脂(UPR)生产过程中缩聚反应阶段产生的聚酯废水的处理，处理出水可作为工艺给水或稀释水。
背景技术
不饱和聚酯树脂(UPR)是由二元酸、二元醇发生化学缩聚反应而制得，高浓度不饱和聚酯废水主要是在醇酐在缩聚反应中的生成水，有机物含量高达约15 wt%，主要为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、苯酐、顺酐等反应物料和一些低分子聚酯单体等中间产物。
早期的聚酯企业多采用热媒炉焚烧的方法处理聚酯废水，但由于系统压力不易平衡，存在严重的安全问题，该方法已不再使用。采用热媒炉焚烧的方法处理聚酯废水的成本较高，而且废水中大量的有用资源不能回收利用，造成巨大的资源浪费。CN102285697A公开了一种不饱和聚酯树脂行业废水资源化的工艺，采用共沸精馏分离回收技术将废水中的有机物回收资源化，共沸精馏塔分离后的废水进入生化系统。该方法虽然减少了废水有机物的浓度，降低了后续的处理难度，但共沸剂与废水体积比为1.5:1，使用量巨大，不具有实际可操作性。另外，分离后的废水成分单一，主要为生产所用的原料以及副产物等几种有机化合物，缺少微生物生长的所需的氮、磷元素和无机金属元素，生化处理效果不好。
由于生化法处理废水具有效率高、成本低、投资省、操作简单等优点，是工业废水处理的首选方法。然而，对于此类成分单一且有机物浓度很高的不饱和聚酯废水来说，采用生化法进行处理仅仅依靠混合生活污水来补充氮、磷和无机盐是远远不够的，额外人为投加药剂不够全面，而且也会增加废水处理的运行费用，不经济实用。此外，生物处理系统如果长期缺乏某些物质，将会导致污泥性状发生改变，引起黏性膨胀，耐冲击性较差等一系列运行问题。
发明内容
针对现有技术的不足以及不饱和聚酯废水的特点，本发明提供一种不饱和聚酯废水的处理及回用方法。该方法能够彻底解决不饱和聚酯废水的污染，使其无害化，具有生化处理系统运行平稳、生化处理效果好、有机物料回收率高，以废治废、占地小、经济实用等特点，处理出水可作为工艺给水或稀释水。
本发明不饱和聚酯废水的处理及回用方法，包括以下内容：首先精馏处理不饱和聚酯废水，对高沸点的物料组分进行浓缩回收，低沸点的物料组分经冷凝后形成有机废水;然后对冷凝后形成的有机废水进行水解处理;最后采用二级好养生化处理水解后的有机废水。
本发明方法中，所述的不饱和聚酯废水来自不饱和聚酯树脂生产过程中的缩聚反应阶段，有机物浓度约为10 wt%~20 wt%，主要为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、苯酐、顺酐等反应物料和一些低分子聚酯单体等中间产物的混合液。
本发明方法中，精馏处理条件为控制精馏塔塔内温度95℃~110℃，塔顶冷凝液温度为75~80℃，全回流时间约为1~2 h，馏出液体积占总体积的80~85%，液相回流比为3~5:1。低于100℃的有机物随水蒸气蒸出，冷凝形成有机废水。
本发明方法中，冷凝后形成的有机废水水解处理在高效水解反应器内进行。高效水解反应器内设置轻质悬浮球填料，填充比为30%~50%。控制水解反应器的内部温度为55~60℃，容积负荷5~10 kgCOD/(m3·d)，水力停留时间为20~40 h。水解处理利用精馏处理的余热并将生化处理后的出水作为稀释水，回流比为1~5:1。采用生化处理后的出水作为稀释水能够提高冷凝后形成的有机废水的水解处理效果。
本发明方法中，凝后形成的有机废水在进行水解前，最好向有机废水中投加适量的人畜粪便，以有机废水的体积计，粪便的投加量为5~40 g/L。人类粪便和有机废水经水解处理后，有利于人类粪便在生化处理过程中分解成含氮、含磷及微量金属的物质，用来补充氮、磷元素和其他缺乏的微量金属，以维持微生物正常的活性及进一步提高生化系统的高效平稳运行。
本发明方法中，一级好氧处理选用高负荷序批式生物膜反应器SBBR。其容积负荷5~10 kgCOD/(m3·d)，曝气时间为10~20 h。反应器内置流动型悬浮球填料，填充比为30%~75%。SBBR反应器内微生物附着在填料上生长形成生物膜，定期排放脱落的生物膜以及吸附了大量的有机物的活性污泥。SBBR反应器设有强化排泥系统，定期将活性污泥排出，促进生物膜的快速生长。
本发明方法中，二级好氧处理选用MBR膜生物反应器。控制MBR反应器容积负荷为2.0~5.0 kgCOD/(m3·d)，水力停留时间为5~10 h，污泥浓度为5.0~8.0 g/L。采用聚烯烃中空纤维膜组件，运行膜通量0.2～0.4 m3/( m2·d)，运行压力范围-5 cm Hg ~ -40 cm Hg。MBR反应器利用膜微孔截留的作用，将活性污泥截留在反应器内部，其处理出水澄清透明，可满足工艺给水或稀释水的要求。
与现有技术比较，本发明方法提供的不饱和聚酯废水处理方法通过精馏处理可以得到高纯度的乙二醇、丙二醇、邻苯二甲酸、苯酐、顺酐等物料，冷凝形成的废水不直接进行生化处理而是经高温水解后采用两级好氧生化处理，能够明显提高生化处理效果及维持生化系统的稳定性。该方法既能从不饱和聚酯废水中回收大量的有用资源，变废为宝，又能实现不饱和聚酯废水回用作为工艺给水或稀释水，具有良好的经济效益和环境效益。
