申请日2017.12.22
公开(公告)日2018.05.29
IPC分类号C02F9/14; C02F101/38
摘要
本发明公开了一种处理含聚丙烯酰胺废水的方法和装置，利用光催化氧化池、臭氧氧化池、上流式厌氧反应器和曝气生物膜反应器依次进行处理含聚丙烯酰胺废水，解决了现有的处理含聚丙烯酰胺废水的方法存在降解成本高、反应后产物毒性大，容易对环境造成二次污染和降解率低等缺点的问题。
权利要求书
1.一种处理含聚丙烯酰胺废水的方法，其特征在于，所述方法包括：
1)将含聚丙烯酰胺废水通入进水池(1)中，经第一搅拌器(101)搅拌后排入光催化氧化池(2)中;
2)含聚丙烯酰胺废水在光催化氧化池(2)中与其内部的光催化剂在第二搅拌器(201)的搅拌下混合，同时在模拟太阳能光源(202)照射下进行光催化氧化反应，之后排入臭氧氧化池(3);
3)含聚丙烯酰胺废水在臭氧氧化池(3)中与臭氧发生器(302)产生的臭氧在第三搅拌器(301)的搅拌下混合，反应后排入上流式厌氧反应器(4);
4)含聚丙烯酰胺废水自下而上流经上流式厌氧反应器(4)，含聚丙烯酰胺废水与上流式厌氧反应器(4)内部的厌氧颗粒污泥接触反应后排入曝气生物膜反应器(5);
5)含聚丙烯酰胺废水在曝气生物膜反应器(5)中经生物挂膜填料(503)过滤后排入出水池(6)，在过滤过程中，空气曝气泵(501)持续给曝气生物膜反应器(5)进行曝气供氧。
2.一种处理含聚丙烯酰胺废水的装置，其特征在于，所述装置包括顺次设置且相互连通的进水池(1)、光催化氧化池(2)、臭氧氧化池(3)、上流式厌氧反应器(4)、曝气生物膜反应器(5)和出水池(6)，所述进水池(1)内设置有第一搅拌器(101)，所述光催化氧化池(2)的上方设置有模拟太阳能光源(202)，所述光催化氧化池(2)的底部设置有第二搅拌器(201)且其内部设置有光催化剂，所述臭氧氧化池(3)内设置有第三搅拌器(301)，所述臭氧氧化池(3)的外部固定有臭氧发生器(302)，所述臭氧氧化池(3)的内底部固定有与所述臭氧发生器(302)相连通的第一曝气石(303)，所述上流式厌氧反应器(4)的内底部铺设有厌氧颗粒污泥，所述上流式厌氧反应器(4)的外表面缠绕有柔性带状的温度调节装置(401)，曝气生物膜反应器(5)内部设置有生物挂膜填料(503)，所述曝气生物膜反应器(5)的外部固定有空气曝气泵(501)，所述曝气生物膜反应器(5)的内底部还固定有与所述空气曝气泵(501)相连通的第二曝气石(502)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述进水池(1)、光催化氧化池(2)、臭氧氧化池(3)、上流式厌氧反应器(4)、曝气生物膜反应器(5)和出水池(6)两两之间通过管道(7)相连通，每根所述管道(7)上都设置有蠕动泵(8)。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述上流式厌氧反应器(4)的上端还设置有沼气收集装置(402)。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述曝气生物膜反应器(5)内固定有不锈钢支架，所述生物挂膜填料(503)固定于所述不锈钢支架上。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述模拟太阳能光源(202)为氙灯。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光催化剂为二氧化钛和/或者磷酸银。
说明书
一种处理含聚丙烯酰胺废水的方法和装置
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体地，涉及一种处理含聚丙烯酰胺废水的方法和装置。
背景技术
目前聚合物驱油技术已经非常成熟，聚丙烯酰胺的应用范围和规模正呈现快速增长趋势，提高采油率的同时，聚丙烯酰胺在环境中的累积、迁移、转化带来的毒性亦逐渐显露出来，产生了亟待解决的环境问题。含有聚丙烯酰胺的聚合物溶液被注入油层中，高温条件下聚丙烯酰胺会发生热降解和水解，稳定性遭到破坏，粘度发生明显下降，此外矿层中水具有高矿化度和高盐度，也会导致聚合物的粘度降低，需要增加聚合物驱溶液的聚合物浓度，来保证驱油效率。这就带来了三方面的问题，其一，增加投资成本。其二，高浓度的聚合物溶液部分渗入矿区的地下水水层并长期滞留，会对环境造成潜在的危害。其三，聚合物驱溶液浓度的增加也会大大增加油田产出水处理的难度。
研究表明聚丙烯酰胺对人体无明显危害，但聚丙烯酰胺可能会因为解聚而释放出单体丙烯酰胺，丙烯酰胺对人及动物的危害主要分为以下几种情况:(1)一次性摄入大量丙烯酰胺时，丙烯酰胺会扰乱生物中枢神经系统，脑部最易受到危害，会发生脑出血等症状;(2)频繁接触丙烯酰胺时，动物生殖系统的正常功能会受到影响;(3)具有强烈的致癌作用;(4)可以导致人体器官畸形。世界卫生组织及联合国粮农组织食品添加剂联合专家委员会曾在2005年3月在报告中宣称丙烯酰胺可以致癌。试验研究认证,丙烯酰胺可以在被动物大量摄入的情况下损害动物神经。神经毒性作用主要表现为周围神经产生退行性变化和脑中涉及学习和认知功能部位的退化以及末梢神经病变等。丙烯酰胺对动物生殖系统也会产生较大的危害，主要表现为成年公鼠精子数目和活力下降以及形态发生变化。
目前国内外对聚丙烯酰胺的降解主要采用化学降解、物理降解、生物降解等方法。其中，化学降解成本高、反应后产物毒性大，容易对环境造成二次污染;物理机械降解搅拌功率大、能耗高、聚丙烯酰胺降解率低;传统的生物降解不能有效降解聚丙烯酰胺，主要原因是聚丙烯酰胺可生化性较差致使一般微生物在含有聚丙烯酰胺的废水中无法存活，即使勉强存活也无法对聚丙烯酰胺进行有效降解。上述几种降解方法，基于方法的局限性，无法从根本上消除聚丙烯酰胺对环境的危害，因此含聚丙烯酰胺废水的处理已经成为油田污水处理的主要难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理含聚丙烯酰胺废水的方法和装置，解决了现有的处理含聚丙烯酰胺废水的方法存在降解成本高、反应后产物毒性大，容易对环境造成二次污染和降解率低等缺点的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种处理含聚丙烯酰胺废水的方法，所述方法包括：
1)将含聚丙烯酰胺废水通入进水池中，经第一搅拌器搅拌后排入光催化氧化池中;
2)含聚丙烯酰胺废水在光催化氧化池中与其内部的光催化剂在第二搅拌器的搅拌下混合，同时在模拟太阳能光源照射下进行光催化氧化反应，之后排入臭氧氧化池;
3)含聚丙烯酰胺废水在臭氧氧化池中与臭氧发生器产生的臭氧在第三搅拌器的搅拌下混合，反应后排入上流式厌氧反应器;
4)含聚丙烯酰胺废水自下而上流经上流式厌氧反应器，含聚丙烯酰胺废水与上流式厌氧反应器内部的厌氧颗粒污泥接触反应后排入曝气生物膜反应器;
5)含聚丙烯酰胺废水在曝气生物膜反应器中经生物挂膜填料过滤后排入出水池，在过滤过程中，空气曝气泵持续给曝气生物膜反应器进行曝气供氧。
本发明还提供了一种处理含聚丙烯酰胺废水的装置，所述装置包括顺次设置且相互连通的进水池、光催化氧化池、臭氧氧化池、上流式厌氧反应器、曝气生物膜反应器和出水池，所述进水池内设置有第一搅拌器，所述光催化氧化池的上方设置有模拟太阳能光源，所述光催化氧化池的底部设置有第二搅拌器且其内部设置有光催化剂，所述臭氧氧化池内设置有第三搅拌器，所述臭氧氧化池的外部固定有臭氧发生器，所述臭氧氧化池的内底部固定有与所述臭氧发生器相连通的第一曝气石，所述上流式厌氧反应器的内底部铺设有厌氧颗粒污泥，所述上流式厌氧反应器的外表面缠绕有柔性带状的温度调节装置，曝气生物膜反应器内部设置有生物挂膜填料，所述曝气生物膜反应器的外部固定有空气曝气泵，所述曝气生物膜反应器的内底部还固定有与所述空气曝气泵相连通的第二曝气石。
优选地，所述进水池、光催化氧化池、臭氧氧化池、上流式厌氧反应器、曝气生物膜反应器和出水池两两之间通过管道相连通，每根所述管道上都设置有蠕动泵。
优选地，所述上流式厌氧反应器的上端还设置有沼气收集装置。
优选地，所述曝气生物膜反应器内固定有不锈钢支架，所述生物挂膜填料固定于所述不锈钢支架上。
优选地，所述模拟太阳能光源为氙灯。
优选地，所述光催化剂为二氧化钛和/或者磷酸银。
根据上述技术方案，本发明提供了一种处理含聚丙烯酰胺废水的方法和装置，所述方法包括：将含聚丙烯酰胺废水通入进水池中，经第一搅拌器搅拌后排入光催化氧化池中;含聚丙烯酰胺废水在光催化氧化池中与其内部的光催化剂在第二搅拌器的搅拌下混合，同时在模拟太阳能光源照射下进行光催化氧化反应，之后排入臭氧氧化池;含聚丙烯酰胺废水在臭氧氧化池中与臭氧发生器产生的臭氧在第三搅拌器的搅拌下混合，反应后排入上流式厌氧反应器;含聚丙烯酰胺废水自下而上流经上流式厌氧反应器，含聚丙烯酰胺废水与上流式厌氧反应器内部的厌氧颗粒污泥接触反应后排入曝气生物膜反应器;含聚丙烯酰胺废水在曝气生物膜反应器中经生物挂膜填料过滤后排入出水池，在过滤过程中，空气曝气泵持续给曝气生物膜反应器进行曝气供氧。本发明提供的方法与现有的方法相比较，本发明将光催化氧化、臭氧氧化以及不同氧环境下微生物降解进行有机地结合，能够从根本上消除聚丙烯酰胺对环境的危害，经处理后的废水中的聚丙烯酰胺能够得到有效的降解，同时经处理后的废水中的COD能够有效下降。
