腈纶废水处理工艺.doc

一、基础资料一、基础资料某大型油田化工总厂因丙烯腈工程的扩建和 3 万吨腈纶工程的新建将产生 350m3/h 含 氰污水污水水量和水质情况： 表 9－2 腈纶废水水质腈纶装置 序号 项 目丙烯腈装置 聚合溶剂回收纺丝1 流量(m3/h) 125 70 55 1002pH 值6.81 4-5 6-12 6-83BOD5( mg/l) 4801033 180 114CODcr( mg/l)15003030 240 555总碳(TOC)( mg/l) 683 180 706总悬浮物(TSS)( mg/l) 120 343 36 117总氮(TN)( mg/l) 0 250 120 208氨氮(NH3-N)( mg/l) 150 0 0 09硫氰酸钠(NaSCN)( mg/l) 40 360 4010丙烯腈(ACN)( mg/l) 356 0 011低聚物(SPN)( mg/l) 200 36 2012氰化物(Cyanide)( mg/l) 5 3 0.6 0.113硫化物(SulpHate)( mg/l)1365 90 11814氯化物(Chloride)( mg/l) 899 30 1415温度(℃)常 温35-40 35-4035-40二、设计原则和工艺流程确定二、设计原则和工艺流程确定 1 污水处理工艺的确定 (1) 处理要求表 9－3 腈纶废水主要污染物去除效果分析污染物种 类进水*（ mg/L） 出水（ mg/L） 去除量（ mg/L）去除率（％）CODcr1323100122392.4BOD54495039988.9NH3－N**1382511381.9氰化物2.60.52.180.8硫化物761.07598.7所以在处理工艺的选择上有较高的要求。

(2)工艺选择及其依据根据含氰污水的水质特性及其具有较高的浓度冲击和毒性冲击的特点通过对其他同 类型污水处理工程的类比分析，对该污水处理工程的工艺简述如下丙烯腈、腈纶生产污 水是属难处理的化工污水之一，由于某些成分对微生物有抑制和毒害作用，降解缓慢，所 以要使 CODcr、NH3－N、氰化物等多项指标达到排放要求采用单一的处理方法往往不能奏 效，需采用生物、化学、生物物理等综合处理方法；否则，如采用一种方法会造成基建或 运行费过大的问题如采用单一化学氧化的方法，会造成运行费用过高，采用单一生物法 会造成基建费过高对于难处理的石油化工污水可以采用多种方法相结合的工艺流程，对不同的处理阶段和不同的污染物采用相应的处理方法进行有效的处理，达到高效、经济、 合理由于污水的组成复杂，本工程采用化学法进行预处理，采用生物法进行主体处理， 采用生物物理法进行后续处理，最终达到采用较低投资和运行成本，实现处理出水达标的 目的预处理系统：为了排除高浓度及毒性的冲击，在预处理系统中必须设置事故池在 含氰污水中主要防治氰根浓度的冲击问题，一般情况下未经含氰污水驯化后的微生物对氰 根的承受能力为 1～2 mg/L，经含氰污水驯化后的微生物对氰根的承受能力为 3～5 mg/L。

当污水中的氰根含量大于 5 mg/L 时，微生物将产生中毒，在生化反应池中活性污泥会产生 离散、上浮现象，微生物失去活性，出水水质恶化由于丙烯腈、腈纶生产污水中氰根浓 度一般小于 5 mg/L，当生产系统出现故障或某工程的操作失误会造成生产污水中氰根含量 大于 5 mg/L 时，处理系统将这一现象视为事故状态预处理中将事故状态的高浓度含氰污 水排入事故池，采用小流量逐步排出的方法，再进入处理系统其二，通过化学混凝气浮 去除部分悬浮固体及胶状物质（一部分低聚合物）；混凝气浮对去除污水中悬浮物和胶状 物是一种最有效的方法之一在凝聚剂和助凝剂的作用下不仅能去除悬浮物和胶状物，同 时还能去除一部分大分子结构的溶解性有机物去除污水中的大分子结构的溶解性有机物 采用混凝的化学法已被公认，然后通过生物水解酸化作用把剩余的大部分大分子有机物转 化为小分子物质，即可提高 BOD/COD 比值，约为 20％，COD 的去除率可达到 30～40％，使主体处理系统发挥更大的能力主体处理系统：主体处理系统处理效果的好 坏直接影响到能否达标的关键选择具有同时去除 C 和 N 的生化工艺是比较经济而有效的 方法3、后续处理系统：根据处理后出水水质要求达到 COD≤100 mg/L，NH3－N≤25 mg/L 等排放标准，在预处理、主体处理系统后，还必须加入后续处理系统来保证出水水质 达标。

在化工污水的处理过程中，一般通过预处理和主体处理系统后污水中的易生物降解 物质均被去除，而存下一部分为难生物降解物质，如部分残留的大分子有机物(如低聚合物 等)和微生物代谢物质，而这部分物质浓度低（接近排放标准值），这些物质主要以 COD 值出现在水中，在普通的生化反应池内难以降解；在后续处理系统中必须选择具有对难降 解物质能有效去除的工艺，才能保证处理后出水达标排放，同时还需为水资源的回用打好 基础 (2) 工艺流程图图 9－2 腈纶废水处理工艺流程(4)工艺说明预处理系统：丙烯腈装置生产污水进入 1＃集水池，当污水中氰化物浓度>5 mg/L 时， 通过事故泵把污水打入 1＃事故池，反之污水进入 1＃中和池根据类似污水处理工程的经 验，污水经中和后可直接进行生化处理，但考虑到为生化处理减轻压力，污水经中和后进 入混凝气浮池腈纶装置污水进入 2＃集水池，当污水中氰化物浓度>5 mg/L 时，通过事故 泵把污水打入 2＃事故池，反之污水进入 2＃中和池由于腈纶装置生产污水中含有较难处 理的有机物如低聚物（SPN），根据类似污水进行的混凝沉淀小试经验，当投加适量的 凝聚剂和高分子助凝剂可使污水中 COD 削减 20～30％。

丙烯腈、腈纶生产污水经混凝气浮后 COD 可从 1323 mg/L 降至 1058 mg/L，去除率为 20％根据混凝气浮的原理通过投加 适量的凝聚剂和助凝剂可使污水的悬浮物和一部分大分子结构的有机物去除，如部分的低 聚合物凝聚剂采用碱式氯化铝， 投加量为 50 mg/L，碱式氯化铝不仅有较宽的 PH 适应 范围并能与污水中硫化物进行反应助凝剂采用聚丙烯酰胺，投加量为 1 mg/L污水经混 凝气浮后进入 3＃集水池丙烯腈和腈纶生产污水经中和、混凝气浮后进入 3＃集水池再用 提升泵打入调节罐，污水经调节后水质和水量将得到稳定，污水再进入水解酸化池水解 酸化反应是微生物在厌氧条件下对有机物产生生化反应的前二个阶段，一般微生物在厌氧 条件下对有机物产生四个阶段反应，其中水解与酸化阶段可称为水解酸化反应水解酸化 反应必须在厌氧条件下有机物被水解细菌和酸化细菌分解的一种生化反应厌氧和兼性厌 氧微生物的胞外酶对有机物进行水解，可使大分子有机物得到分解，生成可以被微生物利 用的小分子的有机物酸化反应是厌氧和兼性厌氧微生物对可利用的有机物使其转化为有 机酸、醇、醛以及 CO2、H2等简单物质水解酸化反应一般可去除 30～40％的 COD，同 时还能提高 BOD/COD 的比值，更有利于好氧生化处理。

水解酸化反应池出水 COD 为 741 mg/L，去除率为 30％，NH3－N 的浓度将会升高，由于水解酸化反应使大部分有机物得到 分解，其中含 N 有机物在分解时 N 在氨化菌的作用下产生 NH3－N，从污水中的 TN 含量 分析除少量用于生物机体合成，大部分的 TN 还存在于污水中，其浓度为 138 mg/L关于 BOD 的去除量，由于水解酸化反应中 BOD 值有一定量的提高，用进出水中的 BOD 作为 去除可能不真实在此采用 BOD/COD 的比值估算水解酸化出水的 BOD 值，原污水 BOD/COD 的比值为 0.34，酸化出水 BOD/COD 提高 20％为 0.41，出水 BOD 为 302 mg/L在酸化反应中由于污水可能缺磷，需要投加 5 mg/L 的磷，以供生物生长的需要主体处理系统：丙烯腈、腈纶生产污水经预处理后，在主体处理系统内主要解决的污 染指标为 CODcr、NH3－N采用什么样的生化处理工艺是对 COD、NH3－N 能否达标的关 键，一般具有生物脱氮功能的工艺有：活性污泥法：(A/O 工艺、氧化沟工艺、SBR 工艺等); 生物膜法(接触氧化 A/O 工艺、塔滤、生物转盘等)。

其中，SBR 工艺是一种将反应、沉淀、 回流各工序放在同一个反应池内进行，提供一种以时间顺序为工作中心的污水处理工艺技 术，主要用于污水水质水量变化较大的处理系统图 9－3 SBR 工作模型示意根据 SBR 工艺运行模式，其操作由进水、曝气反应、沉淀、排出和闲置 5 个基本过程， 从进水至闲置间的工作时间为一个周期在一个周期内的 5 个过程都在一个反应池内按程 序完成，整个处理系统可以通过二个或二个以上的反应池进行组合交替完成由于 SBR 工 艺流程短，反应过程在一个池内按时间程序完成，所以在时间程序中进水阶段可以降低曝 气强度使池内产生缺氧状态，而曝气阶段的时间可根据实际反应时间而定通过时间顺序 可以对缺氧、好氧的比例进行调整，使处理系统更适应水质的变化和达到期望的出水标准； 通过时间程序可控制沉淀出水水质，根据活性污泥的实际沉淀时间使出水 SS 浓度更低图 9－4 SBR 工艺运行周期采用 SBR 工艺更适应本工程实施并具有如下优点：（1）SBR 工艺由于具备可调性、 管理灵活性更适应水质的变化，同时 SBR 工艺具有较强的脱氮能力和耐冲击能力，使出水 水质更为稳定2）SBR 工艺流程简单，构筑物少，更适合改造工程的实施，可减少工程投资和运行管理费用。

3）由于 SBR 工艺不仅具有缺氧、好氧功能，更重要的是具有 严格的推流型反应过程更适应对难分解有机物的降解在 SBR 反应池内需投加硝化反应中 必须的碱度和反硝化反应中易被生物分解的甲醇后续处理系统：为了出水水质能更有保证达到排放标准，后续处理系统的设置是必不 可少的后续处理系统采用臭氧生物活性炭工艺和压力陶粒过滤装置，臭氧生物活性炭工 作原理为：污水中难分解的有机物通过活性炭的吸附作用，进入活性炭的内孔，再通过臭 氧分解与活性炭内孔的好氧和兼性微生物进行长时间的分解，并使活性炭内孔恢复吸附能 力生物活性炭具有吸附、分解、再生、吸附的循环过程，活性炭不需要更换，可长期使 用直至活性炭破碎流失压力陶粒过滤装置与普通的砂滤器不同，陶粒为多孔材料，具有 较大的吸附力，材料强度近次于石英砂，但质量轻于石英砂；采用陶粒作为过滤材料具有 滤速高、不易堵塞、反冲洗强度低和节能等优点压力陶粒过滤装置主要去除臭氧生物活 性炭反应装置流出的 SS 三、全工艺过程设计与计算三、全工艺过程设计与计算 1 丙烯腈污水 ①1＃集水池设计1＃集水池用于收集丙烯腈生产污水设计最高时污水流量为 125m3/h，设计水力停留 时间 HRT＝4h，则其有效容积为 125×4＝500m3。

设 2 只池子，则每只为 250m3设计尺 寸为：L＝20m，B＝5.0m，H 有效＝2.5m，超高 0.5m总尺寸为：20(长)×5(宽)×3(深)m×2搅拌推进装置：2 台，功率：1.5KW②1＃中和池设计1＃中和池调节丙烯腈污水的 PH设计流量为 125m3/h，设计 HRT＝1h，设计有效容 积为 125m3设计尺寸为：20×2.5×3.0，超高为 0.5m搅拌推进装置：1 台，功率： 1.5KW③1＃事故池设计1＃事故池当丙烯腈生产污水中 CN－>5 mg/L 时，污水进入事故池，随后采用小流量逐 步排出的方法，进入 1＃集水池设计 HRT＝4h，则有效容积为 500m3，有效尺寸：8×1.1m，超高为 1.0m，则实际容积为 502.4m3 搅拌推进装置：1 台，功率： 2.5KW 2 腈纶污水①1＃集水池设。