申请日2009.11.23
公开(公告)日2011.05.25
IPC分类号C02F3/00; C02F103/30; C02F3/30
摘要
本发明涉及一种二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，采用缺氧反应和好氧反应。本发明能将COD 500～1000mg/L、NH4-N 75～100mg/L、DMAC50～100mg/L、丙烯腈0～120mg/L、pH 6.0～9的DMAC二步湿法腈纶废水处理到COD≤250mg/L、NH4-N≤4mg/L、DMAC≤2mg/L、丙烯腈≤2.0mg/L、pH=6.0～9。其优点是剩余污泥少、工艺流程短，除了适用于DMAC为溶剂的二步湿法纺丝生产混合废水处理外，也适用于其他溶剂纺丝生产废水、含丙烯腈物质废水以及部分印染、纺织和石化废水。
权利要求书
1.一种能处理二步湿法腈纶废水的生物膜处理方法，剩余污泥量低于活性污泥法，反应器中填料投加比例为30.0%-70.0%;
2.按照权利要求1所述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，其特征在于，所处理废水包括腈纶聚合生产废水、纺丝生产废水、溶剂回收废水、地面冲洗水等生产废水和生活污水及各种废水的混合废水，
3.按照权利要求1所述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，其特征在于，生物膜反应器中投加的填料既可是悬浮式填料也可是固定式填料。
4.按照权利要求1所述的二步湿法腈纶废水 生物膜处理方法，其特征在于，生物膜反应器按缺氧、好氧反应运行，两种反应的次序可以按要求交替，运行参数分别为：
a.缺氧反应：
pH 6.5～9，
水力停留时间0.0h～3h，
溶解氧0.2～0.5mg/L，
污泥浓度5～20g/L;
b.好氧反应：
pH 6.5～9，
水力停留时间2.5h～8h，
溶解氧2.0～5.0mg/L，
污泥浓度5～20g/L;
5.按照权利要求1所述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，其特征在于，缺氧、好氧两种反应既可由一个反应器按时间序列实现，也可以由两个反应器或一个反应器的两段按空间序列来实现。
6.按照权利要求1所述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，其特征在于，进水水质应达到如下技术指标：
化学需氧量 500～1000mg/L 生化需氧量 250～500mg/L、
总有机碳 180～300mg/L 总氮 180～250mg/L、
氨氮 75～100mg/L N，N-二甲基乙酰胺 50～100mg/L、
丙烯腈 0～120mg/L pH 6.0～9
7.按照权利要求1所述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，其特征在于，出水水质可以达到如下技术指标：
化学需氧量≤ 250mg/L 生化需氧量≤ 10mg/L、
总有机碳≤ 80mg/L 总氮≤ 50mg/L、
氨氮≤ 4mg/L N，N-二甲基乙酰胺≤ 2mg/L、
丙烯腈≤ 2.0mg/L pH= 6.0～9
8.按照权利要求1所述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，其特征在于，反应器运行过程中向进水中投加无机碳，投加浓度为0.05-3.00mg/L。
9.按照权利要求1所述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，其特征在于，营养物质投加量为COD∶N∶P=200∶10∶1。
10.按照权利要求2所述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，其特征在于，所选用的填料有软性填料、半软性填料、弹性填料、球形填料、聚氨酯填料、纤维填料或其他生物填料。
11.按照权利要求1所述的二步湿法腈纶混合废水生物膜处理方法，其特征在于该方法适用于腈纶、丙烯腈、N，N-二甲乙酰胺和化纤生产工业废水的生物处理。
说明书
二步湿法腈纶废水生物膜处理方法
技术领域
本发明涉及一种化纤废水的处理方法，具体地说是涉及一种腈纶生产中混合废水的处理方法。
背景技术
我国腈纶生产企业共有16家，合计生产能力83.11万吨/年，目前运行12家，总生产能力80.1万吨/年，主要采用四种工艺：硫氰酸钠(NaSCN)溶剂一步法湿纺(淄博山东雪银公司)1.0万吨/年、硫氰酸钠(NaSCN)溶剂二步法湿纺(上海石化公司腈纶事业部、大庆石化公司腈纶厂、安庆石化分公司腈纶厂、大庆炼化公司腈纶厂)32.1万吨/年、N，N二甲基甲酰胺(DMF)溶剂二步法干纺(抚顺腈纶厂、齐鲁石化腈纶厂、秦皇岛奥莱特腈纶有限公司、浙江金甬腈纶有限公司)22.8万吨/年、N，N二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂二步法湿纺(吉林奇峰化纤有限公司、杭州湾腈纶有限公司、宁波三菱丽阳化纤有限公司)24.2万吨/年，溶剂各不相同，原料是以丙烯腈单体为主。按吨产品排废水19.8吨计(国内某企业实测值)，每年外排废水总量1586.00万吨。废水分为三类：生产废水、地面冲洗水和生活污水，废水中污染物质来自于原料、添加剂、溶剂及其原料和产品等。废水中混入强酸(硫酸)、pH值低(pH=2.5-4)、含有毒有机物、难降解有机物等，如DMAC二步法湿纺生产线所排废水中污染物质可能有丙烯腈、醋酸乙烯、亚硫酸氢钠、过硫酸铵、硫酸亚铁、硫酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、醋酸、二甲胺、DMAC和部分聚合物(低、高聚合物)等。这些废水如果直接排放将严重危害影响受纳水体水质，危害生物安全。绝大部分企业采腈纶废水处理厂采用的处理工艺为预处理+厌氧+好氧，出水COD一般为200-400mg/L，不能达到直接排放的标准，企业一般将该出水混入化纤混合废水 处理厂与其他废水混合处理后外排，这导致废水处理过程存在以下一些问题：(1)、腈纶废水中含有的有毒有机物影响生物处理系统运行，某些有毒有机物“穿透”废水处理系统进入受纳水体，影响受纳水体水质;(2)、废水中硫酸根过高，影响生物处理系统工作效率，出水中硫酸根也不达标;(3)、难降解有机物(如部分助剂)增加了废水处理系统的难度，腈纶废水处理厂出水COD达不到国家排放要求;(4)、废水处理过程中需添加多种营养物质，必须对剩余污泥进行处理，增加了废水处理成本。同时，腈纶废水处理系统多建于90年代，难以满足我国环保要求。
多年来，我国学者对腈纶废水生物处理工艺开展许多研究，取得了一些成果，主要有：湿法纺丝腈纶工业综合废水处理工艺(97107031.8，1998年公开)、腈纶废水的生物处理方法(99112488.X，2001年公开)、丙烯腈、腈纶废水处理方法(01115864.6，2002年公开)、干法腈纶废水的处理方法(00129461.X，2002年公开)、干法腈纶废水的处理方法(02135650.5，2003年公开)、干法硫氰酸钠为溶剂两步法腈纶湿法纺丝工业废水的处理方法(03116574.5，2004年公开)、一种腈纶生产废水处理方法(200710176576.3，2009年公开)。所有这些研究成果未涉及DMAC为溶剂的二步湿法纺丝生产废水的处理问题;技术核心是活性污泥生物处理法，需要定期排放大量的剩余污泥，二次处理成本大;工艺流程长，操作复杂，管理不便。
发明内容
本发明的目的是提出一种二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，剩余污泥量大大低于活性污泥工艺，减少剩余污泥处理运行成本;除了适用于DMAC为溶剂的二步湿法纺丝生产废水处理外，也适用于其他溶剂纺丝生产废水、含丙烯腈物质废水以及部分印染、纺织和石化废水。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
研制了一种能处理二步湿法腈纶废水的生物膜处理方法，反应器中填料投加比例为30.0%-70.0%，剩余污泥量低于活性污泥法;
上述二步湿法腈纶废水生物膜处理方法所处理废水包括腈纶聚合生产废水、纺丝生产废水、溶剂回收废水、地面冲洗水等生产废水和生活污水及各种废水的混合废水，
上述二步湿法腈纶废水生物膜处理方法中的生物膜反应器中投加的填料既可是悬浮式填料也可是固定式填料。
上述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法中生物膜反应器按缺氧、好氧反应运行，两种反应的次序可以按要求交替，运行参数分别为：
a.缺氧反应：
pH 6.5～9，
水力停留时间0.0h～3h，
溶解氧0.2～0.5mg/L，
污泥浓度5～20g/L;
b.好氧反应：
pH 6.5～9，
水力停留时间2.5h～8h，
溶解氧2.0～5.0mg/L，
污泥浓度5～20g/L;
上述二步湿法腈纶废水生物膜处理方法操作时，缺氧、好氧两种反应既可由一个反应器按时间序列实现，也可以由两个反应器或一个反应器的两段按空间序列来实现。
上述二步湿法腈纶废水生物膜处理方法的进水水质应达到如下技术指标：
COD 500～1000mg/L BOD 250～500mg/L
TOC 180～300mg/L TN 180～250mg/L
NH4-N 75～100mg/L DMAC 50～100mg/L
丙烯腈 0～120mg/L pH 6.0～9
上述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法的出水水质可以达到如下技术指标：
COD≤ 250mg/L BOD≤ 10mg/L
TOC≤ 80mg/L TN≤ 50mg/L
NH4-N≤ 4mg/L DMAC≤ 2mg/L
丙烯腈≤ 2.0mg/L pH= 6.0～9
上述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，反应器运行过程中向进水中投加无机碳，投加浓度为0.05-3.00mg/L。
上述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，其营养物质投加量为COD∶N∶P=200∶10∶1。
上述的二步湿法腈纶废水生物膜处理方法，其所选用的填料有软性填料、半软性填料、弹性填料、球形填料、聚氨酯填料、纤维填料或其他生物填料。
上述的二步湿法腈纶混合废水生物膜处理方法也适用于腈纶、丙烯腈、N，N-二甲乙酰胺和化纤生产工业废水的生物处理。
本发明较现有技术具有的优点是：
1、本发明能有效处理DMAC二步湿法腈纶废水，填补了国内空白;
2、采用投加载体的生物膜处理方法，剩余污泥量少，减少了二次处理成本;
3、采用缺氧反应+好氧反应，并投加无机碳源，能有效脱氮;
4、本发明工艺流程短，可采用一个反应器也可采用两个反应器，实施容易、操作简便;
5、本发明能有效降解废水中的丙烯腈、DMAC、EDTA等有毒或难降解有机物，降低了废水排放对环境的危害;
6、本发明采用生物膜处理法，有效避免了腈纶废水处理过程中污泥膨胀，提高了废水处理工程运行的稳定性;