公布日：2023.12.08
申请日：2023.11.07
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/02(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种己内酰胺废水的脱氮方法及装置。所述方法包括以下步骤：1）使己内酰胺废水通过初沉池去除泥沙；2）将氧化法制备环己酮的废碱液置于水解釜内进行水解反应，水解完成后通过换热器进行冷却换热；3）将步骤2）中经过换热器后的水解废碱液与己内酰胺废水在混合阀内混合后，进入A池（缺氧池），在A池内进行反硝化反应；4）经过步骤3）处理的废液进入O池（氧化池），在O池内进行硝化反应；以及5）将O池出口排水一部分返回到A池进口，另一部分排水进入二沉池，上层出水排出，下部污泥一部分返回到A池，其余部分排出。所述方法降低了己内酰胺废水的处理成本，并且生物脱氮效果优于加入葡萄糖作为碳源的结果。
权利要求书
1.一种己内酰胺废水的脱氮方法，所述方法包括以下步骤：（1）使己内酰胺废水通过初沉池去除泥沙；（2）将氧化法制备环己酮的废碱液置于水解釜内，在氧化法环己酮废碱液中所含的氢氧化钠的催化下进行水解反应，温度为60~80℃，搅拌转速为30~70转/min，反应时间0.5~3h，水解完成后通过换热器进行冷却换热，经过换热器换热后的水解废碱液的温度在20~30℃之间，流量为10~40L/h，所述换热器为列管式换热器，在所述水解釜中，氧化法制备环己酮的废碱液中所含的酯类化合物进行水解，生成醇和酸，并且氧化法制备环己酮的废碱液中的氢氧化钠的质量浓度为5~10%；（3）将步骤（2）中经过换热器后的水解废碱液与来自步骤（1）的己内酰胺废水在混合阀内混合后，进入A池，在A池内进行反硝化反应，温度为20~40℃，停留时间10~70h，搅拌桨转速5~60转/min；（4）经过步骤（3）处理的废液进入O池，在O池内进行硝化反应，温度为20~40℃，停留时间20~100h；以及（5）将O池出口排水一部分返回到A池进口，流量为30~80L/min，另一部分排水进入二沉池，静置10~30h，二沉池内的上层出水排出，下部污泥一部分返回到A池，其余部分的污泥排出，污泥回流量为总污泥量的10~60%。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述己内酰胺废水来自己内酰胺肟化工序，己内酰胺废水进入初沉池的流量为50~150m3/h。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（3）中，A池内进行反硝化反应温度为30℃，停留时间为40h，搅拌桨转速为20~40转/min。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（4）中，O池内的硝化反应温度为30℃，停留时间为60h。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（5）中，将O池出口排水一部分返回到A池进口，流量为40~60L/min，另一部分排水进入二沉池，静置20h，二沉池内的上层出水排出，下部污泥一部分返回到A池，其余部分的污泥排出，污泥回流量为总污泥量的30~40%。
6.一种己内酰胺废水的脱氮装置，所述装置包括以下部件（1）~（6）及按照以下方式连接这些部件的管线：（1）初沉池，其用于去除己内酰胺废水中的泥沙；（2）安装有搅拌桨的水解釜，其中容纳氧化法制备环己酮的废碱液，在该水解釜中，所述废碱液中所含的酯类化合物在废碱液中所含的氢氧化钠的催化作用下被水解生成醇和酸；（3）换热器，其通过管线与水解釜连接，并对水解釜中水解后的废碱液进行换热并降温；（4）混合阀，其通过管线与初沉池以及换热器连接，并用于将来自初沉池的废水与来自换热器的废水混合，并通过管线将混合后的废水供应至A池；（5）A池及O池，A池通过管线与混合阀连接并接收来自混合阀的废水，来自混合阀的废水在A池中进行反硝化反应之后在O池中进行硝化反应；（6）二沉池，其通过管线与O池连接，并用于沉淀经历了硝化反应的废水，并通过管线将上层出水和下部污泥分别排出。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述水解釜具有保温夹套，并且所述装置还包括将O池出口排水返回到A池进口的管线，以及将二沉池内的部分污泥返回到A池的管线。
发明内容
针对现有己内酰胺废水缺氧/好氧（A/O）脱氮工艺需要外加电子供体、碳源和碱液等添加剂，增加了废水处理成本。本发明利用氧化法环己酮废碱液中的环己二醇、己二醇、环己醇、4-甲基戊醇等醇类作为反硝化反应的电子供体，以不同碳链长度的酸、酮为碳源，同时，通过高温水解工艺，利用氧化法环己酮废碱液中含有的氢氧化钠为催化剂，对废碱液中含有的丁酸乙酯、戊酸丁酯、己酸丁酯、己二酸丁酯、环己醇丁酯等酯类化合物进行水解，生成醇和酸，醇为异养反硝化细菌生长提供了所需的电子供体，进一步提高了反硝化工艺的脱氮效率。在硝化工艺中，利用氧化法环己酮废碱液中的碱度，无需外加碱液就能保证硝化菌的亚硝化和硝化过程的正常运行。
一方面，本发明提供一种己内酰胺废水脱氮方法，所述方法包括以下步骤：
（1）使己内酰胺废水通过初沉池去除泥沙；
（2）将氧化法制备环己酮的废碱液置于水解釜内，在氧化法环己酮废碱液中所含的氢氧化钠的催化下进行水解反应，温度为50~90℃，搅拌转速为10~100转/min，反应时间0.5~3h，水解完成后通过换热器进行冷却换热，经过换热器换热后的水解废碱液的温度在10~40℃之间，流量为10~40L/h；
（3）将步骤（2）中经过换热器后的水解废碱液与来自步骤（1）的己内酰胺废水在混合阀内混合后，进入A池（缺氧池），在A池内进行反硝化反应，温度为20~40℃，停留时间10~70h，搅拌桨转速5~60转/min；
（4）经过步骤（3）处理的废液进入O池（氧化池），在O池内进行硝化反应，温度为20~40℃，停留时间20~100h；以及
（5）将O池出口排水一部分返回到A池进口，流量为30~80L/min，另一部分排水进入二沉池，静置10~30h，二沉池内的上层出水排出，下部污泥一部分返回到A池，其余部分的污泥排出，污泥回流量为总污泥量的10~60%。
在具体实施方式中，在步骤（1）中，所述己内酰胺废水来自己内酰胺肟化工序，己内酰胺废水进入初沉池的流量为50~150m3/h。
在具体实施方式中，在步骤（2）中，水解温度为60~80℃，搅拌转速为30~70转/min，反应时间0.5~3h；经换热器换热后的水解废碱液的温度在20~30℃之间，所述换热器为列管式换热器。
在具体实施方式中，在步骤（2）中，在所述水解釜中，氧化法制备环己酮的废碱液中所含的酯类化合物进行水解，生成醇和酸。
在具体实施方式中，在步骤（2）中，氧化法制备环己酮的废碱液中的氢氧化钠的浓度为5~10%，例如为8%。
在具体实施方式中，在步骤（3）中，A池内进行反硝化反应温度为30℃，停留时间为40h，搅拌桨转速为20~40转/min。
在具体实施方式中，在步骤（4）中，O池内的硝化反应温度为30℃，停留时间为60h。在具体实施方式中，在步骤（5）中，将O池出口排水一部分返回到A池进口，流量为40~60L/min，另一部分排水进入二沉池，静置20h，二沉池内的上层出水排出，下部污泥一部分返回到A池，其余部分的污泥排出，污泥回流量为总污泥量的30~40%。
另一方面，本发明提供一种己内酰胺废水的脱氮装置，所述装置包括以下部件（1）-（6）及按照以下方式连接这些部件的管线：
（1）初沉池，其用于去除己内酰胺废水中的泥沙；
（2）安装有搅拌桨的水解釜，其中容纳氧化法制备环己酮的废碱液，在该水解釜中，所述废碱液中所含的酯类化合物在废碱液中所含的氢氧化钠的催化作用下被水解生成醇和酸；
（3）换热器，其通过管线与水解釜连接，并对水解釜中水解后的废碱液进行换热并降温；
（4）混合阀，其通过管线与初沉池以及换热器连接，并用于将来自初沉池的废水与来自换热器的废水混合，并通过管线将混合后的废水供应至A池；
（5）A池及O池，A池通过管线与混合阀连接并接收来自混合阀的废水，来自混合阀的废水在A池中进行反硝化反应之后在O池中进行硝化反应；
（6）二沉池，其通过管线与O池连接，并用于沉淀经历了硝化反应的废水，并通过管线将上层出水和下部污泥分别排出。
在具体实施方式中，所述水解釜具有保温夹套。
在具体实施方式中，所述装置还包括将O池出口排水返回到A池进口的管线，以及将二沉池内的部分污泥返回到A池的管线。
有益效果
本发明采用缺氧/好氧（A/O）脱氮工艺对己内酰胺废水中的氨氮进行生物脱除，以高温水解的氧化法环己酮废碱液为生物脱氮工艺中的反硝化过程提供醇类电子供体和碳源，以废碱液中的碱度为硝化过程提供碱性环境，进一步提高了反硝化过程的脱氮效率，无需加入甲醇等醇类作为电子供体，无需加入葡萄糖作为碳源，也无需加入碱液，降低了己内酰胺废水的处理成本，并且本申请的试验结果还显示，己内酰胺废水的生物脱氮效果优于加入葡萄糖作为碳源的结果。
（发明人：高鹏;蒋波;张洪专;霍增辉;刘毅;马春雁;张华栋;董华龙）