（环境工程专业论文）高浓度丙烯酸丁酯废水生物处理组合工艺研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o h e b e iu n i v e r s i t yo fe n g i n e e r i n g f 。1 t h ea c a d e m i cd e g r e eo fm a s t e r o fe n g i n e e r i n g s t u d y o nc o m b i n e db i o l o g i c a lt r e a t m e n t p r o c e s so fh i g hc o n c e n t r a t i o n s b u t y l a c r y l a t e p r o d u c i n gw a s t e w a t e r c a n d i d a t e ：l is h a s u p e r v i s o r ：a ez h u c h a n 萄u n a c a d e m i cd e g r e ea p p l i e df o r ：m a s t e r o f e n g i n e e r i n g s p e c i a l t y ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g c o l l e g e d e p a r t m e n t ：c o l l e g eo f u r b a nc o n s t r u c t i o n h e b e iu n i v e r s i t yo fe n g i n e e r i n g m a y , 2 0 1 2 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本入在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得煎耋垦三焦苤堂或其他教育 机构的学位或证书两使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果 由本人承担。 学位论文作者签名： 老够 签字日期：2 伊应年厂月午日 学位论文版权使用授权书 本学位论文彳乍者完全了解塑蔓垒墨猩盘堂有关保留、使用学位论文的规 定。特授权塑皇垦墨堡基堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阕。同 意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文l 乍者签名： 导师签名： 米妖筝 签字日期：移拉年月竿曰 签字日期：，2 啦年石月孕日 摘要 摘要 本研究针对褥烯酸丁鹣废水中主要有瓿物薛降解特性，研究了徽氧流纯床在 不问工况条件下对丙烯酸和对甲基苯磺酸的去除特性及强化技术，考察了高浓度 一誊率基苯磺酸对产孚烷过程熬影响，在就基礁上，开发了“徽氧生携滚化床 + u a s b + 好氧流化床 组合工艺。 在溢度为2 5 圭l ，h r t = 1 2 h ，进水蛰薹差值在7 o 左右( 6 + 8 7 。2 ) ，曝气壁 为1 4 0 l h ，进水丙烯酸浓度为1 0 0 0 6 0 0 0 m g l ，对甲基苯磺酸为5 0 1 0 0 0 m g l ， 相应聪爝酸和对甲基苯磺酸容积负荷分别为2 0 1 2 。0k g ( m 3 d ) 翻o 。l 2 0 k g ( m 3 - d ) 条件下，反应器对丙烯酸的去除率大于9 8 5 ，荫烯酸凄水浓度低于 1 0 0 m g l ，对甲基苯磺酸的去除率约为1 0 ，c o d 和t o c 的去除率分别约为2 0 和3 0 。迸水中投麓徽量金属元素( f e 、c o 、n i 分别鸯5 嫌班、0 。5m g m 、 o 1m g l ) ，可提高微氧生物流化床反应器对丙烯酸和对甲基苯磺酸的去除能 力。 微氧生物流化床反应器对丙烯酸丁酯废水中的丙烯酸去除主要发生在 第1 格反应单元( h 科一6 h ) ，平均去除率在约为9 5 。丙烯酸经微生物降 解的主要中间产物是乙酸和丙酸。在第1 格反应单元，平均每去除重0 0 m o l 的丙烯酸，可转化生成0 2 2 7 m o l 乙酸和0 4 1 8 m o l 丙酸。 采耀“徽氧生物流化床+ u a s 转好氧流纯床”组合工艺对丙爝酸丁酯废水进 行处理，在总h r t = 3 6 h ，进水丙烯酸和对甲基苯磺酸的浓度分别为 5 5 0 0 7 0 0 0 m g l 帮8 0 0 - - i t o o m g l ，程应丙爝酸和对警基苯磺酸的容积负荷为 1 1 0 1 4 0k ( m 3 d ) 和1 6 2 2k g ( m 3 d ) f f 勺条件下，组合工艺可将丙烯酸及对甲基 苯磺酸完全去除。出水c o d 和t o c 浓度分别低于7 0 0 m g l 和5 0 m g l 。 关键溺：丙爝酸丁蘸废水；徽氧生物流纯床；u a s b ；生甥处理缀合工艺 a b s t r a c t a b s t r a c t a c c o r d i n g t ot h e d e g r a d a t i o np r o p e r t i e s o fm a i n o r g a n i cp o l l u t a n t s i n b u t y l a c r y l a t e - p r o d u c i n gw a s t e w a t e r , t h ee n h a n c e dr e m o v a lo fa c r y l i ca c i da n d p - t o l u e n e s u l f o n i c a c i di nam i c r o a e r o b i c b i o l o g i c a l f l u i d i z e db e dr e a c t o rw a s i n v e s t i g a t e d 。t h ei n f l u e n c eo fp - t o l u e n e s u l f o n i ca c i do nm e t h a n o g e n i cp r o c e s sw a s e v a l u a t e d an o v e lp r o c e s sf o rb u t y l a c r y l a t e - p r o d u c i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，w h i c hi s c o m b i n e do fm i c r o a e r o b i c b i o l o g i c a lf l u i d i z e db e da n du p 。f l o wa n a e r o b i cs l u d g e b l a n k e t ( u a s b ) r e a c t o ra n da e r o b i cb i o l o g i c a lf l u i d i z e db e d ，i sp r o p o s e di nt h i ss t u d y i ti si n d i c a t e dt h a t ，a f t e rs l u d g ea c c l i m a t i o n ，t h em i c r o a e r o b i cb i o l o g i c a lf l u i d i z e d b e dr e a c t o rr e m o v e dm o r et h a n9 8 。5 o fa c r y l i ca c i d w i t he f f i u e n ta c r y l i ca c i d c o n c e n t r a t i o nb e l o w10 0 m g lu n d e r o p t i m i z e do p e r a t i o nc o n d i t i o n s ( h y d r a u l i cr e t e n t i o n t i m e ( h r t ) o fl2 h ，a e r a t i o nr a t eo f14 0 l h ，t h ei n f l u e n ta c r y l i ca c i dc o n c e n t r a t i o no f 10 0 0 6 0 0 0 m g l ，t h ei n f l u e n tp - t o l u e n e s u l f o n i ca c i dc o n c e n t r a t i o no f5 0 。l 0 0 0 m g l ) 。 t h er a t e so fp t o l u e n e s t f l f o n i ca c i d ，c o da n dt o cw e r ea p p r o x i m a t e l y10 ，2 0 a n d 3 0 r e s p e c t i v e l y a d d i t i o no ff e ，c oa n dn io f5 m g l ，0 5 m g la n d9 。lm g l ， r e s p e c t i v e l y , e n h a n c e dt h er e m o v a lo fa c r y l i ca c i da n dp - t o l u e n e s u l f o n i ca c i d t h er e m o v a lo fa c r y l i ca c i dm a i n l yo c c u r r e di nt h e1 辩c e l lo ft h er e a c t o r , w h i c h c o n t r i b u t e da b o u t9 5 o fa v e r a g er e m o v a lr a t e t h em a i ni n t e r m e d i a t ep r o d u c t so f a c r y l i ca c i dd e g r a d a t i o nb ym i c r o b i o l o g i c a ld e g r a d a t i o na r ea c e t i ca c i da n dp r o p i o n i c a c i d s ，i nt h e1 鼹c e l lo ft h er e a c t o rc a nt r a n s f o r me a c hl 。0 0 m o l a c r y l i ca c i di n t o 0 2 2 7 m o la c e t i ca c i da n d0 418 m o lp r o p i o n i ca c i d t h ec o m b i n e d p r o c e s sw a su s e df o r t h et r e a t m e n to fh i g h - c o n c e n t r a t i o n b u t y l a c r y l a t e p r o d u c i n gw a s t e w a t e r a c r y l i c a c i da n dp t o l u e n e s u l f o n i ca c i dw e r e r e m o v e dc o m p l e t e l y t h er e m o v a lr a t eo fc o da n dt o ca r ea p p r o x i m a t e l y9 3 a n d 9 7 w i t ht h ee f f l u e n tc o n c e n t r a t i o na r el o w e r 7 0 0 m g la n d5 0 m g l 。r e s p e c t i v e l y , u n d e r t h ef o l l o w i n gc o n d i t i o n s ：t o t a lh r to f3 6 h ，t h ei n f l u e n ta c r y l i ca c i dc o n c e n t r a t i o no f 5 5 0 0 7 0 0 0 m g l ，t h ei n f l u e n tp t o l u e n e s u t f o n i ca c i dc o n c e n t r a t i o no f8 0 0 。11o o m g l 。 t h ea c r y l i ca c i dv o l u m el o a do f11 。0 14 0k g ( m 3 d ) ，t h ep - t o l u e n e s u l f o n i ca c i dv o l u m e t o a do f1 。6 - 2 。2k g ( m 3 - d ) a b s t r a c t k e y w o r d s ：b u t y l a c r y l a t ew a s t e w a t e r ；m i c r o a e r o b i cb i o l o g i c a lf l u i d i z e db e d ；u a s b ； c o m b i n e db i o l o g i c a lt r e a t m e n tp r o c e s s 豳慕 圈录 摘要至 a b s t r a c t 。i i 第l 耄绪论。l 至1 研究霞的及意义。l l 。2 研究现状。l 1 2 1 含褥烯酸废水的处理技术研究现状2 1 2 。2 生物流化廉研究及应髑现获。9 1 2 3 u a s b 反应器工艺研究及应用现状1l 1 3 研究内容与技术路线，1 2 1 3 1 研究内容1 2 l 。3 。2 。技术路线1 3 1 4 仓g 新点15 第2 章微氧生物流化殊处理高浓度丙烯酸丁酯废水试验研究。1 6 2 。l 前言l6 2 2 材料与方法1 6 2 。2 1 试验装置l6 2 2 2 工艺流程1 6 2 。2 。3 。接种污泥l8 2 2 4 试验材料l8 2 2 5 试验用水1 9 2 2 6 主要分析项目和测定方法垮 2 3 反应器的扁动研究2 2 2 。4 曝气量对处理效果的影l 蠢。2 3 2 4 1 对丙烯酸的去除效果2 4 2 ，4 2 对对警基苯磺酸豹去除效果2 5 2 4 3 对c o d 、t o c 的去除效果2 5 2 。5 进水负荷对处理效果的影n 向2 6 2 5 1 对丙烯酸的去除效果：2 7 2 5 2 对对甲基苯磺酸的去除效果2 9 目录 2 。5 ，3 对c o d 、t o c 的去除效果3 0 2 6 对甲基苯磺酸的去除强化。3 2 2 6 1 微量营养物质对处理效果的影响3 2 2 6 2 接种污泥对处理效果的影响3 3 2 7 丙烯酸降解产物的分析3 5 2 8 反应器中微生物种群特征分析3 7 2 8 1 生物量变化情况3 7 2 9 微生物扫擒电镜观察3 7 2 9 1 反应器运行前期3 7 2 9 。2 反应器运行后期4 0 2 。l0 本章小结4 4 第3 章对甲基苯磺酸对产甲烷过程的影响研究4 6 3 1 前言4 6 3 2 材料与方法4 6 3 2 1 试验装置4 6 3 。2 2 接种污泥4 9 3 。2 3 试验用水4 9 3 2 。4 试验步骤5 0 3 2 。5 主要分析项目和测定方法5 l 3 3 对甲基苯磺酸对乙酸产甲烷势的影响5 l 3 4 反应器的运行效果5 3 3 4 1 进水负荷对c o d 处理效果的影响5 3 3 4 2 u a s b 反应器产气量的变化5 4 3 5 本章小结。5 5 第4 睾“微氧生物流化床+ u a s b + 好氧流化床”组合工艺处理蠢烯酸丁酯废水5 6 4 1 前言5 6 4 2 材料与方法5 6 4 2 1 好氧流化床试验装置5 6 4 2 2 好氧流化床接种污泥5 7 4 2 3 好氧流化床启动阶段试验用水5 8 4 3 组合工艺5 9 4 3 1 试验装置5 9 4 3 。2 组合工艺试验周水5 9 4 3 。3 主要分析项目和测定方法5 9 目录 4 + 4 缀合工艺串联运行的处理效果。6 0 4 4 。l 组合工艺对丽烯酸豹去除效果鳓 4 4 。2 组合工艺对对甲基苯磺酸的去除效果6 2 4 4 。3 组合工艺对c o d 、t o c 的去除效果6 3 4 5 本章小结6 4 结论6 5 致谢6 7 参考文献勰 作者简介。7 2 攻读硕士学位期闻发表的论文和研究成果。7 2 第1 章绪论 研究謦的及意义 第至章绪论 丙烯酸及其麟的生产过程中产生大量的工监废水，废承中主要有机污染物是 丙烯酸钠和对甲基苯磺酸钠。该废水化学需氧量达几万十几万m g l ，毒性大、 含盐量大等特点醛2 l 。针对现有工艺处理负搿较低、蹬水水质不稳定等缺点，本课 题采用“微氧生物流化床十u a s b + 好氧流化床组合工艺处理模拟丙烯酸丁酯工业 凌水。其主要是对丙烯酸丁黯工业废水中典型污染物丙烯酸和对孕基苯磺酸等有 瓿物进行去除，以降低丙烯酸、对甲基苯骥酸和c o d 的浓度。从蔼完成对高浓度 的鼹烯酸丁酯废水的处理工艺，形成了一种新型处理丙烯酸丁酯废水的生化处理 技术，从鹾为处理实际丙烯酸丁翡菝水的工程设计和管理运行提供一个参考。 2 研究现状 丙烯酸丁酸楚化工产业麴基本原材料之一，用途广泛。翁烯酸丁酯含有不饱 和双键结构，故可周其作为有枫合成中间体，将霭烯酸醢类单体经进行聚合、交 联、接枝等加工方式生成共聚物。此类化学有机物广泛用于涂料、塑料、橡胶、 乳化剂、糙合剂、密封荆、抛光刹、纸张增强裁、皮革加工、合成纤维、絮凝刘、 高吸水性树脂、助剂工业等众多领域1 3 - 6 1 。 随着经济和科技的发展，丙烯酸酯的生产量逐年增加。据统计，1 9 9 0 年我馥 国内丙烯酸丁酯的产量为1 4 0 8 4 吨，到1 9 9 6 年增至5 4 8 0 0 吨，其增长率力2 8 9 1 。 2 0 0 6 年丙烯酸潞需求量为8 4 0 千噫，2 0 0 7 年为8 8 0 千吨，预计到2 0 15 年需求量 为1 7 0 0 于睫【7 一。 鼹前圈内丙烯酸酯的生产一般都是在温度为7 0 8 0 。c 的酸性环境用丽烯酸醮 ( 翡化级) 帮酵在催化剂( 般为对甲基苯磺酸、二甲苯磺酸、甲磺酸、萘磺酸 等) 的条件下，赢接酯化生成相应的丙烯酸酯和水。此外，有些企业还采用6 。丙 内酯法、雷佩法( r e p p e 法) 、丙烯胯水解法和丙烯直接氧化法。其中雷佩法是将 乙炔、氧化碳和醇在相应的催化剂条件下反应合成丙烯酸酯，即在适宜的条件 乙炔和一氧化碳反应使乙炔羰基化在和酵反应生成丙烯酸臻。丙烯麟水解法是在 9 e 条件下，嚣烯赌和硫酸水解生成丙繇酸酰胺的硫酸盐，该硫酸盐经酯化反应 生成相应的丙烯酸酯。丙烯直接氧化法是将丙烯气体直接经复合金属氧化物的催 化氧化生成丙爝酸或霭烯酸醋。 河北工程大学硕士学位论文 丙烯酸丁酯废水中主要污染物特性如下： ( 1 ) 丙烯酸( a c r y l i ca c i d ) ，c a s 号7 9 - l o 7 ，分子式c 3 h 4 0 2 ，分子量7 2 0 6 。 物理性质：无色液体，有刺激性气味，密度1 0 5 1 1 , 熔点1 4 0 。c ，沸点1 4 0 9 。c ， 闪电6 8 3 ，折射率1 4 2 2 4 ，饱和蒸汽压1 3 3 k p a ( 3 9 9 ) ，燃烧热1 3 6 6 9 k j m o l ， 与水互溶，可溶于乙醇和乙醚。 化学性质：酸性较强，有腐蚀性。易燃，蒸气与空气形成爆炸性混合物( 爆 炸上下限分别为8 。o 和2 4 ) ，遇到火、高热能弓| 起燃烧爆炸。化学性质活泼， 可与氧化剂发生强烈反应，还原生成丙酸。遇到高热可发生聚合反应生成聚合物 或共聚物。 丙烯酸对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈刺激作用。其腐蚀性和强烈刺激性，可 致人体灼伤。王朝晖等研究者对丙烯酸及丙烯酸酯对水生生物的急性毒性研究显 示，丙烯酸、丙烯酸丁酯对食蚊鱼半致死浓度( l c 5 0 ) 分别是1 5 3 m g l 和1 9 9 m g l 。 丙烯酸分别作用于扁藻、原甲藻和小球藻，其半生长潜力抑制浓度( i c 5 0 ) 分别 是7 2 m g l 、6 0m g l 和5 1m g l 。丙烯酸分别作用于网文藻、丰年虫其半效应浓度 ( e c 5 0 ) 分别是1 3 5 m g l 、1 4 4m g l 。 ( 2 ) 对甲基苯磺酸( t o l u e n e 。p 。s u l f o n i ca c i d ) ，又名对甲苯磺酸；4 。警基苯磺 酸。c a s 号1 0 4 1 5 4 ，分予式c 7 h 8 0 3 s ，分子量1 7 0 2 0 。 物理性质：白色叶状或柱状结晶，熔点1 0 6 1 0 7 ，沸点1 4 0 0 。c ( 2 ，6 7 l 【p a ) ， 折射率1 3 8 2 5 1 3 8 4 5 ，闪电4 l ，易溶予水，溶于醇和醚，难溶于苯、甲苯和二 甲苯等苯系溶剂。 化学愁质：具有很强的酸性，可与碱或无机盐形成磺酸盐。有潮解性。对甲 基苯磺酸一般含1 分子或4 分子结晶水的形态存在。钠盐为斜方多层晶体，水溶 性极好。 对甲基苯磺酸属于低毒类。吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害。该品对 眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有强烈刺激作用。吸入后，可引起喉、支气管的痉 挛、永肿，化学性肺炎、肺水肿。中毒表现有烧灼感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、 头痛、恶心和呕吐。大鼠经口半数致死浓度( l d 5 0 ) 是2 5 0 0 m g k g ，小鼠经口半 数致死浓度( l d 5 0 ) 4 0 0m g k g 。 1 。2 。1 含丙烯酸废水的处理技术研究现状 丙烯酸及其酯类在化纤、造纸、纺织、胶粘剂等领域应用广泛，是现代化工 的重要基础原料。囱2 0 世纪7 0 年代，随着嚣烯酸及其醮在化工方面的用途增多， 其产量和规模也不断增大，与此同时，在其生产过程中产生大量工业废水，该废 第1 章绪论 水含有聪烯酸等离浓度有毒有机物，化学需氧量( c o d ) 高，毒性大等特点。 露翦，由于环境麓不断恶化，环境污染冒盏严羹，若直接摇放该废水对环境 影响极大，针对丙烯酸及其酯的工业废水的特点及存在的问题，国内外企业和相 关科研院所越来越重视藤烯酸及其醮的废水处理技术的研究，开发了多种工艺 9 - 您】。避些年来，国内外处理方法主要从物理化学技术和生物化学技术两个方面进 行研究。 1 2 。1 1物理化学处理技术 处理雨烯酸及其酯类工业废水的物理化学技术主要有催化湿式氧化法、焚烧 法、萃取法、电解法、f e n t o n 氧化法、膜分离法、吸附法等。 ( 1 ) 催化漫式氧化法 湿式氧佬技术( w e ta i ro x i d a t i o n ，简称w a o ) 是美国( z i m m e r m a n n ) 在上 世纪五十年代发明的，其原理是掩系统加压，在催化剂的作黑下即使是低温状态 下也麓发生燃烧反应。该技术对离浓度特别是对难生物降解麴工韭疲水处理的有 效方法。在高温( 1 8 0 一3 2 0 ) 离压条件下，氧作为氧化剂实现有机污染物的氧 化分解，即将污染物氧化分解成水翻二氧化碳等小分子有机物或无祝物酶过程。 当污染物中含有氮化物或硫化物，利用澡式氧化法将其转化成氮离子或硫离子， 丽不是生成氮氧纯物或硫氧化物，可减少对环境的污染。德是湿式氧化法是在意 温高压下进行，使其在技术和经济上均存在闻题，有局限性：湿式氧化法是在 离温高愿的环境下进行，要求反应器材质耐高压、耐高温。般在反应过程中伴 有撬酸等中闻产物鹣生成，离时还要求设备耐腐蚀性，增大了设备投资费用。 湿式氧化法是在高温下进行的反应增大了运行费用。湿式氧化法是在催化剂存 在条件下将污染物氧化分褥成小分子物溪，在化学反应过程中可链产生有毒的中 间产物。对于含有多氯联苯的有机污染物去除效果不显著，难以实现彻底氧化 分解。湿式氧化法从经济上适于高浓度小流量的有机物废水。 李万梅等研究者”3 j 利蹋催化溉式氧化法处理某企业摊放的丙烯酸废水，废水 中主要含有丙烯酸钠、对甲基苯磺酸锄、冀薯酵、乙醇、甲醛。在常溢常压p h = 6 。5 的条件下处理5 0 m l 嚣烯酸废水( 进水c o d 浓度约为8 0 0 0 m g l ) ，采震质量为 0 2 9 - 0 。4 9 复合氧化催化荆m n 0 2 一c u o 。c e 0 2 。f e 2 0 3 ，过氧化氢为氧化剡，反应1 0 h ， 试验结果表鞠，处理后羚废水c o d 出水浓度约为2 0 0 0m g l ，c o d 的去除率是 6 8 。 王向荣等研究者l 】4 j 采用催化瀑式氧化法对丙烯酸瘦水豹小型试验研究，试验 废水中主要含有丙烯酸、乙醛、醋酸、丙烯醛、马来酸有机物，试验结果表明， 在温度为2 7 0 ，匝力为8 8 2 m p a ，停留时问为3 0 m i n ，进水c o d 浓度为4 1 5 0 m g l ， 河北工程大学硕士学位论文 连续长时间运行的条件下，出水c o d 浓度低于1 0 0m g c ，且c o d 去除率稳定不 变。 袁霞光等研究者【1 5 】利用湿式氧化催化对丙烯酸废水进行处理，在温度为 2 7 0 。c ，压力为7 0 m p a 下，液态空速为1 o h 1 ，气液体积比1 5 0 ，进水c o d 含量 为3 2 m l 的环境下，使用复合载体t i 0 2 z r 0 2 ，催化剂是质量分数o 5 p t ，试验结 果表明，出水c o d 浓度约为1 0 0 m g l ，可达到直接排放的要求。 ( 2 ) 焚烧法 焚烧法( s l u d g ei n c i n e r a t i o n ) 是在高温及氧气存在的条件下用焚烧炉将污泥氧 化，使其分解，达到处理工业废水的比较有效方法之一【1 6 】。焚烧法在处理工业废 水的同时，对于组分复杂且较难分离的高沸物或重组分废物也能得到相应处理。 对于低浓度的工业废水，需预处理将其浓缩。焚烧法分为完全燃烧法和不完全燃 烧法：完全燃烧法在高温条件下，将有机物分解生成小分子气态物( 一氧化碳、 甲烷、二氧化碳和氢气等) 、小分子液态物( 甲醇类、乙酸化合物等) 和残渣。不 完全燃烧即湿式氧化法。通常所说的焚烧法就是完全燃烧法。 东方化工厂利用焚烧法对丙烯酸酯的工业废水进行处理【1 7 】。废水和废物在汽 提塔逆流接触，浓缩，在高温条件下废水和废气再焚烧炉中充分燃烧，将其分解 为水和二氧化碳，最后有多个换热器回收废热。为达到排放指标及燃烧效果，该 厂的燃烧温度约为9 5 0 。c 。由于需消耗大量燃料，该厂处理丙烯酸及其酯所需燃料 消耗为5 5 0 万元年( 不算废热回收) 。 李国屏对焚烧法处理丙烯酸及其酯废水工艺流程和特点进行了分析【1 8 】。其工 艺流程：首先在汽提塔中将废水进行浓缩，利用汽提塔中产生的废气和废水接触 来带走部分水分，以减少对燃料的消耗。同时利用热交换器将废水进行加热，将 加热后的废水用泵进入汽提塔，来增高废水温度及提高汽提效果。然后用泵将浓 缩后的废水进到焚烧炉里，起助燃的压缩空气的推动下废水以雾状进到焚烧炉， 燃气的等辅助燃料也一起到炉里燃烧。在高温状态下，丙烯酸及其酯废水中有机 物可分解为水和二氧化碳，含有钠、硫的有机物转化成碳酸钠、硫酸钠。经冷却 后的物质进入脱铜离子单元，废水在凝聚剂条件下，生成沉淀，最后沉淀经挤压 脱水为滤饼，达到去除目的。 由于丙烯酸及其酯的工业废水中主要是低沸物，不容易进行浓缩，操作难度 大。1 r l ：；, l - 采用焚烧法处理丙烯酸及其酯的工业废水需消耗大量燃料，操作费较昂 贵。 ( 3 ) 萃取法 萃取，是用一种液态萃取剂处理与其不互溶的双组合或多组分液体，达到组 分分离的传质过程。根据相似相溶原理，萃取可分为液一液萃取和固一液萃耿两种方 4 第1 章绪论 式：液。液萃取又称溶齐| l 萃取或掏摊( 常用于石油炼制工业) 。所用滚荆具有选择 性溶解憔、较好的热稳定性、化学稳定牲、低毒和较小戆腐蚀性，虽溶剂必须与 被萃取的液态物质不互溶。固。液萃取又称浸取。利用溶剂分离固体混合物的组 分。使用摹取法主要箱子工业废水中某些有枫裼的组分沸点接近显曩形成共沸物、 低浓艘商沸点组分的废水或污水中含有不稳定物质( 例如热镦性物腰) 的废水去 除。 王振由等研究者采用萃取法对某生产丙烯酸丁醮厂的工业废水进行去除【挎】。 废水依次经过除盐、蒸馏、萃取和吸附4 个步骤，采用单元操作进行备步，戮c o d 的去除为强薛对操 辛条件进行优化。在温度为2 。c 1 2 ，结晶时闻为2 0 6 0 m i n 的条件下，利用复合萃取剂进行萃取其调节剂投量为0 5 8 ，试验结果表明， c o d 去除率高达8 2 6 ，废水经活性炭吸附后可达捌排放标准。 ( 4 ) 电解法 电解法处理藤烯酸丁醣废水，是囱痰水中趣入适当的电解媛，在一定电压和 电流的条件下，发生电化学反应使其对废水进行处理。 岳崇胜等研究者t 2 0 l n ) 硼声和微电解耦合。h 2 0 2 技术对告化公司的丙烯酸泼 水进行处理。废水中含有丙烯酸、攀醛、乙酸、罕苯等有机物，萁中乙酸和两烯 酸的质量分数分别为3 和l ，以及微量的甲醛与甲苯。在过氧化氢浓度为 5 0 0 m g l ，超声功率为6 0 w ，铁碳毙为1 0 ：1 ，固液比为l ：2 0 ，反应l o m i n 的条件下， 试验结果表明，该废水对于丙烯酸次、二次处理的脱除率分别是8 4 7 和9 7 。8 ， 对于乙酸麴一次、二次处理麴脱除率分别是1 5 。l 魄和3 0 3 。过氧他氢不仅可以辅 助超声微电解过程，而且可以脱除丙烯酸和乙酸等有价酸。即过氧化氢的加入对 有机酸的处理效果显著。 南京大学e ”剥餍电解法的原理对丙爝酸生成废水进行处理。搡髂步骤如下： 首先调节嚣烯酸生产废水p h 值( p h 在6 0 左右) ，电压和电流分别控制在8 9 、， 和2 0 4 0 a 条件下电解调节后的泼水，电勰1 0 3 0 r a i n ，将所得废水稀释到c o d 浓 度为2 0 0 0 - 8 0 0 0m g l ，p h 值调节到6 5 8 2 ，然后在厌氧反应器中处理该废水， 最后将反应器c o d 出水浓度控割在2 0 0 - 1 0 0 0m g l 后进行好氧处理。试验结果表 明，c o d 有机负荷为o 。5 5k g ( m 3 d ) ，经好氧反应器处理后的出水c o d 浓度小于 5 0m g l ，已达到排放标准。 ( 5 ) f e n t o n 氧化法 1 8 9 4 年，英溺人h j 。h f + f e n t o n 发现利用f e 2 十h 2 0 2 体系能对多种有机物进行 氧化，为纪念他后入将甄铁盐和过氧化氢的组合称为f e m o n 试剂。其原理是在亚 铁离子催化下可将过氧化氢生成羟基自由基，该自由基具有高反应活性，从而引 发一系列盼反应，羟基自洳基作用于大多数有枫物，最终将有枧耪降释为小分子 灞j 工程大学硕士学位论文 物质，来达到去除废水中有机物的圜的。f e n t o n 法可分为普通f e n t o n 法、光f e n t o n 法和点f e n t o n 法。对于难降解的有机废水采用f e n t o n 法具有较好的优势。 高超等研究者利用f e n t o n 氧化法来降解丙烯酸废水【2 2 。使用模拟自制丙烯酸 废水，其丙烯酸和乙酸的浓度分别为1 0 0 0 0 m g l 和3 0 0 0 0m g l 。本试验采用废铁 屑和过氧化氢形成f e n t o n 氧化还原环境对废水进行处理。试验结果表明，在 2 0 - 2 5 温度下，固液比为4 0 ：1 ，过氧化氢浓度为8 0 0 m g l 条件下，反应3 5 m i n ， 丙烯酸的去除率在9 5 以上。 黄亚锦等研究者采用微电解与f e n t o n 试剂对菜丙烯酸酯厂的生产废水进行处 理【2 3 1 ，废水中主要含有丙爝酸、甲苯和醋酸，其质量分数分别为2 、0 0 5 和2 。 试验步骤如下：在空速为2 。5 h 一，c o d h 2 0 2 为1 的条件下，首先投加过氧化氢于 废水中，通过铁碳柱，过氧化氢和二价铁在铁碳柱中形成氧化体系，氧化分解废 水，经处理后的废水可能含有少量的过氧化氢，需进行曝气去除过氧化氢，最后 投加氢氧化钙，调节p h 在1 0 左右，来去除铁离子。结果显示，废水c o d 去除率 约为6 7 。 ( 6 ) 膜分离法 膜分离法是在某种推动力作用下，利用隔膜特定透过性能来达到分离的方法。 1 7 8 4 年，a 。n e l k t 开创了膜渗透的研究。1 8 6 1 年，a 。s c h m i d t 提出超过滤的概念。 直到上世纪6 0 年代，膜分离技术才真正实现工业化。电渗析原理是在盐的水溶液 中加入阴阳两个电极，在两个电极之间插入离子交换膜，在直流电场作用下，使 其阴离子或阳离子选择性的通过膜。 康莹莹【蚓等人采用电渗析对丙烯酸丁酯废水进行预处理。试验废水模拟丙烯 酸丁酯的工监废水，臼配水主要含有丙烯酸钠和对甲基苯磺酸钠，其浓度分别是 5 2 2 2 9 l 和8 7 9 龙。试验结果表明，丙烯酸钠和对甲基苯磺酸钠经电渗桥后其脱盐 量均大于9 9 。5 ，丙烯酸钠和对甲基苯磺酸钠的浓缩浓度分别为1 2 4 $ t 12 。5 ， 经电渗柝脱盐后c o d 出水浓度为2 7 2 。l m g l ，c o d 去除率大于9 9 5 。 吉林大学专利【2 5 】采用电渗析一生化一萃取一精馏相结合方法处理丙烯酸废 水。首先将丙烯酸废水进行预处理，处理后的废水进入电渗析器，稀相出水经生 化反应器进行处理，浓相出水通过二级、三级或四级电渗析浓缩，浓缩液经萃取、 精馏，可回收醋酸。 ( 7 ) 吸附法 吸附法根据物质内部分子和周圈分子的相互 乍蠲力，傻泼水与多孔性固体接 触时，废水中某一组分或多个组合被吸附在多孔性圈体表面来实现去除的方法。 吸附分为化学吸附和物理吸附。吸附法在工业水处理方面主要用于有机污染的去 除、有机石油产品的脱色和除臭及对废水或废气中的有害物质进行去除等。 6 篇1 章绪论 郭安祥等研究者利用树脂吸附法对丙烯酸酯生产废水进出处理1 2 6 1 。试验结果 表赣，搜用e 嚣a ll 鍪吸附褥骚处理丙烯酸废水其有较磐豹吸随与脱附性麓，最 佳吸附条件是在2 0 ，p h 值范围为2 3 ，流速是4 5 m h 的条件下，最佳脱附条件 是在5 5 ，流速是2 4 m h ，质量分数为0 ；1 氢氧化镳戆条件下，其平均吸附率大 于9 0 ，树脂吸附量为1 6 6 0 m g l 。 吸附法对于凌水的预处理要求赢，且吸附剂价格比较贵，所以对予工业废水 的处理上，吸附法主要用于去除污水中微量污染物( 例如去除重金属离子或少量 难生物降解的有机物) 。 2 1 2生物化学处理技术 处理蓠烯酸及其酸类工业废水的生物化学技术主要有厌氧处理工艺、好氧处 理工艺和厌氧一好氧组合处理工艺。与物理化学处理技术相比，生化处理技术 般不需要高温高压，运行赞用较低，且生物处理法不霈向废水中投加试剂可避免 二次污染。废永生物处理是利雳徽生物耋身的生命活动，对废水中鸯枫污染进行 降解，达到净化废水的处理方法。 ( 1 ) 厌氧处理工艺 厌氧生物处理过程分为水解酸化、产酸和产甲烷兰个阶段。 袁俊利雳u a s b + 生物接触氧化法对某生产超吸水性挝擞( s a p ) 车闻的高浓 度丙烯酸废水进行处理瞄7 1 。废液中c o d 浓度为7 7 4 0 0 m g l ，其产量为1 9 1 0 t d 。 由于废液为高含盐量废水，可将生活污水和该厂循环冷却水起混合处理。混合 屠c o d 浓度在4 5 0 0 m g f l 左右，丙烯酸含量为2 2 6 2 m g l ，在u a s b 反应器的c o d 负荷为2 7k g ( m 3 d ) 的条件下处理，试验结果表明，u a s b 反应器对c o d 和b o c 的去除率分裂为5 2 ，1 0 翻6 1 0 3 。 汤晓艳等研究者【2 8 j 利用内循环u a s b 对高浓度丙烯酸废水进行处理。该废水 主要含有丙烯酸、乙酸、甲苯和甲醛。结果表盟，u a s b 反应器承受的最大c o d 负荷为1 3 1 0k g ( m 3 d ) ，其中丙烯酸负荷怒0 4 7k g ( m 3 d ) ，在进水c o d 浓度为 1 5 2 4 9 l 的反应条件下，u a s b 反应器运行稳定，出水中挥发性脂肪酸( v f a ) 含 量是3 5 m m o l l ，c o d 去除率是8 8 o 且出水c o d 浓度是6 1 4 o m g l 。 苏本生等研究者1 2 9 1 利用厌氧颗粒污泥膨化床( 简称e g s b ) 对丙烯酸废水进行 处理。将来謇菜丙烯酸生产车闽熬污水c o d 稀释到2 1 0 0 5 0 0 0 m g l ，稀释屠的污 水作为反应器的进水。试验结果表明，在上升流速为4 0 m h ，进水c o d 容积负荷 为i0 。0k g ( m 3 d ) 麓条件下，c o d 去除率大于8 5 ，出水承矮能达囊惹续好氧工艺 处理的条件。当c o d 容积负荷大于1 0 0k g ( m 3 - d ) ，出现水质恶化和污泥大量流失 欧现象，c o d 的去除率降低。 河北工程大学硕士学位论文 j a n s s e n 【3 0 j 等研究者已发现了能够在厌氧条件下将丙烯酸转化