（环境工程专业论文）可发性聚苯乙烯废水的处理技术及工艺研究.pdf

摘要 本文对霹发往聚笨乙矮象产废承豹娃瑾王艺进行了磅究，逶过实验室小试确定了 合适的处理工艺，研究了中_ 手口剂的选择、混凝剂的选择及用爨，特别是针对该废水的 特点，鼹褒窳涂磷避行了详缵煞搽讨，透过鸯纯连续运行确定了最蕊王艺条 孛。在我 基础上对5 0 0 吨天可发性聚苯乙烯嫩产废水处理工程进行了设计、调试和工程应用 骚交，结果表爨串袭熬凝欢麟酸纯，警貔接皴氧讫匏举狳磷王艺j c 重处理该凌承是行之 有效的，在废水中的c o d 、t p 、s s 、n h 3 - n 分别为1 9 4 0 m g l 、1 1 2 r a g l 、5 9 2m g l 、2 3 + 6 m g l 豹条 孛下，泼承经j 建处理嚣，塞承均霹达到污承综合 效标准 ( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 表4 中的一级标准。废水中c o d 、t p 、s s 、n h 3 - n 的平均去除率 分别为9 6 + 4 、9 9 3 、9 5 。6 、9 8 6 。 关键词：可发性聚苯己烯废水处理除磷工程设计 a b s t r a c t t h et r e a t m e n t p r o c e s s o f e l a s t i cp o l y s t y r e n ew a s t e w a t e rw a si n v e s t i g a t e di nt h i sp a p e r , t h es u i t a b l et r e a t m e n tp r o c e s sw a sd e t e r m i n e db ye x p e r i m e n ti nl a b o r a t o r y , t h ec a t e g o r y a n da m o u n to fn e u t r a l i z a t i o na g e n ta n df l o c c u l a t i o na g e n tw e r es e l e c t e d ，i ns p e c i a l ，t h e r e m o v a lo f t o t a lp h o s p h o r u sf r o mw a s t e w a t e rw a ss t u d i e di nd e t a i l t h ee l a s t i cp o l y s t y r e n e w a s t e w a t e rp r o j e c tw i t l l5 0 0t o np e rd a yt r e a t m e n tc a p a b i t i t yw a s d e s i g n e da n da d j u s t e d t h eo p r a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h e p r o c e s so fn e u t r a l i z a t i o n - f l o c c u l a t i o n - h y d r o l y s i s a c i d o g e n o s i s - b i o l o g i c a l c o n t a c to x i d a t i o n - r e m o v a l p h o s p h o r u sb yc h e m i c a la g e n t i s e f f e c t i v et ot h i sw a s t e w a t e ra n dt h e c o d ，t p ，s s ，n h 3 - n c a nb er e d u c e df r o m 1 9 4 0 m g l ，1 1 2 m g l ，5 9 2m g l ，2 3 6 m g lt o7 0m g l ，0 3 8m g l ，2 6m g l ，0 3 2 m g lb yt h ep r o c e s sr e s p e c t i v e l y , w i t h9 6 4 ，9 9 7 ，9 5 6 ，9 8 6 a v e r a g er e m o v a l r a t er e s p e c t i v e l y , w h i c hc a l lm e e tt h en a t i o n a ld i s c h a r g es t a n d a r d s k e y w o r d s ：e l a s t i cp o l y s t y r e n ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tr e m o v a l p h o s p h o r u sp r o j e c t d e s i g n v 堡! ：兰兰里垄丝墨苎兰缝璧盔塑竺墨垫查墨三苎型塞一 1 弓l 言 随着我国人民生活水平的不断提嵩和国民经济的迅速增长，人们对包凝材料、新 型建筑材料的镒求量正在迅速增擞。以广泛用于包装、建糖雩亍业的可发拣浆苯乙爝 ( e p s ) 为鳓，1 9 9 0 年产量秀s + 8 万淹，1 9 9 9 年己瑶凳绣辫万穗，2 0 0 2 冬羧诗蒋达 到1 2 0 万吨焘农，但仍不能满足需求。在众多的e p s 生产厂家紧锣密鼓蠛扩建新的 生产线的同时，些新的e p s 生产项目正在准备上码。在这种背景下，我们面临的 一个严峻的问题就是_ e p s 生产过程中的废水处理问题。e p s 生产废水是种典型的 化工废水，该壤水如不经过适当的工芑处理，废水中露机物会在环境中逐步蓄积，会 霹人类赖竣生襻戆农资源、壤逡成严重豹污染，透露藏耱窝损害天类的懿藤。因我， 本论文韵工侮主要是结合江苏兴达泡塑集团新建年产6 万吨e p s 生产线的废水处理 工程，研究适含该废水的处理工蕊并对该废水处理工獠的设计、调试、运行及其技术 经济指标进行撤讨。 1 1 可发性聚苯乙烯废水的产生 可发经聚笨乙烯( e p s ) 具有瘊辍、价廉、导热率低、吸承佳小、电绝缘髋能好、 隔音、防震、防潮、成型工艺简单落优点，因而被广泛地用作建筑、交通遮输等行业 的保温绝热、隔凿、抗震材料、用作电器、仪表、玻璃制品、电子产品等的缓冲包装 材料和食品包装。 耋5 0 年代爨德国b a s f 公司蠢发e p s 臻粒生产王慧菇，泡沫塑料交予蔽鳖工艺 及设备篱翁哥行，并可潮成各静形状、不同密度懿产黼，豳丽发展迅速f l l 。现在e p s 已成为苯乙烯树脂三大产品( g p p s 、t t l p s 、e p s ) 中熏骚的品种之一。国内e p s 消费 结构，主要是能裴和建材，大体比例为包装5 0 ，建树4 5 ，其它5 。随着近年 来声像市场，家电市场和快速食品市场的迅猛发展，e p s 需求量日盏加大。另羚，在 建瓣毒亍韭，远颦基推出豹耪型墙体孝曩辩，镪扳增强e p s 援不莰震轻，露爨大大减少 7 建筑懿投瓷，磐省能源，燕工方矮、高效，舞襞改善瓣往环凌，挺离住宅房麓的档 次。这种材料大有取代传统建材的趋势。业内人士介绍，我国e p s 的年黹求量将以 2 0 的速度递增，市场潜力十分匦大吼 我国聚苯己烯的生产始于6 0 年代，8 0 年代以前主臻是自行设计的小型装覆在生 产，以后陆续出瓣岁 引进了万吨缀缴产装置。受需求羹增长的驱动，聚苯乙烯生产发 震缀抉，1 9 9 0 够产量为8 g 万睫，1 9 9 9 年已增至筑9 4 万缱，2 0 0 2 年预诗褥遮强1 2 e 万吨左右，稷仍不能满足需求。因静中国大陆有聚苯乙烯生产厂近4 0 家，犬部分能 力在3 力- 吨年以下，其中不乏规模在1 万吨年左右的小型装置。能力达到l o 力吨， 硕士论文 可发性聚苯乙烯废水的处理技术及工艺研究 年的生产厂有5 家，即：镇江奇美化工有限公司、江苏兴达泡塑集团、扬子一巴斯夫 苯乙烯系列产品有限公司、汕头海洋( 集团) 公司和宁波l g 甬兴化工有限公司。除江 苏兴达泡塑集团生产e p s 外，其它厂家基本上都采用先进的连续本体法技术生产 g p p s 和h i p s ，代表了中国目前聚苯乙烯生产的先进水平。 我国主要聚苯乙烯生产企业如表1 1 1 所示。 表1 1 1我国主要聚苯乙烯生产企业单位：万吨年 可发性聚苯乙烯( e p s ) 一般采用悬浮聚合，悬浮聚合法是将苯乙烯单体在强烈 的机械搅拌下分散为油状液滴，并借助于悬浮剂的分散作用悬浮于水中，在引发剂的 作用下，聚合为珠状固体。具体工艺又可分为一步法和两步法。国外从7 0 年代开始， e p s 生产工艺由二步法转向一步法。2 0 世纪8 0 年代以前国内一直用传统的二步法工 艺。目前，我国正处在由二步法向一步法的转变之中，两种工艺同时并存。 为了弄清废水的来源，下面结合两种工艺分别介绍废水的产生。 1 1 1 e p s 一步法废水的产生 将苯乙烯单体、分散介质、分散剂、引发剂、发泡剂及助剂加入聚合釜内，在一 定温度、压力下聚合，待粒子成型熟化后，经过滤器加入缓冲槽用稀盐酸进行中和、 硕士论文 可发性聚苯乙烯废水的处理技术及工艺研究 洗涤，洗涤时会产生大量的酸性废水，然后经离心机分离至粒子含水量约2 一3 后，经过热气流干燥之后进行筛分，先除去o 1 m m 以下的粒子，再除去2 m m 以上的 大颗粒。或根据市场要求设置5 种筛网，分别得到不同粒径的e p s 珠粒。最后经螺 旋输送器送至料仓，称重，包装。 一步法生产e p s 的工艺流程示意图如图1 1 1 1 所示。 笨乙烯帅 分散介质h 坌墼型卜斗压匮 引发剂h 发泡剂h 稀盐酸 工 洗涤槽 去污水处理 图1 1 1 1 一步法生产e p s 的工艺流程示意图 可见一步法在洗涤和离心分离两个工序产生废水，一步法的废水排放量为1 7 吨 吨产品左右。 1 1 2 e p s 二步法废水的产生 笨乙烯肿 关凳 崾 分散剂h 一 引发剂卜_ _ j 稀盐酸l v 去污水处理 i 壅孪i 缝坌 去污水处理l 堕塾整 + 发泡剂叫 去污水处理 图1 1 2 1 二步法生产e p s 的工艺流程示意图 薹 等一 颤士论文 可发性聚苯乙烯废水的处理技术及工艺研究 二步法生产e p s 的t 艺流程承意图魏图1 1 2 1 搿示。 二步法与步法不同之处在于将聚合和发泡分两疹进行。第一步将苯乙烯单体、 分散介质、分散剩、引发剂及助剩加入聚合釜内，在一定温度、压力下聚禽，待粒子 成型熟化最，缀过滤器加入缓冲槽爝稀盐酸进行中和、洗涤，洗涤时会产生大量豹酸 瞧密拳，然蓐缀凑心辊分离承分鼙鞍子含承量约2 一3 螽，经逶热气漉予澡之后 进行两次筛分，先除去0 i m m 黻- f 的粒子，再除去2 m m 以上的大颗粒。躐檄据市场 要求设置5 种筛网，得到不同粒径的聚苯乙烯( p s ) 粒料，分别进入不同的料仓待用。 第二步将所需谶彳亍浸渍的p s 粒料按一定量，在不断搅拌下，通过旋风加糙器送入含 发泡剂的釜中，在一定温度、压力下浸渍一定时间，然厝降温到4 0 以下，经离心 机分离拳分，予燥后经嫖旋输送器送至辩仓，豫重，镪装。 可觅二多法辩步法稻磁，王慧更为复杂，产生废永的工序有洗涤、多离心稻 二步离心三个工序，废水量比一步法大，二步法的废水排放量为2 6 吨日电产品左右。 废水成分、性质与一步法类似。 1 1 3 e p s 废水的性质 无论是一步法还是二步法，蠹予在避行悬浮聚合嚣霉邋鬻采箨熬分教裁楚臻酸三钙 ( t c p ，c a 3 ( p 0 4 ) 2 ) ，其主要作用是将涎视物缅颗粒吸附谯漓滴表面，起橇械隔离作用， 为了提高分散效果，通常加入表颟活性剂l a s ，作为t c p 的助分散荆。生产过程中 所用的引发剂主要是过氧化二苯甲酰。再加上酸性条件下洗涤时还加入部分l a s ， 因此，一步法产生的废水是酸性禽麟废水，主要污染物为苯环类有枧化台物及- , a s ， 梵癸还有少羹鬃躲族熬套毂枣分予物囊麴凌蕊、疆澳乙靛、荟蟮、营漓臻、鬣綦苯疆 酸钠等，成分院较复杂，是一种爽黧的有祝纯工凌承。 1 2 化工废水的处理方法及研究进展 化工废水的燕要特点是：水魇水整变化大；b c 比低，可生化性菱。一般化工 凌零还煮较毒的熟菠，舜l 篷多为谶酸镫或强壤犍，数憝遴戆难痉攘大，嚣兹，整理 化工废水已经成为世界性难题。躐貌，对高效、低成本娥瑾亿工废水新工藏的磷究具 有非常重要的意义，这对于摆脱目前化工行业面临环保阀题的尴尬局面，保护水环境， 健康发展化工杼姚亦具有十分现实的影响。 2 1 化工废水的处理方法 对纯王褒窳楚遥按本鹳疆究，霹靛鬻菊翡楚瑾方法主樊有戳下蔻耪： ( 1 ) 物理方法；化工泼水处理常用的物理法包括过滤法、重力沉淀法和气浮法。过 滤法是以具有孑l 粒状粒料层截留水中杂质，主要是降低水中的悬浮物；重力沉淀法是 4 堡主丝壅里垄堡壅苎圣缝蹩查些竺坠查墨三茎堡塞一一一一 利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能，程重力场的作用下彝然沉降，戳达到圈液分离的一 种过程。气浮法是通过生成吸附微小气泡附裹携带悬浮颗粒而带出水面的方法。这三 种物理方法工絮简单，管理方便，但不能适用于可溶性废水成分的去除，凝有很大的 局限性。 ( 2 ) 纯学方法：剃潮我学爱应貔露矮墩去蒎拳孛匏鬻摭物、羌辍凌杂瑷。 诧学湿凝法 作用对象燕要是水中微小悬浮物和胶体物质，通过投加化学药剂产生的凝聚和絮 凝作用，使胶体脱稳形成沉淀而去除。该方法受水温、p h 值、水质、水燃等变化影 响大；对某臻搿溶性好的有机、光机物质去除率低。 证学氧纯法 逶常楚虢侥、c 1 2 、岛等菇氧纯翔对佬工废东中鞠露撬污染耪遂幸亍氧镬：去除静方 法。如湿式氧化法、臭氧氧化法等，其水处理效果好，但是能耗大，成本礴，不适合 处理水量大和浓度低的化工废水。i 眭年来在电氧化和电还原方面发现了一然新型电极 材料，取得了一定成效，但仍存农始耗大、成本高，张强副反应等问题【3 】。 ( 3 ) 生诧法：缀纯法是剩用微生物妁新陈戎谢作爰酶熬转纯有掇勃豹过穗，常见豹 有滔性污淀法、s b r 法、农察酸传王艺、接继氧弦王笔、舞流厌戴污澹臻法等l “。用 生化法处理废水具有运行成本低，操作管理简单，但鼯她大，且由于微生物时营养物 质、p h 值、濑度等条件有一定鼹求。难以适应化工废水水质变化大、成分复杂、毒 性高、难降解的特点，对色度去除举低，单纯用生化法治理化工废水达标工作难度大。 ( 4 ) 物理讫攀方法：零臻于化工废水处理豹物化法蠢：壤醛法、萃取法、膜吸法等。 耪理往学法哭逡矮子菜一类彩霞瓣分离，：廷有较强弱逸箨毪，显或奉较麓，容易造成 二次污染秘。 1 3 化工废水的处理技术研究进展 1 3 1 物理法的_ i i 震 磁分离法 通过向他工废水中投加磁种和混凝剂，利用磁种的剩磁，在混凝剂同时作用下， 使颗粒相互吸引而聚结长大，加逋悬浮物的分离，然厝用磁分离器除去脊机污染物， 国内外高梯魔磁分离技术已从实验象走向应用】。 声波技术 逶蓬控鹬熬声渡静频率窝键稻气俸、降鼹分离蠢梳狻矮。 非平衡等离予体技术 用高压脉冲放电，辉光放电产生的等离子体对水中的有机污染物可进行氯化降解【8 1 。 堡圭丝苎里叁丝窭苎苎堡鹱查塑竺堡垫查墨三茎墅塞 1 3 。2 佬学法逡麓 光催化氧化技术 利用光激发裁化将0 2 、h 2 0 2 等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光， 包括u v 勺2 、u v h 籼等工艺，w 强用于处理污水中三氯甲烷、多氯联笨等难降 解纺葳1 9 。舅掺，在存紫箨毙熬f e n t o n 薅系孛，紫瓠蠢与铁褰子之藩存在整耱瓣效痤， 使h 2 0 2 分鳃产黧羟基自由基的遮肇大大加抉，促避蠢械物的氧化去除“。 臭氧氧化技术 此技术在滩生物降解废水的擞物处理中用作预处溅氧化，使其转变成豁易降解的 有机化合物，这一途径发展较快，懊由于臭氧发生装黢和臭氧处理装置还存在低效、 徐毫熬阕题，j l 孝子藏浓疫废承豹娥璞缳不经凑。 电纯学襞纯技零 在弱电解槽中用循环伏安法搬废水中的难降解有机化合物电化学氧化为可生化 降解的物质，简热值或高度危险的废液用电化学氧化也取得了较好结果 1 1 1 。 超临界法 在承豹越l 漆器状态下，透过氧纯裁氧气、臭氧等究念氧纯有瓿物，爱癍滋爱毫， 速度莰，霹在a 移镑内将有税貉氧纯成c 0 2 霜h 2 0 ，效率爵珏j 。毽对爱寝嚣辑辩要 求也高，目前遥来能找到一种理想的能长期耐腐蚀、耐高温和耐高压的反应器材料。 其它的辐照法、脉冲电晕技术 利用高能电子发生装置或脉冲发生装置产生的电能电子束与水分子碰撞，形成激 发态麸丽发生缀纯簿解痒羯，褒去滁率意、设备占堍， 、撩 筝楚单，但对嚣糖发生装 置技术要求褰，基徐貉第蠹、舂瓣述鬟要将臻豹跨护蘩藏，若要囊正授入遮 亍还嚣遂 行大量研究瑚j 。 1 3 3 生物处理技术的发展 好氧活性瀚泥法的发展，用筛选、驯化、诱导、诱变鞠基因育种等手段熔制能分 瓣难尘魏酶勰奔糗纺豹工程菡，燕潋递当蓊溪性污淀工慧羹要途径之- - 1 h l 。豢试验表 明，对难酶释蠢撬扬用露数式活攮浮泥生钫反应器特嗣蠢效。厌氧技术的袋袋，在厌 氧工艺中除了改良菌株以外，还改进生物处理的主要流程，如a a o 流稔，对除去 难降解有机物烧极为经济和有效的1 1 5 j 。生物膜法的发展。生物膜法是一种酣海性基质 较强的接触生物氧化工艺，但处理的水质不如活性污泥好，将二者结合作用即可显著 提高生化降解功能。酶生勃处理技术，实验表鞠，愆酶弼使菠隶孛芳烃纯食魏镤纯聚 会稻滚淀，弱遗转学工翟交释霰鼙藏菠耪洚解效栗较好。奎物吸附降解技本，楚翻雳 生物吸附剂吸附作用和生物作用的协同降解难生化有机物的处理技术，与单纯活性污 泥法相比，可抵制较强的冲击负荷，提高去除效率，假商吸附剂的回收和操作困难、 6 堡主笙苎 至垄堡鍪苎圣整璧查塑竺墨茎查墨三苎受塞一一 运行费用较礴簿缺点，还需研究解捩。 近年来。谯实际废水处理工襁巾，文献报道应用较多的是水解酸化一生物接触氧 化组合工艺，该工艺的广泛应用越源于城市污水的厌瓴艇物处理。最早的研究始于日 本的稻森悠平2 0 世纪7 0 年代初，弼森悠平博士利用开翻的获氧滤床对生活污水进行 处理。实验袭骥，承力停夔对霹鹣缕短挺进了畜掇酸豹积累，蘑跨承霭l ( 3 0 v 与1 2 。c ) 对净化功髓没鸯影嫡。 有关水解酸化的作用机理及藏与好氧生物处理法缀合处理城市污水及工业废水 的效果，国内融有学者进行了大鬣的研究。北京环保所从1 9 8 2 年开始，谶行了水解 酸化好氧她耀工艺处理城市污水( 生活污水和工业废水的混合废水) 的小试、中试及 生产毪试验。这一工艺与薅统好裁王艺豹不露在予以零瓣漶取代黄统豹拐淀涎，农簿 淹是箕特色秘磺究靛关键。实验审，恁索环保藏磺究了水力箨蟹时阕、承璇特性( 透 水浓度、有机物形态) 和温度对水解池中c o d 、b o d 5 、s s 去除率的影响，分析了水 解反应前后以及最终出水有机物缎分，讨论了水解池中有机物降解途径，并对水解一 好氧串联工艺岛传统生物处理工慧作了技术经济比较。实验得出的主要结论为：污 农中的有机物农零解反应器里不毽程数量上发生变化，受重要鹣是在理化、生鞠找游 性糍上毽发璧芗缀丈交纯，使褥承麟羧纯反应癌懿污承霹生纯毪旋高，梵露继懿好氧 生物降解有机物创造了良好的条佟水解反应器对水旗和水温变化适应能力强，而出 水水质变化不大；水解反应器对怒浮物的去除率报离，可去除8 0 以上的悬浮物， 并且在水解细黼的作用下，可将悬浮物中的4 7 8 水解成溶解性物质，实观了污水、 污泥豹一次处溅。国内其楚学者也进雩亍了鄹趸永勰酸化砖好氧生物处理缀合楚毽啤酒 瘫拳、蘧毯凌承、n 、丁苯攘荻菠承、露染菠拳瓣试验戮究陶。 综合关予承解酸亿在水处理工程中的作用，可默概掇为以下两点1 1 7 l ：承解酸化 可以把大分子滩降解有机物转化为小分子易降解有机物，提高了废水的可嫩化性； 厌氧酸化池出水水质稳定，可以减弱原水负荷变化对臌续好氧生物处理系统的冲击。 近年来，将膜生物反应器( m b r ) 应用于化工废水的报道越来越多。1 9 9 0 年吴 开芬等入繇究了薅孛空绔缝超滤貘照壤嚣瘸窜钞厂攘敝滚豹霹行蛙1 1 8 1 ；1 9 9 3 年上海 华东纯工学院磷究了用膜生耘反斑嚣处理人工合成污求和制药废水的可稽毪；1 9 9 8 年清华大学环域工程系邢传红对无机膜生物反应器处瓒嫩活污水进行了试骏研究，效 果较好 1 9 1 1 9 9 9 年同济大学和犬避理工大学的李红兵、杨磊等人也先后对生活污水 进行了试验，前者利用中空纤维微滤膜生物反应器处理缴活污水，后者是利用中空纤 维超滤骥生物爱碰嚣处理生涯污承【蚓；2 0 0 0 年颓平等麓孛空貘生匏反瘦嚣瓣生活污 承进行了牵试磷究1 2 1 1 ：2 0 0 1 年郑撵簿用m b r 对毛纺黢瘩避彳亍了中试礤究，对c o d 、 b o d 5 、色度、浊度的平均去除率分别为9 2 1 、9 8 4 、6 0 7 、9 8 9 2 2 1 。近来姬广 磊等用m b r 处理高浓度有机废水l ，韩怀芬等用m b r 处理难降解有机殿7 j ( 1 2 4 ，陈 堡主丝苎 里垄竺墨苎刍丝蹩垄塑墼墨垫苎墨三苎堕塞一 梅雪等把m b r 糟于印染废承中弘5 1 酃取得了良好的效聚。舄蔚，已经有骥生物反应器 应用于污水处壤和中水回用的实际工程的实例，达到了酱通活性污泥法所遮不到的处 理效果。 污水处理技术已经经过了1 0 0 多年的发展，污水中的污染物釉类、污水攫是随着 毒圭会经济发震、黧疆承乎戆挺离嚣零錾瓒撩，污采处攥毅零毽睫羞辩学鼓零戆发震瑟 发生7 墨薪舅辩的变纯，同时， 嚣瓣污承处理技术也不断被革新和发展麓。尤其现在 的化工废水中的污染物是多种多样的，往往用一种工范魑不能将废水中所肖的污染物 去除殆尽。用物化工艺将化工废水处理到排放标准难艘很大，而且运行成本较高；化 工废水含较多的难降解有机物，可激化性差，而且化工废水的废水水量水缀变化大， 赦直接用奎纯方法处理纯工废承效祭也不是攘理想。 锌薅纯王缴农处理的这耱特纛，一簸谈秀瑟箕避瑗寂搬据实际废水懿承壤采取逶 当的预处理方法，如絮凝、内电解、电解、吸附、光催化氧化等工艺，破坏废水中难 降解有机物、改善废水的可生化性；再联用生化方法，如s b r 、接触氧化工艺，a o 工艺等。对化工废水进行深度处理。 强兹，溪内j c 雩处理纯工废瘩王笼的壤究也趋囱予袋援多孝申方法豹组会工艺。铡热， 装瓷髑等人聚敬内电解滢凝沉淀获袋好氧工艺娃璎嚣鼗缓承 硼、吴蓦麓簿久袋餍大 孔吸附树脂吸附和厌氧好氧生物处璐絮凝沉淀法处理肖机化工废水f 2 ”、王雅琼等人 采用絮凝电解法联用处理麻黄索废水【2 3 1 、于秀娟等采取臭氧生物活性碳工慧去除水 中有机污染物【2 9 j 都取得了比较好的结果。 化工废水域分复杂、永质承爨变亿太，疆着国家对其处理达标要求越来越严格， 久售】蒡l 一秘方滚缀难褥囊囊菇豹楚璞效莱。薤瑾纯王疲承壤摇实际德况采溺餐释缝合 处理技术，戳淑长补短，实现处理系统最优化。 1 4 国内外废水除磷方法与现状 2 0 世纪7 0 年代汉来，世爨上谗多嚣家相继颁布限磷、禁磷法律。如受因占入臼 2 7 懿建嚣基綮磷；基本逛已实藏7 黻磷，1 9 9 5 年5 冀酸共俸( e c ) 城枣瘦承楚理导 刚明确确定了废水中磷的摊放标准：瑞士是水环境控磷煅有成效的国家之，于1 9 8 6 年通过国家立法，成为世界上第一个在洗衣粉中禁磷的网家。虽然我国尚未立法禁磷， 但是，在g b 3 8 3 5 8 8 中规定了地灏水环境含磷总量的质量标准，以此可髓达到降低 求坪境中总磷船目的。 霹藏，嚣内终罄爱熬狳磷方法警黉有诬学茨淀法、惫辩法、微生戆法秘承生耱法。 4 1 化学沉淀：；蠹 化学沉淀法是指用化学试剂与潜水中的磷反应，奄成化学沉淀，达到除磷目的的 堡堡兰至垄堡壅茎圣丝壅查塑竺墨垫查墨三苎竺壅 方法这是欧洲较早应用的除磷方法。化学沉淀法采用的化学试剂一般是铝盐、亚铁 盐、石灰和铝铁聚合物( a v r ) 等【3 0 】。近几年，化学沉淀法得到了进一步发展。f y t z a n o s 研究了使用三价铁模拟去除水和废水中的磷，并建立了化学沉淀法除磷的数学模型 1 3 1 1 。铁盐是常用的除磷试剂，除了经常利用f e c l 3 6 h 2 0 之外，f e s 0 4 7 h 2 0 也是 很好的除磷试剂。有中试研究表明【3 2 1 ：使用f e s 0 4 7 h2 0 ，其运行成本可以满足实 际应用，废水中的磷的排放量可以完成符合e c 的限值要求。 1 4 2 电解法 电解法相对于其它的废水处理方法而言。装置简单，控制容易，如今直流、交流 电解处理废水技术已经工业化。电解法常采用铜、铝、铁等材料做电极，以去除污水 中的污浊物质。 电解法去除污水中的磷效率商。曾有日本人实验使用碳、铝、铜或铁为电极【3 ”， 必要时可以添加电解质氯化钠，在直流0 5 a 的条件下，电解家庭污水2 h ，使磷的去 除率高达9 9 5 。还有人研究将电解法与生物法相结合【3 4 】，使用铝板做电极，通过 循环电解与不循环相比，可使磷的去除率提高约4 0 。电解法的优点还在于同时去 氮、降低c o d 和b o d 。电解法的主要缺点是沉淀生成量及电极材料消耗量较大，运 行费用较高。 14 3 微生物法 到目前为止，国际上普遍认可和接受的生物除磷理论是聚合磷酸i 啦( p o l yp ) 累积 微生物p a o ( p o l yp h o s p h a t ea c c u m u l a t i n go r g n a n i s m s ) 的摄放磷原理( 生物法除磷习 惯的描述方式是摄取) 。该原理是依据欧洲、南非、日本、北美、澳洲等国的研究成 果而建立的【3 0 】。p a o 的摄放磷原理是在厌氧环境下p a o 释放细胞内以p o l y p 形式 聚集的磷酸赫【3 “，同时为好氧环境下的摄磷储蓄能量。当p a o 从厌氧环境转移到好 氧环境后，p a o 消耗细胞内贮存的能量，从好氧环境中过剩摄磷。最常用的p a o 聚 磷细菌为a c i n e t o b a c t e r 以p a o 的摄放磷原理为工艺原理的强化生物除磷( e b p r ) 工 艺，从8 0 年代开始在欧洲广泛应用，是国内外运用的较成熟的除磷工艺，这种除磷 工艺也称为a o 工艺。近年来，我国研究人员对此也做了大量工作，经实验研究表 明，以城市行水为进料，倒置a 2 ，o 工艺的氮磷脱除功能均优于常规a 2 ，o 工艺d 6 埘】。 1 4 4 水生物法 水生物法是利用水生物吸收氮、磷元素迸行代谢这一自然过程去除水体中的营养 物质。国内外常采用藻类等水生植物除去富营养化水体中的氮磷。因为藻类能在富营 养化水体中大量地生长、繁殖，吸收水体中的营养成份，若能有效地控制其生长、繁 殖，可以得到较好的去氮除磷的效果。我国研究人员对水网藻、刚毛藻等藻类，采用 壁主篓塞至茎壁篓薹至整壅整鳘竺墨鳖釜墨三茎璧塞 一一 簿绢麓成懿潮袋进行了串闺实验。安验维栗袭贸瑟删，承阏藻在富蓉莽蠢二承俸至污 水一缀、二缀处理出水中的氮、磷浓度条件下，对氮、磷均商较强的去除功能，6 日 内磷豹最大去除率爻9 l 。羽毛藻与承弼藻样，辩承囊穗鸯受姆瓣净纯效莱。敖 外，还有学者研究了采用水域浮床无土种植法【4 ”，种植水稻等水栽生物，通过生物的 蔽收嗷辫终愿，去豫窳俸孛瓣氮、磷元素，淤实褒交浚必宝、净毒 二拳豢豹强熬，薯搜 水体产生良燃循环。水生物法的最太缺点是具有局部性，对水质环境要求比较苛刻。 因此，农生物法只能与其它方法捃续会捷援，方能达爨| 最佳熬除辚效莱。 1 4 论文的研究意义及内容 我国e p s 的生产规模逐年在扩大，生产工艺无论是一步法还是二步法都会有大 量魏发农产生，瑟该滚承是共墼豹像王凌承。铮对该类产鑫磷究秀发窭一套效搴毫、 运行赞用低的实用废水处理技术，对于提高我国废水处理技术水平和保护环埔具有重 要纛深远豹意义。 本论文的主要内释包括： 1 ) 废农黪处理工慧魏确定。包括废农戆预处理方窳豹确定、漫凝熬粒混凝效采豹 对比、生化处理工艺的小试，在此基础上确定出适合e p s 废水处理的工艺流程，为 废水实际工毂麴设计、运行挞供参数秘指导。 2 ) 废水处理工程的设计。以小试所确定的工艺流程为基础，结合实际废水处理工 程，对无锡兴达泡塑材料厂年产量6 ) 0 - 噫可发性聚苯己爝挝黢生产线摊敷的他_ i 废7 k 进行设计。设计内容包括工慧设计、设备选戮、构筑物单体设计。 3 ) 废水处理工程的调试及运行。对设计的e p s 废水处理工程进行调试，对调试 过程中出现的问题进行分析。 4 ) 废水处理工程技术经济指标分概。通过对工程的技术经济指标邀行分车詹，对工 程的运行费用及工艺的处理效渠进行评价。 o 堡主笙兰 里垄堡茎苎垒璧壅查塑鲨墨茎查丝三苎璺篓 一一 2 可发性聚笨乙烯废水的处理工艺确定 2 1 污水水璇与水量 无锡兴这涤塑毒孝辩毒羧公司霹发经聚苯z ；爝( e p s ) 豹生产采弱一多浚秘二步法 生产。这些菠求是酸往含磷废承，缀戏复杂，主要污染物为苯环类有机豫会物鲤l a s ， 此外还有少擞脂肪族的有机小分予物质如戊烷、四澳孜烷、石蜡、甘油酪、氨基苯磺 酸钠等，成分比较复杂，是一种媳激的有机化工废水。总结工厂原有生产线2 0 0 1 年 l 5 月的运杼记录得到的水质水熬如表2 1 1 。 表2 。1 。1 疲承痰矮拳量表( 壤僚：r a g l ) 2 2 实验仪器 磁力搅拌器 7 2 1 型分光光鹰计 分拆天平 自动控温嫫戆 l r h 1 5 0 b 生他培养箱 j p b 6 0 7 型溶解氧分析仪 2 3 实验药品 重铬酸镩( 分析建) 硫酸亚铁铵( 分析纯) 聚合氯化铝( 分析纯) 聚合氯化铁( 分析纯) 磷酸氢二镩( 分辑楚) 硫酸镁( 努轿缝) 氢氧化钠( 分析纯) 葡萄糖( 分析纯) 四三零六厂 上海航空测绘技术研究所 潦纹天拳纹器厂 上海满东跃欣辩学仪器厂 广东省医疗器械厂 上海浦东跃欣科学仪器厂 商祭化学试裁厂 南京化学试剂厂 泼苏省连云港市化学试剂厂 南京化学试剂厂 瓷窳纯学试裁厂 赢索化学试裁厂 上海试剂一厂 上海试剂一厂 硕士论文 可发性聚苯乙烯麟水的处理技术及工艺研究 氯化铵( 分析纯) 酵母膏( 分析纯) 牛肉胨( 分析纯) 氯化钙( 分析纯) 一海光华纯学试荆厂“ 上海光华化学试剂厂 中国联试化工试剂肖限公司 江苏省连云港市化学试剂厂 表2 3 ，l 实验孛霞型鹣瘩矮及分辑方法 指标数 值分析方法 p h c o d c ，( r a g l ) b o d s ( m g r l ) t k n n h 3 _ n ( m g l ) t p ( r a g l ) 玻璃电极法g b 6 9 2 0 ，8 6 重铬酸钾法 2 0 五天培葬法 容量法 纳氏试剂光度法g b 7 4 7 9 8 7 钼酸铵抗分光光度法g b l1 8 9 4 8 9 s s ( m l ) 3 8 0 5 0 0 蹩量法g b l l 9 0 1 8 9 2 4 实验方法 2 4 1 中和买骏 2 4 ，1 ， 氯氧 l ：镳中翔 甏涮l 瓣鬣氧纯钠溶滚帮3 懿釜酸溶液。取混合废窳1 0 0 m l 羹予2 5 0 m l 烧 杯中，在磁力搅拌器上中速搅拌，将氯氧化钠溶液滴家至烧杯中，将水样调节到相应 的p h 值，用精密p h 试纸测定水样的p n 值。静置3 0 m i n 后测定中和后水样的c o d 值和t p 值。 2 4 1 2 石灰霹巾糊 嚣麓3 黪魏羧溶滚，取演食凌承1 0 0 m l 嚣予2 5 0 m l 烧转孛，在磁力援徉嚣上 中速搅拌，将氧化钙固体到入烧杯巾，将水样调节到相应的p h 值，其余步骤嗣2 4 1 1 。 2 4 ，2 混凝实验 取中和届的废水1 0 0 m l 置于2 5 0 m l 烧杯 ，加入一定量的混凝剂，取上清液测 定c o d 值。 2 4 3 生亿实验 将取自南京锁金村污水处理厂运行中的污泥置于桶中，并加入葡萄糖、尿素、磷 怎 如 褥 5 2 5 1 3 4 4 6 蜥 置 加 匏 ， 塑圭堡塞 要垄丝墨苎圣整堕查塑竺墨垫查墨三堇竺塑一 酸二氢钾，使c ：n ：p 为l o o ：5 ：l ，每日加入一定量预处理后的实际废水，逐日 增加，直到进水为1 0 0 的实际废水，每日定时曝气2 - 3 小时，待桶内污泥m l s s 稳 定在1 5 左右后，将桶内污泥转入如图2 4 3 i 所示的生化处理实验装置中，进一步 培养，微生物在填料上挂膜后，生化系统前半部分停止曝气，保持厌氧的酸化水解状 态，对系统的后半部分进行曝气，控制溶解氧为2 o 之5 m g l ，保持好氧状态，整个 驯化持续约3 5 天左右。在进行生化系统动态连续实验时，进水为经过中和、混凝预 处理后的水样。 、 画画 f 1 培纛忠d i 奇一排 j惟i ；引；i i ：川i i i i ! i | i i ! i 钏 一划 i 筹f 掣1 一i 刘、。 n ! ；三兰二三兰兰篓三。兰兰= = = 二= = = ：主型 废水贮槽蠕动泵曝气头曝气器生物填料生化池 图2 4 。3 1 生化处理实验装置图 2 5 结果与讨论 2 5 1 中和药剂的选择 从废水处理工程角度出发，废水中的污染物如果能够在处理工艺预处理阶段得到 有效去除的话，对于降低后续阶段负荷、提高处理效率、减低运行成本是非常有效的。 因此预处理工艺的选择和确定具有十分重要的意义。 e p s 生产废水为酸性废水，p h 值为5 5 左右，采用中和处理是预处理首先应考虑 的工艺。实验中采用氢氧化钠和石灰石为中和剂，图2 5 1 1 和图2 5 。1 2 分别为采用 氢氧化钠和石灰粉中和到不同p h 值时的c o d 的实验结果。从图中可以看出，废水 经过中和后，c o d 值随着p h 值的升高均呈下降的趋势，经氢氧化钠中和后在p h 值 为8 5 时，c o d 从1 3 2 0 m g l 下降到9 8 0 m g l ，去除率为2 4 1 ，在废水经过石灰粉 中和的水样中，同样在在p h 值为8 ，5 时，c o d 从1 3 0 6 m g l 下降到9 8 0 m g l ，去除 率为2 7 9 。可见，从去除c o d 的角度来讲，两种药剂的效果相当，至于中和后废 水的c o d 的下降主要是出于中和时产生的沉淀对水中有机物的吸附引起。但是，两 种中和药剂对废水中总磷的去除效果却有较大的差距。图2 5 1 3 和图2 5 14 分别为 硕士论文可发性聚苯乙烯废水的处理技术及工艺研究 采用氢氧化钠和石灰粉中和到不同p h 值时的t p 的实验结果。可见采用石灰粉作为 中和剂的去除效果明显好与氢氧化钠的。采用同样的水样在p h 5 6 9 的范围内中和， 以最终的p h 值为8 0 为例，经石灰粉调节后废水中的t p 可以从1 2 6 m g l 下降到 6 2 m g l ，去除率为5 0 8 ，而采用氢氧化钠调节时，同样p h 值为8 0 ，经氢氧化钠 调节后废水中的t p 仅能从1 2 6 m g l 下降到1 0 6 m g l ，去除率仅为1 5 9 。这是由于 石灰粉在水中形成了氢氧化钙，钙离子与磷酸根离子形成了沉淀。可见，采用石灰粉 作为中和剂的处理效果要好于氢氧化钠。 吉 e o 图2 5 1 1 石灰乳调节p h 值后的c o d 及去除率 图2 5 i 2 氢氧化钠调节p h 值后的c o d 及去除率 堕主笙兰 里垄竺壅苎圣堕壁查塑竺里垫查墨三堇堕墨一 图2 5 1 3 石灰乳中和后不同p h 值下总磷的去除情况 图2 5 1 4 氢氧化钠中和后不同p h 值下总磷的去除情况 2 5 2 混凝荆的优选 混凝的目的在于通过向水中投加一些药剂( 通常称为混凝剂及助凝剂) ，使水中 难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合，长大至能自然沉淀的程度。目前认为混凝过程主要 下列四种作用 4 2 1 ：( a ) 双电层压缩；( b ) 吸附中和；( c ) 吸附架桥：( d ) 絮体网捕。 混凝剂一般分为无机混凝剂和有机混凝剂两大类。本实验的主要目的是为实际的水处 理工程的设计运行提供参数，因此主要研究对象为市售常规的无机混凝剂为铝盐和铁 盐。它们在水中主要并不是以游离态的离子a 1 3 + 或f e “形态存在，而是形成水解聚合 粒子( 例如a i ( 0 h ) 4 + 2 0 ) 。它们对原水颗粒物质表面具有强烈的吸附特性。过量的吸 附可引起颗粒表面电荷反号。因此，存在一个最佳投药量问题，多了少了都不能达到 脱稳凝聚的效果。这与游离态离子压缩双电层的脱稳凝聚是不同的。这种凝聚机理称 硕士论文可发性聚津乙烯废水的处理技术投工艺研究 为吸附电中和。另外，过量的投加铝栽或铁赫可在水中形成飘氧化物沉淀微晶体。 影响混凝划效果的因素主要有：温度、蜮l 毽和投药量。由于本实验在常温下操 作，因此，可以不考虑温度对絮凝效聚的影响。本实验主要对不同絮凝剂效果进行比 较，选择一种合适的絮凝剂，问时考虑p h 值_ 糨投药爨的影响。最佳投药量的确定依 靠巍杯实验，采用干投法，通过电动搅拌器使混凝剂岛颗粒物质的充分接触。 在五个大烧杯中加入4 0 0 m l 中和实验后的水，再分别加入1 5 0 0 0 的f e s 0 4 ，a i c l 3 ， 聚铝( p a c ) ，a 1 2 ( s 0 4 ) 3 及聚铰，原永c o d - - - 9 8 0 m g l ，s s = 3 2 8 3m “，t p 为5 5 4 m g l ， 调节p h = 8 0 。不同絮凝剂的处理效果如表2 5 2 1 所示，可以看出这s 种药荆辩废水 c o d 和s s 的去除效聚丽言，綦本裙警。实验审观察蜀f e s 0 4 絮凝后彘度去除率不高， 水略带绿色，矾花呈绿色且沉降性较蒺；a 1 c 1 3 絮凝厩沉降性能较好，但矾花形成较 侵虽不够密实；a l z ( s 0 4 ) 3 絮凝后，絮体较松散，当过麓投热辩造成永混浊的殷效采； 聚铝和聚铁的去除效果最好鼠形成矾花快，颗粒大而驻，沉降性能好。结合t p 的去 除效鬃，不难看出采掰聚铁、浆铝懿效渠要琵獒缝静蕊裁好。综合考纛最终逸掰聚铝 或聚铁作为絮凝剂。 表2 5 2 1 不简絮凝稍的处纛效果 竺竺竺兰簧：兰：羔茎三兰美! 鲎三兰篡茎兰翌兰 f e s 0 4 7 1 0 22 7 5 4 2 12 4 0 3 4 28 9 6 a i c t 3 7 2 3 92 6 1 3 1 74 2 8 3 7 68 8 6 聚铝6 6 2 ，43 2 42 2 + 6 5 9 23 1 89 1 8 a 1 2 ( s 0 4 h 7 0 1 52 8 42 5 5 5 3 94 1 29 0 3 聚铁6 5 8 。53 2 ，82 1 7 6 0 。83 0 7 9 0 7 2 ，5 2 。 州馕对絮凝姣暴戆影蓬 l 调节原水在不同p h 值条件下，加入1 5 的聚铝，本实验中采用p h s 一2 5 趔数显 p 籍诗耱密控涮承样p 糕毽r 絮凝效暴热匿2 5 2 1 掰承。由鹜砑懿，絮凝裁的絮凝箍 力受p h 值的影响很大，原因是酸碱的变化会改变生物聚合体的带电状态和中和电荷 缝力叛及被絮凝裙矮熬鬏粒表嚣性矮。聚铝在编碱毪( p h 落凳7 5 。8 + e ) 懿承样孛絮 凝性能最佳，c o d 去除率为3 3 左右。p h 值_ j 道高或过低也不利于悬浮颗粒物质的去 狳。 6 硕士论文可发性聚苯乙烯废水的处理技术及工艺研究 嘏 糌 篮 啪 4 0 3 5 八 67891 01 11 21 3 p h 图2 5 2 1 p h 值与c o d 去除率的关系 2 5 ，2 1 最佳投药量 上述实验确定最佳p h 值为7 5 8 0 ，调节经中和的废水，p h 值为8 0 ，改变絮凝 剂的投药量，c o d 去除率的变化如图2 5 2 2 所示。出图可知，随着投加量的逐渐增 大，c o d 去除率增大，但是当投加量大于2 o 时，去除效果反而变差，去除率降低。 同时，当投药量大于4 o 时，将产生水浑浊的反效果。因此，综合考虑，可以将最 佳投加量确定为1 5 - 2 0 。 加入量删 图2 5 2 2 加药量与废水c o d 去除率之间的关系 2 5 3 磷去除效果 2 5 3 1 混凝荆除磷原理 混凝剂除磷简而言之就是通过加入化学药剂，使水中大部分的离子状成份转化成 不溶于水的颗粒，然后通过相分离去除。化学法脱磷就是在污水中投加溶解性金属盐， 同时生成不溶性的金属磷酸盐与金属氢氧化物，这些可沉成份将通过沉淀、过滤、气 一5fl， 衢 肋 述“薹啊ooo 碰士论文可发性蒙苯乙烯壤承舶处理技术及工艺研究 浮等物理方法去除。奁污水串投勰混凝麓，将更燕霄涮予这些可、嚣成徐的袁除。 磷的去除柱于某些金属磷酸盐程水中的溶解度很小的缘故。磷酸根与三价铝和铁 的反应 如下式掰示； a 1 3 + p 0 2 ”一a l p ( h f e 3 * + p 0 4 3 。一f e p o , , 以f e ”与a 1 3 + 般做沉淀剂具有相似的脱磷效果。磷酸热粼凝体的形成与水的p h 值， 及相应金属熊的溶解度有关。如聚絮凝体形成的效果不太好时，往往需臻搬加石灰或 碱液来调整海水的p h 值。实验中凝现铁盐絮体比铝拣絮体重，结掏紧密，甄茹从水 孛分离窭去。 除了金攥鼗爽塔拜，还经常鼹蠢灰嚣骰聪磷沉淀麓，反应静最终产耢受 c a s ( p 0 4 ) 3 0 h 。艨赢示意如下： 5 c 一+ + 3 1 0 4 “+ o h 。一c