腈纶废水处理工程设计

腈纶废水处理工程设计

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

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

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COD cr、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

丙烯腈污水 1＃集水池 1＃中和池 1＃事故池混凝气浮池 3＃集水池

腈纶污水 2＃集水池 2＃中和池 2＃事故池

水解酸化池 SBR反应池生物活性炭滤塔陶粒压滤器出水

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（bSPN），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COD cr、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)。