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    苯氨基乙腈生產廢水處理技術

    2014-03-03 11:54 分類:技術應用 來源:中國污水處理工程網

    隨著我國經濟的快速發展,人口的增加,水資源的消耗量不斷增大,由此造成的水污染也越來越嚴重。在各類水污染中,高濃度有機廢水危害巨大,尤其是染料化工廢水,有毒有害物質濃度高,可生化性差,一般處理方法難以奏效,引起了各國學者的重視。本文在實驗室條件下對苯胺基乙腈生產廢水的處理技術進行了系統研究。苯胺基乙腈是一種染料中間體,其最終產品靛藍粉主要用于牛仔布染色。在苯胺基乙腈生產過程中產生含苯胺基乙腈、苯胺、氰化物等高濃度高毒性高氨氮有機廢水,可生化性較差。通過氣質譜定性分析得知廢水中含有大量結構中帶有苯環的物質,如苯胺基乙腈、苯胺、苯胺基脲等,這些物質對微生物都有很大的毒性。若要通過微生物降解法處理該廢水,必須對廢水進行至少十倍以上的稀釋,這造成處理構筑物和設備的基建投資增大,經濟上不合適。因此,本文設計了以萃取、吸附、氨吹脫為主的物理化學預處理方法,大幅度消減廢水中的有毒有害物質,提高廢水的可生化性,然后再以生化法處理使之達到了排放標準。在分析廢水中的有機物組成和性質的基礎上,選擇了以甲苯為萃取劑,三級逆流萃取處理該廢水。廢水中的主要污染物苯胺和CODCr去除率分別為92%和52%。并以稀硫酸為反萃劑,比較成功地再生了甲苯,再生后的甲苯對苯胺的萃取能力為新鮮甲苯的99.4%。為了廢水處理后可以回用,進行了活性炭吸附試驗。實驗結果顯示,活性炭對苯胺和COD的吸附規律可以以Freundlich等溫方程式和Langmuir等溫方程式來描述。吸附后的廢水經小試實驗表明可以回用。高濃度的氨氮會限制微生物的活性,本文利用吹脫法進行脫氨實驗,實驗結果顯示在pH>12,溫度高于40℃條件下,在較短的時間里,氨氮的脫除率可達90%以上。在后續的生物處理實驗中,本文采用適合水質波動較大、處理水量較小的序批式活性污泥法(SBR),在進水CODCr濃度低于1600mg/L時,SBR系統表現出優良的處理性能,反應器出水經泥水分離后可以達到國家綜合廢水二級排放標準。在實驗的基礎上,本文對此廢水做了簡單的工藝設計。

    【關鍵詞】:苯胺基乙腈 萃取 吸附 吹脫 SBR

    1.1 水資源危機

    1.1.1 世界水資源危機

    國際分析家預測,21世紀是水的世紀。水資源危機早已成為世界各國所關注的一個重要問題。早在1977年聯合國水事會議就已提出警告:“石油危機以后的下一個危機就是水的危機。”1987年聯合國發表了《世界水資源綜合評估報告》,向全世界發出了淡水資源短缺的警報,指出“缺水問題將嚴重制約下個世紀的經濟和社會發展,并導致國家間的沖突,甚至爆發戰爭。”這些警告或警報今天看來決不是危言聳聽。

    世界的水危機已嚴重制約人類的可持續發展。如今,全世界目前有15億人未能喝上安全的飲用水,24億人缺乏充足的用水衛生設施。聯合國警告,到2025年世界將有近一半人口生活在缺水地區,北非和西亞尤為嚴重。自1970年以來,由于全世界人口的激增,世界人均供水量已經減少了1/3。自1980年以來,全球用水量增長了3倍多,估計目前年用水量已經達到4340億立方米??傊?,水資源日益匱乏使得各國爭奪越演越烈,其爭端勢必越來越頻繁。

    1.1.2 中國水資源危機

    1.1.2.1 水量危機

    中國的水危機早已敲響了警鐘。我國是一個水資源貧乏的國家,水資源總量居世界第6位,2002年人均水資源量2180立方米約為世界人均的1/4,排在世界第121位,是世界13個貧水國家之一。在全國669個城市中,缺水城市達400多個,其中嚴重缺水的城市114個,日缺水1600萬噸,每年因缺水造成的直接經濟損失達2000億元,全國每年因缺水少產糧食700-800億噸。據專家分析,到2010年,我國將進入嚴重缺水期;到2030年,我國人均用水量將下降到1760立方米,臨近國際公認的警戒線,全國缺水將達400-500億立方米。如今,我國水資源供需矛盾進一步加劇并達到白熱化,水資源危機已成為所有資源問題中最為嚴重的問題之一,前景令人十分擔憂!

    1.1.2.2 水質危機

    水資源是量與質的高度統一,21世紀我國不光面臨著水量的危機,同時水質危機更加嚴重,甚至因水質問題所導致的水資源危機大于水量危機。目前,無論是地表水還是地下水,我國的水質污染非常嚴重。根據全國2003年對全國109700公里河流進行的評價,符合《地面水環境質量標準》(GB3838-2002)的Ⅰ、Ⅱ類標準只占29.4%,符合Ⅲ類標準的占33.0%,屬于Ⅳ、Ⅴ類標準的占20.3%,超Ⅴ類標準的占16.9%。如果將Ⅲ類標準作為污染統計,則我國河流長度有70.6%被污染,約占監測河流長度的2/3以上,可見我國地表水資源污染非常嚴重。

    我國地下水資源污染也不容樂觀。“八五”期間水利部組織有關部門完成了《中國水資源質量評價》,其結果表明,我國北方五省區和海河流域地下水資源,無論是農村(包括牧區)還是城市,淺層水或深層水均遭到不同程度的污染,局部地區(主要是城市周圍、排污河兩側及污水灌區)和部分城市的地下水污染比較嚴重,污染呈上升趨勢。具體而言,根據北方五省區(新疆、甘肅、青海、寧夏、內蒙古)1995眼地下水監測井點的水質資料,在69個城市中,Ⅰ類水質的城市不存在,Ⅱ類水質的城市只有10個,只占14.5%,Ⅲ類水質城市有22個,占31.9%,Ⅳ、Ⅵ類水質的城市有37個,占評價城市總數的53.6%,即1/2以上城市的城市地下水污染嚴重。

    進入21世紀,雖然隨著我國環境治理力度加大,水質惡化的勢頭有所控制,但從總體上來判斷,水質惡化的趨勢不可避免,從空間上,將由大陸向海洋,從城市到農村擴展,如果不采取有利的措施,一些城市、地區或流域甚至全國可能發生水質危機,可以說,水質危機危害遠遠超過水量危機。

    1.2 水污染現狀

    我國水污染主要來源于工業及城市廢水的排放,農業施用化肥、農藥、有機肥的流失以及固體廢料的淋溶。2002年全國廢污水排放總量631億噸(不包括火電直流冷卻水),其中工業廢水占61.5%,生活污水占38.5%。

    廢水中的污染物種類根據對環境造成污染危害的不同,大致可分為固體污染物、需氧污染物、營養性污染物、酸堿污染物、有毒污染物、油類污染物、生物污染物、感官性污染物、熱污染等。目前,來自化學、石化、造紙、食品、制革和紡織工業以及未經處理的生活污水中的有機污染物,是河流和其它水體點源污染的主要來源。水體中有機污染物是指以碳水化合物、蛋白質、脂肪、氨基酸等形式存在的天然有機物質及某些人工合成的有機物質。有機污染物進入水體后,使水體中的物質組成發生了變化,破壞了原有的物質平衡狀態。在有氧即溶解氧水平較高的情況下,排入水體的有機污染物質,通過物理、化學、物理化學和生物化學反應,而被分離和分解,使水體基本或完全恢復到原來的平衡狀態。但是, 如果排入到水體中的有機污染物質含量較高,大量消耗了水中的溶解氧,超過了水體自我凈化能力,這時有機污染物便轉入厭氧腐敗狀態,產生H2S、甲烷氣等還 原性氣體,使水中動植物大量死亡,水體變黑變混,發生惡臭,嚴重污染地球生 態環境?;瘜W需氧量(COD)是表示水體中有機污染物相對含量的重要指標之一。 通常根據水體中的CODCr大小把污水分為低濃度有機廢水(CODCr ≤ 500mg/L)、 中等濃度有機廢水(500mg/L ≤ CODCr ≤2000mg/L)、高濃度有機廢水(CODCr> 2000mg/L)。其中高濃度有機廢水對環境的危害最大。高濃度有機廢水具有污染 物含量高、危害嚴重、處理工藝復雜、投資運行費用高等特點。由于采用常規的 廢水處理方法難以凈化或無法滿足凈化處理的技術和經濟要求,使得這類高濃度 有機廢水成為現階段國內外環境保護技術領域亟待解決的一個難題[1]。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。

    1.3 高濃度有機廢水處理方法

    對于高濃度有機廢水處理,應根據有機污染物的物理化學性質、生物可降解性 等來選擇有效的處理方法。根據有機物是否具有生物毒性,以及是否被微生物降 解,通??梢苑譃橐韵聨最悾海?)無生物毒性,易降解的,包括大多數有機物; (2)無生物毒性,難降解的,有木質素、纖維素、烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇等; (3)有生物毒性,可生物降解的,有鄰氯酚、甲醛、苯酚、硝基化合物等;(4) 有生物毒性,難生物降解的,有多氯聯苯、吡啶等。對于易生物降解高濃度有機 廢水(淀粉加工廢水、釀造廢水、屠宰廢水等)一般采用高效厭氧反應器來生物 降解,如上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧折流板反應器(ABR)、膨脹顆粒污 泥床(EGSB)、內循環反應器(IC)等;對于有生物毒性可降解的有機物大多采 用馴化后的微生物進行生物降解;對于有生物毒性又難于降解的一般是采取物理 化學方法直接降解或去除,或者采用物理化學法提高廢水的可生物降解性,然后 再利用微生物降解法。目前,主要應用的是物化法去除廢水中的難降解有機物或 提高有機污染物的可生化性,然后再利用厭氧、好氧或厭氧+好氧的方法進一步消 減水體中的有機污染物。

    詳情請下載附件:苯氨基乙腈生產廢水處理技術

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