含丙烯腈废水的处理方法及处理系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911292436.1 (22)申请日 2019.12.16 (71)申请人 河南永煤碳纤维有限公司 地址 476000 河南省商丘市经济开发区晨 风路29号 (72)发明人 王俊峰王永国刘明川任婷 姚冬 (74)专利代理机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通合伙) 11463 代理人 付兴奇 (51)Int.Cl. C02F 9/08(2006.01) C02F 103/36(2006.01) (54)发明名称 一种含丙烯腈废水的处理方法及处理系统 (57)摘要 一。

2、种含丙烯腈废水的处理方法及处理系统， 涉及废水处理领域。 含丙烯腈废水的处理方法是 将含丙烯腈废水均质均量后， 进行光催化氧化处 理， 得光催化处理液； 将光催化处理液进行微电 解处理， 得微电解处理液； 将微电解处理液进行 混凝反应， 再进行曝气处理， 得混凝液； 将混凝液 进行固液分离， 得到沉淀和清液， 该含丙烯腈废 水的处理方法利用高级氧化处理含丙烯腈废水， 可确保废水稳定达到排放标准， 并降低废水处理 运行成本。 含丙烯腈废水的处理系统包括顺次连 接的调节池、 光催化反应器、 铁炭塔、 混凝曝气池 和斜板沉淀池， 该含丙烯腈废水的处理系统成本 低， 能够有效处理含丙烯腈废水。 权利要。

3、求书1页 说明书6页 附图2页 CN 110862177 A 2020.03.06 CN 110862177 A 1.一种含丙烯腈废水的处理方法， 其特征在于， 其包括以下步骤： 将含丙烯腈废水均质均量后， 进行光催化氧化处理， 得光催化处理液； 将所述光催化处理液进行微电解处理， 得微电解处理液； 将所述微电解处理液进行混凝反应， 再进行曝气处理， 得混凝液； 将所述混凝液进行固液分离， 得到沉淀和清液。 2.根据权利要求1所述的含丙烯腈废水的处理方法， 其特征在于， 在进行光催化氧化处 理之前， 将均质均量后的含丙烯腈废水调节pH值至34。 3.根据权利要求1所述的含丙烯腈废水的处理方法，。

4、 其特征在于， 所述微电解处理的方 法为： 在pH值34的条件下， 采用碳负载铁对所述光催化处理液进行微电解处理。 4.根据权利要求1所述的含丙烯腈废水的处理方法， 其特征在于， 在进行混凝反应之 前， 将所述微电解处理液调节pH至89。 5.根据权利要求1或4所述的含丙烯腈废水的处理方法， 其特征在于， 所述混凝反应的 方法为： 按0.51.5kg/100m3在微电解处理液中加入聚丙烯酰胺进行混凝反应。 6.根据权利要求1所述的含丙烯腈废水的处理方法， 其特征在于， 所述曝气处理时的曝 气量为510m3/min。 7.一种含丙烯腈废水的处理系统， 其特征在于， 其包括用于将含丙烯腈废水均质均。

5、量 的调节池， 用于进行光催化氧化处理的光催化反应器， 用于进行微电解处理的铁炭塔， 用于 进行混凝反应和曝气处理的混凝曝气池， 以及用于进行固液分离的斜板沉淀池， 所述调节 池、 光催化反应器、 铁炭塔、 混凝曝气池和斜板沉淀池顺次连接。 8.根据权利要求7所述的含丙烯腈废水的处理系统， 其特征在于， 所述调节池包括依次 连通的格栅池、 沉砂池和均化池， 所述均化池内设置于搅拌器， 所述格栅池设置有第一进水 口， 所述均化池设置有第一出水口。 9.根据权利要求7所述的含丙烯腈废水的处理系统， 其特征在于， 所述光催化反应器包 括敞口的箱体， 所述箱体开设有第二进水口和第二出水口， 所述箱体内。

6、设置有横向布置的 光催化剂板， 所述光催化剂板上负载有光催化剂， 所述光催化剂板呈曲面、 W型或三维蜂窝 状， 以增加催化效率， 所述箱体内还设置有紫外灯。 10.根据权利要求9所述的含丙烯腈废水的处理系统， 其特征在于， 所述紫外灯的分布 按照1.752kW/m3。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110862177 A 2 一种含丙烯腈废水的处理方法及处理系统 技术领域 0001 本发明涉及废水处理领域， 具体而言， 涉及一种含丙烯腈废水的处理方法及处理 系统。 背景技术 0002 碳纤维是高性能纤维之一， 具有高强度、 高模量、 耐高温、 耐疲劳、 高导热、 低膨胀 等优异特性。 碳纤。

7、维作为增强体用于生产树脂基、 金属基等复合材料， 广泛应用于航天航 空、 风力发电、 汽车、 体育用品、 医疗卫生、 电子通信、 石油开采等领域， 成为国内新材料行业 研发的热点。 0003 我国采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝聚丙烯腈基碳纤维技术获得成 功， 使得利用自主技术研制的国产碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。 但是， 聚丙烯腈 基 碳 纤 维 生 产 企 业 在 生 产 过 程 中 会 排 放 含 一 定 浓 度 丙 烯 腈 的 废 水 。 丙 烯 腈 (Acrylonitrile， 简称AN)是生产的主要原料， 是环境中重要的有害污染物之一， 不仅破坏 水体生态系统， 还。

8、危害人类的健康。 丙烯腈本身对微生物具有剧毒， 非常难以生物降解， 因 此碳纤维生产企业产生的含丙烯腈废水具有污染物稳定性强， 生物毒性大， 生化性差， 降解 速度慢等特点， 采用一般的废水工艺难以处理， 处理后的废水仍存在不能达标排放的环保 问题， 且废水处理运行成本较高。 0004 因此， 需要一种成本低， 能有效处理含丙烯腈废水， 确保废水达到排放标准的工 艺。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种含丙烯腈废水的处理方法， 其利用高级氧化处理含丙 烯腈废水， 可确保废水稳定达到排放标准， 并降低废水处理运行成本。 0006 本发明的另一目的在于提供一种含丙烯腈废水的处理系统， 其。

9、成本低， 能够有效 处理含丙烯腈废水。 0007 本发明的实施例是这样实现的： 0008 一种含丙烯腈废水的处理方法， 其包括以下步骤： 0009 将含丙烯腈废水均质均量后， 进行光催化氧化处理， 得光催化处理液； 0010 将光催化处理液进行微电解处理， 得微电解处理液； 0011 将微电解处理液进行混凝反应， 再进行曝气处理， 得混凝液； 0012 将混凝液进行固液分离， 得到沉淀和清液。 0013 在本发明较佳的实施例中， 上述在进行光催化氧化处理之前， 将均质均量后的含 丙烯腈废水调节pH值至34。 0014 在本发明较佳的实施例中， 上述微电解处理的方法为： 在pH值34的条件下， 。

10、采用 碳负载铁对光催化处理液进行微电解处理。 0015 在本发明较佳的实施例中， 上述在进行混凝反应之前， 将微电解处理液调节pH至8 说明书 1/6 页 3 CN 110862177 A 3 9。 0016 在本发明较佳的实施例中， 上述混凝反应的方法为： 按0.51.5kg/100m3在微电 解处理液中加入聚丙烯酰胺进行混凝反应。 0017 在本发明较佳的实施例中， 上述曝气处理时的曝气量为510m3/min。 0018 一种含丙烯腈废水的处理系统， 其包括用于将含丙烯腈废水均质均量的调节池， 用于进行光催化氧化处理的光催化反应器， 用于进行微电解处理的铁炭塔， 用于进行混凝 反应和曝气处。

11、理的混凝曝气池， 以及用于进行固液分离的斜板沉淀池， 调节池、 光催化反应 器、 铁炭塔、 混凝曝气池和斜板沉淀池顺次连接。 0019 在本发明较佳的实施例中， 上述调节池包括依次连通的格栅池、 沉砂池和均化池， 均化池内设置于搅拌器， 格栅池设置有第一进水口， 均化池设置有第一出水口。 0020 在本发明较佳的实施例中， 上述光催化反应器包括敞口的箱体， 箱体开设有第二 进水口和第二出水口， 箱体内设置有横向布置的光催化剂板， 光催化剂板上负载有光催化 剂， 光催化剂板呈曲面、 W型或三维蜂窝状， 以增加催化效率， 箱体内还设置有紫外灯。 0021 在本发明较佳的实施例中， 上述紫外灯的分布。

12、按照1.752kW/m3。 0022 本发明实施例的有益效果是： 本发明实施例的含丙烯腈废水的处理方法是将含丙 烯腈废水均质均量后， 进行光催化氧化处理， 得光催化处理液； 将光催化处理液进行微电解 处理， 得微电解处理液； 将微电解处理液进行混凝反应， 再进行曝气处理， 得混凝液； 将混凝 液进行固液分离， 得到沉淀和清液， 该含丙烯腈废水的处理方法利用高级氧化处理含丙烯 腈废水， 可确保废水稳定达到排放标准， 并降低废水处理运行成本。 本发明实施例的含丙烯 腈废水的处理系统包括用于将含丙烯腈废水均质均量的调节池， 用于进行光催化氧化处理 的光催化反应器， 用于进行微电解处理的铁炭塔， 用于。

13、进行混凝反应和曝气处理的混凝曝 气池， 以及用于进行固液分离的斜板沉淀池， 调节池、 光催化反应器、 铁炭塔、 混凝曝气池和 斜板沉淀池顺次连接， 该含丙烯腈废水的处理系统成本低， 能够有效处理含丙烯腈废水。 附图说明 0023 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍， 应当理解， 以下附图仅示出了本发明的某些实施例， 因此不应被看作是对 范围的限定， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。 0024 图1为本发明实施例提供的含丙烯腈废水的处理系统的结构示意图； 0025 图2为图1。

14、中调节池的结构示意图； 0026 图3为图1中光催化反应器的结构示意图； 0027 图4为图1中混凝曝气池的结构示意图。 0028 图标： 100-处理系统； 110-调节池； 111-格栅池； 112-沉砂池； 113-均化池； 114-搅 拌器； 115-第一进水口； 116-第一出水口； 120-光催化反应器； 121-箱体； 122-第二进水口； 123-第二出水口； 124-光催化剂板； 125-紫外灯； 126-隔板； 130-铁炭塔； 140-混凝曝气池； 141-混凝沉淀反应池； 142-曝气管； 150-斜板沉淀池； 160-膜生物反应器； 170-消毒池。 说明书 2/6 。

15、页 4 CN 110862177 A 4 具体实施方式 0029 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 通常在此处附图中描述和示出的本发明实施 例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 0030 因此， 以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护 的本发明的范围， 而是仅仅表示本发明的选定实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本。

16、发明保护的范 围。 0031 应注意到： 相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项， 因此， 一旦某一项在一 个附图中被定义， 则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 0032 在本发明的描述中， 需要说明的是， 术语 “上” 、“下” 、“内” 、“外” 等指示的方位或位 置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位 置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须 具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。 此外， 术语 “第一” 、“第二” 、“第三” 等仅用于区分描述， 而不。

17、能理解为指示或暗示相对重要性。 0033 在本发明的描述中， 还需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “设置” 、 “连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可以是 机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个 元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语在本发明 中的具体含义。 0034 下面对本发明实施例的含丙烯腈废水的处理方法及处理系统进行具体说明。 0035 本实施例提供一种含丙烯腈废水的处理方法， 本实施例对含丙烯腈废水不做具体 限定， 可以是在以二甲。

18、基亚砜为溶剂生产聚丙烯腈纤维的工艺中产生的废水， 该废水中主 要特征污染物为一定量的二甲基亚砜和丙烯腈， 由于这两种物质的可生化性较差， 用常规 生物法难以直接处理， 还可以是其他含有一定量丙烯腈的废水， 比如丙烯腈浓度不大于 200mg/L的碳纤维生产废水。 0036 本实施例中， 含丙烯腈废水的处理方法包括以下步骤： 0037 (1)将含丙烯腈废水均质均量后， 进行光催化氧化处理， 得光催化处理液。 可选的， 将含丙烯腈废水在调节池内进行均质均量， 在多级光催化反应器中进行光催化氧化， 具体 可以使用具有二氧化钛涂层的紫外灯管对废水进行光催化氧化， 紫外灯的分布可以按照废 水量的1.752。

19、kW/m3进行布置。 另外， 进行光催化氧化处理之前， 可以将均质均量后的含丙 烯腈废水调节pH值至34， 以利于光催化氧化反应的进行， 具体可以采用工业级质量浓度 2530的双氧水按照废水量的1.02.0t/100m3、 采用硫酸亚铁按照废水量的5 10kg/100m3进行投加调节pH。 0038 (2)将经光催化氧化处理后的光催化处理液进行微电解处理， 得微电解处理液。 微 电解处理的方法可以为： 在pH值34的条件下， 采用碳负载铁对光催化处理液进行微电解 处理。 作为一个示例， 将光催化处理液通入铁炭塔， 在pH值34的酸性条件下， 由碳负载铁 进行微电解处理， 由于铁与碳之间形成无数。

20、个微电流反应器， 废水中的有机物在微电流的 说明书 3/6 页 5 CN 110862177 A 5 作用下被还原氧化， 去除部分COD的同时提高废水的可生化性。 0039 (3)将微电解处理液进行混凝反应， 再进行曝气处理， 得混凝液。 可选的， 将微电解 处理液在混凝曝气池内进行混凝反应和曝气处理。 混凝反应的方法可以为： 按0.51.5kg/ 100m3在微电解处理液中加入聚丙烯酰胺进行混凝反应； 曝气处理时的曝气量为510m3/ min。 另外， 在进行混凝反应之前， 可以将微电解处理液调节pH至89， 以利于混凝反应的进 行， 具体可以采用通过2535质量浓度的NaOH或KOH进行调。

21、节。 0040 (4)将混凝液进行固液分离， 得到沉淀和清液。 可选的， 将混凝液通入斜板沉淀池 进行混凝沉淀， 水中悬浮物和生成的难溶物质在斜板沉淀池中快速下沉与水分离， 得到的 清液满足排放标准。 0041 (5)经过步骤(1)(4)处理后的出水水质好， 不需要再进行沉淀和过滤， 仅进行简 单的杀菌消毒后即可达到 城市污水再生利用城市杂用水水质 (GB/T18920-2002)中列出 的各项用途的水质标准和 城市污水再生利用工业用水水质 (GB/T19923-2005)中洗涤用 水的水质标准， 比如对清液进行膜分离、 消毒， 一般通过膜生物反应器进行膜分离， 通入消 毒池内进行消毒处理， 。

22、最后得到的清液能满足用水需求。 0042 本实施例的含丙烯腈废水的处理方法针对已有工艺进行了优化， 利用高级氧化 (光催化氧化、 微电解)， 大幅度降低废水中丙烯腈及其他有机物的浓度， 尤其是丙烯腈的处 理效率高， 平均去除率近99； 丙烯腈的处理浓度范围宽， 适用于丙烯腈浓度不大于200mg/ L的废水， 尤其是碳纤维生产废水， 可确保碳纤维生产废水等含丙烯腈废水稳定达标， 又解 决了难以直接生化处理的丙烯腈废水达标排放的环保问题， 并降低了废水处理运行成本。 0043 参见1所示， 本实施例还提供一种含丙烯腈废水的处理系统100， 其包括用于将含 丙烯腈废水均质均量的调节池110， 用于进。

23、行光催化氧化处理的光催化反应器120， 用于进 行微电解处理的铁炭塔130， 用于进行混凝反应和曝气处理的混凝曝气池140， 以及用于进 行固液分离的斜板沉淀池150， 调节池110、 光催化反应器120、 铁炭塔130、 混凝曝气池140和 斜板沉淀池150顺次连接； 可选的， 还包括用于进行膜过滤的膜生物反应器160(Membrane Bio-Reactor， MBR)， 以及用于进行消毒的消毒池170， 斜板沉淀池150与膜生物反应器160、 消毒池170顺次连接。 具体的， 调节池110与光催化反应器120的进水口通过管路连接， 光催 化反应器120的出水口与铁炭塔130的进水口通过管。

24、路连接， 铁炭塔130的出水口通过管路 与混凝曝气池140连接， 混凝曝气池140还通过管路与斜板沉淀池150连通； 斜板沉淀池150 还通过管路与膜生物反应器160的入水口连通， 膜生物反应器160的出水口与消毒池170连 通。 为了保证废水能从一个处理单元输送至下一个处理单元， 可以通过高度差的设置， 使废 水由上游的处理单元流向下游的处理单元， 还可以在至少一条管路上设置有输送泵， 通过 输送泵输送废水。 0044 可选的， 作为一个示例， 参照图2所示， 调节池110包括依次连通的格栅池111、 沉砂 池112和均化池113， 均化池113内设置于搅拌器114， 格栅池111设置有第一。

25、进水口115， 均化 池113设置有第一出水口116。 0045 可选的， 作为一个示例， 参照图3所示， 光催化反应器120包括敞口的箱体121， 箱体 121开设有第二进水口122和第二出水口123， 箱体121内设置有横向布置的光催化剂板124， 光催化剂板124上负载有光催化剂， 光催化剂板124可以呈曲面、 W型或三维蜂窝状， 以增加 光催化剂与废水的接触面积， 从而增加催化效率， 本实施例的光催化剂板124具体呈波浪形 说明书 4/6 页 6 CN 110862177 A 6 曲面； 箱体121内还设置有紫外灯125， 紫外灯125的分布按照1.752kW/m3。 箱体121内还设。

26、 置有隔板126， 隔板126将箱体121分隔形成蛇形通道， 即所有隔板126竖向间隔布置， 且所有 隔板126与箱体121之间存在连通孔， 所有的连通孔上下交错设置， 光催化反应器120的第二 进水口122与蛇形通道的一端连通， 第二出水口123与蛇形通道的另一端连通； 第二进水口 122与第二出水口123之间还设置有循环泵， 蛇形通道和循环泵能增加废水在光催化反应器 120内的流动距离和流动时间， 从而使废水被充分的催化氧化。 0046 可选的， 作为一个示例， 铁炭塔130包括塔体， 以及填充于塔体内的填料， 填料为碳 负载铁， 塔体顶部设置第三进水口， 顶部设置第三出水口。 0047 。

27、可选的， 作为一个示例， 参照图4所示， 混凝曝气池140包括混凝沉淀反应池141， 混 凝沉淀反应池141的底部设置有往池内曝气的曝气管142。 0048 可选的， 作为一个示例， 斜板沉淀池150包括池体， 以及设置于池体内的斜板， 斜板 设置有滤孔， 池体的底部设置有刮泥机。 0049 本实施例的含丙烯腈废水的处理系统100采用模块化设计， 工艺简单、 占地小、 操 作简便、 成本低； 自动化程度高， 运行安全可靠； 污泥龄长， 剩余污泥产率低； 运行稳定， 抗负 荷冲击能力强， 遇到高负荷冲击后， 可较快恢复到原来的高去除率。 0050 以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细。

28、描述。 0051 实施例1 0052 本实施例提供一种含丙烯腈废水的处理方法， 其是采用上述的处理系统100对碳 纤维生产废水(丙烯腈的浓度约为190mg/L)进行处理， 参见图1所示， 具体方法如下： 0053 (1)将含丙烯腈废水在调节池110内进行均质均量， 采用工业级质量浓度27.5的 双氧水按照废水量的1.5t/100m3、 采用硫酸亚铁按照废水量的6kg/100m3， 将均质均量后的 含丙烯腈废水调节pH值至34， 再在多级光催化反应器120中进行光催化氧化。 0054 (2)将光催化处理液通入铁炭塔130， 在pH值34的酸性条件下， 由碳负载铁进行 微电解处理， 得微电解处理液。

29、。 0055 (3)采用通过30质量浓度的NaOH将微电解处理液调节pH至89， 然后将微电解 处理液在混凝曝气池140内进行混凝反应和曝气处理， 先按1kg/100m3在微电解处理液中加 入聚丙烯酰胺进行混凝反应， 在按照曝气量为9m3/min进行曝气处理， 得混凝液。 0056 (4)将混凝液通入斜板沉淀池150进行混凝沉淀， 水中悬浮物和生成的难溶物质在 斜板沉淀池150中快速下沉与水分离， 得到沉淀和清液， 得到的清液满足排放标准。 0057 实施例2 0058 本实施例提供一种含丙烯腈废水的处理方法， 其是采用上述的处理系统100对碳 纤维生产废水(丙烯腈的浓度约为100mg/L)进。

30、行处理， 参见图1所示， 具体方法如下： 0059 (1)将含丙烯腈废水在调节池110内进行均质均量， 采用工业级质量浓度27.5的 双氧水按照废水量的1.0t/100m3、 采用硫酸亚铁按照废水量的5kg/100m3， 将均质均量后的 含丙烯腈废水调节pH值至34， 再在多级光催化反应器120中进行光催化氧化。 0060 (2)将光催化处理液通入铁炭塔130， 在pH值34的酸性条件下， 由碳负载铁进行 微电解处理， 得微电解处理液。 0061 (3)采用通过30质量浓度的KOH将微电解处理液调节pH至89， 然后将微电解处 理液在混凝曝气池140内进行混凝反应和曝气处理， 先按0.6kg/。

31、100m3在微电解处理液中加 说明书 5/6 页 7 CN 110862177 A 7 入聚丙烯酰胺进行混凝反应， 在按照曝气量为8m3/min进行曝气处理， 得混凝液。 0062 (4)将混凝液通入斜板沉淀池150进行混凝沉淀， 水中悬浮物和生成的难溶物质在 斜板沉淀池150中快速下沉与水分离， 得到沉淀和清液。 0063 (5)将清液通过膜生物反应器160进行膜分离， 再通入消毒池170内进行消毒处理， 最后得到的清液能满足用水需求。 0064 综上所述， 本发明实施例的含丙烯腈废水的处理方法利用高级氧化处理含丙烯腈 废水， 可确保废水稳定达到排放标准， 并降低废水处理运行成本； 本发明实施例的含丙烯腈 废水的处理系统的成本低， 能够有效处理含丙烯腈废水。 0065 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 6/6 页 8 CN 110862177 A 8 图1 图2 说明书附图 1/2 页 9 CN 110862177 A 9 图3 图4 说明书附图 2/2 页 10 CN 110862177 A 10 。