1、收稿日期院2023-05-07作者简介院郭忠云渊1970-冤袁男袁山东安丘人袁硕士袁高级工程师袁主要研究方向为城乡环境保护与市政设施规划.通讯作者院张向阳渊1979-冤袁男袁博士袁副教授袁E-mail院.0引言氨肟化法属于己内酰胺常用的制备方法之一袁该法原材料种类多袁装置与反应过程复杂1袁采用的原材料主要包括环己酮尧硫酸羟胺尧苯尧液氨尧双氧水尧氢气等袁生产装置主要包括氨肟化废水装置尧己内酰胺精制装置尧双氧水制备装置尧硫铵装置尧环己酮装置尧焚烧装置等遥 以上生产装置产污环节较多袁产生的废水成分复杂尧有机物和氨氮浓度高尧可生化性差尧生物毒性大尧水质水量波动频繁袁处理难度大袁环境风险高2遥 某化工厂
2、拥有一条年产 30 万 t 己内酰胺的生产线袁所排废水采用野厌氧+多级 A/O渊缺氧/好氧冤冶组合工艺进行处理袁系统运行 2 年多出水一直稳定达标排放遥 分析研究该工艺对同类化工厂有一定借鉴意义遥1工程概况1.1污水量己内酰胺生产过程渊主要包括氨肟化尧双氧水尧野厌氧冶+野多级 A/O冶工艺处理己内酰胺生产废水郭忠云1袁张向阳2袁郑勇3渊1.山东城市建设职业学院袁山东济南250103曰2.山东建筑大学袁山东济南250101曰3.上海明诺环境科技有限公司袁上海200043冤摘要院己内酰胺生产过程属于典型的化工反应过程袁产生的废水成分复杂尧水质波动较大尧CODCr与NH3-N浓度高尧毒性大尧可生化性
3、差袁处理难度极大遥对此袁处理污水以提升废水可生化性为主要突破口袁在不同阶段分别采用酸解还原尧水解酸化及臭氧氧化等工艺袁可有效改善废水可生化性遥某化工厂采用野厌氧冶+野多级A/O冶组合的主体工艺综合处理废水袁去除CODCr袁NH3-N和TP等效果较好遥系统运行2年多出水水质稳定袁完全满足相关标准要求遥关键词院己內酰胺生产废水曰水解酸化曰升流式厌氧污泥池曰多级A/O工艺中图分类号押 X7文献标志码押 A文章编号押 1674-4829渊2023冤0源-0034-05Caprolactam Production Wastewater Treatment by Anaerobic+Multistage
4、A/O ProcessGUOZhong-yun1袁ZHANGXiang-yang2袁ZHENGYong3渊1.Shandong Urban Construction Vocational College袁 Jinan 250103袁China曰 2.Shandong Jianzhu University袁 Jinan250101袁China曰 3.Shanghai Minnuo Environmental Technology Co.,Ltd.袁Shanghai 200043袁China冤Abstract:Caprolactam production is a typical chemical
5、 reaction process,and its wastewater has complex components,obvious fluctuations in water quality,high content of CODCrand NH3-N,strong toxicity,poor biochemistry,which isextremely difficult to treat.The main breakthrough of the wastewater treatment process is to improve the biodegradability ofwaste
6、water.Acid hydrolysis reduction,hydrolysis acidification,and ozone oxidation processes are used at different stages toeffectively improve the biodegradability of the wastewater;The main process of 野anaerobic冶+野multi-stage A/O冶 combinationis adopted for comprehensive treatment of the wastewater,which
7、 has good treatment effects on CODCr,NH3-N,and TP.Theeffluent quality of the system has been stable since its operation for over two years,fully meeting the requirements ofrelevant standardsKey words:Caprolactam production wastewater曰Hydrolysis and acidification曰Up-flow anaerobic sludge tank曰Multi-s
8、tage A/O process第36卷第4期圆园23年8月环 境 科 技耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 杂糟蚤藻灶糟藻 葬灶凿 栽藻糟澡灶燥造燥早赠灾燥造援36No.4Aug援圆园23第 猿6 卷第 4 期硫铵尧环己酮等工段冤属于化工反应过程袁多个完全不同工段在完全不同物料之间进行反应袁 各生产车间产生的废水中一部分为间歇排水袁 水量变化具有较大的波动性遥 己内酰胺重排精制工艺包括环己酮肟重排尧己内酰胺萃取尧离子交换尧加氢尧蒸发与精馏及杂质萃取等多道工序遥 对各车间正常生产情况下产生的废水进行统计袁氨肟化装置汽提尧双氧水装置硫铵装置尧焚烧装置分别连续排污 80 袁110袁40 m3/h袁离子交换
9、工序每12个月排 1次污水袁排污量为1000m3袁持续时间为 8 h袁另各工序还有多处间歇排放污水遥综合考虑各工艺装置间断排放的生产污水尧罐区及装置区的冲洗水及厂区部分初期雨水峰值水量等袁污水处理工程规模按 350 m3/h 设计遥1.2废水水质氨肟化法生产己内酰胺的工艺复杂尧工段多袁产生的废水中含有大量偶氮尧杂环尧苯环及过氧化物等渊主要包括甲苯尧叔丁醇尧环己酮尧环己醇尧氨氮尧氨氮重芳烃尧磷酸三辛酯尧蒽醌及降解物尧磷酸尧甲醇尧2-甲基环己基醋酸酯尧双氧水尧硫酸铵尧硝酸尧氢氧化钠等冤遥以上物质可分为院淤生物难降解物质渊主要为多环类有机物冤曰于生物易降解物质渊以己内酰胺尧环己酮为主体的可溶性有机物
10、冤曰盂油类物质渊包括乳化油尧溶剂型轻油及其他轻组分等冤曰榆氨氮类渊包括有机氮尧挥发氨及铵盐等冤遥己内酰胺生产原料及生产工艺特性均较复杂袁生产废水中有机物浓度高尧 可生化性差尧 水质波动大袁CODCr袁NH3-N 和 TN 平均质量浓度分别为 3 000 6 000 袁300 500袁500 1 000 mg/L遥尤其是氨肟化废水和离子交换废水中含有大量偶氮尧杂环尧多环类有机物袁以上两种水中 籽渊BOD5冤/籽渊COD冤正常小于0.1袁说明可生化性极差遥 另在生产过程中还包括蒸发尧焚烧等过程袁废水水质还随原料的变化而产生较大的波动遥综合考虑废水水质特征尧处理要求及技术经济的可行性袁 在对不同车间
11、废水分类收集和预处理的基础上袁采用野厌氧冶+野多级 A/O冶主体工艺对己内酰胺生产废水进行处理遥1.3出水水质标准按照当地生态环境部门相关要求袁 处理出水水质分别执行 DB 37/3416.4要2018 叶山东省海河流域水污染物综合排放标准曳二级标准3和 GB 31571要2015叶石油化学工业污染物排放标准曳4遥主要出水指标标准见表 1遥籽(CODCr)臆 60籽(BOD5)臆 20籽(NH3-N)臆 8籽(TN)臆 20籽(TP)臆 0.5pH 值(无量纲冤6 耀 9籽(SS)臆 30籽(石油类)臆 3籽(苯)臆 0.1籽(甲苯)臆 0.1表1主要出水水质标准1.4工艺流程野厌氧冶+野多级
12、 A/O冶工艺流程见图 1遥mg 窑 L原1注院CODCr,NH3-N,BOD5,TN,SS 和石油类均执行 DB 37/3416.4要2018 标准曰TP尧pH 值尧苯尧甲苯均执行 GB 31571要2015 标准遥图1野厌氧冶+野多级A/O冶工艺流程郭忠云等野厌氧冶+野多级A/O冶工艺处理己内酰胺生产废水35环境科技2023 年 8 月由图 1 可以看出袁首先对离子交换废水尧氨肟化废水和双氧水废水进行预处理袁 同时采用综合调节池调节综合废水水质和水量遥 处理工艺以提升废水可生化性为主要突破口袁 在不同阶段分别采用酸解还原尧水解酸化及臭氧氧化等工艺袁可有效改善废水可生化性尧降低废水毒性袁便于
13、后续生物处理遥采用水解酸化池和升流式厌氧污泥池渊UASB冤进行两级厌氧处理 渊去除部分有机物和提高调节池出水的可生化性冤袁UASB 出水后依次进入一级 A/O系统尧混凝沉淀系统 1尧臭氧氧化系统尧二级 A/O 系统和混凝沉淀系统 2 等袁进一步去除水中污染物遥其中袁臭氧氧化目的在于强化去除难降解有机物袁提升废水的可生化性袁多级 A/O 及混凝沉淀等处理单元则主要去除 N,P 及悬浮物袁 并进一步降低有机物浓度袁生产废水经上述处理后可实现达标排放遥2工艺设计2.1预处理系统渊1冤氨肟化废水与离子交换废水预处理氨肟化废水中含有大量偶氮尧 杂环类难生化降解有机物袁可生化性极差袁进行预处理目的院淤降低
14、废水中有机物浓度曰于提升可生化性袁确保后续生化系统的正常运行遥目前袁己内酰胺行业肟化废水预处理方法主要包括野铁碳微电解冶+野芬顿冶法和酸解还原法5遥酸解还原法主要用于分解难降解的多环类及偶氮类有机物袁可有效提升废水的可生化性袁与野铁碳微电解冶+野芬顿冶法相比袁该法虽对 CODCr去除率稍低袁但对可生化性提升效果明显遥该系统采用酸解还原法对氨肟化废水和离子交换废水进行预处理后分别进入各自调节池调节水量与水质后再进入调酸池 渊投加质量浓度为 500 mg/L的浓硫酸将废水 pH 值调整至 3袁 再进入酸解反应池冤遥废水中一部分有机物和有毒物质在酸解反应池中得以降解袁同时显著提高废水的可生化性遥检测
15、结果表明袁经酸解还原过程后废水中 籽(BOD5)/籽(COD)从小于 0.1 提升至 0.3 以上袁为后续好氧生物处理奠定基础遥处理后出水自流进入加碱中和反应罐袁调节pH 值至中性后与其它废水混合袁再进行后续处理遥渊2冤双氧水废水预处理双氧水装置产生的废水呈酸性袁 其中 CODCr及石油类物质浓度较高袁并含有少量过氧化氢袁水质变化较大遥 设置调节池 1 座以均衡水质与水量袁使后续处理不受废水高峰流量影响遥 调节池设计水量为 96m3/h袁长 伊 宽为 20.1 m 伊 13.6 m袁有效水深为 5.0 m遥采用气浮法预处理可有效分离水中比重接近于水的悬浮油粒和其它悬浮物遥 选用加压溶气气浮成套
16、设备 1 套袁长 伊 宽为 12.5 m 伊 3 m,池深为 2.6 m遥向废水中投加质量浓度为 50 mg/L 的 PAC 和质量浓度为 2 mg/L 的 PAM袁 可改善悬浮颗粒的疏水性能并使其凝聚成较大的絮状体曰溶气水减压后释放的气泡袁 可将废水中细小的悬浮油及悬浮物带至水面袁从而与水分离遥 运行实践表明袁气浮法预处理效果较好袁去除油类物质及悬浮颗粒效率高袁能耗低袁操作方便遥2.2野厌氧冶+野多级 A/O冶系统渊1冤厌氧处理水解酸化和产甲烷属于厌氧生物处理的 2 个重要阶段遥 水解酸化过程可将废水中大分子和难降解的有机物降解为小分子有机物袁 去除部分有机物的同时袁可提升废水的可生化性6曰产甲烷阶段可在产甲烷菌作用下将大部分有机物转化为甲烷和二氧化碳遥系统充分利用 2 个反应阶段优势袁设置 2 座水解酸化池和 4 座升流式厌氧污泥池遥 水解酸化池单池有效容积为 2 179 m3袁有效水深为 8 m袁长伊宽为 17.8m 伊 15.3 m袁水力停留时间为 14 h遥 升流式厌氧污泥池容积负荷为 1.35 kg/渊m3窑d冤袁 单池有效容积为 1873 m3,池高为 8.5 m袁长伊宽
