苯酚丙酮生產廢水處理工藝初探

1、苯酚丙酮生產廢水處理工藝初探目錄 TOC o 1-2 h z HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511612 摘要II HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511613 Abstract HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511614 III HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511614 一、引言一個 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511615 二、國苯酚丙酮需求量與廢水現狀2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511616 （一）我國

2、近年苯酚丙酮生產需求情況2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511617 （二）苯酚丙酮廢水的生產2(3)廢水特征4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511618 三、苯酚丙酮廢水模型處理試驗6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511619 （一）試驗方法6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511620 （二）工藝機理6(3) SBR工藝6小規(guī)模廢水處理工藝和設備七(5)水質分析方法7(6)測試能力8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511621 四、試驗

3、結果與討論10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511622 （一）處理工藝1運行情況10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511623 （二）處理工藝2運行情況12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511624 （三）不同處理工藝好氧SBR池曝氣時間對最終出水的影響13(4)生物相觀察15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511625 五、結論16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc138511626 參考文獻17 HYPERLINK l _RefHeading

4、_Toc138511627 致18苯酚生產廢水處理工藝的初步研究摘要在調查了解苯酚丙酮生產廢水現狀的基礎上，根據該廢水的特點制備原水。然后，根據苯酚丙酮生產廢水富含硫酸鹽、有機物濃度高的特點，通過實驗室模擬，對苯酚丙酮生產廢水的處理技術進行了系統(tǒng)的研究和探討。本文采用兼氧/好氧和好氧廢水處理工藝對苯酚丙酮廢水的生物處理進行了研究。兼氧-好氧工藝處理高濃度難降解有機廢水近年來得到廣泛應用。該工藝充分發(fā)揮了兼性微生物能承受高濃度、高負荷污染物和回收有效資源的優(yōu)勢，同時又能適當利用好氧微生物生長快、水質好的特點。廢水經過兩種狀態(tài)處理后，不僅能大幅度降低CODCr，還能有效去除氮磷等營養(yǎng)物質。這是一種

5、高效、低能耗的有機廢水處理工藝。在這個實驗中，采用了兩個過程。第一種工藝是兼氧/好氧，主要配備兼氧池。需要在兼氧池中攪拌循環(huán)，出水可以按照SBR順序進行好氧處理。與處理工藝1相比，處理工藝2是按照SBR順序的好氧處理。比較處理過程1和處理過程2，我們可以發(fā)現兩個過程的區(qū)別。關鍵詞:苯酚丙酮生產廢水；兼氧/好氧；小觸須（同small bristles）苯酚和丙酮生產廢水處理工藝的中試研究文摘:通過對廢水現狀的了解和調查，苯酚丙酮生產廢水是一種高硫酸鹽含量的高有機廢水。根據該廢水的性質，配制了原水。隨后，根據實驗室模擬研究工作，對苯酚和丙酮生產廢水的處理進行了系統(tǒng)研究。本文采用同步新氧化/氧化和氧

6、化的廢水處理技術，進行了生物處理試驗。近幾年來，同步氧化/氧化法處理高有機廢水的技術得到了廣泛的應用。該技術充分發(fā)揮了好氧微生物能承擔高密度、高負荷的污染物，具有收集有效資源的優(yōu)勢，同時也很好地利用了好氧微生物生長快、處理水質好的特點。經兩種狀態(tài)處理后，不僅CODcr可大幅度降低，而且氮、磷等營養(yǎng)鹽物質也可有效排除。這是一種高效、低能耗的有機廢水處理技術。工藝1為同時氧化/氧化，設置同時氧化槽裝置，需要循環(huán)攪拌。然后出水可以按照SBR順序進行處理。與技術1相比，技術2直接使用SBR序列進行氧氣處理。比較技術1和技術2，可以發(fā)現兩種技術的差異。關鍵詞:苯酚和丙酮生產廢水；同時氧化/氧化；小觸須（

7、同small bristles）一.導言目前中國水環(huán)境主要存在三個問題:一是水資源短缺；第二，水污染；第三，這是對水的極大浪費。隨著我國工業(yè)生產的快速發(fā)展，工業(yè)廢水對環(huán)境的污染日益嚴重，不僅降低了水體的使用功能，而且進一步加劇了水資源短缺的矛盾，在很大程度上制約了工業(yè)生產和經濟的進一步發(fā)展1。近年來，隨著國民經濟的快速發(fā)展，中國市場對苯酚丙酮的需求不斷增加。苯酚是一種重要的有機化工原料，主要用于制造酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、尼龍等產品，廣泛用于醫(yī)藥、染料、合成洗滌劑等行業(yè)。丙酮不僅是重要的化工原料，也是優(yōu)良的有機溶劑。主要用于油脂、油漆、農藥、醫(yī)藥、合成樹脂、照相膠片等行業(yè)。目前各廠苯酚、丙酮產能也

8、已改造為12萬噸/年。其生產過程排放的高濃度廢水通過簡單的生化處理后排入河流，影響水質，造成水環(huán)境污染2。國內生產苯酚和丙酮的廠家很少，他們的廢水大多與其他污水混合處理3。根據苯酚丙酮生產廢水有機物濃度高的特點，本課題的研究目標是:在參考國外高濃度有機廢水處理技術研究的基礎上，通過實驗，研究找到一套合理、有效、經濟的苯酚丙酮生產廢水處理方案，考察該工藝在不同條件下對苯酚丙酮生產廢水的處理效果。二、中國苯酚和丙酮的需求及廢水現狀(1)中國對苯酚和丙酮的需求2中國近年苯酚/丙酮生產需求/萬ta-1近年來我國苯酚和丙酮的需求狀況從表中情況分析可以看出，1997年我國苯酚/丙酮的進口量約占當年總需求的

9、40%，國內供需矛盾較大。同時，根據我國國民經濟的發(fā)展，苯酚/丙酮的增長應與之保持同步，其需求增長率預計每年為7% 8%。因此，預計2010年中國對苯酚的需求約為4050萬t/a，對丙酮的需求約為3萬t/a(2)苯酚丙酮廢水的產生目前苯酚丙酮的生產工藝主要采用異丙苯法，生產過程中涉及的主要化學反應過程如下1:第一個反應是丙烯和苯進行烷基化反應得到異丙苯；第二步是用空氣或氧氣氧化枯烯，生成氫過氧化枯烯(CHP):主反應第三步是分解氫過氧化枯烯以產生苯酚和丙酮；主要反應:工藝流程如圖2所示:異丙苯在氧化反應器(1)中被空氣氧化成氫過氧化異丙苯(CHP)，氧化效率超過95%。氫過氧化枯烯在濃縮裝置(

10、2)中濃縮后，在酸催化劑的存在下在分解塔(3)中分解成苯酚和丙酮，產率大于99%，同時生成-甲基苯乙烯和二苯甲酮。除去催化劑后，分解產物在五個塔中精餾以獲得高純度產物4。苯酚丙酮生產過程中會產生一定量的高濃度有機廢水(本文簡稱苯酚丙酮廢水)。因此，必須對這種廢水進行處理后才能排放。(3)廢水的特性根據文獻檢索，苯酚丙酮廢水主要來源于生產過程中的氧化、精餾等主要工藝裝置，污染物主要包括揮發(fā)酚、異丙苯、苯酚、醇類等。目前無實際廢水排放，根據高橋石化公司20萬t/a苯酚丙酮裝置產生的苯酚丙酮廢水，其主要成分見表1。表1高化學含量苯酚丙酮廢水的主要成分5表1苯酚和丙酮廢水的主要成分項目濃度(毫克/升)

11、苯酚2.6甲醛13.7甲醇17.2苯0.07丙酮102.9蒔蘿6.9羥基酮343.1Na2SO41681.1因此，在苯酚丙酮廢水處理的實驗室試驗中，根據表1中列出的成分制備所用的廢水。制備的廢水COD約為1187mg/L，BOD5約為598mg/L，B/C比約為0.57，為可生化性良好的有機廢水。然而，苯酚-丙酮廢水缺乏氮和磷，因此在制備該苯酚-丙酮廢水時，氮和磷以C(100):N(5):P(1)的比例加入。因為大量硫酸鈉、異丙苯、苯酚、醇類等。屬于高鹽高濃度有機化工廢水。三。苯酚丙酮廢水模型處理試驗(一)、實驗方法本文采用兼氧/好氧和好氧廢水處理工藝對苯酚丙酮廢水的生物處理進行了研究。其中處

12、理工藝1主要配備了兼氧池，需要攪拌循環(huán)。出水排放后，可按SBR順序進行好氧處理。與處理工藝1相比，處理工藝2是按照SBR順序的好氧處理。采用SBR序批式活性污泥法，兩種狀態(tài)的處理過程按時間順序在同一空間完成，不需要污泥回流和廢水回流，工藝更簡單。(2)兼氧/好氧過程的機理在兼氧-好氧工藝中，首先利用兼氧調節(jié)池對廢水進行預處理。在缺氧條件下，通過兼性菌和厭氧菌的水解作用，將大分子有機物分解為小分子有機物，將不溶性有機物分解為可溶性有機物，提高了廢水的可生化性，同時去除了部分CODCr和色度，從而降低了好氧處理負荷，穩(wěn)定了出水水質5。好氧微生物能適應高COD濃度的廢水，進水COD濃度可提高到200

13、0mg/L以上，COD去除率一般為50-80%；好氧微生物只能適應低COD濃度的廢水。進水COD濃度一般控制在1000-1500mg/L以下，COD去除率一般為50-80%。兼性生化處理和好氧生化處理的時間都不會太長，一般為12-24小時。利用兼性生化與好氧生化的同長異長，將兼性生化處理與好氧生化處理相結合，使COD濃度較高的廢水先經過兼性生化處理，然后將兼性池的處理出水作為好氧池的進水。這種組合處理可以減少生化池的體積，節(jié)省環(huán)保投資，降低日常運行費用7。(3) SBR工藝序批式反應器(SBR):傳統(tǒng)活性污泥法的變種。SBR提供時序廢水處理。由于工業(yè)廢水是間歇排放，流量不大，從這個意義上講，S

14、BR工藝更適合處理中小型工業(yè)廢水。1.SBR工藝流程8SBR是一種活性污泥法。其反應機理和污染物去除機理與傳統(tǒng)活性污泥法基本相同，但運行方式不同。SBR與傳統(tǒng)水處理工藝最大的區(qū)別在于，它將工藝的各個單元按時間順序進行劃分，整個過程對于單個運行單元是間歇的，但經過多個單元調度后是連續(xù)的。SBR有一個曝氣沉淀池，不需要二沉池和污泥回流設備。在該系統(tǒng)中，反應池以一定的間隔充滿污水，并以分批處理模式運行。經過處理后，混合沉淀一段時間，然后將上清液從池中取出，沉淀的生物污泥留在池中，用于再次與污水混合處理污水。這種重復操作又構成了序批式處理過程。典型的SBR系統(tǒng)分為進水、反應、沉淀、排水和閑置五個階段。

15、2.2的優(yōu)點。SBR反應器SBR集水池、曝氣池、沉淀池于一體，具有投資少、效率高、適用范圍廣、操作靈活等優(yōu)點。它能有效地去除氮和磷，適用于各種目的的廢水處理。是一種適合我國國情的廢水處理技術，具有良好的應用前景。SBR法與連續(xù)活性污泥法有一些不同，它有自己獨特的特點，主要表現在:沉淀效果好；可以防止污泥膨脹；反應效率高。特別是對于難降解的有機物；能去除氮和磷；工藝簡單，比如可以省略二沉池，不需要污泥回流9。小規(guī)模廢水處理工藝和設備工藝1:由廢水儲槽、合流槽(A槽)、中間儲槽和SBR曝氣池(O槽)組成，工藝流程如下:其中，氣罐(有效容積6L)配有潛水磁力攪拌器和SBR好氧罐(有效容積4L)。處理

16、工藝2:與處理工藝1相比，處理工藝2只有SBR好氧池，沒有曝氣池。流程如下:其中SBR好氧池(有效容積4L)。(5)、水質分析方法1根據實驗容量，需要對處理系統(tǒng)的CODcr、BOD5、水毒性等水質指標進行分析。1)CODcr:快速CODcr測定法(重鉻酸鉀法)2)BOD5:標準稀釋法3) DO:便攜式溶解氧分析儀溶解氧(DO)表示水中氧的溶解量，單位為mg/L，不同的生化處理方法對溶解氧的要求不同。在兼氧生化工藝中，水中溶解氧一般在0.2-2.0mg/L之間，而在SBR好氧生化工藝中，水中溶解氧一般在2.0-8.0mg/L之間。4)生物觀察。活性污泥生物相的觀察按照污染控制的微生物工程中描述的

17、方法進行。2.處理目標:出水COD小于100mg/L，達到GB8978-1996一級排放標準。測試能力工藝一:將HSB菌種原液、濃縮剩余污泥(凈水廠收集)、苯酚丙酮廢水投入兼氧池，啟動兼氧池內的攪拌循環(huán)。兼氧池的出水在中間儲水池中沉淀，上清液送至好氧SBR池。將凈水廠的濃縮剩余污泥加入好氧SBR池，然后加入兼氧池出水，按照SBR順序進行好氧處理。工藝1中兼氧池和好氧池的操作程序如表2所示。每次換水50%，定期測量進出水水質，觀察生物相。表2處理工藝1兼氧和好氧運行程序(SBR工況)表2工藝1的同時氧化/氧化操作程序裝備操作順序/次序時間(小時)好氧池(池A)進水0.5液體攪拌21平息2送出水0

18、.5好氧池(O1池)進水0.5通風21平息2送出水0.5處理工藝2:凈水廠濃縮后的剩余污泥加入好氧SBR池，苯酚丙酮廢水按照SBR順序進行好氧處理。工藝2中好氧池的操作程序如表3所示。每次換水50%，定期測量進出水水質，觀察生物相。表3處理過程2程序(SBR條件)表3工藝2的操作程序裝備操作順序/次序時間(小時)有氧罐(氧氣罐)進水0.5通風21平息2送出水0.5實驗在實驗室進行，沒有嚴格的溫度控制，每個反應器的水溫在25 30左右。四。測試結果和討論(1)處理過程1的操作隨著廢水中的鹽含量和其他抑制性物質達到一定限度，就會對生化微生物產生抑制作用。因此，在馴化初期，進入系統(tǒng)的CODcr等抑制

19、性物質的濃度很低，使微生物逐漸適應。因此，在本試驗中，在培養(yǎng)馴化期間，初始CODcr進水濃度達到483 mg/L，待處理效果穩(wěn)定后，逐步加大藥劑投入。反應器的啟動過程實質上是菌種的選擇和馴化過程。培養(yǎng)初期，部分污泥難以沉淀。通過生物相觀察，反應器內無原生動物，污泥稍散，結構不緊密。懸浮的主要原因是這部分污泥還沒有適應處理環(huán)境而解體。經過一段時間的培養(yǎng)馴化，污泥具有良好的沉降和絮凝性能，外觀呈黑色。顯微鏡觀察顯示有一定數量的鐘蟲、輪蟲等原生動物。此時認為污泥的培養(yǎng)馴化已經完成。A池進水COD值約為1187mg/L，出水COD也穩(wěn)定在930mg/L(見下圖1)。根據文獻，對于高濃度有機廢水，微生物

20、的馴化是處理系統(tǒng)成功的重要因素。來自工藝1的兼氧池(池A)的流出物如下:圖1處理過程1兼氧池出水COD圖1工藝1同步氧化池出水COD表4處理工藝1中兼氧池出水BOD5的變化工藝1同步氧化池出水BOD5變化情況未凈化的水池塘污水變動率化學需氧量(毫克/升)1325104820.9%生化需氧量(毫克/升)598669-11.9%生化需氧量/化學需氧量0.450.64-41.5%從表4可以看出，兼氧池出水COD降低不多(20.9%)，水質比較穩(wěn)定，大致在900-1000之間。而BOD5增加了11.9%，B/C比增加了41.5%。這說明經過兼氧池處理后，廢水的可生化性進一步提高。處理1曝氣池(O池)的

21、出水和去除率如下:圖2處理過程1曝氣池出水(最終出水)的COD和去除率圖2曝氣池出水(最終出水)cod和go(工藝1除外)工藝1運行過程中，兼氧池出水平均COD為1021mg/L，曝氣池出水平均COD為63.0 mg/L，從圖4可以看出，經過一個月的穩(wěn)定運行，COD降解率基本達到97%。表明苯酚丙酮生產廢水中的有機物在好氧條件下可以得到很好的降解。表5處理過程1DO平均情況表5工藝1溶解氧的平均條件平均溶解氧(毫克/升)平均溫度兼性池(池A)0.114曝氣池(O槽)8.313.8從表5可以看出，處理工藝1的溶解氧(DO)基本控制在生化工藝要求的范圍內。(二)處理工藝2的操作工藝2O池的出水數據

22、和去除率如下:圖3處理過程2曝氣池出水(最終出水)的COD和去除率圖3曝氣池出水(最終出水)cod和go(工藝2的速率除外)工藝2運行過程中，曝氣池出水平均COD為75.2mg/L，COD去除率約為93%。從上圖可以看出，好氧廢水處理工藝處理苯酚丙酮廢水基本穩(wěn)定。與處理工藝1相比，穩(wěn)定后的COD去除率略低于O1。表6 2-do處理工藝的平均條件表6技術2的溶解氧平均條件平均溶解氧(毫克/升)平均溫度曝氣池(O槽)8.713.5從表5可以看出，處理工藝2的溶解氧(DO)基本控制在生化工藝要求的范圍內。(3)不同處理工藝的好氧SBR池曝氣時間對最終出水的影響圖4處理過程1中曝氣時間的影響圖4工藝1

23、曝氣時間的影響圖5曝氣時間對處理過程2的影響圖5工藝2曝氣次數的影響從圖4和圖5可以看出，處理工藝1的曝氣時間約為第4小時，COD含量明顯下降，在第7小時達到最低值后，一直穩(wěn)定在60mg/L左右。與處理工藝2相比，曝氣時間約為5小時，COD含量開始下降，10小時時COD最小值為70mg/L。可以看出，處理工藝1的效果略好于處理工藝2。(4)生物觀察活性污泥污水處理系統(tǒng)是利用活性污泥中的微生物，在人工供氧的條件下，將污水中的有機物降解氧化成H2O、CO2、H2S等無機物。同時，微生物利用分解過程中釋放的能量，將分解過程中的中間產物合成為新的細胞質成分，使微生物得以生長繁殖。在污水處理過程中，微生

24、物與其所處處理系統(tǒng)的環(huán)境條件(如溫度、pH值、營養(yǎng)物質、毒物濃度和溶解氧等)相適應。).當處理系統(tǒng)的環(huán)境條件發(fā)生變化時，微生物的種類、數量和活性也會發(fā)生相應的變化。生物相在一定程度上可以反映污水處理系統(tǒng)的處理質量和運行狀況。因此，在污水處理系統(tǒng)的運行過程中，我們可以通過觀察活性污泥中的生物相來了解處理系統(tǒng)的運行狀況，并根據觀察到的情況和時間來調整處理系統(tǒng)的控制因素，以促進有利于氧化分解污水中有機物的微生物的存活12。苯酚生產廢水好氧處理過程中，活性污泥外觀呈褐色。在顯微鏡檢查中，在污泥絮體中發(fā)現了一些丸狀細菌膠束。這些微生物膠團不僅具有很強的吸附和氧化分解有機物的能力，還具有很強的自我保護功能

25、，可以防止被原蟲吞食，一定程度上免受毒物的影響。同時，在顯微鏡檢查中發(fā)現了大量的原蟲。在系統(tǒng)正常運行期間，具有優(yōu)勢生物相的原生動物和后生動物包括鐘蟲、輪蟲、線蟲等。發(fā)現這些微生物的出現和優(yōu)勢與廢水的水質有關。負荷過大，鐘蟲等會突然消失，細菌膠團結構松散，出水水質變差。如果負荷合適，會發(fā)現細菌膠團結構緊密，出現鐘形蟲和輪蟲，出水水質變好?？梢姡钚晕勰嘀械纳锵嗫梢云鸬街甘旧锏淖饔?，從而可以檢查和判斷污水處理效果。結論本文根據高橋化工廠苯酚和丙酮生產中排放的高濃度有機廢水的主要成分配制原水，對苯酚和丙酮廢水的處理工藝進行了現場研究。廢水水質復雜，CODcr、有機物和硫酸鹽含量高。因此，本課題在

26、研究兼氧/好氧污水處理工藝的同時，通過對比好氧處理工藝，對實驗過程進行了系統(tǒng)分析，得出了以下主要結論:1.由于苯酚丙酮生產廢水中含有高濃度的硫酸鹽，在初期處理中，廢水中的抑制性物質會抑制生化處理中的微生物13。因此，在后續(xù)處理之前，有必要通過馴化來穩(wěn)定兼氧池的出水。經過本試驗馴化后，混養(yǎng)池塘的平均CODcr出水為1021 mg/L2.污泥培養(yǎng)馴化成功后，進行后續(xù)曝氣試驗。曝氣池出水COD平均值為63.0mg/L，最終兼氧池出水COD下降幅度不大(20.9%)，而BOD5上升了11.9%，B/C比上升了41.5%。說明廢水經兼氧池處理后，可生化性進一步提高。然而，在處理工藝2的運行過程中，曝氣池

27、出水的平均COD為75.2 mg/L。本實驗的最終結果是，不同處理工藝的好氧SBR池的曝氣時間對最終出水的影響不同。3.在污水處理系統(tǒng)的運行管理過程中，由于外界因素(如溫度、pH值、營養(yǎng)物質、毒物濃度和溶解氧等)的變化。)，處理系統(tǒng)會出現異常問題(如二沉池浮泥、污泥膨脹、曝氣池惡臭等。)，這會導致處理效果的下降，嚴重時污水處理系統(tǒng)的運行會失效。通過觀察污泥的生物相，判斷污泥中微生物的種類、數量和活動趨勢，分析原因，及時采取處理措施，可以預防污水處理系統(tǒng)的異常情況10。4.通過這個小實驗的初步實驗，各個反應器中的生化反應要在以后的研究中進一步明確。利用分子生物學技術可以深入分析反應器中的微生物，考察其生態(tài)分布和運行機制，從微生物的角度解釋碳硫轉化的機理。這對處理方案的優(yōu)化和處理效率的提高具有重要的指導意義。5.與傳統(tǒng)的連續(xù)流活性污泥法相比，SBR法仍處于發(fā)展和完善階段。目前，污泥停留時間、進水時間和反應時間比的準確選擇，以及如何采用合理的曝氣方式和曝氣強度，確定合適的進水時間和反應時間，實現同一反應器內好氧-缺氧-厭氧狀態(tài)的交替運行，仍處于經驗值的水平，需要做大