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        高鹽高有機物廢水治理工藝改進

        2019-12-12 02:06:52徐慶華
        山東化工 2019年22期
        關鍵詞:辛酯芬頓電解

        徐 曉,徐慶華,李 喆

        (煙臺恒邦化工助劑有限公司,山東 煙臺 264100)

        煙臺恒邦化工助劑有限公司是一家大型選礦藥劑生產(chǎn)企業(yè),在硫氨酯、異辛酯的生產(chǎn)過程中會排放含高鹽高CODcr的廢水萃取廢水(廢水A)、低鹽高CODcr的酯化廢水(廢水B)和高鹽CODcr較高的還原廢水(廢水C),廢水中主要含有巰基乙酸、異辛醇、異辛酯、氯乙酸等物質,具有pH值低,高鹽、高CODcr、廢水可生化性差、毒性較大,處理較難等特點。

        公司現(xiàn)有污水處理站一座,污水處理站處理規(guī)模為55724.9m3/a,針對上述三種廢水進行處理,采用“隔油+中和+氣浮+MVR蒸發(fā)濃縮+芬頓+UASB+A/O+MBR膜”處理工藝,目前污水站運行不理想,廢水不能達標排放。

        據(jù)現(xiàn)場廢水取樣檢測并進行小試試驗情況,采用將三種廢水分別經(jīng)過預處理后再進行生化處理的處理工藝。

        1 污水來源及水質

        1.1 高鹽廢水A

        主要來源:異辛酯一次,二次,三次萃取尾液;巰基乙酸萃取尾液;罐底沉降水;罐區(qū)水浴吸收廢水;洗氣塔噴淋水和99%巰基乙酸鈉抽濾鹽。廢水中含有大量的NaCl及萃取過程中進入污水的原料和產(chǎn)物。

        1.2 酯化廢水B

        主要來源:異辛酯三次酯化液水洗廢水,醇水分層廢水,地面清洗廢水和初期雨水。廢水的主要成分是水洗過程中進入污水的原料和產(chǎn)物。

        1.3 異辛酯還原工藝水廢水C

        主要來源:異辛酯還原粗酯水洗廢水,主要成分是鋅鹽。

        1.4 生活污水

        主要來源:廠區(qū)生活過程中產(chǎn)生的污水,主要成分是有機物、氨氮等。

        以上四類污水的水量及水質情況列于表1。

        表1 污水的水量和水質情況

        1.5 廢水處理的排放水要求

        廢水經(jīng)處理后滿足《山東省半島流域水污染物綜合排放標準》具體指標如下:

        表2 廢水排放指標 mg/L

        2 原系統(tǒng)存在的問題

        2.1 工藝設計的不合理

        2.1.1酸堿用量大,物料浪費嚴重

        數(shù)據(jù)顯示,廢水A中含有極高的酸度和鹽度,有機物,其鹽含量達20%,pH值達0.2,COD達10000mg/L。原設計采用先蒸餾脫鹽,再進行芬頓氧化的工藝。即將強酸性的廢水A先從pH值0.2加堿中和至pH值7,蒸餾脫鹽后加酸,將pH值再調回到3左右,再進行芬頓反應。這樣的工藝流程會消耗大量酸堿,使鹽量增加中,致使處理成本提高。

        2.1.2 無脫硫工序,厭氧反應效果差

        原因:設備未保溫,含硫廢水未做脫硫處理。

        溫度的波動會影響厭氧反應器的正常進行,溫度每下降1℃,厭氧菌活性會下降約10%。但原設計無采取任何保溫措施,肯定會影響厭氧反應的運行效果,特別是冬天,厭氧效率會下降很大。

        其次,廢水中的主要污染物是含硫有機物,而硫化物對厭氧菌有抑制作用,影響厭氧效果,但原設計中,并沒有采取專門的脫硫措施。

        2.1.3 MBR膜嚴重損壞

        MBR工藝的設計中沒有專門的定時反沖功能,膜污染現(xiàn)象嚴重,原來的膜嚴重損壞,已無分離效果。

        2.1.4 芬頓反應效果不理想

        經(jīng)芬頓反應處理后污水的COD仍有1.5萬mg/L左右,致使后續(xù)的生物反應負荷重,處理效果差。并且芬頓反應結束后中和、絮凝沉淀過程存在跑泥現(xiàn)象,說明沉淀過程的藥劑配方存在問題。

        2.2 設備存在的問題

        2.2.1 隔效果差

        隔油池太小,水流速度快,無足夠時間使油滴上浮形成油層,分離效果差。

        2.2.2 設備腐蝕嚴重

        所有設備,包括隔油池,中和池,氣浮機等鋼結構設備均未采取有效的防腐措施,因此設備腐蝕嚴重,幾乎都不能再用。

        2.2.3 構筑物防腐損壞嚴重

        水泥池的防腐所用材料和制造工藝也存在嚴重問題,不少池子已出現(xiàn)防腐層脫落現(xiàn)象。

        2.2.4 無密封防臭設計

        整套系統(tǒng)無密封防臭設計,污水處理站揮發(fā)性藥劑氣味大,工作環(huán)境惡劣,影響環(huán)境。

        3 對MVR進行改造修復的基礎上重點要解決的關鍵技術

        3.1 對進入MVR的廢水進行預處理

        新增微電解預處理工藝,利用微電解的電化學過程,使廢水的可生化性提高,同時降低廢水的COD。

        3.2 強化對高濃度廢水B的處理

        原設計對高濃廢水B采用了芬頓氧化處理,為了提高對高濃廢水B的處理效果,在改進的工藝匯總,采用微電解+芬頓的強化處理工藝,即廢水在用微電解法處理后直接加入雙氧水,進行芬頓氧化反應,以進一步降低廢水的COD,提高廢水的可生化性。通過此工藝,COD的去除率可以到80%左右。廢水B的化學需氧量可從3.5萬降至2萬左右。

        3.3 改善厭氧反應處理效果

        對現(xiàn)有的厭氧池進行保溫,以提高厭氧效果。并實施厭氧好氧循環(huán)回流,以去除廢水中的有機硫,減少硫化物對生物過程的抑制作用。

        3.4 提高好氧反應處理效果

        原設計采用MBR技術,雖然對提高出水水質有好處,但是分離膜易污染和損壞,管理維護十分麻煩,且使用壽命短。改造后使用自主技術好氧高效微生物組合菌群。其特點是管理維護簡便,運行過程穩(wěn)定,活性高,分解污染物的能力強、耐受性和抗毒性強,基本上不產(chǎn)生污泥(污泥減量90%以上),高效微生物菌群一次投入永久有效,并且具有優(yōu)良的脫氮功能,可以使出水中的氨氮和總氮含量均達到污水排放1A級標準,出水水質優(yōu)良。

        3.5 增加UV催化氧化裝置

        作為保障措施,擬在好氧生物處理后,安裝紫外光催化氧化裝置,一旦出水不能達到排放指標,即進入該裝置進行深入處理使達到排放標準。

        3.6 重建隔油池

        加大隔油池表面積,提高分油效果。

        4 工藝流程改進

        圖1 工藝流程示意圖

        A,B,C三股廢水先通過管道,經(jīng)格柵去除固體垃圾后,分別置于相應的收集罐中,再按下述步驟分別處理。

        由于廢水A有很強的酸性和鹽度,且有機物含量極高,因此,水分要脫鹽,而且為提高廢酸的利用率,先讓溶液經(jīng)過微電解處理,再進入芬頓反應池進一步氧化。反應結束后,將該股廢水用堿中和,然后與有機物含量極低的高鹽廢水C混合,送入MVR裝置中回收廢鹽。所得的MVR蒸出液與經(jīng)微電解+芬頓處理過的廢水B混合,一起進行厭氧-好氧生物處理,達標后排放。其中好氧生物處理過程采用自主開發(fā)的好氧高效菌技術,使污水生物處理過程可靠、穩(wěn)定、簡便,出水水質優(yōu)良。為防止在運行過程中,由于進水濃度的變化和操作不當造成出水水質無法達標的現(xiàn)象,在排放口前安裝一臺紫外深度氧化的設備,以保證排放水水質。

        4.1 新設計工藝的優(yōu)點

        (1)根據(jù)不同廢水的特點,分類進行處理,使流程更合理,廢水資源得到充分的利用,處理效果提高。

        (2)增加了微電解工藝,使廢水A中的酸得到充分利用,廢水中的鹽份有利于微電解過程,使處理效果更好。

        (3)增加厭氧-好氧回流,使污水中的硫通過生物過程去除,減少了硫對生物過程的抑制作用。提高厭氧過程的效率。

        (4)采用好氧微生物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的活性污泥,使生物菌的穩(wěn)定性,抗沖擊性和對有機污染物的去除能力大幅提高,

        (5)增加了紫外氧化工藝,進一步保障出水水質全面達標。

        5 鐵碳微電解的基本原理

        當將鐵屑和碳顆粒浸沒在酸性廢水中時,由于鐵和碳之間的電極電位差,廢水中會形成無數(shù)個微原電池。其中電位低的鐵成為陽極,電位高的碳成為陰極,在酸性充氧條件下發(fā)生電化學反應,其反應過程如下:

        陽極(Fe):Fe-2e→Fe2+,陰極(C):2H++2e→2[H]→H2

        在反應中,鐵碳形成的原電池會產(chǎn)生出初生態(tài)的Fe2+和原子H,它們具有高化學活性,能改變廢水中許多有機物的結構和特性,使有機物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用。使有機物分解,COD下降,廢水的可生化性提高。

        此外,在曝氣條件下,在鐵碳微電解池中還會發(fā)生下面的反應:

        O2+4H++4e→2H2O,O2+2H2O+4e→4OH-,2Fe2++O2+4H+→2H2O+Fe3+

        反應中生成的OH-是出水pH值升高的原因,而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH)3膠體絮凝劑,可以有效地吸附、凝聚水中的污染物,從而增強對廢水的凈化效果。

        大量應用實踐表明,鐵碳微電解用于高濃,難降解有機污水作用顯著,廢水中COD的去除率一般在35%~60%左右,色度去除率達95%以上。該技術已在化工污水的處理中廣泛應用[1-2]。

        6 結論

        針對原有工藝運行不理想,廢水不能達標排放的問題,通過分析原有工藝和設備存在的問題,提出了在原有工藝基礎上進行工藝改造和設備、管道更新等關鍵性技術問題,并制定了的相應的工藝流程,分析了關鍵技術的基本原理,以確保污水處理水質達到標準排放要求。

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