CN100410193C - Adc发泡剂废水处理方法及一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境科学与工程中的废水处理技术，特指ADC发泡剂废水处理方法及一体化装置。其特征是采用物化法与生化法相结合的工艺，其中前一部分是物化法，采用超声法进行预处理，后一部分是生化法，在DAT-IAT工艺基础上前置一个缺氧池(A)，即形成了A/DAT-IAT工艺，前后两部分采用中间储水槽来连接。本发明构筑物结构紧凑，集水量及水质调节、生化反应与污泥沉淀功能于一身，工艺流程短，布局紧凑，易于实现自动化，具有抵抗毒性的功能、运行稳定、处理效率高、出水质量好的优点。

Description

ADC发泡剂废水处理方法及一体化装置

技术领域

本发明涉及环境科学与工程中的废水处理技术，特指ADC发泡剂废水处理方法及一体化装置。

背景技术

ADC发泡剂的化学名称为偶氮二甲酰胺(英文名称为Azodicarbonamide)，分子式为C₂H₄O₂N₂，外观呈淡黄色的结晶粉末，分解温度在195～220℃，分解时放出大量的氮气，适量的一氧化碳和少量的二氧化碳及氨气等其它气体。ADC无毒、无臭、不易燃，并具有发气量大，气泡均匀，对制品无污染，所产生的气体无毒，对模具不腐蚀，容易控制温度，不影响固化或成型速度等特点。目前该产品广泛用作聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、氯丁橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶等塑料和橡胶加工过程中的发泡剂。

ADC发泡剂废水是一种成分复杂难以降解的高浓度氨氮废水。ADC的生产过程包括几个阶段：次氯酸钠合成，肼合成，缩合，氧化等，ADC废水主要来源于缩合工段排放的母液和联二脲洗涤废水等。这些高浓度的氨氮废水如不经处理直接排入环境会造成水污染，将对鱼类等水生动物的生存构成威胁，刺激藻类等水生植物过度繁殖，形成赤潮等富营养化现象，影响人们的生活。国内外尚无可靠的治理技术。

现有处理方法主要有物化法，其中现有技术中有姚继承，戴群，周希圣的<ADC发泡剂生产废水处理技术与研究>(污染防治技术杂志第11卷第3期1998.9)，其采用的是化学法，用的材料是石灰和漂白粉，这样的方法虽然有一定的效果，但氨氮的去除率只有35.4％，化学需氧量的去除率只有78.1％。此外，还有大量石灰渣等二次污染。另有发明专利：<ADC发泡剂缩合母液综合利用新方法>(专利号：CN2005100382685)，这种方法的原理是加碱气提，虽然具有一定的效果，但缺点是消耗的碱量过多，能量消耗过大.

发明内容：

本发明的目的是提供能有效处理高浓度氨氮废水的ADC发泡剂废水处理方法及一体化装置。

其特征是采用物化法与生化法相结合的工艺，其中前一部分是物化法，采用超声法进行预处理，可以大量削减氨氮和化学需氧量，但不能最终解决问题。后一部分是生化法，在DAT-IAT工艺基础上前置一个缺氧池(A)，即形成了A/DAT-IAT工艺，经过处理后可达到国家一级排放标准，前后两部分用中间储水槽来连接。

实现本发明所述方法的装置：前面的超声法预处理设备主要由超声波发生器、超声波换能器及水槽、曝气的装置四部分构成，其中超声波发生器是决定废水处理效果的关键部件。超声波发生器将通常的工频电转变成20KHZ以上(一般为20KHZ至10MHZ)的高频电信号输送到超声波换能器，从而产生强有力的超声波震动，并传播到废水中，产生了一系列的物理和化学效应，促进了废水中化学污染物降解。后面的生化法处理设备包括前置厌氧池的需氧-间隙曝气池，其由缺氧池、DAT池和IAT池三部分串联而成的。在超声法预处理设备与生化法处理设备之间设置中间储水槽。该储水槽中还配有加热温控装置，使废水温度保持在23-25摄氏度；此外，还附有加药装置，不断供给NaH₂PO₄，以满足微生物对磷元素的需要；还附有生活污水(或其他碳源)的进水管道，以满足微生物对碳元素的需要。

超声法进行预处理的原理为：超声波传播过程也就是波的膨胀和压缩交替的过程，在膨胀周期内超声波对液体产生负压效应，施加于液体的负压使液体断裂而产生空穴，形成空化核，即在液体中生成充满气体的气泡，这种现象被称为空化现象。空化出来的气泡停留时间很短，几乎是刚刚生成便立刻受到来自相邻压缩区的压力，造成这些气泡在极短时间内迅速崩溃消失，并在其周围的极小空间范围内产生局部高温(高达5000K)和局部高压(可达50MPa)，伴随出现强烈的冲击波和速度高达100m/s微射流，这些物理条件为废水中化学污染物降解提供了一个极为有利的物理化学环境。一方面因气泡迅速崩溃产生的瞬时高温、高压使气泡内水分子裂解为·H、·HO、·HO2和H2O2等强氧化自由基：

H₂O→H·+HO·

H·+O₂→HO₂·

2HO·→H₂O₂

2HO₂·→H₂O₂+O₂

这些强氧化性物质直接和间接作用于水体中的化学污染物并将它们氧化成CO2、H2O、无机离子等其它物质。另一方面由于冲击波和微射流的作用，污染物质可进入气泡内直接进行类似燃烧化学反应的热解反应，且降解速率较大。

当水体中有氨氮存在时，自由氨可挥发进入空化气泡直接热解，同时被液相主体的自由基氧化，生成N₂、N₂O逸出，或者生成硝酸盐和亚硝酸盐留在废水中，部分氧化方程式如下：

2NH₃+6HO·→N₂+6H₂O

2NH₃+8HO·→N₂O+7H₂O......

生化法处理的原理为：A/DAT-IAT工艺和传统活性污泥法一样，都是利用微生物对废水中污染物进行分解，达到净化水质的目的。与传统活性污泥法不同的是，A/DAT-IAT工艺是由三个不同功能的反应池组合而成，这三个池既可看作在DAT-IAT池的基础上前置了一个缺氧池，也可看作A/O池与SBR池的串联。缺氧池就是为了改善DAT-IAT工艺脱氮效率低的弱点。

本发明构筑物结构紧凑，集水量及水质调节、生化反应与污泥沉淀功能于一身，两池之间设有导流墙，避免了两池水力干扰，改善了水力状态，IAT池几乎处于静态沉淀，其沉淀效果要优于二沉池。本发明工艺流程短，布局紧凑，易于实现自动化。A/DAT-IAT系统的运行经历了好氧、缺氧、厌氧、沉淀等阶段，筛选了优势菌种，抑制了丝状菌的生长，污泥的沉降性能和脱水性能良好。废水中的有机物为该段反硝化提供了外加碳源，另外，反硝化产生的碱度可以提供给硝化段，中和该段产生的H+。A/DAT-IAT工艺适应水量水质变化大的废水，具有抵抗毒性的功能、运行稳定、处理效率高、出水质量好。IAT池可视为延时曝气，有机物负荷非常低，有利于硝化反应的进行，在沉淀阶段可利用内源碳进行反硝化反应。

附图说明

图1是本发明超声法预处理设备示意图

图2是生化法处理设备示意图

图3是生化法处理设备主反应器示意透视图

图4是本发明的一体化装置的总示意图

1.超声发生器  2.换能器  3.水槽  4.气管及气咀  5.保温层6.进水口  7.出水口  8.风机  9.进水池  10.进水泵  11.搅拌器12.前隔板  13.曝气头  14.空压机  15.后隔板  16.出水泵  17.出水池18.回流泵  19.超声设备  21.生化反应器  20.中间储水槽  22.加药器(N_aH₂PO₄)  23.加热恒温器  24.生活污水(或其他碳源)进水管道

具体实施方式

本发明所用的一体化装置由三大部分组成：1.前一部分主要包括超声波发生器、超声波换能器及水槽，其中超声波发生器是决定废水处理效果的关键部件。超声波发生器将通常的工频电转变成20KHZ以上(一般为20KHZ至10MHZ)的高频电信号输送到超声波换能器，从而产生强有力的超声波震动，并传播到废水中，产生了一系列的物理和化学效应，促进了废水中化学污染物降解。同时，为了增强效果在这一部分还附有曝气的装置，所用的风机放在底部，气体管道与气嘴安排在偏下部。2.后一部分为生化法处理设备，主要由前置厌氧池(A)，需氧池(DAT)及间隙曝气池(IAT)三部分串联而成。3.在超声法预处理设备与生化法处理设备之间设有中间储水槽。槽中配有加热温控装置，加药装置及生活污水的进水装置。

废水处理的前一部分的工作过程(如图1所示)：

废水由进水口6流入超声法预处理设备，在水槽3中，受到剧烈的超声波的作用，氨氮和化学需氧量的浓度大幅度地下降。这是由于超声波发生器1将通常的工频电转变成20KHZ以上(一般为20KHZ至10MHZ)的高频电信号输送到超声波换能器2，从而产生强有力的超声波震动，并传播到废水中，产生了一系列的物理和化学效应，促进了废水中化学污染物降解。同时，为了增强效果在这一部分还附有曝气的装置，空气从风机8吸入，经气管及气嘴4进入废水中。设备5的外围有保温层，使温度保持在20℃左右。本实施例采用了西安康明超声波公司的设备，并进行组装，所用频率为28KHZ，功率为300W。此外，在试验过程中，还需要加少量的芬顿试剂。

通过该设备处理的，ADC发泡剂中的高浓度的氨氮可以从2000mg/L降低到150mg/L，去除率为92.5％，化学需氧量可从1000mg/L降至200mg/L去除率为80％，再经过简单的生物处理，便可达到国家排放标准。

废水处理的后一部分的工作过程(如图2所示)：

废水从储水池9经过进水泵10流入缺氧池(即A池)，经前隔板12的空洞流入需氧池(即DAT池)，空气由空压机14吸入，经气体管道和曝气头13进入需氧池，废水中的氨氮被氧化成硝态氮，废水经回流泵18流入缺氧池，在池中被反硝化，成为氮气逸出。需氧池的进水是连续的。需氧池中的废水经后隔板15的空洞流入间隙曝气池(即IAT池)，废水在池中，经过进水，曝气，沉淀，排水等4阶段，由出水泵16流入出水池17。在该池中，废水进一步被硝化，在沉淀阶段被反硝化成为氮气逸出。该池为间断进水，间断排水。

根据多次试验，在温度为23-25℃时，当进水NH₃-N浓度为150mg/L，则出水NH₃-N浓度可达15mg/L去除率为90％；当进水COD浓度为200mg/L，则出水COD浓度可达到10mg/L以下，，去除率为95％，但为了提高氨氮的转化率，增加碳源，故必须额外增加COD，使进水COD总浓度达到750mg/L，虽然如此，但出水COD浓度仍可达到60mg/L以下；从试验过程来看，控制进水NH3-N浓度对于保证出水NH3-N达标排放至关重要，本试验进水NH₃-N浓度应该控制在150mg/L以下。

在超声法预处理设备与生化法处理设备之间设置中间储水槽20(如图4所示)。该储水槽中还配有加热恒温器23，使废水温度保持在23-25摄氏度；此外，还附有加药器22，不断供给NaH₂PO₄，以满足微生物对磷元素的需要；还附有生活污水(或其他碳源)的进水管道24，以满足微生物对碳元素的需要。

Claims (3)

1. ADC发泡剂废水处理方法，其特征是采用物化法与生化法相结合的工艺，其中前一部分是物化法，采用超声法进行预处理，后一部分是生化法，在DAT-IAT工艺基础上前置一个缺氧池，即形成了缺氧池-DAT-IAT工艺，前后两部分采用中间储水槽来连接。

2. 根据权利要求1所述的ADC发泡剂废水处理一体化方法，其特征是所述中间储水槽中配有加热温控装置，加药装置及生活污水的进水装置。

3. 实现权利要求1所述方法的ADC发泡剂废水处理一体化装置，其特征在于：超声法预处理设备主要由超声波发生器、超声波换能器及水槽、曝气的装置四部分构成，生化法处理设备包括前置缺氧池的需氧-间隙曝气池，其由缺氧池、DAT池和IAT池三部分串联而成的；超声法预处理设备与生化法处理设备设置中间储水槽。

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