浅析丙烯酸及丙烯酸丁酯生产废水处理

浅析丙烯酸及丙烯酸丁酯生产废水处理正和集团股份有限公司年产4万t丙烯酸及酯（主要是丙烯酸丁酯）生产装置是由化学工业第二设计院宁波工程有限公司设计。自2007年12月开工以来，丙烯酸及酯在生产过程中每天会产生大量废水，如何处理这些废水一直是困扰正和集团扩大丙烯酸及酯生产规模的难题。1丙烯酸及酯废水的处理1.1正和集团初期的废水处理1.1.1传统的处理方法是将废水焚烧处理，正和集团最初也是采用此法。工艺流程简图如图1。1.1.2流程叙述：生产装置来的废水预热后和燃料油经喷嘴和热空气一起进入一次焚烧炉，焚烧后除去盐灰，其余物料经除尘后和燃料油、热空气一起进入二次焚烧炉，焚烧后废气进入废热锅炉利用余热产生蒸汽后，再进入空气预热器预热空气，然后进入废水预热蒸发器，最后由排风机排入大气。1.1.3该方法处理废水需要大量燃料油来参与，处理成本较高，不利于装置的节能挖潜，降低消耗，正和集团在运行了很短时间后即进行了改造，将催化焚烧及热力焚烧系统推倒重来。1.2正和集团后期的废水处理1.2.1改造后的废水处理系统由上海东化环境工程公司设计的催化焚烧系统和北京中科国益环境工程公司设计的污水生化处理系统构成。1.2.1.1催化焚烧系统工艺流程简图（见图2）。1.2.1.2流程叙述：生产装置来的废水经预热后进入汽提塔（汽提塔与废水加热器都采用低压蒸汽做热源，汽提塔可以对汽提物料数量进行控制）进行汽提，汽提后废水进入污水处理系统，汽提所得物料依次进入尾气换热器和电加热器进行加热，达到反应温度后进入催化反应器，与反应器内的催化剂进行反应，反应过程释放大量热能，形成了高温尾气，然后高温尾气进入蒸汽过热器（将高压蒸汽变成过热高压汽）后温度下降，再进入蒸汽发生器产生部分中压蒸汽，最后进入尾气换热器将余热进一步利用后排入大气。1.2.1.3经该方法处理后废水中的甲苯及丙烯醛等有害物质含量较低，适合进行生化处理，而且汽提塔的汽提物料量可以人为控制，从而降低污水处理系统的压力，利于装置长周期运行，处理成本较低。1.2.2污水生化处理系统工艺流程简图（见图3）。1.2.2.1流程叙述：高浓度的生产废水首先进入预处理池以消除硫酸根的影响（必要时可加入氢氧化钠），后经调节池使水量和水质均匀后再进入调配池，在此加入营养盐（主要是尿素和磷酸二铵），同时调节废水的温度和pH值达到合适值，然后，废水进入该处理系统的核心装置——高效厌氧反应器（该反应器由两座1250m3、一座5000m3的立式密闭储罐组成，理论设计有机满负荷为2.25kgCOD/m3·d，COD去除率＞85%，同时厌氧菌产生的甲烷可用于发电，整个系统占地面积小，无异味）。高效厌氧反应器处理后的废水（此时废水携带有大量的含生化菌类的活性污泥）仍不能达标，要进入好氧系统（即曝气池）进行曝气处理，然后，废水进入二沉池进行泥水分离，分离后上层合格污水外排至县污水处理厂进行再处理，下层含泥污水中活性污泥回流进入曝气池，下层含泥污水中已经老化的污泥则进入污泥浓缩池，再经污泥脱水机将污泥脱水后外运。1.2.2.2工艺调试及试运行：污水生化处理系统工艺调试及试运行是污水处理工程建设的重要阶段，是检验污水生化处理系统前期设计、施工、安装等工程质量的重要环节，也为系统正常运行提供理论依据和实践经验。设备安装完工后，按单体调试、局部联合调试和系统联合试运转三个步骤进行。作为污水处理核心设备的高效厌氧反应器，是设计单位自主开发的具有自主知识产权和技术秘密的污水处理设备，其调试除相应的设备调试外，还要进行生物调试。用于处理丙烯酸及酯的生产废水的菌种生长缓慢（需要经过一个漫长的驯化过程，以使活性污泥中的菌类适应丙烯酸及酯生产废水）且生长条件较为苛刻，所以厌氧调试时间较长，过程相对复杂，需逐步提高负荷。根据实验室小试和中试结果，该工艺设计调试及试运行期为3个月。1.2.2.2.1高效厌氧反应器温度的确定：厌氧反应的温度分为高温发酵（55℃左右）、中温发酵（35℃左右）和常温发酵，高温发酵效率最高，但能耗较高，故该工程采用中温发酵，进水温度设计为35~42℃。经试运行一段时间后，确定将温度定在35~37℃，即可满足厌氧菌的反应需要。调配池及反应器都装有在线温度测定，以更好地控制和调节温度。1.2.2.2.2高效厌氧反应器进水pH值的调节：高效厌氧反应器中产甲烷菌最适宜的生长环境为pH值6.5~7.8，考虑到运行成本，结合生产废水的实际pH值，通过往调配池中加碱，使进高效厌氧反应器的废水pH值不小于4.0。调配池及反应器都装有在线pH值测定，以便更好地进行控制和调节。1.2.2.2.3高效厌氧反应器中挥发性酸的控制：为防止厌氧菌被酸化，需严格控制反应器中的挥发性酸≤3mmol/L，当挥发性酸≥5mmol/L时，应停止进水，否则系统面临酸化，活性污泥中的厌氧菌会老化，整个高效厌氧反应器系统需重新添加活性污泥并进行驯化，会造成严重后果。1.2.2.2.4好氧曝气池排泥及脱泥：好氧曝气池污泥浓度正常控制水平为3000mg/L，若长时间超过此值而不及时进行污泥排放工作，则会导致二沉池出水带泥，影响外排污水的质量。该污水生化处理系统设计有压滤脱泥工序，可将系统产生的污泥压滤成泥饼（含水约80%）后方便外运。1.2.2.3经运行，污水生化处理系统的COD去除率为93%，大于原设计的85%，出水COD的平均值为208mg/L，pH值均在6~9范围内。1.2.2.4污水生化处理系统的调试及试运行打通了工艺流程，厌氧污泥驯化基本完成，好氧系统运行稳定；出水排放指标合格。下一步的工作重点就是逐步提高高效厌氧反应器的有机负荷，在保证系统出水满足排放标准的情况下，达到设计满负荷，保证企业正常生产工作。2结论正和集团的丙烯酸及酯生产装置在日常生产过程中，根据生产过程中产生的废水情况并结合实践将以上系统者有机的结合到了一起，更加高效、低成本的处理了生产废水，从而保证了的生产装置平稳运行，使丙烯酸及酯装置真正做到了效益最大化。