專利名稱：Adc發(fā)泡劑廢水處理方法及一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)與工程中的廢水處理技術(shù)，特指ADC發(fā)泡劑廢水處理方法及一體化裝置。
背景技術(shù)：
ADC發(fā)泡劑的化學(xué)名稱為偶氮二甲酰胺(英文名稱為Azodicarbonamide)，分子式為C2H4O2N2，外觀呈淡黃色的結(jié)晶粉末，分解溫度在195～220℃，分解時放出大量的氮?dú)猓m量的一氧化碳和少量的二氧化碳及氨氣等其它氣體。ADC無毒、無臭、不易燃，并具有發(fā)氣量大，氣泡均勻，對制品無污染，所產(chǎn)生的氣體無毒，對模具不腐蝕，容易控制溫度，不影響固化或成型速度等特點(diǎn)。目前該產(chǎn)品廣泛用作聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、氯丁橡膠、天然橡膠、丁腈橡膠、硅橡膠等塑料和橡膠加工過程中的發(fā)泡劑。
ADC發(fā)泡劑廢水是一種成分復(fù)雜難以降解的高濃度氨氮廢水。ADC的生產(chǎn)過程包括幾個階段次氯酸鈉合成，肼合成，縮合，氧化等，ADC廢水主要來源于縮合工段排放的母液和聯(lián)二脲洗滌廢水等。這些高濃度的氨氮廢水如不經(jīng)處理直接排入環(huán)境會造成水污染，將對魚類等水生動物的生存構(gòu)成威脅，刺激藻類等水生植物過度繁殖，形成赤潮等富營養(yǎng)化現(xiàn)象，影響人們的生活。國內(nèi)外尚無可靠的治理技術(shù)。
現(xiàn)有處理方法主要有物化法，其中現(xiàn)有技術(shù)中有姚繼承，戴群，周希圣的<ADC發(fā)泡劑生產(chǎn)廢水處理技術(shù)與研究>(污染防治技術(shù)雜志第11卷第3期1998.9)，其采用的是化學(xué)法，用的材料是石灰和漂白粉，這樣的方法雖然有一定的效果，但氨氮的去除率只有35.4％，化學(xué)需氧量的去除率只有78.1％。此外，還有大量石灰渣等二次污染。另有實(shí)用新型專利<ADC發(fā)泡劑縮合母液綜合利用新方法>(專利號CN2005100382685)，這種方法的原理是加堿氣提，雖然具有一定的效果，但缺點(diǎn)是消耗的堿量過多，能量消耗過大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供能有效處理高濃度氨氮廢水的ADC發(fā)泡劑廢水處理方法及一體化裝置。
其特征是采用物化法與生化法相結(jié)合的工藝，其中前一部分是物化法，采用超聲法進(jìn)行預(yù)處理，可以大量削減氨氮和化學(xué)需氧量，但不能最終解決問題。后一部分是生化法，在DAT-IAT工藝基礎(chǔ)上前置一個缺氧池(A)，即形成了A/DAT-IAT工藝，經(jīng)過處理后可達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)，前后兩部分用中間儲水槽來連接。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述方法的裝置前面的超聲法預(yù)處理設(shè)備主要由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器及水槽、曝氣的裝置四部分構(gòu)成，其中超聲波發(fā)生器是決定廢水處理效果的關(guān)鍵部件。超聲波發(fā)生器將通常的工頻電轉(zhuǎn)變成20KHZ以上(一般為20KHZ至10MHZ)的高頻電信號輸送到超聲波換能器，從而產(chǎn)生強(qiáng)有力的超聲波震動，并傳播到廢水中，產(chǎn)生了一系列的物理和化學(xué)效應(yīng)，促進(jìn)了廢水中化學(xué)污染物降解。后面的生化法處理設(shè)備包括前置厭氧池的需氧-間隙曝氣池，其由缺氧池、DAT池和IAT池三部分串聯(lián)而成的。在超聲法預(yù)處理設(shè)備與生化法處理設(shè)備之間設(shè)置中間儲水槽。該儲水槽中還配有加熱溫控裝置，使廢水溫度保持在23-25攝氏度；此外，還附有加藥裝置，不斷供給NaH2PO4，以滿足微生物對磷元素的需要；還附有生活污水(或其他碳源)的進(jìn)水管道，以滿足微生物對碳元素的需要。
超聲法進(jìn)行預(yù)處理的原理為超聲波傳播過程也就是波的膨脹和壓縮交替的過程，在膨脹周期內(nèi)超聲波對液體產(chǎn)生負(fù)壓效應(yīng)，施加于液體的負(fù)壓使液體斷裂而產(chǎn)生空穴，形成空化核，即在液體中生成充滿氣體的氣泡，這種現(xiàn)象被稱為空化現(xiàn)象?？栈鰜淼臍馀萃Ａ魰r間很短，幾乎是剛剛生成便立刻受到來自相鄰壓縮區(qū)的壓力，造成這些氣泡在極短時間內(nèi)迅速崩潰消失，并在其周圍的極小空間范圍內(nèi)產(chǎn)生局部高溫(高達(dá)5000K)和局部高壓(可達(dá)50MPa)，伴隨出現(xiàn)強(qiáng)烈的沖擊波和速度高達(dá)100m/s微射流，這些物理?xiàng)l件為廢水中化學(xué)污染物降解提供了一個極為有利的物理化學(xué)環(huán)境。一方面因氣泡迅速崩潰產(chǎn)生的瞬時高溫、高壓使氣泡內(nèi)水分子裂解為·H、·HO、·HO2和H2O2等強(qiáng)氧化自由基
這些強(qiáng)氧化性物質(zhì)直接和間接作用于水體中的化學(xué)污染物并將它們氧化成CO2、H2O、無機(jī)離子等其它物質(zhì)。另一方面由于沖擊波和微射流的作用，污染物質(zhì)可進(jìn)入氣泡內(nèi)直接進(jìn)行類似燃燒化學(xué)反應(yīng)的熱解反應(yīng)，且降解速率較大。
當(dāng)水體中有氨氮存在時，自由氨可揮發(fā)進(jìn)入空化氣泡直接熱解，同時被液相主體的自由基氧化，生成N2、N2O逸出，或者生成硝酸鹽和亞硝酸鹽留在廢水中，部分氧化方程式如下
……生化法處理的原理為A/DAT-IAT工藝和傳統(tǒng)活性污泥法一樣，都是利用微生物對廢水中污染物進(jìn)行分解，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。與傳統(tǒng)活性污泥法不同的是，A/DAT-IAT工藝是由三個不同功能的反應(yīng)池組合而成，這三個池既可看作在DAT-IAT池的基礎(chǔ)上前置了一個缺氧池，也可看作A/O池與SBR池的串聯(lián)。缺氧池就是為了改善DAT-IAT工藝脫氮效率低的弱點(diǎn)。
本發(fā)明構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)緊湊，集水量及水質(zhì)調(diào)節(jié)、生化反應(yīng)與污泥沉淀功能于一身，兩池之間設(shè)有導(dǎo)流墻，避免了兩池水力干擾，改善了水力狀態(tài)，IAT池幾乎處于靜態(tài)沉淀，其沉淀效果要優(yōu)于二沉池。本發(fā)明工藝流程短，布局緊湊，易于實(shí)現(xiàn)自動化。A/DAT-IAT系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)歷了好氧、缺氧、厭氧、沉淀等階段，篩選了優(yōu)勢菌種，抑制了絲狀菌的生長，污泥的沉降性能和脫水性能良好。廢水中的有機(jī)物為該段反硝化提供了外加碳源，另外，反硝化產(chǎn)生的堿度可以提供給硝化段，中和該段產(chǎn)生的H+。A/DAT-IAT工藝適應(yīng)水量水質(zhì)變化大的廢水，具有抵抗毒性的功能、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效率高、出水質(zhì)量好。IAT池可視為延時曝氣，有機(jī)物負(fù)荷非常低，有利于硝化反應(yīng)的進(jìn)行，在沉淀階段可利用內(nèi)源碳進(jìn)行反硝化反應(yīng)。


圖1是本發(fā)明超聲法預(yù)處理設(shè)備示意2是生化法處理設(shè)備示意3是生化法處理設(shè)備主反應(yīng)器示意透視4是本發(fā)明的一體化裝置的總示意圖1.超聲發(fā)生器 2.換能器 3.水槽 4.氣管及氣咀 5.保溫層6.進(jìn)水口 7.出水口 8.風(fēng)機(jī) 9.進(jìn)水池 10.進(jìn)水泵 11.攪拌器12.前隔板 13.曝氣頭 14.空壓機(jī) 15.后隔板 16.出水泵 17.出水池18.回流泵 19.超聲設(shè)備20.生化反應(yīng)器 21.中間儲水槽 22.加藥器(NaH2PO4) 23.加熱恒溫器 24.生活污水(或其他碳源)進(jìn)水管道具體實(shí)施方式
本發(fā)明所用的一體化裝置由三大部分組成1.前一部分主要包括超聲波發(fā)生器、超聲波換能器及水槽，其中超聲波發(fā)生器是決定廢水處理效果的關(guān)鍵部件。超聲波發(fā)生器將通常的工頻電轉(zhuǎn)變成20KHZ以上(一般為20KHZ至10MHZ)的高頻電信號輸送到超聲波換能器，從而產(chǎn)生強(qiáng)有力的超聲波震動，并傳播到廢水中，產(chǎn)生了一系列的物理和化學(xué)效應(yīng)，促進(jìn)了廢水中化學(xué)污染物降解。同時，為了增強(qiáng)效果在這一部分還附有曝氣的裝置，所用的風(fēng)機(jī)放在底部，氣體管道與氣嘴安排在偏下部。2.后一部分為生化法處理設(shè)備，主要由前置厭氧池(A)，需氧池(DAT)及間隙曝氣池(IAT)三部分串聯(lián)而成。3.在超聲法預(yù)處理設(shè)備與生化法處理設(shè)備之間設(shè)有中間儲水槽。槽中配有加熱溫控裝置，加藥裝置及生活污水的進(jìn)水裝置。
廢水處理的前一部分的工作過程(如圖1所示)廢水由進(jìn)水口6流入超聲法預(yù)處理設(shè)備，在水槽3中，受到劇烈的超聲波的作用，氨氮和化學(xué)需氧量的濃度大幅度地下降。這是由于超聲波發(fā)生器1將通常的工頻電轉(zhuǎn)變成20KHZ以上(一般為20KHZ至10MHZ)的高頻電信號輸送到超聲波換能器2，從而產(chǎn)生強(qiáng)有力的超聲波震動，并傳播到廢水中，產(chǎn)生了一系列的物理和化學(xué)效應(yīng)，促進(jìn)了廢水中化學(xué)污染物降解。同時，為了增強(qiáng)效果在這一部分還附有曝氣的裝置，空氣從風(fēng)機(jī)8吸入，經(jīng)氣管及氣嘴4進(jìn)入廢水中。設(shè)備5的外圍有保溫層，使溫度保持在20℃左右。本實(shí)施例采用了西安康明超聲波公司的設(shè)備，并進(jìn)行組裝，所用頻率為28KHZ，功率為300W。此外，在試驗(yàn)過程中，還需要加少量的芬頓試劑。
通過該設(shè)備處理的，ADC發(fā)泡劑中的高濃度的氨氮可以從2000mg/L降低到150mg/L，去除率為92.5％，化學(xué)需氧量可從1000mg/L降至200mg/L去除率為80％，再經(jīng)過簡單的生物處理，便可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
廢水處理的后一部分的工作過程(如圖2所示)廢水從儲水池9經(jīng)過進(jìn)水泵10流入缺氧池(即A池)，經(jīng)前隔板12的空洞流入需氧池(即DAT池)，空氣由空壓機(jī)14吸入，經(jīng)氣體管道和曝氣頭13進(jìn)入需氧池，廢水中的氨氮被氧化成硝態(tài)氮，廢水經(jīng)回流泵18流入缺氧池，在池中被反硝化，成為氮?dú)庖莩觥Ｐ柩醭氐倪M(jìn)水是連續(xù)的。需氧池中的廢水經(jīng)后隔板15的空洞流入間隙曝氣池(即IAT池)，廢水在池中，經(jīng)過進(jìn)水，曝氣，沉淀，排水等4階段，由出水泵16流入出水池17。在該池中，廢水進(jìn)一步被硝化，在沉淀階段被反硝化成為氮?dú)庖莩?。該池為間斷進(jìn)水，間斷排水。
根據(jù)多次試驗(yàn)，在溫度為23-25℃時，當(dāng)進(jìn)水NH3-N濃度為150mg/L，則出水NH3-N濃度可達(dá)15mg/L去除率為90％；當(dāng)進(jìn)水COD濃度為200mg/L，則出水COD濃度可達(dá)到10mg/L以下，，去除率為95％，但為了提高氨氮的轉(zhuǎn)化率，增加碳源，故必須額外增加COD，使進(jìn)水COD總濃度達(dá)到750mg/L，雖然如此，但出水COD濃度仍可達(dá)到60mg/L以下；從試驗(yàn)過程來看，控制進(jìn)水NH3-N濃度對于保證出水NH3-N達(dá)標(biāo)排放至關(guān)重要，本試驗(yàn)進(jìn)水NH3-N濃度應(yīng)該控制在150mg/L以下。
在超聲法預(yù)處理設(shè)備與生化法處理設(shè)備之間設(shè)置中間儲水槽20(如圖4所示)。該儲水槽中還配有加熱恒溫器23，使廢水溫度保持在23-25攝氏度；此外，還附有加藥器22，不斷供給NaH2PO4，以滿足微生物對磷元素的需要；還附有生活污水(或其他碳源)的進(jìn)水管道24，以滿足微生物對碳元素的需要。
權(quán)利要求
1.ADC發(fā)泡劑廢水處理方法，其特征是采用物化法與生化法相結(jié)合的工藝，其中前一部分是物化法，采用超聲法進(jìn)行預(yù)處理，后一部分是生化法，在DAT-IAT工藝基礎(chǔ)上前置一個缺氧池(A)，即形成了A/DAT-IAT工藝，前后兩部分采用中間儲水槽來連接。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的ADC發(fā)泡劑廢水處理一體化裝置，其特征在于超聲法預(yù)處理設(shè)備主要由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器及水槽、曝氣的裝置四部分構(gòu)成，生化法處理設(shè)備包括前置厭氧池的需氧-間隙曝氣池，其由缺氧池、DAT池和IAT池三部分串聯(lián)而成的；超聲法預(yù)處理設(shè)備與生化法處理設(shè)備設(shè)置中間儲水槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADC發(fā)泡劑廢水處理一體化裝置，其特征是所述儲水槽中配有加熱溫控裝置，加藥裝置及生活污水的進(jìn)水裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)與工程中的廢水處理技術(shù)，特指ADC發(fā)泡劑廢水處理方法及一體化裝置。其特征是采用物化法與生化法相結(jié)合的工藝，其中前一部分是物化法，采用超聲法進(jìn)行預(yù)處理，后一部分是生化法，在DAT－IAT工藝基礎(chǔ)上前置一個缺氧池(A)，即形成了A/DAT－IAT工藝，前后兩部分采用中間儲水槽來連接。本發(fā)明構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)緊湊，集水量及水質(zhì)調(diào)節(jié)、生化反應(yīng)與污泥沉淀功能于一身，工藝流程短，布局緊湊，易于實(shí)現(xiàn)自動化，具有抵抗毒性的功能、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效率高、出水質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C02F1/34GK1872746SQ200610085350
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者繆應(yīng)祺 申請人:江蘇大學(xué)