丙烯酸行业废水处理技术应用研究

丙烯酸行业废水处理技术应用研究

丁强 白景涛 张星

中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司 甘肃省兰州市 730060

摘要：丙烯酸行业废水是一种COD浓度高，有毒有害物质多，有机组成复杂的含盐废水。目前对该行业的废水处理主要采用热力焚烧法、湿式催化氧化法以及生化组合法等，本文对此类技术的研发与应用现状进行了简要介绍。同时评估了诸如实用超临界水氧化、树脂吸附、Fenton氧化、光电子波等其他潜在处理法最后指出了废水处理技术的发展方向和未来前景。

关键词：丙烯酸行业废水；焚烧法；催化湿式氧化法；生化法；超临界水氧化

前言

随着我国社会经济的发展和国民生活水平的提高，以丙烯酸及酯为原料的大宗化学品需求量持续增长。引发环境保护问题，特别是丙烯酸行业在生产过程中排放大量废水，其中COD浓度高，并含有微生物毒性有机酸、丙烯酸、丙烯醛、甲醛等醛类物质，以及丙烯酸酯等小分子化合物，导致废水处理变得复杂且困难。在废水处理方面，研究人员开发出了一系列有效的技术，如生物处理技术、化学处理技术和物理处理技术。此外，还有一些新兴的废水处理技术不断涌现，如高级氧化技术、电化学技术和纳米材料技术，它们在提高废水处理效率和降低环境污染方面发挥着重要作用。

一、传统生成生化法

常规传统生物生化法是指利用生物菌群对有机废水进行降解和处理的方法。对于丙烯酸行业的废水处理，以下是可能采用的常规传统生物生化法步骤：

废水首先需要经过初步处理，包括固液分离、沉淀或过滤等步骤，去除大颗粒物质、悬浮物和固体颗粒。第二营养调控：通过添加适量的营养物质（如氮源和磷源）来调节废水中微生物的生长和代谢。这有助于提高微生物的降解能力和废水处理效率。第三，生物降解：将经过前处理和营养调控的废水进一步送入生物反应器，如活性污泥法或生物滤池。在这些反应器中，通过微生物的降解作用，将废水中的有机污染物逐步降解为较低的有机物或无机物。第四氧化-还原调控：根据废水中有机污染物的特性，可以在废水处理过程中调控氧化还原条件，如调节曝气、调整DO（溶解氧）浓度等，以优化微生物菌群的降解能力。沉淀和过滤：通过添加化学沉淀剂（如聚合氯化铝）或采用过滤器等设备，去除废水中的悬浮颗粒、浊度和胶体物质。二次沉淀：将经过生化反应后的废水送入二次沉淀池，进一步去除微生物生物团、细菌和其他悬浮颗粒。后处理和消毒：经过沉淀和过滤后的废水，可以进一步进行紫外线照射或者其他消毒处理，以确保废水中病原体和其他微生物的去除和灭活。

需要注意的是，丙烯酸行业废水的处理效果受到废水的质量和特性、处理设备和操作条件等多种因素的影响。在实际处理过程中，可能需要根据具体情况进行调整和改进，以达到更好的处理效果和环境保护要求。

二、催化湿式氧化法

催化湿式氧化技术是在湿式氧化工艺的基础上加入催化剂的一种新型技术，其反应所需的温度和压力较低，处理能力更强，处理效率更高，能有效降低设备腐蚀性和运行成本。对于丙烯酸行业废水的处理，催化湿式氧化技术可以提供以下优势。

降低温度和压力要求：相比传统的湿式氧化工艺，催化湿式氧化技术所需的反应温度和压力较低。这样可以减少能源消耗，降低处理过程中的设备成本和操作风险。提高废水处理能力：催化剂的引入加速了废水中有机物的降解反应速率，提高了处理过程的反应速度和废水处理能力。这意味着可以处理更多废水，并且在相同的处理时间内，处理效果更好。提高处理效率：催化湿式氧化技术通过增加催化剂的存在，促进了废水中有机物的氧化反应。因此，处理过程中有机物的去除效率更高，废水中有毒有害物质的降解效果更显著。降低设备腐蚀性和运行成本：催化湿式氧化技术相对于传统湿式氧化技术，反应条件较为温和，对处理设备的腐蚀性较低。这样可以降低设备的维护和更换成本，并延长设备的寿命。

目前国内的丙烯酸生产厂家北京东方和台塑(宁波)采用这种方法处理废水，其中东方化工厂催化湿式氧化装置的工艺流程为；利用隔膜计量泵将储罐中的高浓度丙烯酸废水送入系统内。利用压缩机将空气升到规定压力后储存在压力稳定罐中，经过空气流量调节阀按规定供给系统。空气和原废水在管道中被混合后进到换热器中进行换热。升温后的空气和废水进人反应器中。原废水中的有机化合物经由溶解的氧在催化剂加速作用下被深度氧化为二氧化碳和水。反应后的气液混合物从上部出口送人换热器冷却后分离出水和气，经减压阀降至大气压进入气液分离器，被分离成气、液相物质。气体直接排放到大气中。达标的处理水可排放或被深度处理回用。

使用催化湿式氧化技术对丙烯酸废水进行处理，具有反应速度快、停留时间短，处理过程中不产生污泥和二次污染，工况波动小的特点。不足之处是湿式催化氧化法所用催化剂对处理废水的要求限制条件较多，专有性强。

三、热力焚烧法

热力焚烧法是将废水雾化后喷入高温燃烧室内，通过可控的高温化学反应过程，让废水中的有机物在炉内完全氧化燃烧，使得有害物质的分子结构被破坏，进而将废液通过氧化反应分解成二氧化碳和水及少量无机物灰分等无害物质。热力焚烧法的主要优势在于：

彻底分解有机物：高温焚烧过程可以将废水中的有机物完全氧化分解，使其转化为无害的二氧化碳和水。这可以有效消除有机污染物对环境的影响。高处理能力：热力焚烧法可以处理大量的废水，并在短时间内完成氧化分解过程，处理能力较强。无需进一步废渣处理：废液通过氧化反应后，会生成少量的无机物灰分。这些灰分可以通过一些措施（例如过滤、固体分离）进行处理，无需采取额外的废渣处理措施。

尽管热力焚烧法在废水处理中具有一定优势，但也需要注意以下问题：高能耗：热力焚烧法需要高温条件来实现废水的氧化燃烧，因此需要大量的能源供应，可能造成能源消耗方面的问题。排放处理：热力焚烧过程会产生废气，其中可能含有氮氧化物和二恶英等有害物质。因此，需要进行废气处理，以确保废气排放符合环境法规和标准。经济成本：热力焚烧法的设备和运营成本较高，需要经济评估和技术调研，以确保其在实际应用中经济可行。在环保形式日趋严峻的态势下，国家的支持政策必然加强，同时科技创新日新月异，这些不足之处将会进一步得到改进和完善，有机废液的焚烧处理技术在国内将会有更大的市场和发展潜力。

四、其它技术

除了前面提到的常规传统生物生化法、催化湿式氧化技术和热力焚烧法，还有其他一些处理丙烯酸废水的方法，如下所示：活性炭吸附：利用活性炭对废水中的有机物进行吸附，通过物理吸附和表面化学反应去除有机污染物。活性炭吸附可以快速、有效地去除废水中的有机物，但需要对活性炭进行周期性再生或更换。逆渗透法：逆渗透技术利用半透膜对废水进行过滤，通过膜的微孔大小和选择性，将废水中的溶解性有机物、无机盐等物质分离出来，达到净化废水的目的。化学沉淀和混凝净化：通过加入适当的化学试剂，如铁盐、铝盐等，使废水中的悬浮物和离子沉淀成固体颗粒，可以有效去除废水中的悬浮物、重金属离子和胶体物质。蒸发结晶：通过蒸发将废水中的水分脱除，使废水中的溶解性固体物质结晶沉淀下来，达到分离和净化废水的目的。

这些处理丙烯酸废水的方法可以根据具体的废水特性、产量、处理需求和环境要求等进行选择和组合应用，以实现有效的废水处理和净化。

结语

丙烯酸行业废水的处理是一个复杂而重要的问题。随着技术的发展和环境要求的提高，单一处理方法已经不能满足该行业的需求，而联合处理法将成为一种必然的发展趋势。其中，高浓度废水主要采用焚烧和催化湿式氧化技术，而低浓度废水则通常采用多级生化法进行处理。因此，对丙烯酸行业废水的有效治理对于行业的发展和社会的可持续发展具有深远的意义。通过不断地优化和整合不同的废水处理技术，将能够实现更好的废水处理效果，减少环境污染，为行业的可持续发展作出贡献。

结语

[1]余甜甜;郭辉;吕荣湖;陈俊祥;周黎明丙烯酸化工废水处理研究进展[J].广州化工,2014(05)

[2]张志军;汪青海;马建学;褚小东.丙烯酸生产技术及市场分析[J].广州化工,2012(05)