丙烯酸废水处理装置的制作方法

本实用新型涉及废水处理领域，尤其涉及一种丙烯酸废水处理装置。

背景技术：

丙烯酸自20世纪30年代实现工业化生产以来，其工艺技术的发展经历了氰乙醇法、羰基合成法、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯两步氧化法。目前，丙烯两步氧化法是丙烯酸的主要生产方法，在采用丙烯两步氧化法生产丙烯酸的过程中，需用水吸收氧化产物，经分离、精制工序得到丙烯酸产品。因此，在丙烯酸及酯的生产过程中会有大量的废水产生。丙烯酸及酯工业生产中的废水有如下特征:废水量大、有机物含量高且污染物成分复杂、水质波动大。

第cn201220405424.2号中国专利提出了一种丙烯酸及酯混合生产废水的厌氧处理装置。将废水引入调节池调节水质、水量及ph后，进行气浮处理及中和，同时进行金属离子沉淀反应，出水时投加pac和pam絮凝。上清液和其它生产废水混合后一起进入水解酸化池进行预酸化，经ph和温度调节后，自流进入生物氧化池进行好氧处理。但该方法占地面积大。

第cn201610609657.7号中国专利提出一种丙烯酸及酯类残液回收利用废水处理技术。采用“超声波法预处理+厌氧法+两级好氧法+超声波法深度处理”的组合工艺，针对cod值＞4万mg/l的高浓度丙烯酸及酯废水进行处理，其中超声波法预处理采用两段式进行:先采用较高频率处理，再采用低频率处理。处理后出水cod＜60mg/l，达到国家《污水综合排放标准》(gb8978-1996)一级排放标准。但是超声法需要提供能源，另外超声的辐射范围不广，作用体积并不是很大，在工程上利用有些困难。

第cn201610320102.0号中国专利公开了一种高浓度丙烯酸及酯废水的组合处理方法，利用氧化剂氧化除去酸性废水中的甲醛、乙醛和丙烯醛，碱中和氧化液中的醋酸和丙烯酸，中和液采用膜分离除水、减压浓缩、结晶和干燥制备醋酸盐的耦合技术处理酸性废水。该方法氧化液的甲醛去除率达到99.5％以上，中和液经ro膜分离后，其透过液达到国家环保二级排放标准。但是膜属于消耗品，成本高。

第cn201210454811.x提出一种处理丙烯酸装置酸性废水的方法。该方法根据丙烯酸废水中含α-h和不含α-h的两类醛的相对含量，采用碱金属或碱土金属氢氧化物，如氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的一种或多种，在高温条件下进行脱醛反应。处理后的丙烯酸废水生物毒性大大降低，采用厌氧－好氧联用生物方法继续处理，确保出水可达到国家《污水综合排放标准》(gb8978-1996)三级排放标准，实现高浓度含醛丙烯酸废水的综合治理。但是脱醛反应要求高，能源消耗大。

有鉴于此，有必要对现有的丙烯酸废水处理装置予以改进，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种丙烯酸废水处理装置。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种丙烯酸废水处理装置，包括供丙烯酸废水依次经过的水质调节池、具有第一生化区和污泥沉淀回流区的复合无梯度反应器、具有臭氧氧化区和第二生化区的耦合装置、除磷罐，所述除磷罐设置有与所述复合无梯度反应器相连通的出水回流管。

作为本实用新型的进一步改进，所述水质调节池包括与丙烯酸废水源以及外界水源均相连通的池本体、用以向所述池本体内投加营养调节剂和/或ph调节剂的第一加药组件、用以检测所述池本体内的液体的ph值的ph检测件。

作为本实用新型的进一步改进，所述营养调节剂为硫酸铵，所述ph调节剂为氢氧化钠。

作为本实用新型的进一步改进，所述复合无梯度反应器包括上端开口的壳体、设于所述壳体内且上下贯通的提升筒、设于所述提升筒内且与外部的空气泵连接的第一曝气头、套设于所述提升筒的上端的外侧的三相分离器、设于所述壳体的内周的环形挡板，所述环形挡板与所述三相分离器之间形成回流缝，所述壳体与所述回流缝上方相对应的位置处设有出水口、与所述回流缝下方相对应的位置处设有进水口以及污泥排放口，所述提升筒内形成所述第一生化区，所述三相分离器与所述环形挡板形成所述污泥沉淀回流区。

作为本实用新型的进一步改进，所述回流缝呈倒喇叭状且呈环形。

作为本实用新型的进一步改进，所述耦合装置包括桶体、设于所述桶体内以将所述桶体内的空间沿水平方向分隔为臭氧氧化区和第二生化区的隔板、设于所述臭氧氧化区且与外界臭氧源相连接的臭氧曝气头、设于所述第二生化区内的生物填料层、设于所述桶体上与所述第二生化区相对应的位置处且分设于所述生物填料层的底部和顶部的进水管、出水管，所述隔板的底部、顶部分别设有连通所述臭氧氧化区与所述第二生化区的下回流口、上回流口，所述臭氧曝气头、生物填料层均位于所述上回流口与所述下回流口之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述耦合装置还包括设于所述臭氧氧化区内且与外部的空气泵连接的第二曝气头，所述第二曝气头位于所述臭氧曝气头的下侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述耦合装置还包括用以反洗所述生物填料层的反洗组件，所述反洗组件包括设于所述生物填料层下侧的用以通入空气的反洗曝气管、反洗进水管及设于生物填料层上侧的反洗出水管。

作为本实用新型的进一步改进，所述耦合装置还设有位于所述生物填料层下侧的支撑层，所述反洗曝气管及反洗进水管均设置于所述支撑层内。

作为本实用新型的进一步改进，所述除磷罐包括罐体、用以向所述罐体内加入除磷剂的第二加药组件、用以搅拌所述罐体内的液体的搅拌组件。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中的丙烯酸废水处理装置中，一方面，将第一生化区、污泥沉淀回流区整合形成复合无梯度反应器，将臭氧氧化区与第二生化区整合形成一体的耦合装置，占地面积较小，且能耗低；另一方面，生产车间的水质波动较大的丙烯酸废水依次经过复合无梯度反应器、耦合装置、除磷罐后产水可以实现cod<500mg/l和tp<8mg/l的出水排放要求，具有较好的污水处理效果，且运行平稳，具有良好的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型中的丙烯酸废水处理装置的示意框图。

图2是本实用新型中的丙烯酸废水的处理方法的流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提供一种丙烯酸废水处理装置100，包括供丙烯酸废水依次经过的水质调节池1、具有第一生化区和污泥沉淀回流区的复合无梯度反应器2、具有臭氧氧化区和第二生化区的耦合装置3、除磷罐4，经实验，所述丙烯酸废水处理装置100运行平稳，具有良好的稳定性，且，生产车间的水质波动较大的丙烯酸废水经所述丙烯酸废水处理装置100后，除磷罐4的产水可以实现cod<500mg/l和tp<8mg/l的出水排放要求，同时，所述丙烯酸废水处理装置100中将第一生化区、污泥沉淀回流区整合形成复合无梯度反应器2，将臭氧氧化区与第二生化区整合形成一体的耦合装置3，占地面积较小，且能耗低。

所述除磷罐4设置有与所述复合无梯度反应器2相连通的出水回流管41，能够利用除磷罐4产水替代或部分替代原用以稀释水质调节池1中的丙烯酸废水的水，可以大幅降低企业的排水量以及cod排放总量，降低成本。

进一步地，所述水质调节池1包括与丙烯酸废水源11以及外界水源12均相连通的池本体13、用以向所述池本体13内投加营养调节剂和/或ph调节剂的第一加药组件14、用以检测所述池本体13内的液体的ph值的ph检测件(未图示)，以均质丙烯酸废水水质，提高整个丙烯酸废水处理装置100的系统运行稳定性。

具体地，通过外界水源12向所述池本体13内加入水以稀释丙烯酸废水，降低丙烯酸废水中污染物的浓度，控制进水cod浓度，以减少对后续生化工艺中微生物的冲击，为微生物生长提供稳定的环境。通过第一加药组件14向池本体13内投加相应的微生物生长的营养调节剂，以使丙烯酸废水中各营养均衡，有利于后端微生物的生长，通过第一加药组件14向池本体13内投加ph调节剂调节ph值介于3.5-4.5之间，通过废水均质调节池2的ph监测装置来监测废水的ph值，并通过加药装置投加酸碱药剂来调节ph值，一方面用于调节废水ph值，控制进水cod浓度，另一方面可充分混合后端微生物所需要的营养元素。

于一具体实施方式中，所述调节剂为硫酸铵，所述ph调节剂为氢氧化钠。

可知的是，所述丙烯酸废水中含有有无机强酸和丙烯酸等有机酸污染物，在向所述丙烯酸废水中加入氢氧化钠后，可以中和无机强酸，以去除无机强酸。

进一步地，所述复合无梯度反应器2包括上端开口的壳体21、设于所述壳体21内且上下贯通的提升筒22、设于所述提升筒22内且与外部的空气泵5连接的第一曝气头23、套设于所述提升筒22的上端的外侧的三相分离器24、设于所述壳体21的内周的环形挡板25，所述环形挡板25与所述三相分离器24之间形成回流缝26，所述壳体21与所述回流缝26上方相对应的位置处设有出水口211、与所述回流缝26下方相对应的位置处设有进水口212以及污泥排放口213，所述提升筒22内形成所述第一生化区，所述三相分离器24与所述环形挡板25形成所述污泥沉淀回流区。将生化反应以及沉淀设置于同一反应器内，简化了工艺流程，减少占地面积，同时能够节约成本，减少产泥量。

具体地，本实施方式中，所述第一曝气头23靠近所述提升筒22的底部设置，所述第一生化区为好氧生化区，当然，并不以此为限，其他实施方式中，可以通过提高所述第一曝气头23的高度和/或灵活控制溶氧量，在所述提升筒22的底部形成厌氧生化区，以对不同微生物生长条件的最优控制，从而实现有机物、总氮等污染物的高效去除。

在所述丙烯酸废水处理装置100启动，所述水质调节池1内的产水自所述进水口212连续向所述复合无梯度反应器2内通入后，开启空气泵5通过第一曝气头23向提升筒22内曝气充氧，由于提升筒22内外气液密度的差异，提升筒22内流体的密度小于提升筒22外流体的密度，使得提升筒22内的丙烯酸废水、气体和活性污泥同时向上运动，当到达提升筒22顶部时，大量气体从丙烯酸废水中脱离，实现气、液、固三相的分离，剩余的活性污泥和丙烯酸废水以泥水混合物的形式向下回流，一部分泥水混合液通过回流缝26进入澄清区，在澄清区内，活性污泥和废水由于密度差相分离，分离后的上清液从出水口211排出至耦合装置3，活性污泥则由回流缝26回流重新进入第一生化区，提高第一生化区内的微生物密度，提高污水处理负荷。运行一段时间以后，将所述壳体21内的剩余污泥从污泥排放口213排出。

利用第一曝气头23产生的氧气作为提升筒22内的水流推动力，能够降低能耗，且有助于活性污泥与丙烯酸废水之间的充分接触，增强了丙烯酸废水与微生物之间的反应，提高处理效率。

进一步地，所述回流缝26呈倒喇叭状且呈环形。

具体地，所述三相分离器24包括上侧的直筒部、连接于所述直筒部下端的第一喇叭筒、连接于所述第一喇叭筒下端的第二喇叭筒，所述第一喇叭筒为开口向下的喇叭状，所述第二喇叭筒呈开口向上的喇叭状。所述第二喇叭筒的下表面与所述环形挡板25的上表面相平行且形成所述回流缝26。

进一步地，所述耦合装置3包括桶体31、设于所述桶体31内以将所述桶体31内的空间沿水平方向分隔为臭氧氧化区和第二生化区的隔板32、设于所述臭氧氧化区且与外界臭氧源6相连接的臭氧曝气头33、设于所述第二生化区内的生物填料层34、设于所述桶体31上与所述第二生化区相对应的位置处且分设于所述生物填料层34的底部和顶部的进水管35、出水管36，所述隔板32的底部、顶部分别设有连通所述臭氧氧化区与所述第二生化区的下回流口321、上回流口322，所述臭氧曝气头33、生物填料层34均位于所述上回流口322与所述下回流口321之间。将臭氧氧化区及第二生化区结合起来，通过臭氧氧化处理和微生物处理共同作用，可对有机废水进行臭氧氧化及微生物降解，提高丙烯酸废水内有机污染物的处理效果。

于一具体实施方式中，所述第二生化区为好氧生化区，当然，并不以此为限。

进一步地，所述耦合装置3还包括设于所述臭氧氧化区内且与所述空气泵5连接的第二曝气头37，所述第二曝气头37位于所述臭氧曝气头33的下侧，在所述复合无梯度反应器2的产水自所述进水管35进入所述耦合装置3内并自所述下回流口321进入所述臭氧氧化区后，所述第二曝气头37产生的空气与丙烯酸废水充分混合形成空气-丙烯酸废水混合液后，臭氧再与所述空气-丙烯酸废水混合液混合，增大了臭氧与所述丙烯酸废水的接触面积，有利于臭氧对所述丙烯酸废水进行氧化降解，提高处理效能。

在所述丙烯酸废水经所述下回流口321进入所述臭氧氧化区内后，在所述第二曝气头37充入的空气以及臭氧曝气头33充入的臭氧的作用下，所述臭氧氧化区内的丙烯酸废水的密度远低于所述臭氧氧化区外的丙烯酸废水的密度，可促使进入所述耦合装置3内的丙烯酸废水自所述下回流口321先进入所述臭氧氧化区内使部分有机物被氧化或者化学改性成为可被微生物分解的有机物后，再自所述上回流口322进入所述第二生化区内。

进一步地，所述耦合装置3还设有位于所述生物填料层34下侧的支撑层38，以支撑所述生物填料层34。

进一步地，所述耦合装置3还包括用以反洗所述生物填料层34的反洗组件39，以将所述生物填料层34内过多的杂质冲洗掉，恢复所述生物填料层34内微生物的活性。

具体地，所述反洗组件39包括设于所述生物填料层34下侧的用以通入空气的反洗曝气管391、反洗进水管392及设于生物填料层34上侧的反洗出水管393，所述反洗曝气管391与所述空气泵5相连接，且所述反洗曝气管391高于所述反洗进水管392，在需要对所述生物填料层34进行反洗时，打开反洗进水管392，反洗曝气管391向水中充入空气，形成气水混合液对生物填料层34进行充分的冲洗，冲洗后的液体自所述反洗出水管393流出。

具体地，所述反洗出水管393位于所述出水管36的下侧，以防冲洗后的液体从所述出水管36流出，污染出水管36以及除磷罐4中的液体。

具体地，所述反洗曝气管391及反洗进水管392均设置于所述支撑层38内。

进一步地，所述除磷罐4包括罐体42、用以向所述罐体42内加入除磷剂的第二加药组件43、用以搅拌所述罐体42内的液体的搅拌组件，所述除磷罐4用以去除耦合装置3的产水中的磷和铜离子，使所述除磷罐4排水符合排水要求。

进一步地，本实用新型还提供一种丙烯酸废水的处理方法，所述丙烯酸废水的处理方法基于上述的丙烯酸废水处理装置100，具体地，所述丙烯酸废水的处理方法包括如下步骤：

s1：将丙烯酸废水送入水质调节池1中，向所述水质调节池1中的加入水、营养调节剂、ph调节剂；

s2：将水质调节池1中的产水送入复合无梯度反应器2内，依次经过所述复合无梯度反应器2内的第一生化区以及污泥沉淀回流区；

s3：将复合无梯度反应器2的产水送入耦合装置3内，依次经过所述耦合装置3内的臭氧氧化区和第二生化区，所述臭氧氧化区内的臭氧投加量为300mg/l；

s4：将耦合装置3的产水送入具有除磷剂的除磷罐4内并搅拌后，至少一部分所述除磷罐4内的产水回流至复合无梯度反应器2内。

进一步地，步骤s1中，所述水质调节池1中的产水的ph值为3.5-4.5。即，通过加入所述ph调节剂将所述水质调节池1中的产水的ph值调节至3.5-4.5。

具体地，步骤s2中，所述水质调节池1中的产水送入复合无梯度反应器2内后，停留120h左右；步骤s3中，复合无梯度反应器2的产水送入耦合装置3内后，停留10h左右，以使丙烯酸废水与微生物/臭氧充分反应。

进一步地，在所述除磷罐4内的产水回流至复合无梯度反应器2内后，所述丙烯酸废水与所述水的体积比由1：4逐渐下降至1：1，即，所述除磷罐4内的产水代替部分稀释水，可以大幅降低企业的排水量以及cod排放总量，降低成本。

以下将以具体的实施例说明采用本实用新型中的丙烯酸废水处理装置以及处理方法处理丙烯酸废水的处理结果；当然，可以理解的是，本实用新型实施例并不限于这些实施例。

具体实施例中，采用本实用新型中的丙烯酸废水处理装置以及处理方法处理江苏利田科技丙烯酸生产废水，其中，江苏利田科技丙烯酸生产废水中的cod浮动较大，铜离子含量在80-90mg/l，ph在3-4之间。

于本实用新型第一实施例中，江苏利田科技丙烯酸生产废水cod含量为66000-68000mg/l，铜离子含量为80-90mg/l，总磷含量为100-120mg/l，ph为3.5-4之间。

在所述丙烯酸废水处理装置处于驯化阶段时，在水质调节池中采用丙烯酸废水与稀释水比例为1:4稀释后进入复合无梯度反应器内，在所述丙烯酸废水处理装置处于稳定运行阶段后，在水质调节池中采用丙烯酸废水与稀释水比例为1:1稀释后进入复合无梯度反应器内，则所述复合无梯度反应器实际进水cod为33000-34000mg/l，总磷含量为50-60mg/l，铜离子含量为在40-50mg/l，产水cod在2200-2300mg/l，cod去除率为93％。

复合无梯度反应器的产水进入所述耦合装置内后，调节臭氧投加量至300mg/l，耦合装置产水cod为360-470mg/l，cod去除率79.6-83.6％，计算综合cod去除率97.7％-98％，总磷降解率45-49％。可以理解的是，在所述丙烯酸废水经过所述复合无梯度反应器以及所述耦合装置处理时，所述丙烯酸废水的ph值升高，部分铜离子产生沉淀去除。

在耦合装置产水进入除磷罐后，加入除磷剂并搅拌，除磷罐产水总磷含量在5mg/l以下，去除率达90％以上，同时，铜离子含量低于检出限，符合排水要求。

于本实用新型第二实施例中，江苏利田科技丙烯酸生产废水cod含量为53000-54000mg/l，铜离子含量为70-80mg/l，总磷含量80-90mg/l，ph为3.5-4之间。

在所述丙烯酸废水处理装置处于驯化阶段时，在水质调节池中采用丙烯酸废水与稀释水比例为1:4稀释后进入复合无梯度反应器内，在所述丙烯酸废水处理装置处于稳定运行阶段后，在水质调节池中采用丙烯酸废水与稀释水比例为1:1稀释后进入复合无梯度反应器内，则所述复合无梯度反应器实际进水cod为26000-27000mg/l，总磷含量为40-45mg/l，铜离子含量为在30-40mg/l，产水cod为1600-1800mg/l，实际cod去除率94％。

复合无梯度反应器的产水进入所述耦合装置内后，调节臭氧投加量至300mg/l，耦合装置产水cod为360-440mg/l，cod去除率75.5-77.5％，计算综合cod去除率98.6％左右，总磷降解率45-49％。可以理解的是，在所述丙烯酸废水经过所述复合无梯度反应器以及所述耦合装置处理时，所述丙烯酸废水的ph值升高，部分铜离子产生沉淀去除。

在耦合装置产水进入除磷罐后，加入除磷剂并搅拌，除磷罐产水总磷含量在5mg/l以下，去除率达90％以上，同时，铜离子含量低于检出限，符合排水要求。

综上所述，本实用新型中的丙烯酸废水处理装置100运行平稳，具有良好的稳定性，且，生产车间的水质波动较大的丙烯酸废水经所述丙烯酸废水处理装置100后，除磷罐4的产水可以实现cod<500mg/l和tp<8mg/l的出水排放要求，同时，所述丙烯酸废水处理装置100中将第一生化区、污泥沉淀回流区整合形成复合无梯度反应器2，将臭氧氧化区与第二生化区整合形成一体的耦合装置3，占地面积较小，且能耗低。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。