一种处理腈纶废水的微电解处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业废水的处理，更具体地讲，本发明涉及一种用于处理腈纶废水的 微电解处理工艺。
【背景技术】
[0002] 腈纶的化学名称为聚丙烯腈纤维。腈纶是一种重要的纺织材料，也可以称为"人造 羊毛"或"合成羊毛"，其特点是柔软、色泽鲜艳、保暖以及不易变形，常用于制造毛线、毛毯、 运动服等，外表颜色鲜艳明亮，造价成本比较低，远远不及羊毛和纯棉，但腈纶具有很好的 复原性能，不易变形，大大优于纯棉强。
[0003] 但是，作为一种重要的石油化工产品，腈纶生产过程所产生的废水毒性大，污染程 度高，处理难度大。
[0004] 现有技术中针对腈纶废水的处理进行了大量的研宄工作。例如，中国专利申请 CN201110307877公开了一种处理腈纶废水的方法，该方法包括如下步骤：（a)对腈纶废水 进行超声波水解处理；(b)对步骤（a)得到的经超声波水解处理的腈纶废水用生物反应池 处理；以及（c)对步骤（b)得到的腈纶废水进行Fenton处理。
[0005] 中国专利CN201210172104公开了一种腈纶废水的生物化学处理方法，其包括以 下步骤：1)调节腈纶废水的PH值至7-9,根据腈纶废水水质投加Na3P04;2)将步骤1所得废 水进行第一级厌氧/好氧处理，第一级厌氧反应器和第一级好氧反应器均采用生物膜法， 其中第一级厌氧反应器和第一级好氧反应器中均采用聚氨酯填料作载体；3)在第一级厌 氧/好氧处理后，进行第二级厌氧/好氧处理，进行生物化学处理后出水；其中，第二级厌氧 反应器采用生物膜法，第二级厌氧反应器中采用软性纤维作为载体，第二级好氧反应器采 用活性污泥法，经过驯化的活性污泥浓度为3-7g/L。
[0006] 中国专利CN201310064394公开了一种丙烯腈、腈纶生产综合废水处理工艺，其首 先对腈纶生产废水采用空气曝气氧化、Fenton氧化、絮凝沉降等工序进行预处理，去除废水 中难生化处理、有毒有害的亚硫酸盐、低聚物、EDTA和聚氧乙烯醚等污染物，然后与丙烯腈 生产废水混合进行厌氧、缺氧、好氧、硝化等一系列生化处理，实现外排水达标排放。该技术 的特点是对腈纶废水先进行预处理，去除了腈纶废水中难生化、有毒有害物质，提高了腈纶 废水的可生化性，以便为后续的生化处理奠定基础。
[0007] 中国专利申请CN201210208645则公开了一种对腈纶生化废水进行深度处理的方 法及其设备。其深度处理方法包括以下步骤：调节腈纶生化废水pH至7. 5-8. 5,在反应池 中用活性污泥和生物膜填料共同处理腈纶生化废水，其中活性污泥浓度为3-15g/L，生物膜 填料为中空纤维膜，控制反应池中的腈纶生化废水溶解氧浓度为3. 0-5.Omg/L，水力停留时 间为24-48小时。
[0008] 中国专利申请CN201210130647公开了一种腈纶生产含氨废水的脱氮方法，其包 括：向污水处理系统中投加一定量的脱氮菌剂，含氨氮污水处理温度为18-40°C，溶解氧为 0? 2-3mg/L，pH为 7. 5-8. 5。
[0009] 中国专利CN201120523601公开了一种丙烯腈和腈纶装置废水处理系统；其中，碱 性水解处理装置与丙烯腈生产废水排放管线连接；混凝沉淀或混凝气浮装置A与聚合工艺 废水排放管线连接；均质调质器与好养生物处理装置连接，好养生物处理装置与高级氧化 处理装置连接，高级氧化处理装置与水解酸化-好氧装置或A/0装置连接；混凝沉淀或混凝 气浮装置B与纺丝工艺废水排放管线连接，混凝沉淀或混凝气浮装置B与水解酸化-好氧 装置或A/0装置连接。该技术中，经过预处理后的各股废水再与不需要进行预处理的其它 装置排出的废水混合集中处理。
[0010] 现有的腈纶废水处理技术仍然是利用生化处理技术，并针对生化处理的局限性， 利用各种化学或物理的处理方法进行预处理，但目前的处理技术仍难保证有效地处理掉腈 纶废水中复杂的化学物质。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是解决现有技术中的不足，有效地处理腈纶废水中的各种化学物 质，以实现达标排放。
[0012] 为实现本发明的目的，本发明提供了一种用于处理腈纶废水的微电解处理工艺， 其包括如下的处理步骤：
[0013] (1)将废水的pH值调节为酸性，优选调节为pH=3-5 ;
[0014] (2)将上述调节为酸性的废水在含有酸性微电极的微电解反应池进行处理；
[0015] (3)在微电解反应池的出水中加入双氧水，进行Fenton氧化反应；
[0016] (4)Fenton氧化反应后的水中加入石灰和/或片碱，进行中和，将pH值调节为 8-10,并曝气搅拌，吹脱大部分氨氮；
[0017] (5)中和后的出水进行沉淀处理，使悬浮物沉淀；
[0018] (6)将上述沉淀处理后的出水进行生化处理。
[0019] 与现有的腈纶废水处理技术完全不同的是，本发明的腈纶废水处理工艺是一种包 含微电解处理步骤的工艺方法，而且巧妙地利用了酸性微电极材料在微电解反应中所产生 的硫酸亚铁，加入双氧水，形成Fenton氧化，从而使废水中的各种化学物质在电化学氧化 还原反应+Fenton氧化的作用下，被有效地去除，从而为后续的生化单元的继续处理奠定 了基础，保证了能轻易实现达标排放。
[0020] 优选地，在本发明的腈纶废水微电解处理工艺中，酸性微电极材料为铁碳微电极。 进一步优选地，在本发明的微电解处理工艺中，形成Fenton试剂的二价铁无需额外添加， 可直接由微电解反应池的出水中所含有的二价铁来提供。例如，微电解反应池的出水先与 双氧水在折流板的作用下不断混合反应，然后再与石灰和/或片碱混合，经过充分中和反 应后最终进入斜板沉淀池。
[0021] 在本发明的腈纶废水的微电解处理工艺方法中，由于微电解反应期间有硫酸亚铁 产生，为实现巧妙地综合利用，本发明的微电解反应池的出水先与双氧水在折流板的作用 下不断混合反应，形成Fenton试剂，从而可利用Fenton氧化来进一步处理各种有机毒害物 质。H2O2在Fe2+离子的催化作用下具有氧化多种有机物的能力。过氧化氢与亚铁离子的结 合即为所谓的Fenton试剂，其中Fe2+离子主要是作为同质催化剂，而H2O2则起氧化作用。 Fenton试剂具有极强的氧化能力，特别适用于某些难生物降解的或对生物有毒性的工业废 水的处理上。
[0022] Fenton试剂具有复杂的反应机制，其大致的反应过程如下：
[0023] (1)H202+Fe- ? 0H+Fe+0H-
[0024] (2)Fe2++ ?OH-Fe3++0H-
[0025] 其中，产生?OH的反应步骤（1)控制了整个反应的速度，?OH通过反应方程（2) 与有机物反应而逐渐被消耗。
[0026] Fe3+能催化降解H2O2，使之变成02和1120,自由基链机理指出，对于单一的Fe3+系统 (即除水外没有其他的络合物配位基），将产生?OH和H02_。反应过程除（1)、⑵外，还包 括以下几个步骤：
[0027] (3)H202+Fe3+-Fe-OOH2++H+
[0028] (4)Fe-00H2+-HO2 ? +Fe2+
[0029] (5)HO2 ? +Fe2+-Fe3++H(V
[0030] (6)H02+Fe3+-Fe2++〇2+H+
[0031] (7) ? 0H+H202-HO2 ? +H2O
[0032] 通过分离有机化合物中的H、填充未饱和的C-C键，羟基*0H能不加选择地同大多 数有机物迅速反应；和?OH相比，H02_的反应活性微弱许多。当有02存在时，?OH与有机 物反应产生的以碳为中心的自由基会与O2反应，产生R00 ?自由基，并最终变成氧化产物。 除此之外，还认为Fenton反应能产生亚铁离子，H2O2反应产生铁水络和物，亦即Fenton试 剂具有一定得絮凝沉淀功能，而这种絮凝沉淀功能也是Fenton试剂降解COD的重要组成部 分。
[0033] 更优选地，在本发明的腈纶废水的微电解处理工艺中，在中和反应的区域进一步 悬挂设置有碱性微电极材料。例如，可在中和沉淀单元的曝气折流反应池和/或折流反应 池的中和反应区域中，悬挂设置碱性微电极材料。这样的设置，使得腈纶废水不仅经受了酸 性条件下的微电解处理、Fenton氧化的处理，也经受了碱性条件下的微电解处理，达到了单 一的酸性微电解处理、Fenton氧化处理或碱性微电解处理所无法达到的综合处理效果。
[0034] 在本发明的腈纶废水微电解处理工艺中，上述的生化处理包括水解处理、厌氧处 理、缺氧处理、接触氧化处理及沉淀处理，例如生化单元包括水解池、厌氧池、缺氧池、接触 氧化池及沉淀池；其中，水解处理是一种改进的水解处理，即：本发明中水解处理是在碱性 微电极材料存在下进行的。例如，水解池可以是一种改进的水解池，其底部设有布水系统， 中间悬挂碱性微电极材料，布水采用底进上出的方式。
[0035] 在水解处理中，当废水中有机物为复杂结构时，水解酸化菌利用H2O电离的H+ 和-OH将有机物分子中的C-C链打开，一端加入H+，一端