[發(fā)明專利]一種碳纖維生產(chǎn)廢水中二甲基亞砜的生化處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110240507.0
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102951730A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉姜;徐友海;呂繼萍;劉海軍;金剛;劉淑玲;譚湛潔;陳綺莉;徐艷紅;張國進(jìn);柳富華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F101/34
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微生物共代謝技術(shù)處理化工廢水的方法，特別涉及一種碳纖維生產(chǎn)廢水中二甲基亞砜(DMSO)的生化處理方法。

背景技術(shù)

碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得，其中的聚丙烯腈(PAN)基碳纖維用途最廣、用量最大、發(fā)展最為迅速，在碳纖維生產(chǎn)中占有絕對優(yōu)勢。碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。高性能碳纖維是制造先進(jìn)復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)材料，是發(fā)展國防軍工與國民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略物資。隨著近年來我國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業(yè)重點(diǎn)扶持的新產(chǎn)品，成為國內(nèi)新材料行業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)。

以PAN基碳纖維的制造為例，碳纖維的制造分為兩步進(jìn)行，第一步是用丙烯腈(AN)單體制造PAN原絲，類似于紡織用的PAN纖維的生產(chǎn)。第二步是原絲的預(yù)氧化和碳化，預(yù)氧化處理的目的是使PAN的線性分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯形結(jié)構(gòu)，使其在高溫碳化時(shí)PAN不熔不燃，保持纖維形態(tài)。碳化過程是碳纖維形成的主要階段，除去了纖維中大量的氧、氮和其他元素。再經(jīng)表面處理、干燥上漿得到具有金屬光澤的PAN基碳纖維產(chǎn)品。PAN原絲的制備在整個(gè)碳纖維生產(chǎn)中至關(guān)重要，按紡絲方法可分為濕法、干法、干濕法和熔融法等，紡絲溶劑有NaSCN、ZnCl₂、HNO₃、DMF(二甲基甲酰胺)、DMSO(二甲亞砜)等，以DMSO為溶劑的制造工藝具有技術(shù)成熟、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、原料及能耗消耗低、三廢排放量少、經(jīng)濟(jì)效益好等明顯優(yōu)勢，是目前世界上PAN原絲生產(chǎn)主要采用的加工路線。

在以DMSO為溶劑生產(chǎn)PAN原絲的工藝中，洗滌原絲產(chǎn)生的廢水中主要特征污染物為一定量的DMSO和少量丙烯腈，由于這兩種物質(zhì)的可生化性較差，用常規(guī)生物法難以直接處理。臺灣逢甲大學(xué)和韓國首爾大學(xué)分別開發(fā)出基于H₂O₂和H₂O₂/UV的高級化學(xué)氧化法直接氧化含有DMSO的廢水。韓國仁和大學(xué)開發(fā)了先利用芬頓試劑將廢水氧化后再用常規(guī)活性污泥法或者生物膜法進(jìn)一步處理，最終出水的COD和DMSO的去除率達(dá)到95％以上。采用紫外線(UV)或者芬頓試劑作為氧化劑氧化處理水中低濃度DMSO可以避免惡臭物質(zhì)的產(chǎn)生，同時(shí)能夠快速氧化分解水中的DMSO，然而大量化學(xué)氧化劑的使用會導(dǎo)致處理成本的上升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種碳纖維生產(chǎn)廢水中二甲基亞砜的生化處理方法，通過投加少量共代謝基質(zhì)，利用微生物協(xié)同代謝作用有效降解廢水中DMSO的方法。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

(1)用好氧曝氣池中的活性污泥對反應(yīng)器內(nèi)的組合填料進(jìn)行排泥掛膜，掛膜所需污泥濃度為4000～5000mg/L，關(guān)閉反應(yīng)器的進(jìn)水與出水口，減少曝氣量，悶曝24～48h后，打開出水和進(jìn)水口，向反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)進(jìn)生活污水或人工配水，停留時(shí)間24h，當(dāng)出水CODcr下降至100mg/L以下時(shí)，掛膜過程結(jié)束；

(2)向反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)進(jìn)含有DMSO的碳纖維生產(chǎn)廢水，添加營養(yǎng)鹽、共代謝基質(zhì)，調(diào)節(jié)進(jìn)水pH值，使反應(yīng)器內(nèi)pH值維持在5.5～6.5，停留時(shí)間24h，每24h檢測出水中DMSO濃度，逐步提高進(jìn)水中DMSO的濃度直至達(dá)到碳纖維生產(chǎn)廢水中DMSO的濃度，對生物膜進(jìn)行馴化；

(3)連續(xù)進(jìn)碳纖維廠日常排放生產(chǎn)廢水，同時(shí)添加與(2)中相同量的微量元素和共代謝基質(zhì)。

上述所說的生活污水的CODcr為150～250mg/L，人工配水為濃度300mg/L的葡萄糖溶液，CODcr為300～350mg/L。

營養(yǎng)鹽指磷酸銨120mg/L，硫酸鎂2.5mg/L，氯化亞鐵0.15mg/L，硫酸錳2.5mg/L，氯化鈣1.82mg/L。

共代謝基質(zhì)可選各種單糖、二糖以及多糖中的一種或三種，共代謝基質(zhì)加入量為50～150mg/L。

本發(fā)明克服了普通活性污泥法和接觸氧化法對碳纖維生產(chǎn)廢水中DMSO無明顯降解效果以及厭氧法產(chǎn)生的惡臭帶來的二次污染。通過添加少量的共代謝基質(zhì)，使微生物能夠代謝初級基質(zhì)的同時(shí)協(xié)同降解水中的特征污染物DMSO。該方法流程簡單，成本低廉，能耗較低，同時(shí)出水水質(zhì)好，DMSO去除率接近100％。在經(jīng)過簡單過濾后能夠滿足設(shè)備清洗等要求。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例中所用的碳纖維生產(chǎn)廢水為吉林石化公司碳纖維廠日常生產(chǎn)過程中排放的廢水，其水質(zhì)如下：