[实用新型]一种适用于碳纤维生产的高浓度丙烯腈废水预处理设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于碳纤维生产的高浓度丙烯腈废水预处理设备，属于废水处理领域。

背景技术

丙烯腈是工业中常见的有机腈类化合物，属大众基本有机化工产品，是三大合成材料合成纤维、合成橡胶、塑料基本且重要的原材料，被广泛应用于有机合成工业领域。常温下，丙烯腈是一种具有辛辣气味的液体，易溶于水、乙醚、乙醇、丙酮、苯和四氯化碳等有机溶剂，丙烯腈属于高毒类物质，其毒性与氢氰酸类似，无论是吸入还是附着在皮肤上，都会产生毒害作用，甚至中毒致死，并被认为是一种可疑的致癌物，属于我国确定的58种优先控制和美国EPA规定的114种优先控制的有毒化学品之一，属难降解有机污染物。目前常用的丙烯腈废水的处理方法有蒸馏法、吸附法、萃取法、膜析法、燃烧法、湿式催化氧化法。

蒸馏法是将丙烯腈类废水在经水蒸气蒸馏后，该法可回收部分丙烯腈，产生一定的经济效益，但投资大、运行维护技术难度高。吸附法的处理成本较高，吸附剂再生困难，不利于高浓度的废水处理，一般作为废水处理后的深度处理。萃取法利用废水中丙烯腈在水中和有机萃取剂中溶解度的不同，可采取萃取的方法将丙烯腈提取出来，萃取法消耗萃取剂过多，经济上不合理。膜析法是利用薄膜以分离水中某些物质方法的统称。目前有电渗析法、反渗透和超滤法。膜析法中易出现膜堵的现象，并且运行费用较高。燃烧法是最简单的化学法，许多高浓度丙烯腈废水在工业中可以通过焚烧炉燃烧法处理。处理比较彻底，但是燃烧法投资相当庞大，处理废水的能耗较高，焚烧一吨废水的费用在230~250元左右，而且实际操作过程中由于燃烧温度不足，会导致大气污染，自身设备也容易结垢。湿式催化氧化法处理丙烯腈废水较为彻底，但是设备投资大，易腐蚀，运行费用高，催化剂流失严重，活化再生及回收再利用较难，且易造成二次污染。

铁炭微电解法是基于电化学中的电池反应，即腐蚀反应，金属电极被腐蚀而消耗。其主要作用机理：铁炭颗粒构成一个完整的微电池回路，铁作为阳极，炭颗粒作为阴极，在铁屑表面及电积反应中会产生大量初生态的Fe²⁺和原子H，具有很高的化学活性，尤其是新生态的氢具有很强的还原作用，能改变废水中多种有机物的结构和特性，从而使有机物发生断链、开环等作用。同时电化学腐蚀引发一系列连带协同作用，是电化学还原、絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积等多种作用综合效应的结果。铁炭微电解处理设备利用铁炭微电解法原理而制成的，被广泛应用石油、化工、印染等多个行业的废水处理。常规微电解处理装置一般有曝气设备，使用一段时间后，填料表面会形成钝化膜，而且填料较易结块，发生板结问题，这是由于曝气的原因，废水中的溶解氧会与微电池反应产生的Fe²⁺生成FeO或Fe₂O₃，覆盖于铁屑表面形成钝化膜，阻止电还原反应的发生。

丙烯腈是一种持久性毒类化合物，化学结构较为稳定，普通生物菌种分解不彻底且速度很慢。常见的丙烯腈类工业废水，丙烯腈含量较低，较易处理。高浓度丙烯腈废水，如碳纤维生产废水，是废水处理领域面临的一个难题。目前对高浓度丙烯腈废水处理技术研究较少，在实际工程应用中，由于缺乏有效地预处理手段，通常是将高浓度丙烯腈废水稀释后与其它废水混合后进行生化处理，这样会影响后续生物处理的效果。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题：针对碳纤维生产的高浓度丙烯腈有机废水处理难度大及其难生物降解的特点以及常规铁炭微电解设备中填料发生钝化、结块的缺点，提供一种适用于碳纤维生产的高浓度丙烯腈废水预处理设备，根据铁炭微电解反应原理而制成的，采取不曝气措施，无填料钝化、结块问题，预处理后废水生化性得到了极大地提高，适合于后续生物处理工艺。

本实用新型的技术方案：一种适用于碳纤维生产的高浓度丙烯腈废水预处理设备，包括反应器主体1，所述反应器主体1由进水区2、填料装填区3和出水区4构成，其连接顺序为进水区2、填料装填区3和出水区4自下而上一次连接，所述进水区2包括进水管5和布水器6，布水器6位于填料承托架7底部，所述填料装填区3设有填料8，进水区2与填料装填区3由填料承托架7连接，所述出水区4包括过滤板9、盖板10和出水管11，过滤板9位于填料装填区3上部，出水区4的中下部，盖板10位于过滤板上部，盖板10上设有出水管11。

反应器主体1采用圆柱形密封结构，柱体高度与底面直径的比为6:1~10:1。

反应器主体1的材质可采用有机树脂、不锈钢、环氧玻璃钢或钢筋混凝土（内衬防腐材料）。