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1、华中科技大学硕士学位论文丙烯酸酯废水处理实验研究与工艺设计姓名：冯振鹏申请学位级别：硕士专业：市政工程指导教师：章北平2011-01-13华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘 要 近年来丙烯酸化工行业得到了快速发展和应用，其生产过程中排放的废水主要含有丙烯酸、醋酸、甲基磺酸、乙醛、部分芳香族化合物等有机物和无机盐，其化学需氧量 (COD)一般高达几万 -几十万 mg/L，属于高浓度有机废水，特点为浓度高、成分复杂、有毒有害等，若 不能有效 处理，会对环境造成较大危害。 针对该废水的特点，本文首先进行了湿式氧化实验研究，重点考察了反应温度、氧分压、有机物浓度、硫酸盐催化剂对丙烯
2、酸酯废水 COD 去除率和可生化性提高的影响。结果表明，采用湿式氧化法处理的最佳反应条件是：反应温度 250 、 初始 氧分压 3.5MPa、反应时间 2h、稀释 0.5 倍（ COD 约 10 万 mg/L）， COD 去除率可达 56%，可生化性 B/C 值可从 0.13 提高至 0.63；投加 CuSO4 可以有效提高 COD 去除率，但对后续生化反应有影响 ，然后进行了湿式氧化系统设计 。 针对该废水的特点，还进行了浓缩、干燥实验研究，重点考察了丙烯酸酯废水的预处理及在减压蒸发过程中表现出的特性，如丙烯酸聚合、沸点升高、出水 COD变化等，并且考察了对苯二酚对丙烯酸的阻聚作用。采用混凝
3、沉淀的方法对废水进行预处理，可有效去除老化树脂和部分胶体有机物，但对 COD 的去除效果不明显；阻聚剂对苯二酚的投加可以有效阻碍丙烯酸的聚合，减缓沸点升高现象，降低浓缩液的粘度，投加量以 0.1%为宜；废水的 pH 值直接决定了蒸发冷凝水的 COD，在酸性条件下蒸发， COD 去除率仅为 17.5%，而在碱性条件下蒸发 COD 去除率可 达 98.8%。 在前期实验研究的基础上，针对江苏某化工厂 150t/d 的丙烯酸树脂生产废水，进行了工艺设计和方案比选，经过综合考虑，选择了浓缩干燥法作为该丙烯酸树脂废水的处理工艺，选取了主要设备单元四效蒸发器与滚筒刮板干燥机。运行成本分析表明，每吨水的处理
4、成本约为 76.96 元 /m3， 而该化工厂目前正在运行的焚烧工艺处理成本为 400 元 /m3。 若考虑干燥废料（热值相当于标煤）和生蒸汽冷凝水的回收利用，综合计算，每处理 1 吨废水可盈利约 5 元 ，从而 变消费式处理为略有盈余的资源回收。 关键词 ： 丙烯酸废水 湿式氧化 多效蒸发 干燥 资源化 工艺设计 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Acrylic acid chemical industry has been rapidly developed and in recent years. The wastewater during its
5、production process contains mainly acrylic acid, acetic acid, methanesulfonic acid, acetaldehyde, some of aromatic compounds and inorganic salts. The chemical oxygen demand (COD) of the wastewater is up to 104-105 mg/L. Therefore, the wastewater could be regarded as a kind of high concentration orga
6、nic wastewater, which is toxic and contains high concentrations of complex components. It would cause great environmental harm, unless it is properly treated. In this thesis, firstly an experimental study of wet air oxidation was carried out. The effect of reaction temperature, oxygen partial pressu
7、re, organic matter concentration and sulfate catalyst on the COD removal and on the improvement of biodegradability was investigated. The results show that the best reaction conditions of wet air oxidation process is: reaction temperature 250 , initial oxygen partial pressure 3.5MPa, reaction time 2
8、h, diluted times 0.5 (COD of about 100000 mg/L). The COD removal rate is up to 56% and biodegradability B/C value increase from 0.13 to 0.63. The presence of CuSO4 can effectively improve the COD removal, but have some impact on the subsequent biochemical reactions. At the same time, the concentrati
9、on and dry experimental study was carried out and mainly focused on the pretreatment of wastewater and acrylic vacuum evaporation process such as acrylic polymer, boiling point rise, the effluent COD changes, and studied the effect of hydroquinone on the role of acrylic acid polymerization. The meth
10、od of using wastewater coagulation pretreatment can effectively remove the resin and part of the aging colloidal organic matter, but have little effect on COD removal. The hydroquinone inhibitor can effectively prevent the polymerization of acrylic and slow increase of boiling point, reduce the visc
11、osity of concentrated liquid, and the dosage of 0.1% is appropriate. The pH value of wastewater directly determines the COD of evaporation condensate. When it was evaporated under acidic conditions, COD removal rate was only 17.5%, and evaporated under alkaline conditions, the COD removal efficiency
12、 was 98.8%. On the basis of experimental study, the process design and program comparison was carried out for 150t/d acrylic resin production wastewater of a chemical plant in Jiangsu. After comprehensive consideration, the concentration and drying method was chosen as 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III th
13、e wastewater treatment process and four-effect evaporator and drum scraper dryer was selected as major equipment units. Operating cost analysis showed that treatment costs is about 76.96 Yuan/m3, and the cost of the current burning process is about 400 Yuan/m3. If considering the recycling of drying
14、 waste (calorific value of standard coal equivalent) and steam condensate, a profit of approximately 5 Yuan/m3 can be gained and the consumer type treatment is changed to be resource recovery with small surplus. Key words: Acrylic acid wastewater Wet air oxidation Multiple-effect evaporation Drying,
15、 reclamation Process design 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在 _年解密后适用本授权书。 不保密 。 （请在以上方框内打 “”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论 1.1 课题背景 丙烯酸及酯作为一种重要的有机化工原料，近年来得到了广泛应用和迅速发展，特别是随着丙烯酸及酯的合成技术和生产工艺的逐渐改进，其产品的纯度和种类大大提高，丙烯酸产品的独特的优异性能特点
