NMP廢水的去除方法

江蘇國(guó)松環(huán)境科技開(kāi)發(fā)有限公司 何旭紅，周?chē)?guó)峰

一、前言

NMP是一種對(duì)生育能力有害的物質(zhì)。鐵鋰正極設(shè)備清洗過(guò)程中，部分NMP聚合物及雜質(zhì)進(jìn)入鋰電池正極廢水系統(tǒng)。

水樣水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果如表1。

表1 水樣水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果單位：PH為無(wú)量綱；其他為mg/L

從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，鐵鋰正極設(shè)備清洗廢水屬于高濃度、高總氮廢水，總氮來(lái)源于NMP雜環(huán)，其性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，只有開(kāi)環(huán)斷鏈，才能將其去除，開(kāi)環(huán)斷鏈的方法有物化法和生化法兩種。

二、NMP的去除方法

（一）物化法

1.鐵碳微電解法鐵碳微電解是將還原鐵粉和柱狀活性炭顆粒同時(shí)浸沒(méi)在酸性廢水中時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會(huì)形成無(wú)數(shù)個(gè)微原電池。陽(yáng)極還原鐵被氧化生成二價(jià)鐵，陰極氫離子還原成氫氣，在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，有機(jī)污染物的長(zhǎng)鏈和NMP聚合物的雜環(huán)被破壞，生成容易生化降解短鏈有機(jī)物，通過(guò)空氣曝氣將二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，再他經(jīng)過(guò)中和池加堿調(diào)節(jié)pH，將三價(jià)鐵離子和堿反應(yīng)生成具有絮凝作用的氫氧化鐵，氫氧化鐵吸附絮凝懸浮來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)NMP廢水的預(yù)處理。（見(jiàn)圖1）

圖1 曝氣工藝處理廢水污水處理池

由于鐵碳微電解反應(yīng)是在酸性條件下進(jìn)行，而鐵鋰正極設(shè)備清洗廢水的pH在8以上，偏堿性，如果采用鐵碳微電解技術(shù)，需要來(lái)回調(diào)節(jié)pH，增大了運(yùn)行費(fèi)，同時(shí)也提高廢水中的鹽分，不利于后續(xù)生化處理。（見(jiàn)圖3）

圖3 廢水污染

2.光催化氧化法

光催化氧化法是一種水處理新技術(shù)，是用催化劑，通過(guò)紫外線照射，發(fā)引氧化還原反應(yīng)氧化分解NMP廢水中有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物。光催化氧化過(guò)程中生成的羥基自由基，可以破壞NMP的雜環(huán)，斷開(kāi)有機(jī)物長(zhǎng)鏈。光催化適用范圍廣、無(wú)二次污染、能耗低、成本低，但由于紫外燈管長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，透光性能下降，催化劑也會(huì)流失，需要及時(shí)維護(hù)和補(bǔ)充。

（二）生化法

由于NMP廢水COD和總氮濃度均較高，將生活污水和NMP廢水在生化處理段混合，生活污水為生化污泥提供營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)也稀釋了NMP廢水，降低了高濃度對(duì)微生物的沖擊。通過(guò)兼氧和好氧反復(fù)交替處理，來(lái)減少大比例回流反硝化，水解酸化池設(shè)置攪拌系統(tǒng)，提高污水和污泥的傳質(zhì)作用，同時(shí)設(shè)置簡(jiǎn)易沉淀系統(tǒng)，最大限度留住兼氧污泥，提高處理效率。

厭氧反應(yīng)器選擇較低的容積負(fù)荷，采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備，高徑比大于2.5，獲得較高上升流速，設(shè)置污泥回流，最大限度留住厭氧污泥，冬季適當(dāng)調(diào)高污泥濃度等技術(shù)保障措施，能夠保證厭氧反應(yīng)池常年的COD穩(wěn)定去除效果。

內(nèi)部設(shè)置布水器系統(tǒng)、三相分離系統(tǒng)和沼氣收集系統(tǒng)。沼氣收集后高空排放或回收利用。若回收利用可以加壓后供出，沼氣輸送泵揚(yáng)程需滿足沼氣燃燒器壓力及控制要求，沼氣管道接至界區(qū)外1m。同時(shí)站內(nèi)應(yīng)設(shè)置火炬燃燒系統(tǒng)，以備在焚燒爐檢修時(shí)使用。

反應(yīng)池外部壁上設(shè)置不同高度的污泥取樣口，隨時(shí)對(duì)厭氧污泥性質(zhì)進(jìn)行檢查鑒定，確保厭氧系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)實(shí)驗(yàn)厭氧反應(yīng)器處理工段可去除污水中80%以上有機(jī)物（COD）。

經(jīng)過(guò)厭氧處理后，NMP雜環(huán)打開(kāi)，原來(lái)雜環(huán)上的N轉(zhuǎn)化為硝基氮、亞硝基氮和氨氮。然后通過(guò)活性污泥池和MBR池的好氧菌（硝化菌和亞硝化菌）的作用，將C和H轉(zhuǎn)化成CO2和H2O，將NH4+轉(zhuǎn)化成NO2-、NO3-和H2O，再通過(guò)反硝化池和A池的兼氧菌（反硝化菌和反亞硝化菌）的作用，將NO2-、NO3-轉(zhuǎn)化成氮?dú)馀欧?，達(dá)到降解COD和總氮的作用。

綜上所述，物化法和生化法都能達(dá)到開(kāi)環(huán)斷鏈的作用，鑒于生化法去除率穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用低廉，因此，采用生化法。

三、處理工藝流程（見(jiàn)圖2）

圖2 處理工藝流程圖

四、處理單元運(yùn)行數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2）

表2 處理單元運(yùn)行數(shù)據(jù)單位：PH為無(wú)量綱；其它為mg/L

五、出水水質(zhì)要求（見(jiàn)表3）

表3 排放水要求單位：pH無(wú)量綱，其余mg/L。

污水處理后排放水要求：

六、結(jié)論

實(shí)踐證明，采用生化法處理NMP廢水，運(yùn)行穩(wěn)定，處理費(fèi)用低，處理后各項(xiàng)指標(biāo)能夠滿足處理要求。