含醚、醇类废水处理方法的选择

含醚、醇类废水处理方法的选择吕永智刘慧李慧;张洪学;吴冬辉王洋王伟蒋顺辉;张英宇【摘要】介绍了特种硼化物生产过程中产生的含甲醚、异丙醇废水的来源及污染负荷，并分别对比选择了处理方法.探索试验和放大试验结果表明，处理后水绝大部分可以做到循环回用；经处理后大部分异丙醇可回收作为原料；排放水水质符合国家规定的排放标)隹要求.％Thesourceandcontaminationloadofwastewatercontainingdimethyletherandpropanolwhichcameintobeingfromthespecificborideproductionprocessareintroduced.Thewastewatertreatmentmethodsarecontrastedandselected,respectively.Theresultsofexploratoryexperimentandenlargedexperimentshowthatmostofthetreatedwatercanbereusedcircularlyandmostofthetreatedpropanolcanberecoveredandreusedasrawmaterials,meetingtherequirementsofthewaterqualityofdischargedwater.【期刊名称】《工业水处理》【年倦),期】2012(032)003【总页数】3页(P71-73)【关键词】甲醍异丙醇废水处理反渗透催化氧化【作者】吕永智刘慧李慧张洪学;吴冬辉王洋王伟蒋顺辉张英宇【作者单位】大连海荣科技开发有限公司，辽宁大连116600;大连市环境科学设计研究院，辽宁大连116023;大连市环境科学设计研究院，辽宁大连116023;大连海荣科技开发有限公司，辽宁大连116600;大连海荣科技开发有限公司，辽宁大连116600；大连海荣科技开发有限公司，辽宁大连116600；大连市环境科学设计研究院，辽宁大连116023;大连海荣科技开发有限公司，辽宁大连116600;大连市环境科学设计研究院，辽宁大连116023【正文语种】中文【中图分类】X703.1硼同位素类产品主要用于核电、核医药等领域，在此之前国内尚无生产，我国正在开发的第3代核电站必须使用此同位素产品。近期，建成了首条工业化硼同位素分离生产线，从而填补了国内空白，其规模位居世界第二。此类硼同位素加工分离提纯过程中会产生含醚化物的工艺吸收废水；在后部的酯化浓缩工序中因使用异丙醇，在酯类水解后，又会产生含异丙醇的工业废水。按生产规模计算，年需处理醚及异丙醇废水共约600t。上述2种废水属于危险废弃物，由于本企业目前未设置综合生化废水处理系统，须将此废弃物送有专门处理资质的单位加以处理，这样就出现了贮存、消防、安全运输以及处置费用等问题，初步计算每年需花费50~60万元，并且水资源得不到循环利用。为此按环境影响评价报告书及环保局的批复要求，对其废水处理工程进行处理方案的选择，以便为工程招标提供技术、经济参数。利用选择的技术路线落实处理装置和工艺，使处理后废水COD达到80mg/L,此水可作为工业循环冷却水加以利用。首先对此生产线所产生污染物的种类和负荷进行核算和确认，在此基础上结合本项目的一些特殊要求对治理方案加以选择。1.1精馏及水解工序的含醚尾气吸收水在此类硼化合物生产过程中的精馏及水解工序会产生含甲醚的废气，此废气经风机进入循环水吸收塔，该塔内充填高效填料，使醚类在塔中几乎完全被水吸收。循环吸收水总体积为3m3;2塔串联，以保证排气中有机物含量达到环保要求。根据物料衡算结果，该生产线每生产1kg产品，将有2kg的甲醚进入到循环吸收水中。为防止甲醚挥发到大气中，限定每生产5kg产品必须更换1次循环吸收水（即平均5d更换1次），由此本生产线1a约产生200t的含醚废水。根据小试样品分析，含醚类废水的pH为4~6,COD为3000mg/L,Ca2+为300mg/L。在选择处理规模时，考虑到一些特殊情况以及处理容量，本生产线含醚废水实际设计负荷拟选用300t废水作为设计指标。1.2酯化浓缩工序产生的含异丙醇废水在产品加工过程中用异丙醇进行酯化反应，随后进行酯类水解和浓缩处理。这些工序都会产生含异丙醇的工艺废水。此外，蒸馏釜残浸出水中会产生部分含异丙醇的废水，蒸馏时尾气中的部分异丙醇被水吸收后也会产生部分废水。初步核算每生产1kg产品约有13kg的异丙醇排出，其废水量约为150~200kg，由此本生产线1a共产生含异丙醇废水300t左右，此废水的pH为6~8,COD为4000mg/L,NaCl为2g/L,异丙醇质量浓度为60~70mg/L。综上所述，本生产线1a共产生含醚类废水约300t,含异丙醇废水约300t。由于水量不大，目前尚不具备建设综合性污水处理系统的条件，为此应考虑对2种废水采取适当的处理方法以消除污染、保护环境，并做到资源的综合利用。本生产线所使用水为去离子水，因此在考虑废水处理及回用时应尽量避免掺入其他杂质离子，以便做到循环使用。2.1含甲醚类的循环吸收水处理方法选择含甲醚废水的生化降解性很差，必须经过预处理方可进入生化处理系统。由于本企业暂不设综合生化处理系统，故拟选用化学氧化法对此废水进行处理。根据本企业废水的特点拟选用氧化分解法。甲醚易被氧化分解，且可使用的氧化剂较多。另外如条件许可，使用金属阳极的电解氧化法也有很高的分解效率。化学氧化法使用的设备简单，反应条件温和，氧化分解效率很高。由于本企业的特殊性，回用水中应尽量少含其他离子，因而在可使用的各类氧化剂（如臭氧、氯系列氧化剂、过氧化氢等）中，不宜选用氯系列氧化剂，以防止氯离子的进入；另外从来源及成本考虑，也不宜选用臭氧。实验证明使用过氧化氢作为氧化剂是可行的，但使用过氧化氢作为氧化剂时，需要使用催化剂，如采用Fenton氧化法处理时，需添加亚铁盐作为催化剂，显然在此不适用。选用过氧化氢作为氧化剂〔1〕，用紫外光（波长为270nm）加以催化，可得到十分理想的结果。为安全起见，选用浸没防水式紫外光灯，将其浸没在氧化釜内部，防止紫外光外泄伤人。氧化反应釜的大致结构如图1所示。反应釜带慢速搅拌（20-30r/min），过氧化氢入口位于搅拌桨之下，以便使过氧化氢与废水更好地接触，防止过氧化氢分解。过氧化氢应分批加入，反应釜应设有排空管及取样口。反应2-3h后，取样分析，当COD达到80mg/L以下时可认为处理合格，不再添加药剂并停止搅拌。放出废水到贮槽，测定pH,用硫酸或碱调pH为7-8后其可回用于循环冷却水。2.2含异丙醇废水的处理方法选择含异丙醇废水的处理方法很多〔2〕，考虑到本项目废水量不大，组分相对简单，拟选用反渗透浓缩回收异丙醇，配合化学氧化法消除其污染。拟选用陶氏公司耐污染反渗透膜组件HPA2.4040。在4-5MPa压力下，经精滤和超滤后的异丙醇溶液经一次反渗透后，高浓区的异丙醇可达到160-200g/L。将高浓区与低浓区溶液分别收集在2个周转贮槽内，然后将高浓区的异丙醇溶液再进行一次反渗透浓缩，则高浓区的异丙醇可达300-320g/L左右，将其收集于正常贮槽内集中精馏回收；而几次反渗透所得的稀区溶液经过二次反渗透浓缩之后，排出液体的异丙醇质量浓度约在15-20g/L左右，可以并入到化学氧化法处理工序中一并进行无害化处理〔3〕。3.1500L甲醚废水的氧化试验为了给下一步设计提供设计参数和验证选择工艺的可靠性，利用现有设备略加改造对含醚类废水进行0.5t规模的氧化处理作业。所用废水pH为4.2、COD为3450mg/L，利用1个1m3的搪瓷反应釜作为氧化反应器，其内带有搅拌桨，转速为30r/min，里面装有1只1000W的紫外灯（防水型）。根据探索试验可知，1L废水约含3.3~3.5g甲醚，需使用约1.5g体积分数为20%的过氧化氢。本次放大试验参比此数据进行氧化作业，共需使用20%的过氧化氢750g。反应开始时首先加入20%的过氧化氢500g,反应1h后再加入250g，每次加入过氧化氢的流量不可太大，更不能一次全部倒入，将其控制在10~15min加完。共反应3h后，取样测定COD，当其值<80mg/L时，便可停止作业。本次氧化作业实测COD为55mg/L。向反应3h后的溶液中加入50g20%的过氧化氢，再反应1h，取样分析，测得COD<50mg/L,达到了本次放大试验的目的。每处理1t此废水需药剂1.7kg，合4.25元，加上电费等处理费用为5元左右。3.2500L异丙醇废水反渗透浓缩试验使用陶氏公司的醋酸纤维类抗污染膜组件，在4MPa压力下进行一次反渗透作业，所用高压泵为CDL2-150型（不锈钢制）。初始进水异丙醇质量浓度为48g/L,—次反渗透浓缩后，浓区出水异丙醇质量浓度达到1309儿左右。将此浓液进行二次反渗透浓缩，在浓区得到的异丙醇质量浓度为320g/L,可用于蒸馏回收。得到的稀液进行二次反渗透浓缩，稀区出水异丙醇质量浓度约在159儿左右，污染物仍超标，必须进行深度处理。用此液2L按前述工序进行氧化处理，使其COD达到35mg/L,此水经调节pH后可以作循环冷却水使用。预计处理费用（主要为电费及设备折旧费）为4元/t。（1）对硼同位素生产线所产生的2种废水的处理进行了方法选择，探索试验和放大试验结果表明，选用的处理方法可行，其数据可以作为正式设计基本参数。所选用的方法在满足环保方面要求的同时，也为生产中硼同位素的回收提供了方便。试验表明，对含甲醚废水进行氧化处理时，作业时间与废水的pH有关。弱酸性条件下反应较快，近中性时反应较慢，因此在将来制定作业条件时，需实地进反渗透浓缩异丙醇，应选用二级反渗透，以提高异丙醇回收率和回收浓度。含醚类及异丙醇的废水处理后所得的流出水，可作为循环冷却水