碱性高浓度有机废水处理技术

Posted 2023-01-15 甲醇

篇首语：人无常识，百事难成。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了碱性高浓度有机废水处理技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

盐酸氨丙啉是传统的抗球虫药，由默克公司Rogers等研制成功，它通过竞争性抑制球虫对硫胺的摄取，可用于鸡球虫防治，世界各国广泛使用。目前全球盐酸氨丙啉的需求量约为2 000 t/a，随着球虫病对养殖业影响的日趋严重，盐酸氨丙啉的年需求量将以3%～5%的速度增长。然而，在盐酸氨丙啉生产过程中会产生大量碱性高浓度有机废水，该废水成分复杂，含盐和碱度高，若采用常规的生化法治理，费用需要1 400元/t。美国辉宝公司盐酸氨丙啉产能占全球50%以上，因无有效的废水治理方法，开始减产或停产。

笔者针对该废水的特性，将多种治理方案进行系统对比，最终确定采用酸碱中和+低温沉降+树脂吸附+蒸发浓缩+冷凝水回用的工艺路线。经工程验证，该方法能有效治理盐酸氨丙啉碱性高浓度有机废水，并可回收其中有经济价值的副产物和盐，治理后废水可直接作为工艺用水回用，处理成本仅为256元/m3，为常规处理方法的20%，具有很好的经济和社会效益。

1 废水水质及水量

浙江大洋生物科技集团股份有限公司盐酸氨丙啉生产车间产生的盐酸氨丙啉碱性高浓度有机废水，其主要污染物为氯化钠、氢氧化钠、嘧啶类杂环有机化合物等。该废水呈深褐色，并具有强烈刺激性气味，其CODCr为 72～102 g/L，悬浮物＞5 g/L，氯化钠为170～250 g/L，氢氧化钠为75～150 g/L，甲醇为5～30 g/L，氯仿为5～30 g/L。工程设计处理量为10 m3/d。

2 工艺流程

工艺流程如图 1所示。

3 主要工艺单元设计参数

3.1 中和沉降池

中和沉降池用于均质、调节废水pH、沉降和分相。设中和沉降池1个，容积为10 m3，材质为碳钢（涂搪瓷玻璃），带夹套和搅拌，电机功率为15 kW，转速为200 r/min。搅拌状态下向废水中加入质量分数为30%的浓盐酸，调节pH至中性，然后通入冷却盐水降温，自然沉降4～8 h后分离出有机相。有机相经蒸发浓缩可得盐酸氨丙啉关键中间体和氯仿，水相pH要求呈中性。

3.2 过滤槽

过滤槽用于去除废水中的不溶性杂质。设过滤槽1个，尺寸为D 120 cm×180 cm，容积约为2 m3，有效过滤面积为1 m2，材质为304不锈钢。经过滤槽后废水呈透明澄清，悬浮物＜20 mg/L。

3.3 清液池1

清液池1用于贮存预处理后废水，保证后续处理负荷的稳定。设1个清液池1，容积为10 m3，材质为混凝土（涂环氧树脂防腐）。

3.4 汽提精馏装置

汽提精馏装置用于对来自清液池1的废水中的甲醇进行汽提蒸馏，以利于后续树脂处理。设汽提精馏装置1套，釜身容积为2 000 L，精馏塔尺寸为 D 0.6 m×12 m，材质为搪玻璃。废水经汽提精馏后，甲醇残留量＜0.2%。

3.5 清液池2

清液池2用于贮存汽提处理后的废水，保证后续树脂处理负荷的稳定。设1个清液池2，容积为10 m3，材质为混凝土（涂环氧树脂防腐）。

3.6 树脂吸附柱

树脂吸附柱用于吸附去除废水中的水溶性有机污染物。设树脂吸附柱2个，规格为D 100 cm× 400 cm，材质为碳钢（环氧树脂内衬防腐），内装 LS106型大孔吸附树脂，吸附流速为0.5 BV/h，解析剂为质量分数95%的甲醇，解析流速为0.5 BV/h。吸附净化后废水为无色透明溶液，控制CODCr＜30 000 mg/L。

3.7 贮液槽

贮液槽用于贮存经树脂吸附净化后的废水，保证后续蒸发浓缩回收氯化钠装置负荷的稳定性。设贮液槽1个，容积为20 m3，材质为PP。

3.8 三效蒸发器

三效蒸发器用于蒸发浓缩回收废水中的氯化钠。设三效蒸发器1套，其中Ⅰ效规格为D 80 cm×350 cm，Ⅱ效规格为D 80 cm×350 cm，Ⅲ效规格为 D 100 cm×350 cm，材质为316 L不锈钢，蒸汽为加热源。

3.9 转鼓式离心机

转鼓式离心机用于氯化钠的固液分离。设转鼓式离心机1台，规格为转鼓D 800 mm，电机功率 7.5 kW，材质为316 L不锈钢。

3.10 母液池

母液池用于贮存氯化钠母液。设母液池1个，容积为3 m3，材质为PP。

3.11 冷凝水贮槽

冷凝水贮槽用于贮存蒸发所得冷凝水。设冷凝水贮槽1个，容积为10 m3，材质为PP。

3.12 解析液贮槽

解析液贮槽用于贮存树脂解析液，保证后续蒸发回收甲醇工序负荷的稳定。设解析液贮槽1个，容积为5 m3，材质为碳钢。

3.13 甲醇回收装置

甲醇回收装置用于回收树脂解析液中的甲醇。设甲醇回收装置1座，有效容积为2 000 L，内锅直径为1 400 mm，夹套直径为1 500 mm，高度为1.8 m，冷凝器规格为D 1.2 m×3 m，材质为搪玻璃，采用蒸汽夹套加热。

3.14 甲醇贮槽

甲醇贮槽用于贮存甲醇。设甲醇贮槽1个，容积为5 m3，材质为碳钢。

4 调试运行结果

该工程经调试后连续运行。2012年6月至2012年12月的监测结果表明，系统运行正常，处理效果稳定可靠，运行结果见1">表 1。

表 1 各主要处理单元进出水水质监测结果

污染物		中和沉降	过滤槽	气提精馏	树脂吸附	蒸发浓缩
COD Cr （mg·L -1 ）	进水	117620	93100	93100	57900	29985
COD Cr （mg·L -1 ）	出水	93100	93100	57900	29985	5626
悬浮物（mg·L -1 ）	进水	5480	4880	20	20	＜10
悬浮物（mg·L -1 ）	出水	4880	20	20	＜10	＜10
pH	进水	＞14	7	7	7	7
pH	出水	7	7	7	7	7
氯化钠（mg·L -1 ）	进水	168.5	313.2	313.2	344.5	321.8
氯化钠（mg·L -1 ）	出水	313.2	313.2	344.5	321.8	0
氢氧化钠（mg·L -1 ）	进水	142.1	0	0	0	0
氢氧化钠（mg·L -1 ）	出水	0	0	0	0	0
甲醇（mg·L -1 ）	进水	12.3	11.6	11.6	1.6	1.6
甲醇（mg·L -1 ）	出水	11.6	11.6	1.6	1.6	0.5
氯仿（mg·L -1 ）	进水	14.8	2.3	2.3	1.2	1.2
氯仿（mg·L -1 ）	出水	2.3	2.3	1.6	1.6	0.3

由1">表 1可知，蒸发冷凝水中含有甲醇及氯仿等有机溶剂，其COD高于《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的排放指标，但符合氨丙啉合成工艺用水要求，可将其作为工艺用水再利用。蒸发浓缩所得氯化钠色泽洁白，无刺激性气味，符合工业级氯化钠国家标准。

5 经济性分析

该工程总投资约为180万元，其中土建投资 35万元，设备投资110万元，安装费25万元，设计费3万元，调试及培训费3万元，其他费用4万元。运行费用及效益分析如2">表 2所示。

表 2 运行费用明细及对比分析

序号	费用项目	运行费用/（元·t -1 ）
序号	费用项目	常规生化治疗	目前工艺	同行对比
1	盐酸	——	150.0	按照目前当地化工园区污水处理收费及废水接受标准（COD≤500mg/L）计算，每吨氨丙啉工艺废水治理费用为640.00元
2	废水蒸发消耗蒸汽	——	156.00
3	固废处置费用	——	60.00
4	甲醇消耗	——	125.0
5	甲醇蒸发消耗蒸汽	——	25.0
6	树脂消耗	——	10.0
7	减氯化钠收益	——	>120.0
8	减盐酸消耗（使用公司副产盐酸）	——	150.0
9	生化终端治理费用	1400.00	——
合计		1400.00	256.00	640.00

6 结论

（1）连续6个月的运行数据表明，采用中和+低温沉降+树脂吸附+蒸发浓缩+冷凝水回用的技术路线治理盐酸氨丙啉碱性高浓度有机废水可行。。

（2）处理成本约为256元/t，远低于常规的生化处理方法，经济效益显著，值得在同行业中推广应用。