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含酚廢水處理工藝分析

含酚廢水處理工藝分析

發布日期:2019-03-12 作者: 點擊:

一、廢水來源

  酚類化合物作為一種重要的化工原料或中間體,廣泛應用於樹脂、尼龍、增塑劑、抗氧化劑、聚酯、藥品、殺蟲劑和汽油添加劑等多種商品的生產中。近年來,隨著酚類化合物需求的增加和生產規模的不斷擴大,含酚工業廢水的排放給環境造成了嚴重的汙染目前處理含酚廢水已成為汙水處理的一大難題。

汙水處理

  二、廢水水質及處理要求

項目

參數

原水水質

酚含量:≥5000ppm

處理要求

酚含量:≤200ppm

  一、含酚廢水處理工藝分析

  含酚廢水處理原則:

  ① 對高濃度的含酚廢水,首先應考慮將酚加以回收利用;

  ② 對含酚濃度較低、無回收價值的廢水或經回收處理後仍留有殘餘酚的廢水,則必須進行無害化處理,做到達標排放,以實現經濟效益與環境效益的統一。

  3.1 工藝選擇

  化學氧化法 在廢水中添加化學氧化劑,使酚分解。常用的氧化劑有:臭氧、高錳酸鉀、二氧化氯等。

  研究表明,僅使用高錳酸鉀作為活性組分時,對高濃度苯酚分解效果不明顯,且需要固體進料裝置,且存在化學藥劑消耗量大、價格較昂貴的問題,工業上應用較少。二氧化氯在水處理中使用方便,不會形成二次汙染,具有去嗅、去異味的能力。但由於所用藥劑消耗量大、價格較昂貴,用於廢水處理很不經濟,因此工業上應用較少。臭氧氧化的能力強,有殺菌能力,用它來處理含酚廢水,無惡臭物質產生,但由於廢水中汙染物分散度大,臭氧在水中的溶解度較小,使其在水處理中的利用率比較低,且臭氧產生費用高,使其工業應用受到限製。

  濕式催化氧化法 該法是在傳統的濕式氧化工藝中加入適宜的催化劑以降低反應的溫度和壓力,提高氧化分解能力,縮短反應時間。若配合使用H2O2、O3等氧化劑,則可加大自由基產生的速率,進一步提高廢水處理能力。

  濕式催化氧化法雖對有機物的處理效率高,但由於在高溫、高壓下反應,對設備要求高(要求耐高溫、耐高壓和耐腐蝕),且催化劑的損耗大。因而研究適合於溫和反應條件下高效經濟的催化劑是濕式催化氧化法推廣應用中要解決的重要課題。

  吸附法 吸附法是利用吸附劑的多孔性質將廢水中的酚類物質吸附,吸附飽和後,再利用堿液、蒸汽或有機溶劑進行解吸脫附。常用的吸附劑有磺化煤、活性炭、沸石、大孔樹脂等。

  磺化煤再生容易,但吸附容量較小,需進行二級處理,限製了它的廣泛應用。活性炭的吸附容量大,對高、低濃度廢水都有較好的去除效果,但再生問題是製約其發展的關鍵。大孔樹脂有大量的孔穴和較大的比表麵積,具有良好的疏水性,對酚類物質吸附可逆性好。大孔樹脂處理含酚量較低的廢水處理己取得較好的效果,但由於吸附量有限,對於含酚量較高的廢水處理效果明顯下降。

  吸附法脫酚率一般在80%左右,操作繁瑣,消耗大,成本高,但設備簡單,便於自行製造,一般用於小規模的含酚廢水的回收。

  萃取法 萃取,又稱溶劑萃取或液液萃取,是利用係統中組分在溶劑中有不同的溶解度來分離混合物的單元操作。即利用物質在兩種互不相溶的溶劑中溶解度或分配係數的不同,使溶質物質從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中的廢水處理方法。

廢水處理

  溶劑萃取技術的關鍵是選擇可再生萃取劑和經濟高效的對酚類進行回收,常用萃取劑有MIBK、苯、醋酸丁酯、異丙醚等。在選用萃取劑時,分配係數盡量高為好,在應用上還需考慮價廉易得,不溶或少溶於水,水中不乳化,溶劑蒸氣分壓小,化學穩定性強、對設備腐蝕性小,毒性小等。

  溶劑萃取法回收酚應用較廣,是工業上常用的廢水脫酚方法之一,它的優點是處理能力大、能有效地回收和利用廢水中的酚類化合物,具有一定的經濟效益。

  廢水酚含量較高,考慮酚的回收利用,優選萃取的方法。

  3.2 萃取劑選擇


萃取劑

甲苯

異丙醚

特效萃取劑

萃取效率

70%左右

60%

99%

水溶性

0.5 g/L (極微溶於水)

9 g/L (微溶於水)

10 -12 (不溶於水)

沸點

110.6℃(比酚高)

68.3℃(比酚高)

380℃(比酚低)

分配係數

超高

運行成本(元/噸)

>80

>50

<20

投資成本

安全性

易燃品(需放置在甲類車間)

極度易燃(需放置在甲類車間)

不易燃(可放置任意車間)

  綜合考慮,優選特效萃取劑

  3.3 萃取工藝

  3.3.1萃取原理介紹及選擇

  萃取是利用有機物在萃取劑中的溶解度遠大於在水中的溶解度的原理來分離廢水中有機物的一種技術。萃取的核心在萃取劑,好的萃取劑能夠最大限度的溶解水中目標有機物且具有極小的水溶性。

  3.3.2萃取劑優點

  鑒於現有萃取劑的局限性,我司研發了一種新型萃取劑A。經過重複實驗驗證,廢水揮發酚在萃取劑A中與水相中的分配係數高達200:1,10%量的萃取劑與廢水混合,分層極快,單級萃取率達99%以上,該萃取劑為我司根據含酚廢水性質,專注研發合成,萃取劑具有以下優點:

  A.沸點高:(沸點高達380℃)萃取後,分離含酚溶劑與萃取劑時,隻需要把含酚溶劑氣化,能耗低,折算至噸水的能耗僅0.02噸蒸汽,約4元/噸水;

  B.性質穩定:萃取劑在加熱條件下,化學性質穩定;

  C.萃取效率極高:萃取劑使用量僅10%左右,遠高於常規萃取劑,如甲苯、異丙醚等;

  D.萃取劑在水中溶解度低,為10-12. 故萃取劑不會反溶入水相,水相的COD不會增加;

  E.萃取過程中,有機相與水相分相極快;

  F.萃取劑在水相中的分配係數高達200:1。

  3.3.3 酚的提取

  酚的提取方法有2種:精餾和反萃

  3.3.3.1反萃

  與萃取過程相反,被萃取物從有機相返回水相的過程。

  苯酚在以有機物的形態存在時,它在萃取劑中的溶解度遠大於在水中的溶解度,則可將苯酚萃取到有機相中。若苯酚以苯酚鈉即以鹽的形態存在時,它在水相中的溶解度遠大於在有機相中的溶解度,此時可將苯酚反萃到水相中,從而分離苯酚和萃取劑。

  堿液與汙萃取劑完全混合後,汙萃取劑中99%的苯酚均從有機相進入到水相中。

  通過耙式幹燥機可將苯酚鈉溶液幹燥,苯酚鈉可回收利用。

  耙式真空幹燥機主要由攪拌軸、筒體、傳動係統和密封裝置等部分組成。幹燥所需熱量主要由攪拌軸及筒體夾套提供。當加熱介質通入設備後,熱量通過夾套及攪拌軸對物料進行間接加熱,濕物料中的濕分受熱汽化,汽化出的濕分被真空係統及時抽走。隨著攪拌軸的不斷轉動,物料與加熱麵的接觸不斷更新,使物料均勻受熱,從而達到良好的幹燥效果。

  3.3.3.2 精餾

  精餾是利用混合物中各組分揮發度不同而將各組分加以分離的一種分離過程。

  萃取劑與酚分離為減壓精餾,通過減壓操作以降低萃取劑的沸點,以保證熱源溫差的穩定性。

  3.4實驗數據

  

水樣一

原水

183000

65830


一級萃取

44500

8111


二級萃取

24700

885

水樣二

原水

182000

63000


一級萃取

30900

5413


二級萃取

20800

165

水樣三

原水

170000

70000


二級萃取

5500

198

  一、工程案例

  浙江某含酚廢水:150噸/天

項目

參數

進水水質

酚含量15000ppm,pH:6.5

出水水質

酚含量≤200ppm

廢水處理設備

廢水處理設備展示


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