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含酚废水处理工艺分析

含酚废水处理工艺分析

发布日期:2019-03-12 作者: 点击:

一、废水来源

  酚类化合物作为一种重要的化工原料或中间体,广泛应用于树脂、尼龙、增塑剂、抗氧化剂、聚酯、药品、杀虫剂和汽油添加剂等多种商品的生产中。近年来,随着酚类化合物需求的增加和生产规模的不断扩大,含酚工业废水的排放给环境造成了严重的污染目前处理含酚废水已成为污水处理的一大难题。

污水处理

  二、废水水质及处理要求

项目

参数

原水水质

酚含量:≥5000ppm

处理要求

酚含量:≤200ppm

  一、含酚废水处理工艺分析

  含酚废水处理原则:

  ① 对高浓度的含酚废水,首先应考虑将酚加以回收利用;

  ② 对含酚浓度较低、无回收价值的废水或经回收处理后仍留有残余酚的废水,则必须进行无害化处理,做到达标排放,以实现经济效益与环境效益的统一。

  3.1 工艺选择

  化学氧化法 在废水中添加化学氧化剂,使酚分解。常用的氧化剂有:臭氧、高锰酸钾、二氧化氯等。

  研究表明,仅使用高锰酸钾作为活性组分时,对高浓度苯酚分解效果不明显,且需要固体进料装置,且存在化学药剂消耗量大、价格较昂贵的问题,工业上应用较少。二氧化氯在水处理中使用方便,不会形成二次污染,具有去嗅、去异味的能力。但由于所用药剂消耗量大、价格较昂贵,用于废水处理很不经济,因此工业上应用较少。臭氧氧化的能力强,有杀菌能力,用它来处理含酚废水,无恶臭物质产生,但由于废水中污染物分散度大,臭氧在水中的溶解度较小,使其在水处理中的利用率比较低,且臭氧产生费用高,使其工业应用受到限制。

  湿式催化氧化法 该法是在传统的湿式氧化工艺中加入适宜的催化剂以降低反应的温度和压力,提高氧化分解能力,缩短反应时间。若配合使用H2O2、O3等氧化剂,则可加大自由基产生的速率,进一步提高废水处理能力。

  湿式催化氧化法虽对有机物的处理效率高,但由于在高温、高压下反应,对设备要求高(要求耐高温、耐高压和耐腐蚀),且催化剂的损耗大。因而研究适合于温和反应条件下高效经济的催化剂是湿式催化氧化法推广应用中要解决的重要课题。

  吸附法 吸附法是利用吸附剂的多孔性质将废水中的酚类物质吸附,吸附饱和后,再利用碱液、蒸汽或有机溶剂进行解吸脱附。常用的吸附剂有磺化煤、活性炭、沸石、大孔树脂等。

  磺化煤再生容易,但吸附容量较小,需进行二级处理,限制了它的广泛应用。活性炭的吸附容量大,对高、低浓度废水都有较好的去除效果,但再生问题是制约其发展的关键。大孔树脂有大量的孔穴和较大的比表面积,具有良好的疏水性,对酚类物质吸附可逆性好。大孔树脂处理含酚量较低的废水处理己取得较好的效果,但由于吸附量有限,对于含酚量较高的废水处理效果明显下降。

  吸附法脱酚率一般在80%左右,操作繁琐,消耗大,成本高,但设备简单,便于自行制造,一般用于小规模的含酚废水的回收。

  萃取法 萃取,又称溶剂萃取或液液萃取,是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即利用物质在两种互不相溶的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的废水处理方法。

废水处理

  溶剂萃取技术的关键是选择可再生萃取剂和经济高效的对酚类进行回收,常用萃取剂有MIBK、苯、醋酸丁酯、异丙醚等。在选用萃取剂时,分配系数尽量高为好,在应用上还需考虑价廉易得,不溶或少溶于水,水中不乳化,溶剂蒸气分压小,化学稳定性强、对设备腐蚀性小,毒性小等。

  溶剂萃取法回收酚应用较广,是工业上常用的废水脱酚方法之一,它的优点是处理能力大、能有效地回收和利用废水中的酚类化合物,具有一定的经济效益。

  废水酚含量较高,考虑酚的回收利用,优选萃取的方法。

  3.2 萃取剂选择


萃取剂

甲苯

异丙醚

特效萃取剂

萃取效率

70%左右

60%

99%

水溶性

0.5 g/L (极微溶于水)

9 g/L (微溶于水)

10 -12 (不溶于水)

沸点

110.6℃(比酚高)

68.3℃(比酚高)

380℃(比酚低)

分配系数

超高

运行成本(元/吨)

>80

>50

<20

投资成本

安全性

易燃品(需放置在甲类车间)

极度易燃(需放置在甲类车间)

不易燃(可放置任意车间)

  综合考虑,优选特效萃取剂

  3.3 萃取工艺

  3.3.1萃取原理介绍及选择

  萃取是利用有机物在萃取剂中的溶解度远大于在水中的溶解度的原理来分离废水中有机物的一种技术。萃取的核心在萃取剂,好的萃取剂能够最大限度的溶解水中目标有机物且具有极小的水溶性。

  3.3.2萃取剂优点

  鉴于现有萃取剂的局限性,我司研发了一种新型萃取剂A。经过重复实验验证,废水挥发酚在萃取剂A中与水相中的分配系数高达200:1,10%量的萃取剂与废水混合,分层极快,单级萃取率达99%以上,该萃取剂为我司根据含酚废水性质,专注研发合成,萃取剂具有以下优点:

  A.沸点高:(沸点高达380℃)萃取后,分离含酚溶剂与萃取剂时,只需要把含酚溶剂气化,能耗低,折算至吨水的能耗仅0.02吨蒸汽,约4元/吨水;

  B.性质稳定:萃取剂在加热条件下,化学性质稳定;

  C.萃取效率极高:萃取剂使用量仅10%左右,远高于常规萃取剂,如甲苯、异丙醚等;

  D.萃取剂在水中溶解度低,为10-12. 故萃取剂不会反溶入水相,水相的COD不会增加;

  E.萃取过程中,有机相与水相分相极快;

  F.萃取剂在水相中的分配系数高达200:1。

  3.3.3 酚的提取

  酚的提取方法有2种:精馏和反萃

  3.3.3.1反萃

  与萃取过程相反,被萃取物从有机相返回水相的过程。

  苯酚在以有机物的形态存在时,它在萃取剂中的溶解度远大于在水中的溶解度,则可将苯酚萃取到有机相中。若苯酚以苯酚钠即以盐的形态存在时,它在水相中的溶解度远大于在有机相中的溶解度,此时可将苯酚反萃到水相中,从而分离苯酚和萃取剂。

  碱液与污萃取剂完全混合后,污萃取剂中99%的苯酚均从有机相进入到水相中。

  通过耙式干燥机可将苯酚钠溶液干燥,苯酚钠可回收利用。

  耙式真空干燥机主要由搅拌轴、筒体、传动系统和密封装置等部分组成。干燥所需热量主要由搅拌轴及筒体夹套提供。当加热介质通入设备后,热量通过夹套及搅拌轴对物料进行间接加热,湿物料中的湿分受热汽化,汽化出的湿分被真空系统及时抽走。随着搅拌轴的不断转动,物料与加热面的接触不断更新,使物料均匀受热,从而达到良好的干燥效果。

  3.3.3.2 精馏

  精馏是利用混合物中各组分挥发度不同而将各组分加以分离的一种分离过程。

  萃取剂与酚分离为减压精馏,通过减压操作以降低萃取剂的沸点,以保证热源温差的稳定性。

  3.4实验数据

  

水样一

原水

183000

65830


一级萃取

44500

8111


二级萃取

24700

885

水样二

原水

182000

63000


一级萃取

30900

5413


二级萃取

20800

165

水样三

原水

170000

70000


二级萃取

5500

198

  一、工程案例

  浙江某含酚废水:150吨/天

项目

参数

进水水质

酚含量15000ppm,pH:6.5

出水水质

酚含量≤200ppm

废水处理设备

废水处理设备展示


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