高质量浓度己内酰胺生产废水的预处理高峰

实验研究石油Corrosio化工腐蚀与防护ino&PorteetioninPetocrhemiealIndust职2008,25(6高质量浓度己内酞胺生产废水的预处理高争桑军强马欣(中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院,北京10(X)83)摘要:分别采用萃取和厌氧的方法处理高质量浓度化纤废水,探索了处理高质量浓度己内跳胺生产废水的可行性。试验结果表明,采用萃取和厌氧的方法均能较好地去除废水中的有机物,尤其是苯甲酸;采用厌氧法处理高质量浓度己内统按生产废水成本更低而且效果更好,为处理该种废水的适宜方法。关键词:高浓度废水络合萃取厌氧COD去除率中图分类号:TQ316.65文献标识码:A文章编号:1X(打一0巧X(2X()8)肠一的17一04某化纤厂己内酸胺工程是采用甲苯为原料生产己内酸胺的工艺。甲苯氧化生成苯甲酸是该生产工艺的第一步单元操作。该单元过程中产生的废水虽然仅为5一6“h,但有机物质量浓度极高,COD(化学耗氧量)约为30(兀幻一5(XXX)m岁L,且具有较强的酸性(pH值小于3)。目前这部分废水直接并人整个污水处理系统进行处理,由于有机物大大超过了污水处理系统的设计负荷,严重影响了全厂废水的处理效果,因此,必须对这类废水进行单独预处理,使水中有机污染物质量浓度大大降低,再进人现有污水系统进行统一处理。目前对于此类废水的处理热点多集中在溶剂萃取方面,主要以络合萃取为主川。而厌氧法处理废水一直得到广泛的应用,尤其是新型内循环厌氧反应器(IC),由于处理负荷高,更适合处理高质量浓度废水。基于可逆络合化学反应的萃取分离方法对于极性有机物稀溶液的分离具有高效性和高选择性,其基本原理是根据待分离溶质的eLwis酸碱性质,选择合适的络合剂使极性有机物在有机相中得到富集。该方法用于高质量浓度的有机废水处理,能大幅度的降低其COD值,工艺简单可行,且可以回收有价值的有机物川。内循环厌氧反应器(cI)由两个反应器(USAB)上下叠加构成,是目前有机废水厌氧处理工艺中效率最高的反应器之一a[]。它不但像UASB那样有效地分离了水力停留时间和污泥停留时间,而且进一步强化了传质过程,提高了泥水混合程度,实现了活性污泥与废水中有机物的充分接触,从而在UASB的基础上大大提高了有机负荷和反应速率[’]。由于处理负荷高,投资少,占地省,运行稳定,成本低等特点引起了各国水处理工作者的瞩目,有人将其视之为第三代厌氧生化反应器的代表技术之一仁’〕。该研究分别采用络合萃取法和内循环厌氧反应器(IC)处理化纤废水,探索了处理高质量浓度化纤废水的可行性。1试验设备和方法1.1萃取试验取定量的废水和萃取剂充分混合后,放人分液漏斗中萃取30min,取水相测COD和苯甲酸含量。1.2厌氧试验在图1所示的IC反应器中加人厌氧污泥进行厌氧试验。气液分离器一级提升管上集气管下集气管进水管全全全生生-弓一一二二二二二二二二二二(((口口口口童童]]]]]lllllll门门门l!!!l州州lllllll夔夔夔夔夔夔夔夔夔夔夔llllllllllll图,!C厌氧反应器示意3COD测定采用CLT一12型化学需氧量速测仪进行测定。收稿日期:2008一07一21;修稿日期:2的8一10一10。作者简介:高峰,2005年毕业于石油大学(北京)环境工程专业,硕士,工程师,现在中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院从事污水处理方面的研究与开发工作。石油化工腐蚀与防护第25卷1.4苯甲酸含量的测定采用Uv一2100紫外分光光度计测定。1.5pH值测定由pH计测定。1.6试验用水试验用水为某化纤厂现场高质量浓度污水,水质数据见表1。表1废水水质数据萃取溶液中的有机物,而溶剂的用量过大时,会有部分溶剂产生乳化作用溶于水中降低了对废水中的有机物的去除效果,同时溶解在水中的溶剂也会造成COD的偏高。表3萃取荆用量对萃取效果的影响萃取剂用量废水:萃取剂COD去除率,%苯甲酸去除率,%p(COD)/风苯甲酸)/(毗·L一’)风乙酸)/(mg·L一’)磷酸三丁脂:煤油20:80项目(mg·L一’pH值水质数据350以)2.24X(刃285的25:7530:7053.169.7从表1中的水质数据可以看出,废水的COD较高,pH值较低,废水的组成比较单一,主要有机物为苯甲酸和乙酸,且乙酸的含量较高。35:65三辛胺:煤油20:8089.294.290.083.798.425:752结果与讨论2.1萃取实验2.1.1不同的萃取剂对萃取效果的影响选定的4种不同的萃取剂处理废水的效果见表2。其中磷酸三丁脂和三辛胺中加人煤油做稀释剂主要是降低溶剂的成本、粘度和改善物性防止溶剂乳化的作用。由结果可知,采用磷酸三丁脂和三辛胺作为萃取剂取得的萃取效果较好,废水的COD去除率和苯甲酸去除率都较高。这是因为废水中的有机物主要是极性的有机酸,而磷酸三丁脂和三辛胺具有更强的玫wis碱性,所以更容易富集废水中的有机物。表2不同的萃取剂对萃取效果的影响30:7098.097.750:5054.948.5乳化萃取剂种类废水:萃取剂COD去除率,%苯甲酸去除率,%正丁醇正辛醇州磷酸三丁脂)为25%+,(煤油)为75%,(三辛胺)为25%+,(煤油)75%42.085.349.687.1采用质量分数25%的磷酸三丁脂做萃取剂与采用质量分数30%磷酸三丁脂做萃取剂相比,废水中的苯甲酸的去除率高,而COD去除率小,说明25%的磷酸三丁脂对乙酸的去除率相对较低,由此可见萃取不同的有机物时相应的溶剂的最佳浓度并不相同。采用几种不同浓度的三辛胺做萃取剂与采用磷酸三丁脂比较可见,三辛胺对苯甲酸的具有较高的去除率,而磷酸三丁脂对COD的去除效果更好,说明磷酸三丁脂对乙酸的萃取效果更好。2.1.3废水和萃取剂比对萃取效果的影响采用磷酸三丁脂为萃取剂考察了废水与萃取剂的比例对于萃取效果的影响,见表4。表4萃取剂和废水的比例关系53.194.2萃取剂用量废水:萃取剂COD去除率,%苯甲酸去除率,%54.998.0磷酸三丁脂:煤油25;752.1.2萃取剂的用量对萃取效果的影响分别采用不同量的磷酸三丁脂和三辛胺考察了萃取剂用量对于萃取效果的影响,见表3。由结果可知当采用质量分数为30%磷酸三丁脂做萃取剂时,废水的处理效果最佳,废水的COD去除率最高;废水的处理效果随溶剂用量的增大,呈现先增大后减小的趋势。溶剂的浓度过多或过少,都会影响对废水的去除效果。这是因为溶剂的用量过少时,相应络合的水中的有机酸也少,则不能有效的25:7525:7579.956.450:5050:5039.013.448.324.795.952.5由表4的结果可知随着废水与萃取剂的比例增大,萃取的效果也变差了。这是因为随着废水与萃取剂的比例增大,萃取剂的相对用量减少了,因此络合到溶剂中的水中的有机酸量也减少了,所以萃取效果也变差了。第6期高峰等.高质量浓度己内酞胺生产废水的预处理2.2厌氧试验2.2.1原水稀释后进行厌氧处理由于原水的COD较高,酸性较强,直接让原水进人IC厌氧反应器将会对厌氧污泥产生很大的冲击。所以需要将原水直接稀释或采用回流的方式稀释后再进人厌氧反应器。将原水稀释2一3倍后再进人厌氧反应器,在水力停留时间45一50h的条件下,反应器运行平稳后,每隔1一Zd,进出水的COD变化,见图2。由图2中的数据可知,采用原水直接稀释后再进厌氧反应器的方式处理废水,经过2个多月的平稳运行,在进水COD质量浓度小于2〕X刃mg/L时,出水的COD质量浓度小于6500m扩L,COD去除率能稳定达到50%以上。2仪)K0180侧】,1印X()乙140加山12X()0巴10X(沁舌8佣O86X()0月以刃20oo0八八有、之力力~~~一`甲摆冲一~~~中的有机物负荷更加均匀,使反应器中各部分的厌氧污泥都能较好的分解废水中的有机物。同时,出水回流的方式还可以减少进水的水质波动对于厌氧污泥的冲击,有利于反应器的长周期运行。2.3萃取法和厌氧法处理废水的比较采用络合萃取法和厌氧法处理化纤高质量浓度废水都能达到较好的处理效果。采用络合萃取法处理废水,废水的COD去除率接近70%,而采用厌氧法处理废水,废水的COD去除率能稳定达到70%以上。但由于萃取剂的价格较贵,因而采用络合萃取法处理废水成本较高,而废水中的乙酸质量浓度小于3%,苯甲酸质量浓度小于0.5%回收有机物在经济上并不可行。而且在萃取过程中会有部分萃取剂溶于水中,会造成废水的二次污染。而厌氧法处理废水,成本较低,而且不会造成二次污染,因而是经济且绿色环保的处理方法。123456789101112131415161718192021测定序列图2COO质最浓度的变化情况2.2.2采用出水回流的方式厌氧处理为进一步提高提高废水的COD去除率,考察了采用厌氧反应器的部分出水回流的方式处理废水。在水力停留时间为120一130h,回流比为:31的条件下,在反应器运行平稳后,每隔2一3d,进出水的COD变化,见图3。由图3的结果可以看出,出水的COD质量浓度小于80(X)m留L,COD去除率能稳定达到70%以上。45的04以洲洲)351减洲)3仪X)O25X()02侧刃015口阅1X()X()5X()003结论(l)采用萃取的方法处理化纤高质量浓度废水,较佳的萃取剂是磷酸三丁脂和三辛胺,废水的处理效果随废水与萃取剂的比例的增加而降低,随萃取剂浓度的增加呈现先提高再降低的变化趋势。(2)采用萃取的方法处理化纤高质量浓度废水,能较好的去除废水中的有机物,尤其是对苯甲酸的去除效果较高。废水的COD去除率可达到69.7%、苯甲酸去除率达98.7%。(3)采用厌氧法处理废水,用出水回流的方式比用原水直接稀释的进水方式,废水COD的去除率更高,且对于有机物的去除效果更为稳定。(4)采用厌氧法处理废水,废水的COD去除率能达到70%以上。由于采用厌氧法处理废水的成本较低,且绿色环保,因而是适于处理该废水的方法。参考文献ē,曰!:à、QOO23图3456789101112131415测定系列COO质t浓度变化情况采用出水回流的处理方式处理废水,可以减少废水进出反应器的有机物浓度差,使废水在反应器1李振宇,秦炜,黄炎,等.溶剂萃取法对苯甲酸废水预处理的研究[J].环境科学,2X()1,22(5):79一822黄颖怡,张瑾,戴献元.芳香酸的络合萃取研究【J].环境化学,2(洲叉),19(5):136一1413貌清伟,杨仁斌,吴根义.内循环(Ic)厌氧反应器的发展与应用〔J〕.云南环境科学,2004,23(1):40一434王错,买文宁,郭成超.厌氧内循环反应器研究进展「J」.工业水处理,2阅3,23(12):4一85丁建南,于一尊,金志农.附加外循环反应器启动试验〔J].中国沼气,2以)4,22(4):29一32石油化工腐蚀与防护第25卷Teartmentofhihg一eoncentartionWasteWaetrfromCaProlacatmProduetino俞0Feng,aSgnuJqnatgn,aMiXnesReaerhsnItituteofePtorleumProeessign/SNIOPEC(eB访鳍100083)AbstartC:马eihhg一eoneentrationwastewaterformeapolraetampodruetionwasteratedbyexatrictonandanaeorbiep,essesesr衅itvveltostudyhetfeasibiilytofetramtentofhihg一eoneentrationwasteawter.hTetestersultsshowhtat,theorganlcsubstaneesespeciallybenozieacidinthewastewatereanberemovedperferably初hteitherextroctlonoranaeorbiemethod;nAaerobiemethed15htebetterpocressto吮athtehihg一eoneen