含氯仿及二氯乙烷廢水資源化處理的工程應(yīng)用

尚鴻艷，孫敬權(quán)，張榮全，孫麗梅，康 婷

(利民化工股份有限公司，江蘇 新沂 221400)

含氯仿及二氯乙烷廢水資源化處理的工程應(yīng)用

尚鴻艷，孫敬權(quán)，張榮全，孫麗梅，康 婷

(利民化工股份有限公司，江蘇 新沂 221400)

采用汽提工藝對含氯仿及二氯乙烷廢水進(jìn)行預(yù)處理，設(shè)計(jì)規(guī)模4 m3/d，該工藝對含氯仿及二氯乙烷廢水有較好的處理效果：得到氯仿及二氯乙烷混合溶劑(二氯乙烷18.1%、氯仿71.6%、其他10.3%)回用于生產(chǎn)，汽提塔出水CODcr≤4000 mg/L，二氯乙烷≤0.013%，氯仿≤0.05%，CODcr去除率達(dá)80%，二氯乙烷及氯仿去除率均高于90%。該工藝為含混合溶劑廢水的資源化處理提供新思路，有效解決了現(xiàn)有處理技術(shù)對含混合溶劑廢水處理運(yùn)行成本高、產(chǎn)生VOCs污染、無經(jīng)濟(jì)效益的不足。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)回收溶劑的目的，經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益相統(tǒng)一。

氯仿廢水；二氯乙烷廢水；資源化

在除草劑生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生少量含氯仿及二氯乙烷的低濃度廢水[1-2]，氯仿和二氯乙烷均為生物難降解的揮發(fā)性有機(jī)氯化物，氯仿能經(jīng)呼吸道、消化道和皮膚侵入機(jī)體，可作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，嚴(yán)重中毒者可產(chǎn)生呼吸麻痹和心力衰竭[3-4]。二氯乙烷是高毒物質(zhì)，空氣中最高允許濃度是0.01%[5]，由于氯仿及二氯乙烷具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，在水體中難于自然消解，因此，需要對上述產(chǎn)生的含二氯乙烷及氯仿廢水進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，回收廢水中二氯乙烷及氯仿的同時(shí)改善周圍環(huán)境，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。

目前，針對低濃度含溶劑廢水處理多集中于高級氧化降解[6-7]、空氣吹脫-活性炭吸附[8]方面，考慮廢水中溶劑回收的技術(shù)有萃取法[9]、膜分離法[10]等。對于上述工藝存在如下局限：

高級氧化降解：消耗氧化劑、處理過程中產(chǎn)生二次污染、運(yùn)行成本高。

空氣吹脫-活性炭附：對于成分復(fù)雜廢水，空氣吹脫后直接用活性炭吸附，活性炭極易飽和，產(chǎn)生廢活性炭(危險(xiǎn)廢物)，給后續(xù)處置帶來麻煩。

萃取法：具有選擇性，不適用于復(fù)雜廢水處理，且萃取后仍需做分離處理，后續(xù)處理工序復(fù)雜，仍會帶來VOCs污染問題。

膜分離法：對廢水水質(zhì)要求較高，適用于較單一含溶劑廢水處理，且膜組易堵塞、更換成本較高。

蒸汽汽提法是從有機(jī)化工工業(yè)，塑料工業(yè)和合成纖維(OCPSF)工業(yè)中產(chǎn)生的廢水里面去除有機(jī)物(VOCs)的“最有利用價(jià)值的技術(shù)”[11]。目前用蒸汽汽提法處理含低濃度VOCs污水已經(jīng)發(fā)展為成熟技術(shù)[12-13]。宮懷正[14]等采用汽提工藝處理含氯仿廢水，氯仿回收率達(dá)94%。李尚昕[15]等采用汽提工藝處理含二氯乙烷廢水，二氯乙烷回收率高于94%。由此可見，汽提工藝適用于含氯仿及二氯乙烷廢水的處理，既可實(shí)現(xiàn)有用資源的回收，同時(shí)改善后續(xù)處理過程中無組織VOCs污染問題。

1 水質(zhì)水量

含氯仿廢水及含二氯乙烷廢水(廢水中含氯化鈉)水質(zhì)水量如表1所示。

表1 氯仿廢水及二氯乙烷廢水水質(zhì)水量參數(shù)

2 工藝流程及說明

2.1 工藝流程

該含溶劑廢水原處理工藝為原水→電芬頓→電解→水解酸化→厭氧→好氧，具體工藝流程如圖1所示。此工藝存在如下不足：1)原水pH為強(qiáng)堿性，直接進(jìn)入電芬頓處理需調(diào)節(jié)pH值為2～4，消耗大量酸，且易產(chǎn)生無組織VOCs；2)電芬頓、電解兩級氧化處理過程中，兩次調(diào)堿中和，產(chǎn)生大量絮凝污泥，增加原料及固廢處理成本，且仍有無組織VOCs產(chǎn)生；3)含有機(jī)溶劑廢水不易生化降解，雖經(jīng)兩級氧化，仍無法保證溶劑(特別是氯仿)能夠完全被破解，故生化處理效果較低，難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

圖1 含氯仿及二氯乙烷廢水原處理工藝流程圖

針對原處理工藝的不足，依據(jù)廢水水質(zhì)參數(shù)，設(shè)計(jì)采用汽提工藝對含氯仿及二氯乙烷廢水進(jìn)行預(yù)處理，具體工藝流程如圖2所示。

圖2 含氯仿及二氯乙烷廢水汽提處理工藝流程圖

2.2 汽提工藝說明

第一步，廢水收集及過濾：車間廢水進(jìn)入臥式收集罐(10 m3)，由提升泵(流量0～3 m3/h，揚(yáng)程32 m)輸送至第二步廢水預(yù)熱單元，廢水輸送過程經(jīng)袋式過濾器過濾掉大顆粒雜質(zhì)后，控制質(zhì)量流量計(jì)范圍為350～400 kg/h；廢水輸送泵與收集罐液位高低位連鎖，實(shí)現(xiàn)自動化廢水輸送。

第二步，廢水預(yù)熱：剛開車時(shí)，過濾后的廢水在換熱器(8 m2)中與一次蒸汽(0.3MPa)進(jìn)行換熱；正常運(yùn)行后，過濾后的廢水在換熱器中與汽提塔出水(90～95℃)進(jìn)行換熱，廢水預(yù)熱至50～55℃后進(jìn)入第三步汽提塔脫除溶劑。

第三步，汽提脫除廢水中溶劑：廢水進(jìn)入汽提塔(Φ300×12000 mm)，通入飽和蒸汽(0.3MPa)對廢水中溶劑進(jìn)行汽提脫除，塔頂溫度65～75℃，塔底溫度90～95℃；塔頂溫度與飽和蒸汽調(diào)節(jié)閥連鎖，有效控制蒸汽用量，塔底液位與汽提塔出水泵連鎖，達(dá)到節(jié)能效果。

第四步，溶劑回收：汽提塔塔頂氣相(65～75℃)經(jīng)冷凝器(25 m2)冷凝(35～40℃)后，液相進(jìn)入水相分離器(底端為椎體，Φ1000×1660 mm)分離有機(jī)溶劑相及水相，下層有機(jī)溶劑(氯仿和二氯乙烷)進(jìn)入收集罐，并定期泵入精餾塔對二氯乙烷及氯仿進(jìn)行分離后回用于車間，上層水相進(jìn)入廢水池進(jìn)行下一單元處理。

第五步，尾氣處理：冷凝器及水相分離器放空口通過風(fēng)管連接進(jìn)活性炭吸附塔(Φ1000×1660 mm)，對不凝尾氣處理后通過引風(fēng)機(jī)(800～1000 m3/h，3500Pa)高空(25 m)排放。

3 主要設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)

本處理工藝主要設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

表2 主要設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)

4 運(yùn)行效果

汽提塔安裝調(diào)試完成后，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，處理效果見表3、4及圖3～5。工藝設(shè)計(jì)為DCS控制系統(tǒng)，廢水收集罐液位與進(jìn)料提升泵高低位連鎖、塔釜蒸汽進(jìn)料閥與塔頂溫度連鎖、塔釜液位與出料泵高低位連鎖等，實(shí)現(xiàn)智能化操作，大大降低操作難度。調(diào)試時(shí)將關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置好，嚴(yán)格控制進(jìn)料量、塔頂溫度、蒸汽量、塔釜液位、水相分離器液位等，即可達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，現(xiàn)場環(huán)境明顯改善，且有效回收混合溶劑用于生產(chǎn)。

表3 含氯仿及二氯乙烷廢水汽提工藝處理效果

表4 系統(tǒng)尾氣處理

圖3 含氯仿及二氯乙烷廢水汽提處理COD去除效果

圖4 含氯仿及二氯乙烷廢水汽提處理氯仿去除效果

圖5 含氯仿及二氯乙烷廢水汽提處理二氯乙烷去除效果

5 結(jié)論

1)采用汽提方式處理廢水，解決氯仿及二氯乙烷溶劑處理過程中VOCs污染問題，有效將氯仿及二氯乙烷進(jìn)行回收分離并回用于生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶的目的。

2)對汽提塔出水中熱量進(jìn)行循環(huán)利用，大大降低蒸汽使用量，減少熱損失。

3)整個(gè)流程通過PLC進(jìn)行有效控制，多處設(shè)置連鎖，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化并有效節(jié)能降耗。

裝置運(yùn)行5個(gè)月，共回收溶劑4 m3，含二氯乙烷18.1%，氯仿71.6%，其它雜質(zhì)10.3%。汽提塔出水CODcr=4300 mg/L，二氯乙烷≤0.013%，氯仿≤0.05%，CODcr去除率達(dá)80%，二氯乙烷及氯仿去除率均高于90%，每年減排CODcr 19.95t，回收混合溶劑5 t，與原處理工藝相比，每年節(jié)約運(yùn)行成本11.4萬元，節(jié)約原料成本2萬元。此工藝對含溶劑廢水處理效果好，自動化操作，有效解決了現(xiàn)有處理技術(shù)對含混合溶劑廢水處理運(yùn)行成本高、產(chǎn)生VOCs污染、無經(jīng)濟(jì)效益的不足。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)回收溶劑的目的，經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益相統(tǒng)一。

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(本文文獻(xiàn)格式：尚鴻艷，孫敬權(quán)，張榮全，等.含氯仿及二氯乙烷廢水資源化處理的工程應(yīng)用[J].山東化工,2017,46(15):175-178.)

Application of Recycling Process for Wastewater Containing Chloroform and Dichloroethane

ShangHongyan,SunJingquan,ZhangRongquan,SunLimei,KangTing

(Limin Chemical Co., Ltd., Xinyi 221400,China)

The pretreatment of chloroform and dichloroethane wastewater was carried out by stripping process. The design scale was 4 m3/d. The process had good effect on the reaction of chloroform and dichloroethane wastewater: the mixed solvent of chloroform and dichloroethane (Dichloroethane 18.1%,chloroform 71.6%,other 10.3%) for the production,stripping tower effluent CODcr≤4000 mg/L,dichloroethane ≤0.013%,chloroform ≤0.05%,The removal rate of CODcr was higher than 80%,the removal rate of dichloroethane and chloroform were higher than 90%. This process provides a new idea for the resource treatment of mixed solvent wastewater,which effectively solves the shortcomings of the existing treatment technology for the operation cost of mixed solvent wastewater treatment,resulting in VOCs pollution and no economic benefit. At the same time,to achieve the purpose of recycling solvent,economic and environmental benefits of unity.

chloroform wastewater;dichloroethane wastewater;recycling

2017-05-25

尚鴻艷(1984—)，女，江蘇新沂人，碩士，中級工程師，主要從事化工三廢處理技術(shù)及管理工作。

X703.1

B

1008-021X(2017)15-0175-04