CN101343135A

CN101343135A - 一种处理低浓度有机酸废水的方法

Info

Publication number: CN101343135A
Application number: CNA2008101471340A
Authority: CN
Inventors: 戚明珠; 熊苏义; 王振峰
Original assignee: Jiangsu Yangnong Chemical Co Ltd; Youth Chemical Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yangnong Chemical Co Ltd; Youth Chemical Co Ltd; Jiangsu Yangnong Chemical Group Co Ltd
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2009-01-14

Abstract

本发明涉及采用电渗析和精馏结合的工艺去除水中低浓度的甲酸、乙酸或其混合物的方法，同时甲酸和乙酸可以继续浓缩回收，甲酸和乙酸的混合比例为0/100～100/0，酸浓度为0.1～4wt％，可以将水中的有机酸含量降低到0.01％～0.1wt％，直接或经生化处理后达到国家排放标准，浓液含量可以达到5～30wt％，可使用常规工艺进行回收处理，该方法包括以下步骤：a)低度酸水溶液过滤预处理，其酸浓度为0.1～4wt％；b)电渗析法处理，使淡液中酸含量降到0.01～0.1wt％，浓液中酸浓度为5～30wt％；c)浓液经过蒸馏脱水浓缩到50～90wt％。依照本发明的方法可以温和的去除水中的有机酸，同时回收高浓度酸，不产生二次污染，与传统的酸分离工艺比较，其具有环保经济的优点。

Description

一种处理低浓度有机酸废水的方法

技术领域

本发明涉及一种去除水中低浓度甲酸、乙酸或其混合物的方法，可同时回收高浓度甲酸、乙酸或其混合物，尤其是对含量0.1-4wt％低浓度甲酸和乙酸混合原料水，采用电渗析方法和蒸馏分离进行处理最终可以得到50～90wt％的酸，其经济性要好于常规方法。

背景技术

在处理现有的含甲酸和乙酸或其混合物水溶液时，由于含量较低处理能耗高，回收经济效益不高，一般作为工艺废水排出生产系统，废水通常采用碱中和，蒸发浓缩，焚烧、生化处理的方法，这种方法有废渣、污泥生成，会造成二次污染，投资成本高，对于低浓度酸水溶液的处理不经济。在其它专利中主要将电渗析用于生产后处理或直接用于合成，对于水处理，特别是甲酸、乙酸或两者的混合物方面未有公开报道。采用本发明提及的工艺方法处理其经济性要好于常规方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种投资少，运行成本较低的处理含低浓度甲酸和乙酸或其混合物废水的工艺，流程短，工艺简单，可以回收高浓度酸，处理后的淡水可直接或经生化处理后达到国家排放标准，具有良好的经济性和环境效应。

本发明采用电渗析处理含甲酸、乙酸的水溶液，处理过程采用电渗析和精馏结合的工艺，低浓度范围时电渗析的处理效果和能耗较优，而高浓度时以采用精馏较为合适，通过两者的结合降低起到了设备投资、减少能耗的最佳组合。处理的对象可以是甲酸、乙酸或两者的混合物，原料浓度可以为0.1～15wt％，尤其是在低浓度范围内(0.1～4.0wt％)更能体现本工艺设备投资小，能耗低的优点。本工艺的处理目的不仅将水中有机酸回收，出水中有机酸也可以达到较低水平，起到了水预处理的效果。

本发明是通过以下技术手段来实现的：一种处理低浓度有机酸废水的方法，包括以下步骤：(a)0.1～4wt％范围内的稀甲酸、乙酸或其混合物水溶液过滤预处理；(b)经过电渗析法处理，电渗析器采用0.5-15v的恒压膜对电压连续操作，操作温度10～40℃，使淡液中酸含量降到0.01～0.1wt％，浓液中酸浓度为5～30wt％；(c)淡液直接或经生化处理后排放，浓液经过蒸馏塔进行蒸馏，塔顶蒸出的0.5-5wt％的酸液返回电渗析器处理，塔釜可以回收到50-90wt％的高浓度酸。

所述步骤(a)中甲酸/乙酸的混合质量比为0/100～100/0。

所述步骤(a)中的甲酸和乙酸或其混合物水溶液的浓度为0.1～1.0wt％

为了实现水溶液中甲酸和乙酸或其混合物的去除并浓缩到一定浓度，所述步骤(b)中应采用多段电渗析，具体段数根据水中酸含量和浓液含量指标确定。电渗析法使用的离子交换膜可根据水质变化使用均相、异相、半均相膜。膜尺寸和膜对数对装置的处理能力影响较大，可以根据处理量的多少对膜尺寸和膜对数进行调整。电渗析器优选采用钛镀钌电极，800mm×400mm非均相膜或均相膜，安装80对膜，操作温度10～40℃，温度不宜过高，温度高于40℃后容易损坏膜。

所述步骤(c)中所述的蒸馏塔为填料蒸馏塔。

图1是本发明的工艺流程示意图。

第一步电渗析以去除废水中的酸为主要目的的。

如图1所示，含低浓度甲酸废水经过过滤器[1]去除悬浮物，在进入原料水槽[2]，然后进入第一台电渗析器[4]的淡液储槽[6]和浓液储槽[7]，极液槽[3]、[5]分别加入阳极液和阴极液，极液可以是配置的有机酸，浓度与浓液相同。

电渗析器[4]采用0.5-15v恒膜对电压连续操作，采用的电压与处理甲酸原料水的酸浓度有关，经过电渗析处理后，淡水储槽[6]中的废水含甲酸降至0.01-0.1wt％，这股淡水直接或进行生化处理后排放，同时浓液储槽[7]中废水的甲酸浓度上升至1-5wt％，进入浓液中间槽[14]。

浓缩液进入下一段电渗析器进一步浓缩，浓缩的段数根据浓液的指标要求确定。

如图1所示，电渗析器[9]的淡液储槽[11]和浓液储槽[12]中加入从浓液中间槽[14]来的废水，含甲酸1-5wt％。极液槽[8]、[10]分别加入阳极液和阴极液，极液可以是配置的有机酸，浓度与浓液相同。

电渗析器[9]采用0.5～15v恒膜对电压连续式操作，采用的电压与处理水中酸浓度有关，经过电渗析处理后，淡水储槽[11]中的水溶液含甲酸降至0.1-4wt％，这股水溶液返回原料水槽[2]与原料水一起进入电渗析器[4]，同时浓液储槽[12]中得到5～30wt％高浓度酸溶液，进入中间槽[13]，根据浓液要求再进行一段或多段电渗析浓缩。

储槽[13]中的5～30wt％酸溶液进入填料蒸馏塔[15]进行蒸馏，塔顶蒸出的0.5-5wt％的甲酸水返回原料水槽[2]，塔釜可以回收到50-90wt％的高浓度酸。

具体实施方式

下面用实施例的形式详细解释本发明的技术方案和效果，但本发明并不限于以下实施例。

实施例一：

含有甲酸1.5wt％的原料水按本发明要求进行预处理后，进行第一步电渗析，在25℃下采用15v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入处理后原料水，运行后淡液槽中得到甲酸为0.05wt％淡液，浓液储槽中得到含甲酸5.9wt％的浓液，将一级浓液引入第二步电渗析器。第一步电渗析得到的一级淡液外排进行生化处理。

第二步电渗析，电渗析器采用11v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入甲酸含量5.9wt％一级浓缩液，运行后浓液储槽中得到含甲酸15.0wt％的浓缩液，淡液槽中水的甲酸降到2.5wt％，将二级浓水引入第三步电渗析器。二级淡液作为原料回到一级电渗析。

第三步电渗析，电渗析器采用5v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入甲酸含量15wt％的二级浓液，当浓液储槽中得到含甲酸27wt％的浓缩液时，淡液槽中废水的甲酸降到8.5wt％，三级浓液排出电渗析器。三级淡液作为原料回到前二级电渗析。

电渗析得到的27wt％的甲酸浓缩液进填料塔进行常压蒸馏分离，收浓缩甲酸70wt％，单程甲酸收率86.5％。脱出水中含甲酸2.7wt％回到电渗析器处理。

实施例二：

含有甲酸0.8wt％的原料水按本发明要求进行预处理后，进行第一步电渗析，在25℃下采用15v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入处理后原料水，运行后淡液槽中得到甲酸为0.05wt％淡液，浓液储槽中得到含甲酸4.5wt％的浓液，将一级浓液引入第二步电渗析器。第一步电渗析得到的一级淡液外排进行生化处理。

第二步电渗析，电渗析器采用11v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入甲酸含量4.5wt％一级浓液，运行后浓液储槽中得到含甲酸12.5wt％的浓缩液，淡液槽中水的甲酸降到2.1wt％，将二级浓水引入第三步电渗析器。二级淡液作为原料回到一级电渗析。

第三步电渗析，电渗析器采用5v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入甲酸含量12.5wt％的二级浓液，当浓液储槽中得到含甲酸22.4wt％的浓缩液时，淡液槽中废水的甲酸降到6.2wt％，三级浓液排出电渗析器。三级淡液作为原料回到前二级电渗析。

电渗析得到的22.4wt％的甲酸浓缩液进填料塔进行常压蒸馏分离，收浓缩甲酸70wt％，单程甲酸收率85.5％。脱出水中含甲酸2.5wt％回到电渗析器处理。

实施例三：

含有甲酸0.2wt％的原料水按本发明要求进行预处理后，进行第一步电渗析，在25℃下采用15v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入处理后原料水，运行后淡液槽中得到甲酸为0.01wt％淡液，浓液储槽中得到含甲酸1.5wt％的浓液，将一级浓水引入第二步电渗析器。第一步电渗析得到的一级淡液外排进行生化处理。

第二步电渗析，电渗析器采用11v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入甲酸含量1.5wt％一级浓液，运行后浓液储槽中得到含甲酸5.8wt％的浓缩液，淡液槽中水的甲酸降到0.3wt％，将二级浓水引入第三步电渗析器。二级淡液作为原料回到一级电渗析。

第三步电渗析，电渗析器采用5v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入甲酸含量5.8wt％的二级浓液，当浓液储槽中得到含甲酸12wt％的浓缩液时，淡液槽中水溶液的甲酸降到2.0wt％，三级浓液排出电渗析器。三级淡液作为原料回到前二级电渗析。

电渗析得到的12wt％的甲酸浓缩液进填料塔进行常压蒸馏分离，收浓缩甲酸70wt％，单程甲酸收率80.5％。脱出水中含甲酸2.5wt％回到电渗析器处理。

实施例四：

第二步电渗析，电渗析器采用11v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入甲酸含量5.9wt％一级浓液，运行后浓液储槽中得到含甲酸15.0wt％的浓缩液，淡液槽中水的甲酸降到2.5wt％，将二级浓液引入第三步电渗析器。二级淡液作为原料回到一级电渗析。

实施例五：

含有乙酸2wt％的原料水按本发明要求进行预处理后，进行第一步电渗析，在20℃下采用12v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入处理后原料水，运行后淡液槽中得到乙酸为0.06wt％淡液，浓液储槽中得到含乙酸5.1wt％的浓液，将一级浓液引入第二步电渗析器。第一步电渗析得到的一级淡液外排进行生化处理。

第二步电渗析，电渗析器采用8v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入乙酸含量5.1wt％一级浓液，运行后浓液储槽中得到含乙酸15.2wt％的浓缩液，淡液槽中水的乙酸降到2.8wt％，将二级浓液引入第三步电渗析器。二级淡液作为原料回到一级电渗析。

第三步电渗析，电渗析器采用4v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入乙酸含量15.2wt％的二级浓液，当浓液储槽中得到含乙酸22wt％的浓缩液时，淡液槽中废水的乙酸降到8.5wt％，三级浓液排出电渗析器。三级淡液作为原料回到前二级电渗析。

电渗析得到的22wt％的乙酸浓缩液进填料塔进行负压蒸馏分离，收浓缩乙酸75wt％，单程乙酸收率82.1％。脱出水中含乙酸1.6wt％回到电渗析器处理。

实施例六：

水溶液含有甲酸和乙酸，(甲酸/乙酸＝2/1，质量比)其总酸度为2.5wt％(按照甲酸计算，下同)，废水按本发明要求进行预处理后，进行第一步电渗析，在20℃下采用12v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入处理后原料水，运行后淡液槽中得到酸度为0.1wt％淡液，浓液储槽中得到酸度6.2wt％的浓液，将一级浓液引入第二步电渗析器。第一步电渗析得到的一级淡液外排进行生化处理。

第二步电渗析，电渗析器采用6v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入酸含量6.2wt％一级浓液，运行后浓液储槽中得到含酸16.0wt％的浓缩液，淡液槽中水的酸含量降到3.5wt％，将二级浓液引入第三步电渗析器。二级淡作为原料回到一级电渗析。

第三步电渗析，电渗析器采用4v恒膜对电压操作，启动时，淡液储槽和浓液储槽都加入酸含量16.0wt％的二级浓液，当浓液储槽中得到含酸28.5wt％的浓缩液时，淡液槽中废水的酸浓度降到8.8wt％，三级浓液排出电渗析器。三级淡液作为原料回到前二级电渗析。

电渗析得到的含酸28.5wt％浓缩液进填料塔进行负压蒸馏分离，收浓缩酸含量71wt％，单程酸收率81.5％。脱出水中含酸1.4wt％回到电渗析器处理。

Claims

1、一种处理低浓度有机酸废水的方法，包括以下步骤：(a)0.1～4wt％范围内的稀甲酸、乙酸或其混合物水溶液过滤预处理；(b)经过电渗析法处理，电渗析器采用0.5-15v的恒压膜对电压连续操作，使淡液中酸含量降到0.01～0.1wt％，浓液中酸浓度为5～30wt％；(c)淡液直接或经生化处理后排放，浓液经过蒸馏塔进行蒸馏，塔顶蒸出的0.5-5wt％的酸液返回电渗析器处理，塔釜可以回收到50-90wt％的高浓度酸。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(a)中甲酸和乙酸的混合质量比为0/100～100/0。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(a)中的甲酸、乙酸或其混合物水溶液的浓度为0.1～1.0wt％。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(b)中电渗析法使用的离子交换膜可根据水质变化使用均相、异相或半均相膜。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(b)中的电渗析器采用钛镀钌电极，800mm×400mm非均相膜或均相膜，安装80对膜。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(c)中所述的蒸馏塔为填料蒸馏塔。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(b)中所述的电渗析器采用恒压膜对电压连续操作时的操作温度10～40℃。