CN1014977B - 从废水中分离烃的方法 - Google Patents

从废水中分离烃的方法

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Abstract

用吸附过滤层从废水中分离烃，特别是芳烃的方法，对废水中溶解的和不溶解的烃进行单级分离，其中用金属的间隙烛式过滤器处理废水，而且把一种含碳物质，尤其焦屑作为吸附过滤层，该含碳物质的粒径分布，其粒度范围为0.05-0.2mm的部分至少占重量百分比为25%，其总的比表面积至少为1500cm2/g。该过滤物质可以预先沉积到滤器构件上或按计量加入废水中。

Description

本发明涉及用吸附过滤层从废水中分离烃，特别是芳香烃的方法。
不同的工艺过程中，其中也包括烟煤的焦化过程中，形成了含有烃污染的废水。首先，要尽可能地把废水中的多环烃分离出去，尤其是生物废水采用高度浓缩烃类的方法则会增加额外负担。
其它的废水净化方法，例如反渗透法或者吸附分离法都需要经过预净化处理阶段。
根据其浓度或化学组成，废水中的烃部分是溶解的，部分则结合到废水中所含的颗粒上。
因此，人们寻求一种净化方法，该方法不仅可以分离不溶于水的烃，同时也可分离结合到固体上的烃。
为了从炼焦废水中分离出烃，已经建议，在真空转筒滤器中经过木粉过滤层过滤，至少达到了部分有效的分离。（金属加工冶金实践专业报告第22卷，第10号，1984年，1088-1092页）。然而，这种过滤层由于细小颗粒的渗透很快就被堵塞，因此必须经常用刮具不断刮削其外部的薄薄的过滤层。特别是将木粉作为过滤物质与真空转筒滤器一起使用时，由于转筒的转动使过滤层的湿透状况和干燥状况很快地不断交替，造成了所谓的干裂，并导致悬浮断裂。较厚的滤饼层会促使这种干裂现象。
作为过滤物质的木粉经常是由本企业以外提供的物质，由此会对方法的经济效益带来较大的损害。
由于采用真空方法干燥滤饼，同样也需要可观的费用。
除了用木粉作为过滤层之外，还可以使用一些商业上惯用的过滤物质，例如硅藻土，赛力特硅藻土或纤维素。然而，由于首先要考虑费用或者一些在处理过滤残渣时出现的问题等因素，因此使采用这样的一些过滤物质变得困难。
活性炭或者活性焦炭可以用于纯吸附的废水净化处理（VDI研究实验报告，第607号/1981年）。该方法当然需要采用高度的工艺技术以再生其吸附作用，因为尤其从费用角度考虑，不可能以其它方式（燃烧或堆积）处理已用过的活性炭。此外，在吸附净化处理时尽可能地使废水中不含有固体物质。这些经常夹含在废水中的固体物质对于吸附废水净化是最有害的。这些固体物质在吸附过程中富集，而且在活性炭的再生过程中也不能完全除掉。这样就会导致吸附率的减低。因此在吸附净化过程前必须先分离出其中的固体伴随物质。
废水净化处理的另一种方法是反渗透方法。该净化处理方法使操作人员能够高度浓缩溶液中的有害物质，而得到的渗透液几乎没有有害物质。那些不溶解的和胶状体的伴随物是有害的，它们堵塞了反渗透膜。测定悬浮体的阻塞作用的相对量度是堵塞指数。在ASTM-规范D4189-82的“Silt    Density    Index    of    Water”中介绍过测定堵塞指数的方法。通过试验观察到，在反渗透装置中当堵塞指数小于3时，所用的渗透膜没有堵塞，为了降低堵塞指数，在使用反渗透方法时应进行必不可少的悬浮液的预净化处理。例如可采用单向过滤筒或者反冲洗过滤器。
本发明的任务是发展从废水中分离出烃，尤其是芳香烃的方法。其中不仅从废水中通过过滤作用把结合到固体颗粒上的烃分离出去，而且同时也要把经常以高浓度溶解于废水中的烃分离出去。
这项任务将用本发明的方法加以解决。单级分离出废水中溶解的和不溶解的烃，其中将废水通到金属制的间隙烛式过滤器，而且用一种含 碳物质作为吸附过滤层，该吸附过滤物质的粒径分布的范围为0.05-0.2mm的部分至少占重量百分比为25%，其比表面积至少是1500cm2/g。采用上述方法把固体物质的分离和大量的烃的分离结合起来，这种方式与采用木粉过滤物质的转筒过滤器相比较，显示出明显的方法工艺的优越性。
含碳物质除了使固体颗粒起力学栅栏作用之外，还起吸附作用，因此在过滤层上，含碳物质除了吸附粘附在固体颗粒上的烃以外，还吸附溶解于水中的烃。
这些装在间隙烛式过滤器中的过滤层在整个过滤过程中完全被废水覆盖，因此这种过滤层不会出现前述的真空转筒过滤器上所发生的干裂现象。
因为这种含碳的吸附过滤物质的粒径分布范围为0.05-0.02mm的部分至少占总重量的重量百分比为25%，所用的含碳过滤物质的外表面积至少是1500cm2/g，所以同样得到了过滤层的可渗透性以及分离固体伴随物质和溶解的烃的高净化度。由粒径分布能得出其外表面积，这已根据DIN66144在对数的正态分布图中介绍过。
通过该方法可以达到中等的分离净化效率，即可以分离出高至98%的结合到固体颗粒上的多环烃;滤液中的三环和多环的芳香族化合物的浓度都毫无例外地低于分析限度。对于溶解的烃，根据含碳过滤物质的处理量的情况，同样可得到高至98%的分离净化效率。
作为上述的含碳物质，最好使用在生产冶金焦时得到的经过相应处理的焦屑。
德国专利DE-PS2706938和DE-PS2828976已介绍了用于分离烃的具有金属制的间隙烛式过滤器的过滤装置。
若是需要使过滤物质的可渗透性能更好时，则粒径范围从0.05-0.2mm的粒径分布至少应占重量百分比为40%。为此，最好也用生产冶金焦 时得到的副产品焦屑。
根据废水的组成情况以下的做法将是有利的。把上述粒径范围的含碳物质的过滤层通过预沉积到烛式过滤器上和/或在过滤前把含碳物质加入废水中。后者更为有利，因为在过滤前就可以先吸附废水中所含的溶解烃。在预沉积的过滤层上的含碳物质和过滤前加到废水中的含碳物质之间的比例是从80∶20至30∶70。
根据需要，过滤物质的量占废水量的重量百分比为0.1-1%。
过滤终止以后，即当过滤层失去其吸附作用或过滤层中的颗粒沉积物不断增加而产生高流动阻力时，就要通入压缩空气干燥过滤层，并且以固体的形式排出。除了粘附的残余水外，几乎完全由碳组成的过滤残渣只含少量的残余水分，可以通过燃烧或热解去除，例如在废水净化处理的情况下，可以把这些残渣加到焦煤的炼焦炉中。
在对废水质量要求特别高时，也可以把所述的过滤方法与纯吸附的废水净化处理方结合使用，或者与反渗透的废水净化处理方法结合使合。在以上两种情况下，都能减轻对固体物质的吸附或反渗透作用的负担，而且又能使这种方法完全得到应用。
以下用附图和实例详述本发明：
附图描述了用烛式过滤器从废水中分离烃的方法的过程。
用泵（2）把来自废水管（1）的含有烃的废水送入装有间隙烛式过滤器（3a）上被截住。净化的水通过管道（10）排出。通过旁管（4）把送入过滤装置（3）以前的废水先通入预沉积缶（5）中，其中可加入来自储缶（6）中的吸附过滤物质。通过这个措施或者可以在真正过滤以前把吸附过滤物质装入间隙烛式过滤器（3a）上预沉积和/或可以不断地把吸附过滤物质加到废水流中（主体加料），用下列方式把过滤物质先装在间隙烛式过滤器（3a）上，即把来自储缶（6）的吸附过滤物质加到前面过滤过程的预沉积缶（5）中的剩余空间中。然后将该悬浮液用泵（2）通过间隙烛 式过滤器（3a）和管道（11）送入循环系统的预沉积缶（5）中，直至约90%左右作为过滤层的过滤物质沉积在间隙烛式过滤器上。在流动阻力达到极限值以后和/或在吸附过滤层失去作用以后，停止过滤。它们由压缩空气垫控制，该垫是通过管道（7）被配置在烛式过滤器（3a）的混浊一边。从而使预沉积缶（5）中的过滤物质卸空;压缩空气流过过滤层，而且使过滤层进一步脱除粘附的残余水分。用气动震动器（8）可以把干燥过的过滤层完全从间隙烛式过滤器（3a）中除去，然后通过排污闸（9）从过滤装置（3）中排除。
例1
在附图的装置中，用砂滤池预净化处理过的来自炼焦装置的废水送入装有间隙烛式过滤器（3a）的过滤装置（3）中进行处理（过滤器表面积：250cm2，过滤器的间隙宽度：0.075mm）。为了在间隙烛式过滤器（3a）上形成10mm厚的吸附过滤层，在把废水送入过滤装置（3）以前，先把来自管道（1）的废水流以5m3/m2.h的流速通过管道（4）送入预沉积缶（5）中，其中规定了每平方米的过滤面积有8千克焦屑。
所用的焦屑来自炼焦厂，而且其粒径是0.06-0.2mm的部份占重量百分比为29%。
在过滤层完全被沉积后，不需加任何焦屑就可将废水直接循环到过滤装置（3）中。
在通过泵（2）形成2.5巴的差压情况下，使水的流速在过滤开始时达2.5m3/m2.h，而在过滤终止时达1.4m3/m2.h。在滤液通过的量达到所使用的焦屑量的100倍以后，停止过滤。
滤液中还含有的不溶解的多环芳香烃的浓度是在检测限度以下，即其分离净化度相当于＞99%。经过焦屑过滤层的吸附作用，废水中含有约6mg/l的溶解组分可以降低95%。
在过滤时所形成的过滤残渣可以与炼焦煤混掺作到无害处理，不污 染损害环境。
准确的分析数据已列于表中。表中同样记录了与木粉过滤物质进行过滤所取得的数据比较。由此可见，在水中的不溶解的14种化合物中有10种化合物的浓度通过过滤降低到其检测限度0.1μg/l以下，其余的4种化合物有3种的分离达到99%。而对比例显示出在生水中可检测出的化合物中只有8种降至检测限度，其余的化合物的分离效率在56%-99%之间。关于可溶解化合物的分离在实施例中没有进行对比。
例2
本试验如同例1中一样，预先放置焦屑过滤层，但在本例中的过滤层厚度只有2mm。在过滤层沉积以后，不是把来自炼焦厂的废水直接送入过滤装置（3）中，而是继续送入预沉积缶（5）中，在缶（5）中通过储缶（6）不断向废水中加入0.1%量的焦屑。预先加入的焦屑过滤层量和后来不断加入的焦屑量的比是1∶3。
在通过泵（2）形成2.5巴的压差情况下，使水的流速在过滤开始时达3.5m3/m2.h，而在过滤终止时达2.0m3/m2.h。
当操作中在滤液通过量达到所规定的焦屑量的2000倍以后，停止过滤。
在滤液中尚含有的不溶的多环烃浓度处于检测限度以下。可能有致癌作用的不溶于水的多环芳烃的分离约为99%，溶解于水的芳香烃的分离为90%。
例3
本例与例1中的过程相同。加入炼焦厂的焦屑作为吸附过滤层，其中颗粒的粒度范围为0.06-0.2mm的组分占总重量的重量百分比为40%，尤其减少了细粒＜0.06mm的颗粒。
在通过泵（2）形成2.5巴的压差的情况下，使炼焦厂废水的流速在过滤开始时达4.2m3/m2.h。操作中在滤液量达到预先规定的作为过滤层 焦屑量的2000倍以后，使流速为2.7m3/m2.h。
不溶的多环芳烃分离效率达95%，而可溶的芳烃分离效率为93%。
例4
把来自炼焦厂的焦油冷凝装置废水，其中含有约8g/l的在醚中可提取的成份，用与例1相同的过程，通过10mm厚的焦屑层，在2巴的差压情况下进行过滤。把流速调节至2m3/m2·h的中等程度。滤液的堵塞指数为3。由于有机组分含量高，不能确定悬浮液的堵塞指数。为此所放的试验膜立刻就被堵塞。
紧接着用反渗透法对滤液继续作进一步的处理。没有观察到膜被堵塞。

Claims (8)

1、用吸附过滤层从废水中分离烃，特别是芳香烃的方法，其特征在于对废水中溶解的和不溶解的烃进行单级分离，用金属的间隙烛式过滤器处理废水，其中用含碳物质作为吸附过滤层，该含碳物质的粒径分布粒度范围为0.05-0.2mm的部分至少占重量百分比为25%，其比表面积至少为1500cm2/g。
2、据权利要求1的方法，其特征在于，吸附过滤层所用的过滤物质为焦屑。
3、据权利要求1的方法，其特征在于，吸附过滤物质的粒径分布粒度范围为0.05-0.2mm的部分至少占重量百分比为40%。
4、据权利要求3的方法，其特征在于，吸附过滤层所用的过滤物质为焦屑。
5、据权利要求1的方法，其特征在于，把含碳的过滤物质预先沉积到过滤面上。
6、据权利要求1的方法，其特征在于，把含碳的吸附过滤物质在进行过滤以前部分地或全部地放入废水中。
7、据权利要求1的方法，其特征在于过滤物质的量占废水量的重量百分比为0.1-1%。
8、据权利要求1的方法，其特征在于，通过燃烧或高温热解去除已用过的过滤物质。
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