CN102701506B - H-酸生产废水处理方法 - Google Patents

Abstract

H-酸生产废水处理方法，包括如下步骤：向废液内加入氨水至pH值4～5，得到粗处理料液；升温蒸发其中水分，蒸发至固液比达到25%～35%时，得到过饱和料液；降温，结晶，得到混合料液；离心得到无机盐固体肥料和有机物离心液。本发明独辟蹊径，巧妙的利用废水内有机物与水沸点不同，采用蒸馏的方式将水分蒸发出去，将其中的有机物和无机盐类分离出来，并采用离心的方式将黏稠的胶状有机物和固体无机盐类分离，有机物进行燃烧处理或进一步分离处理，而固体无机盐类因为其中含有大量的硫酸铵，可以直接用作肥料，变废为宝，从而解决了H-酸废液难以处理这一长期的技术难题。

Description

H-酸生产废水处理方法

技术领域

本发明涉及H-酸生产废水处理方法。

背景技术

H-酸，又名1-氨基-8-萘酚-3,6-二磺酸，无色晶体，是一种重要的染料中间体，主要用于生产酸性、活性染料和偶氮染料，也可用于制药工业。微溶于冷水易溶于热水，溶于纯碱和烧碱等碱性溶液中。在酸析工序中加入硫酸(或盐酸)析出H-酸单钠盐，过滤后的废液属典型的高浓度、高色度、高生物毒性的有机废水。

废液中主要有机污染物为萘及萘的衍生物，主要无机物为硫酸钠及铵盐，而且相比其它含萘系有机物的废水，具有其特殊性：

(1)污染物成分复杂，浓度高，在生产过程中排出的H-酸母液，含有大量蔡的各种取代衍生物，COD高达几万mg/L，成分复杂，含有大量萘的衍生物；

(2)酸性强，pH大约在1～2之间；

(3)色度深，大约1×10⁵左右，一般呈棕黄至黑褐色；

(4)毒性大，H酸属于稠环芳烃，具有强烈的生物毒性，废水若不经处理直接排放，将严重污染环境，对人体也有很大危害；

(5)不易生物降解，由于萘环是由10个碳原子组成的离域的共轭π键，结构相当稳定，难以降解。这类废水中大多数废水的BOD₅/COD极低，可生化性差，且对微生物有毒性，难以用一般生化方法处理。

关于此类生产废水处理的方法，目前主要有有湿式(催化)氧化法、光催化氧化法、萃取法(包括液膜萃取法、络合萃取法)等，这些方法分别存在着设备复杂、特殊材质质量难以保证、药剂昂贵、操作条件苛刻(如高温、高压等)、能耗高以及有二次污染等问题。

针对H-酸生产废水处理的特殊性以及困难，本领域技术人员也进行了一系列的探索，例如：中国专利申请号200710057544.1，专利名称“一种H-酸生产废水的处理方法”中提供的是“利用离子交换树脂吸附”的方式，中国申请号为200710057626.6，专利名称“1-氨基-8-萘酚-3,6-二磺酸生产废水的治理及其回收利用方法”中提供的同样是“利用离子交换树脂吸附”的方式；中国专利申请号200510037697.0，专利名称为“H酸生产废水的净化和资源回收利用的方法”，提供的是“利用装填有大孔树脂的吸附塔进行吸附”的方式；以上利用树脂吸附的方式操作比较复杂，比较难控制节点。中国专利申请号200710051622.7，专利名称“添加氯化钠法处理H酸废水”，提供的是“添加一定程度的氯化钠，加热使盐酸挥发，并萃取出H酸和T酸”的方式；这种方法下加热使盐酸从含有钠盐的液体中挥发出来需要较高的温度，在工业生产中也无法广泛应用。中国专利申请号200910234684.0，专利名称“一种染料中间体H酸废水的太阳光/电-Fenton化学处理方法”，提供的是“利用太阳能发电，然后对废液电解”的方式，这种方式需要专门的太阳能发电设备，成本比较高。

综上可知，本领域技术人员对H-酸废液的处理思路一直停留在如何将其中的有机物进行分解或吸附的阶段，而实现将有机物进行分解则必须在高温、高压、催化剂甚至通电的情况下进行，实现吸附则必须配备大型的交换树脂吸附塔，而且塔内的树脂要周期更换。因此，对H-酸废液的处理成为本领域长期存在的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供H-酸生产废水处理方法，其提供了一种处理H-酸生产废水的新思路，处理过程简单合理，而且能够提高废水处理的效率和质量，从而消除上述背景技术中缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

H-酸生产废水处理方法，包括如下步骤：

S1.向废液内加入氨水至pH值4～5，得到粗处理料液；

S2.将步骤S1得到的粗处理料液升温蒸发其中水分，蒸发至固液比达到25%～35%时，得到过饱和料液；

S3.将步骤S2得到的过饱和料液降温，结晶，得到混合料液；

S4.将步骤S3得到的混合料液离心，得到无机盐固体肥料和有机物离心液。

作为一种改进，所述步骤S1中，加入氨水的过程中采用20～25转/min的速率进行搅拌。优选23转/min。

作为一种进一步的改进，所述步骤S1中，氨水匀速加入。在匀速加入的过程中，不断的检测料液，以防止氨水加入过量。

作为一种改进，所述步骤S2中，升温至85～95℃时开始减压，同时继续升温至沸腾。优选在90℃时开始减压。一般而言，减压至75～95千帕即可，同时需要考虑设备的耐受能力。减压的主要目的是降低水的沸点，从而减少加热蒸汽的用量；同时也会提高水蒸馏的速率以及效果。

作为一种进一步的改进，所述步骤S2中，采用连续蒸馏的方式。即：保持单位时间内粗处理料液的流入量和蒸发量一致。

作为一种进一步的改进，所述步骤S2中，将粗处理料液蒸发至固液比达到30%。固液比在此处指的是固体与液体的重量比。在测定固液比时，一般是随机取料液，并将料液过滤，测量固体与液体的比重。

作为一种改进，所述步骤S3中，过饱和料液在搅拌下自然降温至80℃。

用于实现H-酸生产废水处理方法的设备，包括顺次连接的用于向废液内加入氨水的中和锅、用于临时储存粗处理料液的高位槽、用于升温蒸馏粗处理料液的蒸发锅、用于结晶所述过饱和料液的结晶槽和用于离心分离混合料液的离心机，所述中和锅和高位槽之间设置有用于将粗处理料液打入所述高位槽的转料泵。

作为一种改进，所述中和锅设置有搅拌装置和氨水流速控制阀。

作为一种改进，所述蒸发锅设置有减压风机。所述蒸发锅包括釜体，所述釜体内部和外部均设置有加热蒸汽盘管；同时，还设置有用于观测釜体内部液面高度的视镜。

步骤S4中，混合料液离心之后得到的无机盐固体肥料的主要成分为硫酸铵，另外还含有少量的硫酸钠；而得到的有机物离心液呈黏稠的胶状物质，其中主要含有有机物。无机盐固体肥料卸料后直接入库，而有机物离心液则可以打入高位槽进行循环蒸发，同时也可以将其燃烧处理或进一步的分离处理。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提供的H-酸生产废水处理方法，摒弃了将废水中的有机物进行分解或吸附的传统思路，从而也就改变了有机物分解时需要高压、高温、催化剂等苛刻条件，有机物吸附时需要大型树脂吸附塔且不断更换树脂而投资成本极高的缺陷。本发明独辟蹊径，巧妙的利用废水内有机物与水沸点不同，采用蒸馏的方式将水分蒸发出去，将其中的有机物和无机盐类分离出来，并采用离心的方式将黏稠的胶状有机物和固体无机盐类分离，有机物进行燃烧处理或进一步分离处理，而固体无机盐类因为其中含有大量的硫酸铵，可以直接用作肥料，变废为宝，从而解决了H-酸废液难以处理这一长期的技术难题。

本发明提供的H-酸生产废水处理方法，在加入氨水的过程中采用20～25转/min的速率对废液进行搅拌，且氨水匀速加入；其中，优选23转/min的搅拌速率，这种搅拌速率下，废水对氨水的吸收效果达到最佳，因而当氨水匀速加入时，不容易出现氨水过量的现象，能够保证废水内的T-酸、H-酸、W-酸等被有效中和，为下一步的蒸馏奠定基础。

本发明为了减少蒸汽用量的同时提高废液的蒸馏速率，采用减压蒸馏的方式，一般将釜体内减压至75～95千帕，该压强下水的沸点得到降低，在稍高于90℃时，废水中的水分即可大量蒸发，而由于有机物沸点较高（例如萘在标准大气压下为217.9℃）在90℃不会蒸发，其中的无机盐类也会随着有机物被留下来；同时本发明采用了连续蒸馏的方式，保证了生产的连续性，大大提高了废水处理效率，由于连续蒸馏，温度参数以及压强参数可控性更强，更利于工业实际应用。

本发明需要将粗处理料液蒸发至固液比达到25%～35%，最好是30%再行结晶处理，因为此固液比下的废液在90℃的温度下，出现了固定结晶，而且转移到结晶槽自然降温至80℃后，废液内的无机盐类结晶完全，而在实际中发现，该固液比下，虽然出现了固体结晶，但是不会贴附在釜体的内壁或者加热蒸汽盘管上，具有本领域技术人员无法预料的效果。

本发明提供了H-酸生产废水处理设备，应用于上述废水处理方法中，该设备结构简单，能够完成对H-酸生产废水的处理，完全不同于传统的对有机物进行分解或吸附的设备。

附图说明

附图是本发明的设备流程示意图；

图中：1.中和锅，2.高位槽，3.蒸发锅，4.结晶槽，5.离心机，6.转料泵，7.储存罐；11.搅拌桨，12.氨水流速控制阀，31.釜体，32.减压风机，33.加热蒸汽盘管，34.视镜。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

如附图所示，H-酸生产废水处理设备，包括顺次连接的中和锅1、高位槽2、蒸发锅3、结晶槽4和离心机5，所述中和锅1和高位槽2之间设置转料泵6，所述中和锅1设置有搅拌桨11和氨水流速控制阀12，所述蒸发锅3包括釜体31，釜体31上设置有减压风机32，釜体31内部和外部均设置有加热蒸汽盘管33；同时，还设置有用于观测釜体31内部液面高度的视镜34，离心机5的离心液出口设置有连接高位槽2的管道。

H-酸生产废水在处理时，首先从储存罐7进入中和锅1，在中和锅1内边搅拌边加入氨水进行中和，然后利用转料泵6打入高位槽2暂时存储；料液从高位槽2进入蒸发锅3进行连续减压蒸馏，待料液达到规定的固液比后转移到结晶槽4内结晶，最后将结晶后的料液利用离心机5进行离心处理。

实施例1

H-酸生产废水处理方法，包括如下步骤：

S1.将H-酸废液打入中和锅1内，启动搅拌，搅拌桨11的转速控制在23转/min，匀速加入氨水，在加入氨水期间不断的利用pH试纸检测料液，以防止氨水加入过量，最终得到pH值为4的粗处理料液，将粗处理料液利用转料泵6打入高位槽2待用；

S2.将步骤S1得到的粗处理料液从高位槽2加入到蒸发锅3中，控制釜体31内的液面高于内部加热蒸汽盘管33约15cm，同时打开釜体31内部和外部的加热蒸汽盘管33，当温度升至90℃时，打开减压风机32，控制釜体31内压强在80千帕，继续升温至料液沸腾，通过视镜34观察液面高度，同时打开高位槽2加料阀门，控制好流量，保持单位时间内粗处理料液的流入量和蒸发量一致，通过流量保持釜体31的液面高度不变，实现连续蒸馏；在此过程中，需要随机采集料液，并将料液过滤，测量固体与液体的比重得到固液比，固液比达到25%～35%时，得到过饱和料液；

S3.将步骤S2得到的过饱和料液转移到结晶槽4内，然后搅拌自然降温至80℃时，结晶，得到混合料液；

S4.将步骤S3得到的混合料液放在离心机5进行分离，其中得到的无机盐固体肥料主要成分为硫酸铵，另外还含有少量的硫酸钠；而得到的有机物离心液呈黏稠的胶状物质，其中主要含有机物。

最后将无机盐固体肥料卸料，封装入库；有机物离心液打入高位槽2进行循环蒸发。

实施例2

H-酸生产废水处理方法，包括如下步骤：

S1.将H-酸废液打入中和锅1内，启动搅拌，搅拌桨11的转速控制在20转/min，匀速加入氨水，在加入氨水期间不断的利用pH试纸检测料液，以防止氨水加入过量，最终得到pH值为4的粗处理料液，将粗处理料液利用转料泵6打入高位槽2待用；

S2.将步骤S1得到的粗处理料液从高位槽2加入到蒸发锅3中，控制釜体31内的液面高于内部加热蒸汽盘管33约15cm，同时打开釜体31内部和外部的加热蒸汽盘管33，当温度升至85℃时，打开减压风机32，控制釜体31内压强在75千帕，继续升温至料液沸腾，通过视镜34观察液面高度，同时打开高位槽2加料阀门，控制好流量，保持单位时间内粗处理料液的流入量和蒸发量一致，通过流量保持釜体31的液面高度不变，实现连续蒸馏；在此过程中，需要随机采集料液，并将料液过滤，测量固体与液体的比重得到固液比，固液比达到25%～35%时，得到过饱和料液；

S3.将步骤S2得到的过饱和料液转移到结晶槽4内，然后搅拌自然降温至80℃时，结晶，得到混合料液；

S4.将步骤S3得到的混合料液放在离心机5进行分离，其中得到的无机盐固体肥料主要成分为硫酸铵，另外还含有少量的硫酸钠；而得到的有机物离心液呈黏稠的胶状物质，其中主要含有有机物。

最后将无机盐固体肥料卸料，封装入库；有机物离心液进行燃烧处理。

实施例3

H-酸生产废水处理方法，包括如下步骤：

S1.将H-酸废液打入中和锅1内，启动搅拌，搅拌桨11的转速控制在25转/min，匀速加入氨水，在加入氨水期间不断的利用pH试纸检测料液，以防止氨水加入过量，最终得到pH值为5的粗处理料液，将粗处理料液利用转料泵6打入高位槽2待用；

S2.将步骤S1得到的粗处理料液从高位槽2加入到蒸发锅3中，控制釜体31内的液面高于内部加热蒸汽盘管33约15cm，同时打开釜体31内部和外部的加热蒸汽盘管33，当温度升至95℃时，打开减压风机32，控制釜体31内压强在95千帕，继续升温至料液沸腾，通过视镜34观察液面高度，同时打开高位槽2加料阀门，控制好流量，保持单位时间内粗处理料液的流入量和蒸发量一致，通过流量保持釜体31的液面高度不变，实现连续蒸馏；在此过程中，需要随机采集料液，并将料液过滤，测量固体与液体的比重得到固液比，固液比达到25%～35%时，得到过饱和料液；

S3.将步骤S2得到的过饱和料液转移到结晶槽4内，然后搅拌自然降温至80℃时，结晶，得到混合料液；

S4.将步骤S3得到的混合料液放在离心机5进行分离，其中得到的无机盐固体肥料主要成分为硫酸铵，另外还含有少量的硫酸钠；而得到的有机物离心液呈黏稠的胶状物质，其中主要含有有机物。

最后将无机盐固体肥料卸料，封装入库；有机物离心液进行进一步的分离处理。

本发明不局限于上述具体实施方式，一切基于本发明的技术构思，所作出的结构上的改进，均落入本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.H-酸生产废水处理方法，其特征在于：步骤如下：

S1.向生产H-酸产生的废液内匀速加入氨水至pH值4～5，且过程中采用23转/min的速率进行搅拌，得到粗处理料液；

S2.将步骤S1得到的粗处理料液升温至85～95℃时开始减压，同时继续升温至沸腾，蒸发至固液比达到25％～35％时，得到过饱和料液；

S3.将步骤S2得到的过饱和料液降温，结晶，得到混合料液；

S4.将步骤S3得到的混合料液离心，得到无机盐固体肥料和有机物离心液。

2.如权利要求1所述的H-酸生产废水处理方法，其特征在于：升温至90℃时开始减压。

3.如权利要求1所述的H-酸生产废水处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，采用连续蒸馏的方式。

4.如权利要求1所述的H-酸生产废水处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，将粗处理料液蒸发至固液比达到30％。

5.如权利要求1所述的H-酸生产废水处理方法，其特征在于：所述步骤S3中，过饱和料液在搅拌下自然降温至80℃。