CN104230066A

CN104230066A - 一种缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法及其系统

Info

Publication number: CN104230066A
Application number: CN201410523701.3A
Authority: CN
Inventors: 武广; 董杰
Original assignee: Shanghai Bodan Environmental Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Bodan Environmental Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2014-12-24

Abstract

本发明涉及医药废水处理技术领域，具体涉及一种缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法及其系统，包括将缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水经过氧化与过滤处理，以去除废水中的有机物质和悬浮胶体；将预处理后的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水通过双极膜装置进行脱盐处理，将废水中的氯化钠直接转化为相应浓度的盐酸和氢氧化钠溶液。本发明的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法及其系统，无二次污染、无固废产生、脱除的盐能直接转化为一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，回用至前端生产过程，具有脱盐效果好、节约资源与能源、工艺简单、运行费用低等优点。

Description

一种缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法及其系统

技术领域

本发明涉及医药废水处理技术领域，具体涉及一种缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法及其系统。

背景技术

缬沙坦是血管紧张素受体拮抗剂，可用于各种类型高血压，并对心脑肾有较好的保护作用。心肌梗塞、心力衰竭、蛋白尿、糖尿病等高血压病人可作为常规使用。

高血压病是一种以动脉血压持续升高为特征的进行性心血管类疾病，是全球人类最常见的慢性病，是心脏病、脑血管病、肾脏病发生和死亡的最主要危险因素。我国人口众多，随着人口的老年化，近年来原发性高血压发病率呈逐年上升趋势。缬沙坦类抗高血压药作为一种有效的治疗药物，在国内的生产量逐年上升。

缬沙坦药物的合成包括：酯化工段、缩合工段、酰化工段、粗品工段及精制工段。各类原料经过酯化、缩合、酰化后，形成戊酰化物DMF溶液，再经过一系列的萃取、分层、蒸馏处理后，形成缬沙坦粗品。在粗品工段的萃取静置分层工序中，油相产物进入后续工段，大量分层水以废水形式排出，排放量约为2.01吨(废水/吨产品)，分层废水组分包括：82.85%(W/W)水、氯化钠12.97%(W/W)、亚硝酸钠4.10%(W/W)、DMF微量、甲基叔丁其醚微量。分层废水占整个产品排水量的10%以上，具有有机物浓度高，盐份含量高的特点。如直接进入生化处理系统，将导致系统无法正常运行。目前的处理方式主要有蒸馏脱盐和稀释后进入生化处理系统的两种处理方式。

蒸馏脱盐采用三效减压蒸馏或MVR蒸馏的方式，将废水中的水分和部分挥发性有机物以水蒸汽形式蒸馏出来，剩余浓液经结晶釜结晶分离出含有氯化钠结晶的废渣。此类废渣由于含有部分难挥发有机物和合成反应中间体，无法直接被利用，只有作为工业危险废物处理，极易造成二次污染，而且运行成本高。稀释后进入生化处理系统的方法因盐份浓度过高，为满足生化处理进水的要求，需稀释至少15倍以上才能满足要求，造成水的大量浪费，在实际操作中有较大问题。因此，开发出一种缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水的处理方法及其系统也就成为研究热点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法及其系统，无二次污染、无固废产生、脱除的盐能直接转化为一定浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，回用至前端生产过程，具有脱盐效果好、节约资源与能源、工艺简单、运行费用低等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法，包括如下步骤：

（1）预处理：将缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水经过氧化与过滤处理，以去除废水中的有机物质和悬浮胶体；

（2）将预处理后的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水通过双极膜装置进行脱盐处理，将废水中的氯化钠直接转化为相应浓度的盐酸和氢氧化钠溶液，以达到脱盐的目的。

进一步地，所述缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水为缬沙坦生产过程中胺化时排放的废水，其组分包括：水80~85%(W/W)、氯化钠12~15%(W/W)、亚硝酸钠4.0~4.8%(W/W)、DMF微量、甲基叔丁其醚微量。

进一步地，所述氧化处理采用Fenton氧化处理、处理过程中控制pH值在3~4之间，或采用臭氧氧化处理，处理过程中控制pH值10~11之间，以将其中低分子量易挥发有机物氧化，使之碳化分解，以二氧化碳方式排出。

进一步地，所述过滤处理在过滤装置中进行，所述过滤装置包括精度为0.45~1.0μm的滤芯过滤装置或滤布目数大于8000目的板框过滤机，以去除废水中的悬浮胶体及大分子胶体有机物质。

进一步地，所述过滤处理的过滤形式由处理水量决定，日处理量小于10m³，采用滤芯过滤装置过滤；日处理量大于20m³，采用板框过滤机过滤；日处理量在10~20m³时，可采用滤芯过滤装置或过滤板框过滤机过滤。

进一步地，所述双极膜装置包括阴极室、酸室、盐室、碱室、阳极室，各室间通过阴、阳离子交换膜及或极膜分隔排列组成，其排列方式为阳离子交换膜-双极膜-阴离子交换膜。

进一步地，所述双极膜装置的极板电流密度为250-300A/m²，各室间的间距4~8mm，隔板中间设置导流通道；酸室与碱室中溶液过流速度3~6cm/s、盐室溶液过流速度6~10cm/s。

进一步地，所述脱盐处理过程中酸、碱、盐三种溶液分别设置独立的贮罐和循环泵，通过控制相应循环泵的侧线出流量，控制废水脱盐率和酸、碱溶液的浓度；所述脱盐处理过程中控制脱盐率为90~95%，盐酸浓度为10~12%(W/W)，氢氧化钠浓度为12~15%(W/W)。

进一步地，所述苯胺黑生产高浓度含盐废水的处理系统包括：废水贮槽、氧化装置、过滤装置、双极膜装置、循环冷却水换热装置、酸箱、碱箱，所述废水贮槽、氧化装置、过滤装置、双极膜装置之间通过提升泵或增压泵以及连接管道相互连通，所述双极膜装置与循环冷却水换热装置之间通过泵和连接管道相互连通，所述过滤装置与双极膜装置之间设有盐水箱与盐水循环泵，所述酸箱通过酸循环泵与所述双极膜装置中的酸室连通，所述碱箱通过碱循环泵与所述双极膜装置中的碱室连通。

进一步地，所述盐水循环泵出口端设有快装式滤芯过滤器，以过滤脱盐过程中产生的悬浮胶体。

本发明的双极膜装置中的离子交换膜间为带有流道的弹性隔板，阳极采用钛涂钌电极，阴极采用不锈钢电极，具体工作原理如下（见图2）：

将过滤后废水泵入双极膜装置的盐室，同时在酸、碱室中泵入去离子水，极室加入5.0~15.0%(W/W)浓度的碱液；将双极膜装置的阴、阳极分别与直流电源的负、正极连接，控制直流电场电流密度为250~300A/m²，极间电压40V；酸、碱、盐室溶液分别采用循环泵在相应室内循环，通过换热装置将各室溶液温度控制在1~40℃，控制系统中设置温度传感器，在超过设定温度时，加大换热器冷却液流量，以防止过高温度损坏膜组件。

废水中的氯离子在电场作用下，选择性透过阴离子交换膜到达酸室，与双极膜产生的氢离子结合生成盐酸；废水中的钠离子选择性透过阳离子交换膜到达碱室，与双极膜产生的氢氧根离子结合生成氢氧化钠，从而实现将废水中的氯化钠分别转化为对应的酸与碱，实现了脱盐的目的。

双极膜装置中的酸室、碱室、盐室中的溶液均采用循环泵单独循环，泵出口侧线出流成品，通过控制不同循环泵的侧线出流量来分别控制脱盐率、酸浓度、碱浓度。在综合核算运行成本的前提下，控制脱盐率在90~95%，盐酸浓度控制在10~12%(W/W)，氢氧化钠浓度控制在12~15%(W/W)。

本发明的积极效果在于：凭借氧化与过滤预处理与双极膜装置的组合，改变了缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水的传统处理方式。将废水中的氯化钠重新生成盐酸和氢氧化钠，完全避免了原来蒸馏工艺所产生的废渣的二次污染问题；生产出的盐酸和氢氧化钠无杂质，纯度高，可直接回用至前端的生产过程，运用本发明，可将整个生产过程中60~80%以上的酸、碱循环利用，大大降低了生产过程中酸、碱的消耗量；同时，也降低了盐份对后续污水处理系统的影响。经过本发明处理后的含盐废水，氯化钠含量可降低至8~12g/L，基本上满足了污水生化处理系统的基本含盐量要求。与传统蒸馏处理对比，本处理方法无任何二次污染产生，所生成的酸、碱可直接回用至生产过程，且能耗费用小于120元/m³废水，小于目前最经济的MVR处理方式。本发明也可以替代目前的稀释处理方式，成倍减少废水总排放量。

附图说明：

图1是本发明的缬沙坦胺化工段高浓度含盐废水处理系统的工艺流程示意图；

图2是本发明的双极膜装置工作原理示意图。

具体实施方式：

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例一，见图1至图2所示：

缬沙坦胺化工段含盐废水：日排放量约为40吨，分层废水组分包括：82.85%(W/W)水、氯化钠12.97%(W/W)、亚硝酸钠4.10%(W/W)、DMF微量、甲基叔丁其醚微量。

缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理系统包括：40m³容积废水贮槽1只、提升泵1台、增压泵1台、一体式Fenton氧化处理装置1套、板框过滤机1台、10m³容积盐水箱1只、10m³容积酸箱1只、10m³容积碱箱1只、酸循环泵1台、碱循环泵1台、盐水循环泵1台、双极膜装置1套、循环冷却水换热装置1套。

一种缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法及其系统，包括如下步骤与工艺过程：

（1）预处理过程：

1）将单独收集的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水通过提升泵序批式废水贮槽提升至一体式Fenton氧化处理装置，用盐酸将废水pH值调整至3~4，定量投加氧化剂，使废水中的低分子量有机物质氧化分解；

2）将氧化处理后的废水二次调整pH值至9，通过增压泵提升至滤布目数为10000目的板框过滤机，清液自流进入盐水箱，滤渣收集外运处理；

（2）脱盐处理过程：

1）将酸箱与碱箱分别放入去离子水，极室加入浓度为5.0%(W/W)的碱液；

2）开启双极膜装置，将阴、阳极间电流密度控制在250A/m²，极间电压40V，启动酸、碱、盐循环泵，控制酸室、碱室溶液过流速度6cm/s，盐室溶液过流速度10cm/s，各室间的间距8mm，隔板中间设置导流通道，各室溶液温度控制在30~40℃；

3）在酸、碱、盐水箱中相应浓度达到设定值后，分别开启相应循环泵的侧线出流，在满足脱盐率90%、酸浓度12%、碱浓度15%的前提下，盐水：酸：碱的侧线出流比应控制在1：1.12：1.08。

所述双极膜装置中的阴离子交换膜为Selemion CMV高耐久性膜、阳离子交换膜为Selemion AHO耐高温耐碱性膜、双极膜为Neosebta BP-1膜，离子交换膜间设有带流道的弹性隔板，阳极采用钛涂钌电极，阴极采用304不锈钢电极。所述盐水循环泵出口端设有快装式滤芯过滤器，以过滤脱盐过程中产生的悬浮胶体。

在按以上步骤操作的前提下，系统每天运行10小时。运行结束后，采用5.0%氢氧化钠溶液，注入酸、盐室内浸泡清洗30分钟，废液排入盐水箱。

在总共60天的运行周期内发现，在原水氯化钠浓度为12.97%(W/W)的条件下，通过调整循环泵侧线出水流量，始终能够保证出水氯化钠浓度小于1.2%(W/W)，综合电耗约为150kw·h/吨(废水)。回收制取盐酸浓度约为12%，碱浓度约为15%，处理后脱盐水直接进入厂区污水处理系统进行后续处理。整个处理周期内，膜组件无明显变化。

实施例二，见图1至图2所示：

缬沙坦胺化工段含盐废水：日排放量约为10吨，分层废水组分包括：81.00%(W/W)水、氯化钠13.20%(W/W)、亚硝酸钠4.50%(W/W)、DMF微量、甲基叔丁其醚微量。

缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理系统包括：20m³容积废水贮槽1只、提升泵1台、增压泵1台、一体式臭氧氧化处理装置1套、滤芯过滤机1台、5m³容积盐水箱1只、5m³容积酸箱1只、5m³容积碱箱1只、酸循环泵1台、碱循环泵1台、盐水循环泵1台、双极膜装置1套、循环冷却水换热装置1套。

（1）预处理过程：

1）将单独收集的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水通过提升泵序批式废水贮槽提升至一体式臭氧氧化处理装置，用碱将废水pH值调整至10~11，并通入臭氧，使废水中的低分子量有机物质氧化分解；

2）将氧化处理后的废水，通过增压泵提升至精度为0.55μm的滤芯过滤机，清液自流进入盐水箱，滤渣收集外运处理；

（2）脱盐处理过程：

1）将酸箱与碱箱分别放入去离子水，极室加入浓度为15.0% (W/W)的碱液；

2）开启双极膜装置，将阴、阳极间电流密度控制在300A/m²，极间电压40V，启动酸、碱、盐循环泵，控制酸室、碱室溶液过流速度3cm/s，盐室溶液过流速度6cm/s，各室间的间距4mm，隔板中间设置导流通道，各室溶液温度控制在20~30℃；

3）在酸、碱、盐水箱中相应浓度达到设定值后，分别开启相应循环泵的侧线出流，在满足脱盐率95%、酸浓度10%、碱浓度12%的前提下，盐水：酸：碱的侧线出流比应控制在1：1.10：1.06。

所述双极膜装置中的阴离子交换膜为Selemion CSO型一价离子选择透过膜、阳离子交换膜为Selemion ASV型一价离子选择透过膜、双极膜为Neosebta BP-1膜，离子交换膜间设有带流道的弹性隔板，阳极采用钛涂钌电极，阴极采用304不锈钢电极。所述盐水循环泵出口端设有快装式滤芯过滤器，以过滤脱盐过程中产生的悬浮胶体。

在按以上步骤操作的前提下，系统每天运行6小时。运行结束后，采用5.0%氢氧化钠溶液，注入酸、盐室内浸泡清洗30分钟，废液排入盐水箱。

在总共120天的运行周期内发现，在原水氯化钠浓度为13.20%(W/W)的条件下，通过调整循环泵侧线出水流量，始终能够保证出水氯化钠浓度小于0.66%(W/W)，综合电耗约为170kw·h/吨(废水)。回收制取盐酸浓度约为10%，碱浓度约为12%，处理后脱盐水直接进入厂区污水处理系统进行后续处理。整个处理周期内，膜组件无明显变化。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的基本原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims

1.一种缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法，其特征在于包括如下步骤：

（2）将预处理后的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水通过双极膜装置进行脱盐处理，将废水中的氯化钠直接转化为相应浓度的盐酸和氢氧化钠溶液。

2.根据权利要求1所述的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水为缬沙坦生产过程中胺化时排放的废水，其组分包括：水80~85%(W/W)、氯化钠12~15%(W/W)、亚硝酸钠4.0~4.8%(W/W)、DMF微量、甲基叔丁其醚微量。

3.根据权利要求1所述的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述氧化处理采用Fenton氧化处理、处理过程中控制pH值在3~4之间，或采用臭氧氧化处理，处理过程中控制pH值10~11之间。

4.根据权利要求1所述的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述过滤处理在过滤装置中进行，所述过滤装置包括精度为0.45~1.0μm的滤芯过滤装置或滤布目数大于8000目的板框过滤机。

5.根据权利要求4所述的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述过滤处理的过滤形式由处理水量决定，日处理量小于10m³，采用滤芯过滤装置过滤；日处理量大于20m³，采用板框过滤机过滤；日处理量在10~20m³时，可采用滤芯过滤装置或过滤板框过滤机过滤。

6.根据权利要求1所述的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述双极膜装置包括阴极室、酸室、盐室、碱室、阳极室，各室间通过阴、阳离子交换膜及或极膜分隔排列组成，其排列方式为阳离子交换膜-双极膜-阴离子交换膜。

7.根据权利要求1所述的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述双极膜装置的极板电流密度为250-300A/m²，各室间的间距4~8mm，隔板中间设置导流通道；酸室与碱室中溶液过流速度3~6cm/s、盐室溶液过流速度6~10cm/s。

8.根据权利要求1所述的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法，其特征在于：所述脱盐处理过程中酸、碱、盐三种溶液分别设置独立的贮罐和循环泵，通过控制相应循环泵的侧线出流量，控制废水脱盐率和酸、碱溶液的浓度；所述脱盐处理过程中控制脱盐率为90~95%，盐酸浓度为10~12%(W/W)，氢氧化钠浓度为12~15%(W/W)。

9.根据权利要求1或6所述的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法的处理系统，其特征在于包括：废水贮槽、氧化装置、过滤装置、双极膜装置、循环冷却水换热装置、酸箱、碱箱，所述废水贮槽、氧化装置、过滤装置、双极膜装置之间通过提升泵或增压泵以及连接管道相互连通，所述双极膜装置与循环冷却水换热装置之间通过泵和连接管道相互连通，所述过滤装置与双极膜装置之间设有盐水箱与盐水循环泵，所述酸箱通过酸循环泵与所述双极膜装置中的酸室连通，所述碱箱通过碱循环泵与所述双极膜装置中的碱室连通。

10.根据权利要求9所述的缬沙坦生产粗品工段高浓度含盐废水处理方法的处理系统，其特征在于：所述盐水循环泵出口端设有快装式滤芯过滤器，以过滤脱盐过程中产生的悬浮胶体。