CN105271597A - 一种环氧氯丙烷生产废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧氯丙烷生产废水处理方法，通过微电解、深度氧化、絮凝沉淀、吸附阻滞、膜分离等多种工艺按特定的组合，对环氧氯丙烷废水进行针对性的在线处理，可以显著降低COD数值，处理率高、去除率高，效果明显，而且标本兼治。多次实验和检测分析表明，废水中原含COD10000-20000ppm、溶解盐15000ppm左右，在经过该工艺处理后，COD数值降低至100ppm以下，处理率达98％；溶解盐剩余约7000ppm，去除率达到95％。
Description
技术领域
本发明属于工业污水处理技术领域，具体涉及一种环氧氯丙烷生产废水处理方法。
背景技术
环氧氯丙烷是一种重要的有机合成中间体，是一种有机精细化工的产品，主要用于生产环氧树脂、合成甘油、氯醇橡胶等精细化工产品，用途十分广泛，但是在生产过程中会产生大量的废水，废水含有多种复杂的有机化合物和大量的无机盐。丙烯高温氯化法是工业上生产环氧氯丙烷的经典方法，特别是国内石油化工和盐化工近几年发展较快，丙烯和氯气供应充足且价格稳定，给环氧氯丙烷的发展创造了契机。但丙烯高温氯化法生产环氧氯丙烷工艺产生的环氧氯丙烷废水具有水量大、盐度高、有机物成分复杂等特点，单独处理难度大、费用高。在国际上这种废水是较难处理的废水之一。
目前，现有的企业采用稀释-生化法，基本上采用与其他生产装置的废水混合稀释后生化处理工艺，但该工艺经常导致生化处理系统钙沉积，引起活性污泥中无机成分升高，污泥性能恶化等现象，而且对于环保来说，也只是治标不治本。也有少量的企业采用蒸发脱盐-生化组合法处理。不过稀释-生化法处理后的废水不符合国家污染减排政策(治标不治本)，而蒸发脱盐-生化法具有设备投资大、运行成本高且设备损耗快等缺点，不符合国家环保节能减排的要求。随着环境保护要求的日益严格，环氧氯丙烷废水的处理成了制约企业发展的不利因素，严重影响企业的经济发展和社会效益。
发明内容
本发明针对环氧氯丙烷生产废水，通过把废水里面的有机物进行氧化分解，然后再对无机盐水进行处理，利用阻滞法对废水进行盐水分离，最终达到废水可以重新回用的目的或无污染排放。
为实现上述目的，本发明提供了一种环氧氯丙烷生产废水处理方法，包括如下步骤：
1)微电解：向环氧氯丙烷生产产生的废水中加入酸液，将废水的pH调节到2-3，然后送入至装有铁炭材料的反应塔中，均匀曝气，期间加入酸液将pH稳定在2-3，直至废水颜色变浅、COD降低，反应结束；
所述铁炭材料由铁含量70-75％(w/w)，炭含量25-30％(w/w)组成；
2)深度氧化：将步骤1)得到的废水，送入深度氧化塔中，调节废水的pH到3-4，均匀曝气，加入氧化剂，进行深度氧化，期间加入酸液将pH稳定在3-4，直至废水颜色比步骤1)变浅、COD比步骤1)降低，反应结束；
3)絮凝、沉淀：将经过步骤2)处理后的废水加入碱液，调节pH至8-9，加入絮凝剂，过滤，除去沉淀；
4)吸附：将经过步骤3)处理后的废水送入吸附系统，吸附系统分别装填有A类和B类吸附剂，经过A类吸附剂后，废水COD降至小于等于1100ppm，再经过B类吸附剂吸附，废水COD降至300ppm以下,最后用活性炭吸附，COD降低至100ppm以下；
所述的A类吸附剂是非极性高分子吸附材料，使用量为废水体积的20-25％，所述的B类吸附剂是极性高分子吸附材料，使用量为废水体积的10-15％，活性炭，使用量为废水体积的20-25％；
5)阻滞：将步骤4)处理后的废水送入阻滞系统，对低COD高无机盐的废水进行处理，将溶解盐的浓度降低到7000ppm以下；
所述的阻滞系统装有阻滞填料，阻滞填料是以聚苯乙烯树脂为基体，丙烯酸为单体，过硫酸钾为引发剂，在80℃下，加聚反应18个小时聚合，反应比例为：聚苯乙烯树脂：丙烯酸的摩尔比为2：1，丙烯酸：过硫酸酸钾的质量比为50：1，反应结束后加入3％(w/w)浓度的NaCO3溶液，调节pH到中性，最后用水把聚合后的阻滞树脂洗到没有粘性得到；
6)膜分离：将经步骤5)处理的废水通入膜分离系统，将废水中的可溶性无机盐浓缩分离，分离出来的浓盐水进入储罐，另作处理，分离出来的合格水进入净水罐待回收利用，或直接排放。
本发明，步骤1)所述的微电解，利用电化学填料自身产生的电位差在设备内产生无数的原电池，通过原电池阴阳极间的微小放电，对流经填料废水进行电解，达到对废水中有机物进行电化学降解的目的。步骤1)中，反应塔中的铁炭材料在处理过程中，材料原子构成了“铁-炭”原电池，原电池产生的新生态Fe2+和H+与废水中的组分发生还原反应，破坏有机污染物的发色或助色基团，因而使废水脱色，经微电解处理后的废水有利于后序的深度氧化。
步骤1)所述的微电解，优选向环氧氯丙烷生产产生的废水中加入酸液，将废水的pH调节到2.5，然后送入至装有铁炭材料的反应塔中，均匀曝气1-2h，更优选2h，期间加入酸液将pH稳定在2.5，直至废水颜色变浅、COD降至7035ppm，反应结束。
步骤2)所述的深度氧化：优选将步骤1)得到的废水，送入深度氧化塔中，调节废水的pH到3.5，均匀曝气1-2h，更优选2h，进行深度氧化，期间加入酸液使pH稳定在3.5，直至废水颜色比步骤1)变浅，COD降至2800ppm，反应结束；所述的氧化剂优选H2O2，用量为6-8％(v/v)。
步骤3)所述的絮凝、沉淀，碱液优选NaOH溶液，絮凝剂优选聚合硫酸铝，絮凝剂投加量为废水质量的0.01-0.05％，所述的过滤，优选采用压滤，压滤机优选厢式压滤机，将经过微电解工序处理后的废水进行固液分离。
步骤4)所述的吸附，吸附作用基本上是由界面上分子(或原子)间作用力的热力学性质所决定，把步骤3)的废水有界面上分子(或原子)间作用力的热力把废水中的有机物吸附到填料表面，废水中的COD降低到100ppm以下。所述的非极性高分子吸附材料，优选213吸附树脂这种树脂通过化学吸附，把废水中非极性的有机物吸附到树脂里面，从而达到降低COD的目的，所述的极性高分子吸附材料，优选500吸附树脂，这种树脂通过化学吸附，把废水中带极性的有机物吸附到树脂里面，使得COD进一步下降，活性炭优选铜锌合金活性炭，活性炭通过物理吸附，把废水中极细小的有机物吸附到活性炭里面，让废水可以达标排放，COD降低至100ppm以下。
步骤5)所述的阻滞系统，里面的阻滞填料，是在一个已有阴离子基团的本体上加聚一个阳离子基团，使得聚合后的新聚合物有两个不同电性的基团：阳离子基团跟阴离子基团。其中阻滞的原理在于：带有阳离子基团和阴离子基团的聚合物，通过异性相吸(静电)的作用，阳离子基团吸引溶液中的阴离子，阴离子基团吸引溶液中的阳离子，这样无机盐(无机盐由阴阳离子组成)就被吸附到带有阴阳离子基团的聚合物表面上，溶液中无机盐的浓度就下降了，如此就达到把无机盐跟水分离的效果了。当吸附饱和后，用纯净水就可以直接解吸，这是因为无机盐只是由于静电作用被吸附在阻滞填料的表面，作用力不大，所以解吸就很简单。解吸再生后的阻滞填料又可以再次吸附。所述的聚苯乙烯树脂，优选201x7聚苯乙烯树脂。
步骤6)所述的膜分离技术是采用半透膜，膜的孔径在0-50nm之间，在分子水平上对不同分子的混合液体进行选择性分离的技术。用来去除废水中的微生物，悬浮物和胶体等杂质，降低废水的COD，降低可溶性无机盐的浓度；优选通过反渗透膜系统，半透膜的孔径在0-50nm之间。
本发明所述的环氧氯丙烷生产废水处理方法，通过微电解、深度氧化、絮凝沉淀、吸附、阻滞、膜分离等多种工艺按特定的组合，对废水进行处理，降解、氧化分解废水中的有机物，先把废水变成高浓度无机盐的盐水，再利用阻滞填料与分离膜把无机盐与水分离，从而把废水变成有用水或符合国家排放标准的排放水。通过对环氧氯丙烷废水进行针对性的在线处理，可以显著降低COD数值，处理率高、去除率高，效果明显，而且标本兼治。多次实验和检测分析表明，废水中原含COD10000-20000ppm、溶解盐15000ppm左右，在经过该工艺处理后，COD数值降低至100ppm以下，处理率达98％；溶解盐剩余约7000ppm，去除率达到95％，效果明显，而且标本兼治。
和现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明符合国家环境保护要求，在废水中降解有机物量大，阻滞无机盐，排出水达到回用标准或达标排放，现有技术无法处理，治标且治本，节能减排、无二次污染。
2、本发明占地面积小，处理时间相对短，设备操作简易，出水稳定。现有的技术占地面积为处理废水总量的5倍，本发明的技术占地面积只需处理总废水量的2倍。现有技术调试时间至少需要半年，长则两年，本发明的技术调试时间只用3-5个月。
3、本发明处理废水量可大可小，可以根据投资量大小，可以处理每天10吨到每天300吨的废水。
4、本发明的阻滞填料，是在带负电荷基团的本体上引入一个带正电荷的基团，经过聚合反应聚合而成。因此带正、负电荷基团的填料可以通过电荷的相互吸引把无机盐阻滞在填料表面，用水就可以洗脱出来，不需要像普通的吸附材料那样要用药剂洗脱，无二次污染，使用寿命长，阻滞溶解盐稳定。
具体实施方式
下面以实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
一种环氧氯丙烷生产废水(废水中COD含量10785ppm，无机盐含量15128ppm)处理方法，包括如下步骤：
1)微电解：向环氧氯丙烷生产产生的废水中加入酸液，将废水的pH调节到2，然后送入至装有铁炭材料的反应塔中，均匀曝气2h，期间加入酸液将pH稳定在3，直至废水颜色变浅、COD降至7035ppm，溶解盐含量15128ppm，反应结束；
2)深度氧化：将步骤1)得到的废水，送入深度氧化塔中，调节废水的pH到3，加入氧化剂H2O2，氧化剂用量为6％，均匀曝气2h，进行深度氧化，直至废水颜色比步骤1)变浅、COD降至2800ppm，溶解盐含量15128ppm，反应结束；
3)絮凝、沉淀：将经过步骤2)处理后的废水加入NaOH溶液，调节pH至9，加入絮凝剂聚合硫酸铝，投加量为废水质量的0.01％，压滤，除去沉淀；
4)吸附：将经过步骤3)处理后的废水送入吸附系统，吸附系统分别装填有A类(213吸附树脂)和B类吸附剂(500吸附树脂)，经过A类吸附剂后，废水COD降至1100ppm，再经过B类吸附剂吸附，废水COD降至300ppm，最后用铜锌合金活性炭吸附，COD降低至100ppm以下，溶解盐含量15128ppm；
所述的A类吸附剂，使用量为废水体积的20％，所述的B类吸附剂，使用量为废水体积的15％，活性炭，使用量为废水体积的20％；
5)阻滞：将步骤4)处理后的废水送入阻滞系统，对低COD(100ppm)高无机盐(15128ppm)的废水进行处理，把无机盐阻滞在阻滞填料里面，做到把高浓度的无机盐废水变成低浓度无机盐的可以排放的水，溶解盐的浓度降低到7000ppm以下，达到把无机盐跟水分离的目的。阻滞饱和后用纯净水解吸后就可以重新使用了；
所述的阻滞系统装有阻滞填料，阻滞填料是以201x7聚苯乙烯树脂为基体，丙烯酸为单体，过硫酸钾为引发剂，在80℃下，加聚反应18个小时聚合，反应比例为：聚苯乙烯树脂：丙烯酸的摩尔比为2：1，丙烯酸：过硫酸酸钾的质量比为50：1；反应结束后加入3％(w/w)浓度的NaCO3溶液，调节pH到中性，最后用水把聚合后的阻滞树脂洗到没有粘性得到；
6)膜分离：将经步骤5)处理的废水通入反渗透膜系统，半透膜的孔径在0-50nm之间，将废水中的可溶性无机盐浓缩分离，分离出来的浓盐水进入储罐，另作处理，分离出来的合格水进入净水罐待回收利用，或直接排放。
实施例2
一种环氧氯丙烷生产废水(废水中COD含量10785ppm，无机盐含量15128ppm)处理方法，包括如下步骤：
1)微电解：向环氧氯丙烷生产产生的废水中加入酸液，将废水的pH调节到2.5，然后送入至装有铁炭材料的反应塔中，均匀曝气1h，期间加入酸液将pH稳定在2，直至废水颜色变浅、COD降至7035ppm，溶解盐含量15128ppm，反应结束；
2)深度氧化：将步骤1)得到的废水，送入深度氧化塔中，调节废水的pH到4，加入氧化剂H2O2，氧化剂用量为6％，均匀曝气2h，进行深度氧化，直至废水颜色比步骤1)变浅、COD降至2800ppm，溶解盐含量15128ppm，反应结束；
3)絮凝、沉淀：将经过步骤2)处理后的废水加入NaOH溶液，调节pH至8，加入絮凝剂聚合硫酸铝，投加量为废水质量的0.03％，压滤，除去沉淀；
4)吸附：将经过步骤3)处理后的废水送入吸附系统，吸附系统分别装填有A类(213吸附树脂)和B类吸附剂(500吸附树脂)，经过A类吸附剂后，废水COD降至1100ppm，再经过B类吸附剂吸附，废水COD降至300ppm，最后用活性炭吸附，COD降低至100ppm以下，溶解盐含量15128ppm；
所述的A类吸附剂，使用量为废水体积的25％，所述的B类吸附剂，使用量为废水体积的12％，活性炭，使用量为废水体积的22％；
5)阻滞：将步骤4)处理后的废水送入阻滞系统，对低COD(100ppm)高无机盐(15128ppm)的废水进行处理，把无机盐阻滞在阻滞填料里面，做到把高浓度的无机盐废水变成低浓度无机盐的可以排放的水，溶解盐的浓度降低到7000ppm以下，达到把无机盐跟水分离的目的，阻滞饱和后用纯净水解吸后就可以重新使用了；
所述的阻滞系统装有阻滞填料，阻滞填料是以201x7聚苯乙烯树脂为基体，丙烯酸为单体，过硫酸钾为引发剂，在80℃下，加聚反应18个小时聚合，反应比例为：聚苯乙烯树脂：丙烯酸的摩尔比为2：1，丙烯酸：过硫酸酸钾的质量比为50：1；反应结束后加入3％(w/w)浓度的NaCO3溶液，调节pH到中性，最后用水把聚合后的阻滞树脂洗到没有粘性得到；
6)膜分离：将经步骤5)处理的废水通入反渗透膜系统，半透膜的孔径在0-50nm之间，将废水中的可溶性无机盐浓缩分离，分离出来的浓盐水进入储罐，另作处理，分离出来的合格水进入净水罐待回收利用，或直接排放。
实施例3
一种环氧氯丙烷生产废水(废水中COD含量10785ppm，无机盐含量15128ppm)处理方法，包括如下步骤：
1)微电解：向环氧氯丙烷生产产生的废水中加入酸液，将废水的pH调节到3，然后送入至装有铁炭材料的反应塔中，均匀曝气2h，期间加入酸液将pH稳定在2.5，直至废水颜色变浅、COD降至7035ppm，溶解盐含量15128ppm，反应结束；
2)深度氧化：将步骤1)得到的废水，送入深度氧化塔中，调节废水的pH到3.5，加入氧化剂H2O2，氧化剂用量为8％，均匀曝气2h，进行深度氧化，直至废水颜色比步骤1)变浅、COD降至2800ppm，溶解盐含量15128ppm，反应结束；
3)絮凝、沉淀：将经过步骤2)处理后的废水加入NaOH溶液，调节pH至8，加入絮凝剂聚合硫酸铝，投加量为废水质量的0.05％，压滤，除去沉淀；
4)吸附：将经过步骤3)处理后的废水送入吸附系统，吸附系统分别装填有A类(213吸附树脂)和B类吸附剂(500吸附树脂)，经过A类吸附剂后，废水COD降至1100ppm，再经过B类吸附剂吸附，废水COD降至300ppm，最后用活性炭吸附，COD降低至100ppm以下，溶解盐含量15128ppm；
所述的A类吸附剂，使用量为废水体积的22％，所述的B类吸附剂，使用量为废水体积的10％，活性炭，使用量为废水体积的25％；
5)阻滞：将步骤4)处理后的废水送入阻滞系统，对低COD(100ppm)高无机盐(15128ppm)的废水进行处理，把无机盐阻滞在阻滞填料里面，做到把高浓度的无机盐废水变成低浓度无机盐的可以排放的水，溶解盐的浓度降低到7000ppm以下，达到把无机盐跟水分离的目的。阻滞饱和后用纯净水解吸后就可以重新使用了；
所述的阻滞系统装有阻滞填料，阻滞填料是以201x7聚苯乙烯树脂为基体，丙烯酸为单体，过硫酸钾为引发剂，在80℃下，加聚反应18个小时聚合，反应比例为：聚苯乙烯树脂：丙烯酸的摩尔比为2：1，丙烯酸：过硫酸酸钾的质量比为50：1；反应结束后加入3％(w/w)浓度的NaCO3溶液，调节pH到中性，最后用水把聚合后的阻滞树脂洗到没有粘性得到；
6)膜分离：将经步骤5)处理的废水通入反渗透膜系统，半透膜的孔径在0-50nm之间，将废水中的可溶性无机盐浓缩分离，分离出来的浓盐水进入储罐，另作处理，分离出来的合格水进入净水罐待回收利用，或直接排放。
Claims (7)
1.一种环氧氯丙烷生产废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)微电解：向环氧氯丙烷生产产生的废水中加入酸液，将废水的pH调节到2-3，然后送入至装有铁炭材料的反应塔中，均匀曝气，期间加入酸液将pH稳定在2-3，直至废水颜色变浅、COD降低，反应结束；
所述铁炭材料由铁含量70-75％，炭含量25-30％组成；
2)深度氧化：将步骤1)得到的废水，送入深度氧化塔中，调节废水的pH到3-4，均匀曝气，加入氧化剂，进行深度氧化，期间加入酸液将pH稳定在3-4，直至废水颜色比步骤1)变浅、COD比步骤1)降低，反应结束；
3)絮凝、沉淀：将经过步骤2)处理后的废水加入碱液，调节pH至8-9，加入絮凝剂，过滤，除去沉淀；
4)吸附：将经过步骤3)处理后的废水送入吸附系统，吸附系统分别装填有A类和B类吸附剂，经过A类吸附剂后，废水COD降至小于等于1100ppm，再经过B类吸附剂吸附，废水COD降至300ppm以下,最后用活性炭吸附，COD降低至100ppm以下；
所述的A类吸附剂是非极性高分子吸附材料，使用量为废水体积的20-25％，所述的B类吸附剂是极性高分子吸附材料，使用量为废水体积的10-15％，活性炭，使用量为废水体积的20-25％；
5)阻滞：将步骤4)处理后的废水送入阻滞系统，对低COD高无机盐的废水进行处理，将溶解盐的浓度降低到7000ppm以下；
所述的阻滞系统装有阻滞填料，阻滞填料是以聚苯乙烯树脂为基体，丙烯酸为单体，过硫酸钾为引发剂，在80℃下，加聚反应18个小时聚合，反应比例为：聚苯乙烯树脂：丙烯酸的摩尔比为2：1，丙烯酸：过硫酸酸钾的质量比为50：1；反应结束后加入3％浓度的NaCO3溶液，调节pH到中性，最后用水把聚合后的阻滞树脂洗到没有粘性得到；
6)膜分离：将经步骤5)处理的废水通入膜分离系统，将废水中的可溶性无机盐浓缩分离，分离出来的浓盐水进入储罐，另作处理，分离出来的合格水进入净水罐待回收利用，或直接排放。
2.根据权利要求1所述的一种环氧氯丙烷生产废水处理方法，其特征在于：步骤1)所述的微电解，是指向环氧氯丙烷生产产生的废水中加入酸液，将废水的pH调节到2.5，然后送入至装有铁炭材料的反应塔中，均匀曝气2h，期间加入酸液将pH稳定在2.5，直至废水颜色变浅、COD降至7035ppm，反应结束。
3.根据权利要求1所述的一种环氧氯丙烷生产废水处理方法，其特征在于：步骤2)所述的深度氧化：是指将步骤1)得到的废水，送入深度氧化塔中，调节废水的pH到3.5，加入氧化剂，均匀曝气2h，进行深度氧化，直至废水颜色比步骤1)变浅、COD降至2800ppm，反应结束。
4.根据权利要求1所述的一种环氧氯丙烷生产废水处理方法，其特征在于：步骤3)所述的絮凝、沉淀，碱液为NaOH溶液，絮凝剂为聚合硫酸铝，絮凝剂投加量为废水质量的0.01-0.05％。
5.根据权利要求1所述的一种环氧氯丙烷生产废水处理方法，其特征在于：步骤4)所述的A类吸附剂为213吸附树脂，所述的B类吸附剂为500吸附树脂。
6.根据权利要求1所述的一种环氧氯丙烷生产废水处理方法，其特征在于：步骤5)所述的聚苯乙烯树脂，为201x7聚苯乙烯树脂。
7.根据权利要求1所述的一种环氧氯丙烷生产废水处理方法，其特征在于：步骤6)所述的膜分离系统为反渗透膜系统，半透膜的孔径在0-50nm之间。
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