CN106630421A - 一种苯胺废水的处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种苯胺废水的处理方法及装置。该方法包括：向待处理的苯胺废水中加入NaClO进行氧化反应，其中，所述氧化反应的时间至少为2.5h，反应过程中始终控制苯胺废水的pH值为5.5‑6.0；对经过氧化处理后的苯胺废水进行后处理，完成苯胺废水的处理操作；其中，所述后处理包括稀释、好氧处理和厌氧处理中的一种或几种的组合。本发明提供的处理装置包括氧化反应池，所述氧化反应池包括进水端和出水端；其中，所述氧化反应池内设有氧化剂投加装置；且，所述氧化反应池上设有pH调节剂投加口。本发明提供的技术方案操作简单、易控制、成本低、安全性强、处理时间短、效率高等一系列优点，具有极大的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种苯胺废水的处理方法及装置，属于石油化工难降解废水处理领域。
背景技术
苯胺是芳香胺类物质，具有芳香气味的无色油状液体，是严重污染环境和危害人体健康的有害物质，可产生“致癌、致畸、致突变”等一系列危害。由于苯胺具有长期残留性、生物蓄积性、致癌性等特点，被列入“中国环境优先污染物黑名单”中，在工业排水中要求严格控制，属于废水处理中难降解物质之一。
兰州石化化肥厂苯胺生产装置生产工艺采用流化床气相加氢技术，其核心设备流化床反应器采用清华大学技术。装置由制氢单元、废酸浓缩单元、苯胺单元、装卸站台单元、罐区单元、公用工程单元等组成，苯胺单元设计能力7万吨/年。
苯胺废水为苯胺生产过程中产生的，含有一定量苯胺物质的污水。为降低苯胺产品流失，在该生产单元建有蒸馏塔一座，对含有大量苯胺的废水进行蒸馏处理。经苯胺装置蒸馏塔处理后，出水中苯胺含量≤50mg/L，pH值约为7-9。
苯胺废水进入污水处理厂之前，必须先进行相应的处理以使色度值满足小于50度的条件要求，否则无法满足污水处理厂的进水水质要求。
如何降低苯胺废水的色度值，使其满足污水处理厂的进水要求成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种苯胺废水的处理方法，该方法操作简单、易控制、成本低、安全性强、处理时间短、效率高等一系列优点，具有极大的工业应用前景。
为达到上述目的，本发明提供了一种苯胺废水的处理方法，该方法包括以下步骤：
向待处理的苯胺废水中加入NaClO进行氧化反应；其中，所述氧化反应的时间至少为2.5h，反应过程中始终控制苯胺废水的pH值为5.5-6.0；
对经过氧化处理后的苯胺废水进行后处理，完成苯胺废水的处理操作；其中，所述后处理包括稀释、好氧处理和厌氧处理中的一种或几种的组合。
本发明对苯胺废水的脱色处理过程进行了深入的探索和研究：
最初设计的处理方法是将苯胺废水加酸调节pH后，进行缓冲调节，然后再分别进行厌氧处理和好氧处理，然而最终处理后的苯胺废水色度值仍高达3000-4000度，远远超出了污水处理厂色度小于50度的进水水质要求；
接下来，本发明又对Fenton氧化、光催化氧化技术进行了研究，采用Fenton氧化和光催化氧化技术虽然脱色效果较最初的设计方法有较为显著的改进，然而这两种方法在处理过程中需要使用或产生H2O2，H2O2在化工生产工艺中会存在安全隐患(本发明在以兰州石化化肥厂苯胺生产装置产生的苯胺废水为研究对象，对其采用Fenton氧化和光催化氧化技术进行处理时，发现处理工艺中使用或产生的H2O2极易在化工厂内酿成安全问题)，并且Fenton氧化和光催化氧化技术的工艺条件严苛(Fenton氧化过程需要控制好Fe2+产生条件，光催化灯管表面清洗频繁，且光催化紫外石英灯管造价昂贵，灯管发热严重，需要控制好冷却系统)，处理过程难以控制，无法实现苯胺废水的连续大流量处理；
此外，本发明也对次氯酸氧化脱色进行了探索研究，发现次氯酸对苯胺废水的脱色效果一般，经次氯酸脱色处理后的苯胺废水色度值只能降到600-800度，后续再依次进行缓冲调节、厌氧处理和好氧处理，最终的色度离≤50度的要求还差很远，此外最为重要的是，本发明研究发现经次氯酸脱色处理后的苯胺废水，其色度值会在后续处理单元中pH回复至7.0-7.5中性范围时呈大幅回升的趋势(即色度值会由脱色后的600-800度回升至1200-1500度)；
本发明另外还研究了采用掺水混合的方法来降低苯胺废水的色度，以待处理的苯胺废水的体积为基准，向其中掺混10倍以上体积的中水或污水，将苯胺废水的色度稀释至200度以内，后续再依次进行缓冲调节、厌氧处理和好氧处理，最终得到的色度值能够满足废水厂的进水要求，但是该方法存在以下弊端：①稀释量过大，会对后续处理单元造成冲击；②处理过程中无法保证有充足的中水或污水用于稀释。
本发明提供的技术方案，采用NaClO与待处理的苯胺废水进行氧化反应，反应过程中始终控制pH值为5.5-6.0，并且控制NaClO与待处理的苯胺废水的氧化时间至少为2.5h，氧化处理后苯胺废水的色度值可以降至200度以内，后续只需要进行简单的处理，苯胺废水便能达到污水处理厂的进水要求。
本发明在研究中发现：采用NaClO对苯胺废水进行氧化反应时，反应时间不足(＜2.5h)、pH值的控制不符合5.5-6.0的要求，都会导致苯胺废水在后续pH值调回中性时出现色度值回升的现象，这是本发明在探索研究中尝试投加氧化剂后仍无法有效去除色的的关键问题；尤其是氧化反应过程中pH值低于5.5时，不仅脱色效果差，而且显色基团的结构会变得更加牢固，此时再调整pH值或延长反应时间都无法有效进一步脱。此外，本发明还发现氧化反应过程中投入过量的NaClO不仅无法降低苯胺废水的色度，反而会导致成本过高，反应过程中释放大量氯气等问题。
采用本发明提供的氧化反应条件，能够使苯胺废水获得最好的脱色效果，NaClO氧化反应处理后，苯胺废水的色度降至200度以内，后续pH值恢复至中性时不会再出现色度回升的问题。
在上述方法中，优选地，向待处理的苯胺废水中加入NaClO时，所述NaClO是以NaClO溶液的形式加入苯胺废水中的；更优选地，所述NaClO溶液的有效氯含量≥8％，市场上销售的规格为有效氯含量≥8％的NaClO溶液即可用于本发明提供的技术方案；进一步优选地，以待处理的苯胺废水的体积为100％计，向其中加入的NaClO溶液的体积为1.0-1.2％(例如100L苯胺废水，需要投加的NaClO溶液的体积为1.0-1.2L)。本发明研究发现投入过量的NaClO并不能够有效降低苯胺废水的色度，相反还会导致成本过高、氯气大量释放等一系列问题，采用本发明提供的技术方案在控制成本的同时又能够获得很好的处理效果。
在上述方法中，优选地，向苯胺废水中加入NaClO溶液时，控制NaClO溶液的投加速度为0.2-0.5m3/h。缓慢加入NaClO更有利于苯胺废水脱色，加入NaClO的时间可以控制为20-30分钟，这一过程已经包含在了氧化反应时间内。
在上述方法中，优选地，所述氧化反应的时间至少为2.5h；优选为2.5-3.0h。
在上述方法中，优选地，所述待处理的苯胺废水的pH值为7-9；所述苯待处理的胺废水中苯胺的含量≤50mg/L。
采用本发明提供的技术方案，NaClO氧化处理后苯胺废水的色度值就已经降低至200度以内，后续只需要进行简单的处理就可以使色度值降低至50度以内，本发明在对兰州石化化肥厂的苯胺废水进行研究时发现，经NaClO氧化处理后的苯胺废水和其他生产单元产生的废水(中水和/或污水)简单混合后色度值就能够降低至50度以内，这一方面简化了处理流程，另一方面也充分利用的其他废水，这对于化工厂废水集中化处理而言是非常经济、简便的；当然也可以采用其他的处理方式，例如进行常规的厌氧曝气处理和/或好氧曝气处理，这会获得更好的处理效果。
本发明还提供了一种苯胺废水的处理装置，该装置包括氧化反应池，所述氧化反应池包括进水端和出水端；其中，
所述氧化反应池内设有氧化剂投加装置；且，
所述氧化反应池上设有pH调节剂投加口。
在上述装置中，所述氧化反应池可以用于待处理的苯胺废水和NaClO进行氧化反应。
在上述处理装置中，优选地，所述氧化反应池的内部设有搅拌装置，所述搅拌装置设在所述氧化反应池的进水端。所述搅拌装置能够使由进入氧化反应池的苯胺废水和氧化剂NaClO混合均匀。
在上述处理装置中，优选地，所述氧化反应池的内部设有折流挡板，所述折流挡板设在所述氧化反应池的出水端。所述折流挡板可以提高水体的紊流状态，保证苯胺废水和氧化剂NaClO充分发生氧化反应。
在上述处理装置中，优选地，所述氧化反应池的内部设有氧化剂投加装置；更优选地，所述氧化剂投加装置主要由药剂罐和设置在所述药剂罐上的管道混合器组成。药剂罐内的药剂可以由管道混合器进入氧化反应池中。
在上述处理装置中，优选地，所述氧化反应池的内部设有pH监测装置。pH监测装置可以自动反馈氧化反应池内的pH情况。
在上述处理装置中，优选地，该装置还包括后处理池，所述后处理池的进水端与所述氧化反应池的出水端相连。所述后处理池可以是用于废水混合的混合池、厌氧处理池和好氧处理池中的一种或几种的组合。例如可以是厌氧处理和好氧处理池的组合，其中，所述厌氧处理池的进水端与所述氧化反应池的出水端相连，所述厌氧处理池的出水端与所述好氧处理池的进水端相连。
本发明的有益效果：
本发明提供的技术方案采用次氯酸钠处理苯胺废水，在反应过程中控制反应时间和pH值在特定的范围内，处理后苯胺废水的色度值降至200度以内，获得了极大改善，并且处理后的色度值稳定不反弹；后续只需进行简单的后处理(例如与其他的中水或污水进行稀释、厌氧处理、好氧处理中的一种或几种的组合)即可达到污水处理厂的进水水质要求；
本发明提供的技术方案操作简单，成本低廉，并且已经在工业上进行了应用，结果表明其完全能够对苯胺废水进行批量化处理，处理速度快，且处理过程安全；
本发明提供的处理装置，结构简单方便，成本低廉且运行可靠。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的苯胺废水的处理装置中氧化反应池的结构示意图；
主要附图标号说明：
1：pH调节剂投加口；2：进水端；3：氧化剂投加装置；4：pH监测装置；5：搅拌机；6：折流挡板；7：出水端。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种苯胺废水处理装置。
该装置包括氧化反应池和混合池；其中，氧化反应池的结构示意图如图1所示。
氧化反应池的容积为60m3，其是采用玻璃钢制成的，能够有效抵抗苯胺废水的腐蚀作用；氧化反应池上设有进水端2和出水端7，出水端7与混合池的进水端相连。
氧化反应池的进水端2处设有搅拌机5，其搅拌功率为5.5kw，搅拌机的搅拌桨的直径为1000mm，搅拌机能够使进入氧化反应池的苯胺废水与氧化剂NaClO充分混合；
氧化反应池的出水端7处设有折流挡板6，该折流挡板能够提高水体的紊流状态，保证苯胺废水与NaClO的氧化反应效率；
氧化反应池的内部设有氧化剂投加装置3，于此同时，氧化反应池上还设有pH调节剂投加口1；其中，氧化剂投加装置主要由容积为15m3的药剂罐和设置在药剂罐上的管道混合器(管道混合器是采用玻璃钢制成的)组成，需要投加氧化剂NaClO时，药剂罐内的NaClO由管道混合器进入氧化反应池内，与苯胺废水混合；酸/碱可以通过pH调节剂投加口进入氧化反应池内，与苯胺废水混合；
此外，氧化反应池内还设有在pH监测装置4(该装置可以为在线pH计，其可以设置为两支)，用于对反应池内的pH进行在线自动监控。
混合池主要用于将NaClO氧化处理后的废水与其他中水或污水进行混合稀释。
除了混合池之外，还可以是厌氧处理和好氧处理池的组合，其中，所述厌氧处理池的进水端与所述氧化反应池的出水端相连，所述厌氧处理池的出水端与所述好氧处理池的进水端相连。
实施例2
本实施例提供了一种苯胺废水的处理方法，其处理流程如图1所示；该方法使用了由实施例1提供的苯胺废水处理装置。
兰州石化化肥厂苯胺生产装置生产工艺采用流化床气相加氢技术，其核心设备流化床反应器采用清华大学技术。装置由制氢单元、废酸浓缩单元、苯胺单元、装卸站台单元、罐区单元、公用工程单元等组成，苯胺单元设计能力7万吨/年。苯胺废水为苯胺生产过程中产生的，含有一定量苯胺物质的污水。为降低苯胺产品流失，在该生产单元建有蒸馏塔一座，对含有大量苯胺的废水进行蒸馏处理，经苯胺装置蒸馏塔处理后排出，出水中苯胺含量≤50mg/L，pH值约为7-9，色度值为3000-4000度，本实施例正是以蒸馏塔排出的苯胺废水为研究对象。
本实施例提供的方法具体包括以下步骤：
1)将待处理的苯胺废水由进水端2送入氧化反应池中，启动搅拌机5、氧化剂投加装置3，并由pH调节剂投加口1向废水中投加酸，此时，氧化剂NaClO与苯胺废水发生氧化反应；
氧化剂采用的是规格为有效氯含量≥8％的市售工业制品NaClO溶液，将NaClO溶液置于氧化剂投加装置3中，NaClO溶液的投加速度为0.2-0.5m3/h，投加过程中，以苯胺废水的体积为100％计，向其中投加的NaClO溶液的体积为1.0-1.2％；于此同时，酸的投加速度为0.05-0.2m3/h，缓慢加入酸并利用pH监测装置4控制氧化反应过程中氧化反应池内的pH值始终为5.5-6.0；
苯胺废水进入氧化反应池中进行氧化反应时，在反应池中的停留时间为2.5-3.0h，然后对苯胺废水的色度值进行测试，发现其色度值已经下降至200度以内；
2)经过氧化处理后的苯胺废水可以与其他单元产生的废水进行混合，此时苯胺废水的色度会被进一步稀释，色度值降至50度以内，且色度值没有出现回升的现象，完全达到了污水处理厂的进水水质要求；
或者，也可以将经过氧化处理后苯胺废水由氧化反应池进入缓冲调节池中，将pH值调节至中性(将pH值调回中性时，苯胺废水没有出现其色度值回升的现象)，再依次进入厌氧池和好氧池中进行处理，最终得到处理后的苯胺废水同样达到了污水处理厂的进水水质要求。
本发明实施例提供的技术方案通过对苯胺废水进行NaClO氧化，使的废水的色度值由原来的3000-4000迅速降低至200以内，并且色度值稳定，不会出现回升现象。
整个苯胺废水处理过程中，用料简单、成本低，处理条件易于控制，安全性强，处理时间短、效率高；最终得到的苯胺废水的色度小于50度，完全符合污水处理厂的进水水质要求。
Claims (10)
1.一种苯胺废水的处理方法，该方法包括以下步骤：
向待处理的苯胺废水中加入NaClO进行氧化反应，其中，所述氧化反应的时间至少为2.5h，反应过程中始终控制苯胺废水的pH值为5.5-6.0；
对经过氧化处理后的苯胺废水进行后处理，完成苯胺废水的处理操作；其中，所述后处理包括稀释、好氧处理和厌氧处理中的一种或几种的组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，向待处理的苯胺废水中加入NaClO时，所述NaClO是以NaClO溶液的形式加入苯胺废水中的；
优选地，所述NaClO溶液的有效氯含量≥8％。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，以待处理的苯胺废水的体积为100％计，向其中加入的NaClO溶液的体积为1.0-1.2％。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，向苯胺废水中加入NaClO溶液时，控制NaClO溶液的投加速度为0.2-0.5m3/h。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化反应的时间为2.5-3.0h。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述待处理的苯胺废水的pH值为7-9；所述待处理的苯胺废水中苯胺的含量≤50mg/L。
7.一种苯胺废水的处理装置，该装置包括氧化反应池，所述氧化反应池包括进水端和出水端；其中，
所述氧化反应池内设有氧化剂投加装置；且，
所述氧化反应池上设有pH调节剂投加口。
8.根据权利要求7所述的处理装置，其中，所述氧化反应池的内部设有搅拌装置，所述搅拌装置设在所述氧化反应池的进水端。
9.根据权利要求7或8所述的处理装置，其中，所述氧化反应池的内部设有折流挡板，所述折流挡板设在所述氧化反应池的出水端。
10.根据权利要求7所述的处理装置，其中，所述氧化反应池的内部设有pH监测装置。
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