CN111689634A - 一种三氯吡啶醇钠废水的处理方法 - Google Patents

一种三氯吡啶醇钠废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三氯吡啶醇钠废水的处理方法，包括：三氯吡啶醇钠废水进入鼓泡蒸发器，并通入空气，采用鼓泡蒸发的方法浓缩废水，采用空气夹带水汽的方式分离废水中的水分与有机物；经空气夹带的水蒸汽经冷凝得到冷凝液，蒸发浓缩后的含盐水经离心分离得到水相和废盐，水相再次进入鼓泡蒸发器进行鼓泡蒸发，废盐在空气氛围下、在催化剂作用下进行固相法临氧裂解处理，再经水洗分离出催化剂和氯化钠产品。本发明不需要先进行酸化处理，在原水碱性条件下通过空气鼓泡夹带水汽的方式，避免了水汽化所需的大量热量，大幅降低废水处理成本。同时得到TOC总含量低于20mg/kg的氯化钠工业盐，可以实现资源化利用，产生一定的经济效益。

Description

一种三氯吡啶醇钠废水的处理方法
技术领域
本发明属于废水治理领域，涉及一种三氯吡啶醇钠废水的处理方法。
背景技术
三氯吡啶醇钠是合成毒死蜱的重要中间体，三氯吡啶醇钠生产废水因COD浓度高、色度高、毒性大，生物降解性差，难以净化。
中国发明专利CN102765850A公开了一种采用蒸发、焚烧、生化集成的工艺处理三氯吡啶醇钠废水的方法，可将废水的COD值由60000mg/L降低到101mg/L。该方法采用单效、多效、升膜、循环、刮膜式等蒸发器直接将水汽化为水汽，需要消耗的能量等同于水汽化的潜热；蒸发后的残渣进行焚烧时无法将其完全燃烧，在产生的烟气中必然含有VOCs，造成二次环境污染。
中国发明专利申请CN104445811A采用酸化沉降、特殊光催化氧化以及生化法处理三氯吡啶醇钠废水，可以将废水的COD值由34800mg/L降低到32mg/L。在上述处理方法的基础上，中国发明专利申请CN104876394A将酸化后的废水再采用树脂吸附，可以回收废水中的三氯吡啶醇钠。
中国发明专利CN103922531A采用先调酸，再采用微电解的方法处理，然后再将电解后的出水用双氧水和活性炭氧化处理，然后再将废水调节至碱性后直接蒸出水后得到工业氯化钠。中国发明专利申请CN105110534A采用酸化、等离子体处理的方法处理三氯吡啶醇钠废水，可以将COD值为31653mg/L的废水降解到543mg/L，将处理后的废水蒸干后可得到色泽较白的氯化钠盐。
上述方法中，需要先对三氯吡啶醇钠废水酸化，再进行后处理，酸化过程需要消耗无机酸，一方面增加处理成本，另一方面增加了废水中氯化钠的含量，为废盐的进一步处理增加了处理成本。
发明内容
发明人通过对三氯吡啶醇钠废水进行分析，针对废水中绝大多数有机物为高沸点物质的特点，提供了一种三氯吡啶醇钠废水的处理方法，该方法不需要先对碱性原水进行酸化处理，在原水碱性条件下，采用鼓泡蒸发器对三氯吡啶醇钠废水进行浓缩，同时鼓入空气夹带出水汽，鼓泡蒸发时高沸点有机物全部留在蒸发器内，只带出少量低沸点物质，浓缩后的含盐废水进离心机分离得到水相和废盐，水相再次进入鼓泡蒸发器，废盐经固相法临氧裂解氧化处理、再经水洗分离出催化剂和氯化钠产品；空气夹带出的水汽经冷凝后作为中水回用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种三氯吡啶醇钠废水的处理系统，包括鼓泡蒸发器、离心机、临氧裂解反应炉；所述的鼓泡蒸发器的进液口与废水储槽连接将三氯吡啶醇钠废水送入鼓泡蒸发器，鼓泡蒸发器设有伸入底部的进气管以及与进气管出气端连接的气体分布器，进气管的进气端与风机连接将空气鼓入鼓泡蒸发器底部，并通过气体分布器分散成小气泡与废水接触，使水蒸汽进入到气泡中并由气泡带出鼓泡蒸发器；所述的鼓泡蒸发器顶部的出气口与冷凝器连接，收集冷凝液作为中水回用，所述的鼓泡蒸发器底部出液口与离心机连接，离心机的出液口与废水储槽连接，离心机的固体出口经废盐输送机与临氧裂解反应炉连接将离心机排出的固体废盐送入临氧裂解反应炉中，所述的临氧裂解反应炉的进气口经管道与风机连接由风机将空气送入临氧裂解反应炉，固体废盐与临氧裂解催化剂、空气接触，将废盐中的有机物催化裂解氧化为无害的无机小分子，所述的临氧裂解反应炉的出料口与催化剂回收系统连接，催化剂回收系统采用水洗分离氯化钠工业盐和催化剂，回收后的催化剂返回到临氧裂解反应炉，得到的氯化钠资源化利用。
所述的鼓泡蒸发器设有夹套层，往夹套层中通入蒸汽维持蒸发器中废水的温度。
所述的鼓泡蒸发器与废水储槽的连接管路上设有废水泵。
所述的冷凝器出口与冷凝液中间槽连接，水蒸气经冷凝器凝结为水进入冷凝液中间槽，所述的冷凝液中间槽设有排空管用于放空空气。
一种三氯吡啶醇钠废水的处理方法，包括：三氯吡啶醇钠废水进入鼓泡蒸发器，并通入空气，采用鼓泡蒸发的方法浓缩废水，采用空气夹带水汽的方式分离废水中的水分与有机物；经空气夹带的水蒸汽经冷凝得到冷凝液，蒸发浓缩后的含盐水经离心分离得到水相和废盐，水相再次进入鼓泡蒸发器进行鼓泡蒸发，废盐在空气氛围下、在催化剂作用下进行固相法临氧裂解处理，再经水洗分离出催化剂和氯化钠产品。
所述的三氯吡啶醇钠废水的TOC值约为15000～50000mg/L，pH为8～9，废水中氯化钠的质量分数为8～15％。
本发明通过往鼓泡蒸发器中通入空气将水蒸汽带出蒸发器，若没有空气的夹带，蒸发的水量很少，利用在不同的温度下空气中可以达到的饱和湿度的原理，根据带出相同的水量需要的气量来判断水温的优劣的，水温越低，要求通入的空气量就越大。因此，所述的鼓泡蒸发器内水相的温度为96～99℃，优选98～99℃。鼓泡蒸发器中通入的空气与得到的冷凝液的质量之比为0.03～0.3:1，优选0.05～0.13:1。
所述的冷凝液中总有机碳(TOC)低于15mg/kg，满足生产系统中水回用的要求，冷凝液作为生产系统的中水回用。
所述的蒸发浓缩后的含盐水中氯化钠的含量为40～75％。
所述的催化剂为金属氧化物催化剂，以Al2O3、SiO2、TiO2、ZSM-5分子筛、稀土Y分子筛、MCM-41分子筛、H-MOR分子筛中的一种为载体，以过渡金属氧化物为活性组分，负载量为5～25％；催化剂采用喷雾干燥法制备，粒径为1～200μm。
所述的过渡金属氧化物选自氧化钛、氧化铜、氧化铈、氧化镍、氧化钒、氧化铬、氧化铁、氧化锰、氧化钴、氧化锌，氧化镧、氧化钼中的一种或两种。
所述的固相法临氧裂解处理的温度为400～700℃，废盐的停留时间为1～3h；催化剂用量为0.05～0.005kg/kg盐，空气通入量为10～50m3/kg盐。固相法临氧裂解处理排出的尾气中VOCs浓度不超过30mg/m3，达到大气污染物综合排放标准(GB16297 1996)和江苏省化学工业挥发性有机物排放标准。
所述的氯化钠产品中总有机碳(TOC)含量低于20mg/kg。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明不需要先进行酸化处理，在原水碱性条件下通过空气鼓泡夹带水汽的方式，可以低于废水泡点温度下将水蒸发，从而避免了水达到泡点温度汽化所需的大量热量的使用，可以大幅降低废水处理成本。同时采用临氧裂解催化氧化氯化钠固盐的方式，得到TOC总含量低于20mg/kg的氯化钠工业盐，可以实现资源化利用，产生一定的经济效益。
附图说明
图1为三氯吡啶醇钠废水处理方法的工艺流程图。
图1中，1-废水储槽，2-鼓泡蒸发器，3-冷凝器，4-冷凝液中间槽，5-离心机，6-废盐输送机，7-临氧裂解反应炉，8-废水泵，9-第一风机，10-第二风机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
如图1，一种三氯吡啶醇钠废水的处理系统，包括废水储槽1、鼓泡蒸发器2、第一风机9、冷凝器3、冷凝液中间槽4、离心机5、临氧裂解反应炉7；所述的废水储槽1经废水泵8与鼓泡蒸发器2顶部的进液口连接将三氯吡啶醇钠废水输入鼓泡蒸发器2，所述的第一风机9经管道将空气鼓入鼓泡蒸发器2底部，并通过气体分布器分散成小气泡与废水接触，使水蒸汽进入到气泡中，由气泡带出鼓泡蒸发器；所述的鼓泡蒸发器2顶部的出气口经冷凝器3与冷凝液中间槽4连接，水蒸气经冷凝器3凝结为水进入冷凝液中间槽4，所述的冷凝液中间槽4设有排空管用于放空空气；所述的鼓泡蒸发器2底部出液口与离心机5连接，离心机5的出液口与废水储槽1连接，离心机5的固体出口经废盐输送机6将离心机排出的固体废盐送入临氧裂解反应炉7中，所述的临氧裂解反应炉7的进气口经管道与第二风机10连接，由第二风机将空气送入临氧裂解反应炉7，固体废盐与临氧裂解催化剂、空气接触，将废盐中的有机物催化裂解氧化为无害的无机小分子，所述的临氧裂解反应炉7的出料口与催化剂回收系统连接，催化剂回收系统采用水洗分离氯化钠工业盐和催化剂，回收后的催化剂返回到临氧裂解反应炉，得到的氯化钠资源化利用。
所述的鼓泡蒸发器2设有夹套层，往夹套层中通入蒸汽维持蒸发器中废水的温度。
实施例1
待处理三氯吡啶醇钠废水TOC值为15342mg/L，pH为8.3，氯化钠的质量分数为8％。
三氯吡啶醇钠废水以10吨/h的速率由废水泵输入鼓泡蒸发器中，由鼓泡蒸发器夹套中通入的蒸汽维持蒸发器中废水的温度为99℃，由风机鼓入空气(469kg/h)，水汽的蒸发速度为8吨/h，携带有水汽的空气自鼓泡蒸发器顶部出气口排出，经过冷凝器冷凝后得到冷液凝(7987.1kg/h)，冷液凝的TOC为14.5mg/kg。
当鼓泡蒸发器内氯化钠的含量达到40％时，自鼓泡蒸发器底部出液口排出釜液，釜液进入离心机进行离心，得到含氯化钠的废盐(1000kg/h，废盐中含水量13.2％，TOC为25570mg/kg)和水相(3342.9kg/h，水相中氯化钠含量26％，TOC达到39255.4mg/kg)；水相返回废水储槽后再次进入鼓泡蒸发器；废盐由废盐输送机送入临氧裂解反应炉(装填有催化剂5wt％CuO-20wt％NiO/ZSM-5，粒径为1～60μm)，催化剂用量为0.05kg/kg盐，空气的通入量为25m3/kg盐，在温度400℃下固相法临氧裂解处理1h，排出的尾气中VOCs浓度为28mg/Nm3。固相法临氧裂解处理得到的物料进入催化剂回收系统，水洗得到氯化钠水溶液和催化剂，折算到固相的氯化钠中的TOC含量为19.2mg/kg，可以作为纯碱生产的原料，催化剂回用，
实施例2
待处理三氯吡啶醇钠废水COD值为57022mg/L，pH为8.8，氯化钠的质量分数为10％。
三氯吡啶醇钠废水以10吨/h的速率由废水泵输入鼓泡蒸发器中，由鼓泡蒸发器夹套中通入的蒸汽维持蒸发器中废水的温度为96℃，由风机鼓入空气(2000.5kg/h)，水汽的蒸发速度为8吨/h，携带有水汽的空气经过冷凝器冷凝得到冷液凝(7944.9kg/h)，冷液凝TOC为11.2mg/kg。
当蒸发器内氯化钠的含量达到50％时，自鼓泡蒸发器底部出液口排出釜液，釜液进入离心机进行离心，得到含氯化钠的废盐(1000kg/h，废盐含水量12.7％，TOC为49470mg/kg)和水相(1554.2kg/h，水相中氯化钠含量26％，TOC为131364.7mg/kg)；水相返回废水储槽后再次进入鼓泡蒸发器；废盐由废盐输送机送入临氧裂解反应炉(装填有催化剂5wt％Co3O4-5wt％Fe2O3/稀土Y分子筛，粒径为5～100μm)，催化剂用量为0.005kg/kg盐，空气的通入量为50m3/kg盐，在温度500℃下固相法临氧裂解处理1h，排出的尾气中VOCs浓度为22mg/Nm3。固相法临氧裂解处理得到的物料进入催化剂回收系统，水洗得到氯化钠水溶液和催化剂，氯化钠水溶液在MVR中蒸干得到氯化钠工业盐，TOC总含量为15.8mg/kg，催化剂回用。
实施例3
待处理三氯吡啶醇钠废水COD值为87499mg/L，pH为8.5，氯化钠的质量分数为15％。
三氯吡啶醇钠废水以10吨/h的速率由废水泵输入鼓泡蒸发器中，蒸发器中废水的温度为98℃，该温度由蒸发器夹套中通入的蒸汽维持，由风机鼓入空气(957.9kg/h)，水汽的蒸发速度为8吨/h，携带有水汽的空气经过冷凝器得到冷液凝(7973.6kg/h)，冷液凝TOC为13.1mg/kg。
当蒸发器内氯化钠的含量达到75％时，自鼓泡蒸发器底部出液口排出釜液，釜液进入离心机进行离心，得到含氯化钠的废盐(1000kg/h，废盐含水量11.4％，TOC为193312mg/kg)和水相(277.6kg/h，水相中氯化钠含量26％，TOC为1124137.7mg/kg)；水相返回废水储槽后再次进入鼓泡蒸发器；废盐由废盐输送机送入临氧裂解反应炉(装填有催化剂2.5wt％Cr2O3-10wt％TiO2/MCM-41分子筛，粒径为1～150μm)，催化剂用量为0.02kg/kg盐，空气的通入量为10m3/kg盐，在温度700℃下固相法临氧裂解处理1h，排出的尾气中VOCs浓度为17mg/Nm3。固相法临氧裂解处理得到的物料进入催化剂回收系统，水洗得到氯化钠水溶液和催化剂，氯化钠水溶液中的TOC总含量为6.3mg/kg，可用于氯碱生产，催化剂回用。
对比例1
本例与实施例3中的蒸发结果进行对比，待处理三氯吡啶醇钠废水COD值为87499mg/L，pH为8.5，氯化钠质量分数为15％。
在蒸发器中放入10吨三氯吡啶醇钠废水，由蒸发器夹套中通入的蒸汽维持蒸发器中废水的温度为120～135℃，水汽的蒸发速度为0.7吨/h，冷液凝TOC为13.3mg/kg。与实施例3相比，采用直接蒸发的方式，不仅蒸发温度高，水汽的蒸发速度显著下降。

Claims (10)

1.一种三氯吡啶醇钠废水的处理系统，其特征在于包括鼓泡蒸发器、离心机、临氧裂解反应炉；所述的鼓泡蒸发器的进液口与废水储槽连接将三氯吡啶醇钠废水送入鼓泡蒸发器，鼓泡蒸发器设有伸入底部的进气管，进气管的进气端与风机连接将空气鼓入鼓泡蒸发器底部，并通过气体分布器分散成小气泡与废水接触，使水蒸汽进入到气泡中，由气泡带出鼓泡蒸发器；所述的鼓泡蒸发器顶部的出气口与冷凝器连接；所述的鼓泡蒸发器底部出液口与离心机连接，离心机的出液口与废水储槽连接，离心机的固体出口经废盐输送机与临氧裂解反应炉连接将离心机排出的固体废盐送入临氧裂解反应炉中，所述的临氧裂解反应炉的进气口经管道与风机连接由风机将空气送入临氧裂解反应炉，所述的临氧裂解反应炉的出料口与催化剂回收系统连接，催化剂回收系统采用水洗分离氯化钠工业盐和催化剂。
2.一种三氯吡啶醇钠废水的处理方法，其特征在于包括：三氯吡啶醇钠废水进入鼓泡蒸发器，并通入空气，采用鼓泡蒸发的方法浓缩废水，采用空气夹带水汽的方式分离废水中的水分与有机物；经空气夹带的水蒸汽经冷凝得到冷凝液，蒸发浓缩后的含盐水经离心分离得到水相和废盐，水相再次进入鼓泡蒸发器进行鼓泡蒸发，废盐在空气氛围下、在催化剂作用下进行固相法临氧裂解处理，再经水洗分离出催化剂和氯化钠产品。
3.根据权利要求2所述的三氯吡啶醇钠废水的处理方法，其特征在于所述的三氯吡啶醇钠废水的TOC值为15000～50000mg/kg，pH为8～9，氯化钠的质量分数8～15％。
4.根据权利要求2所述的三氯吡啶醇钠废水的处理方法，其特征在于所述的鼓泡蒸发器内水相的温度为96～99℃，优选为98～99℃。
5.根据权利要求2所述的三氯吡啶醇钠废水的处理方法，其特征在于鼓泡蒸发器中通入的空气与冷凝液的质量之比为0.03～0.3:1，优选为0.05～0.13:1。
6.根据权利要求2所述的三氯吡啶醇钠废水的处理方法，其特征在于所述的冷凝液中总有机碳低于15mg/kg；所述的蒸发浓缩后的含盐水中氯化钠的含量为40～75％。
7.根据权利要求2所述的三氯吡啶醇钠废水的处理方法，其特征在于所述的固相法临氧裂解处理的温度为400～700℃，废盐的停留时间为1～3h；催化剂用量为0.05～0.005kg/kg盐，空气通入量为10～50m3/kg盐。
8.根据权利要求2或7所述的三氯吡啶醇钠废水的处理方法，其特征在于所述的催化剂为金属氧化物催化剂，以Al2O3、SiO2、TiO2、ZSM-5分子筛、稀土Y分子筛、MCM-41分子筛、H-MOR分子筛中的一种为载体，以过渡金属氧化物为活性组分，负载量为5～25％；催化剂的粒径为1～200μm。
9.根据权利要求8所述的三氯吡啶醇钠废水的处理方法，其特征在于所述的过渡金属氧化物选自氧化钛、氧化铜、氧化铈、氧化镍、氧化钒、氧化铬、氧化铁、氧化锰、氧化钴、氧化锌，氧化镧、氧化钼中的一种或两种。
10.根据权利要求2所述的三氯吡啶醇钠废水的处理方法，其特征在于固相法临氧裂解处理排出的尾气中VOCs浓度不超过30mg/m3；所述的氯化钠产品中总有机碳含量低于20mg/kg。
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