CN1872726A - 一种糠醛生产废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种糠醛生产废水的处理方法，涉及工业生产有机酸性废水处理领域。糠醛废水经过沉淀后，泵入废水蒸发系统中与一次蒸汽热交换产生二次蒸汽，二次蒸汽用于水解并带出生成的糠醛；一次蒸汽经过废水蒸发系统后进入汽水分离器，对汽水分离器产生的蒸汽再利用；汽水分离器和蒸汽缓冲罐产生的蒸汽冷凝水进入蒸汽膨胀槽，对膨胀槽所产生的低压蒸汽和冷凝水进行利用；蒸发系统中放出蒸发残液和沉淀池中产生的沉淀物及悬浮物按性质进行再利用。它解决了糠醛生产中废水处理设施投资大，运行费用高，污水达标困难及易造成二次污染的难题。在不影响糠醛产率的前提下将废水中的有用组分充分利用，实现糠醛生产工艺废水零排放。适于任何糠醛生产厂家建设。

Description

一种糠醛生产废水的处理方法
技术领域
本发明涉及工业生产有机酸性废水处理领域，尤其是糠醛生产废水的处理方法。
背景技术
糠醛生产工艺大都采用直接法，催化剂使用硫酸，原材料大部分使用玉米芯，有的也用玉米秸、棉杆、棉子壳、甘蔗渣等农作物废弃物。通常是将原材料用粉碎机粉碎后加入稀硫酸，用混酸机进行搅拌混合均匀，送入水解锅中，从水解锅底部通入蒸汽，用蒸汽将水解得到的糠醛带出水解锅形成醛汽，醛汽经过冷凝后形成原液，原液进入蒸馏塔进行蒸馏，塔顶蒸出糠醛、水的共沸物，共沸组成冷凝后分层，醛相称为毛醛，水相回流入塔，塔底排出大部分水、醋酸及水解过程中形成的高沸物等废液即为糠醛生产工艺废水或称为糠醛塔底废水。毛醛经补充中和后进入精制系统进行精制得成品糠醛，在精制过程中产生水、少量糠醛等废水。
糠醛生产过程中产生的工艺废水中，糠醛塔底废水主要成分是醋酸、有机高沸物、少量糠醛及不溶于水的油脂状物质，其PH值在2～3，COD浓度高，一般在16000～20000左右；精制产生的废水主要成分是水及少量糠醛，COD一般在20000多。目前，糠醛废水由于COD浓度高、废水量大的原因其处理一直制约着糠醛行业的发展，小的糠醛厂家无法投资建设废水处理设施，即使投资建设了废水处理装置也因为高额的处理费用无法将废水全部处理，大的厂家也因为废水处理的费用较高而使糠醛生产成本增高。为此许多发达国家因为其废水难以处理已经不在其国内生产，转为向发展中国家购买糠醛产品。国内糠醛生产废水处理大都采用生物接触氧化法，首先将废水用石灰乳液中和、絮凝沉淀，然后再进行厌氧、好氧处理。这种方法有几个较难解决的问题：
1、用石灰乳液中和后溶解在水中的钙盐在厌氧池内由于温度的升高会在弹性填料上结垢，从而减少厌氧污泥在填料上的附着量而使厌氧处理效果逐渐变差，而改用碳酸钠或氢氧化钠中和则会使处理成本剧增。
2、废水中厌氧菌的营养物质较少，加上随废水的流失使厌氧污泥在处理过程中会逐渐减少，不会像制酒行业废水中含有大量的糖类等营养物质，因此污泥在处理过程中需补充。
3、由于厌氧细菌需在一定的温度下才能较好的处理有机物，因此不适于在糠醛原料丰富的东北地区使用，这也是东北地区糠醛行业不景气的一个原因。4、投资大、占地面积大、运行费用高，一般要想完全达标排放需要进行2～3级厌氧处理。
有专利(中国专利，CN200410011121.2)提到用醛汽对废水进行蒸发浓缩后加入稀酸中作为配酸使用。这种方法存在如下问题：
废水中含有大量醋酸及少量糠醛在废水蒸发过程中醋酸、糠醛能与水一起蒸发从而产生二次污染，醋酸、糠醛无法得到回收利用。
发明内容
本发明提供一种糠醛生产中工艺废水处理的新方法，以解决糠醛生产中废水处理设施投资大，运行费用高，处理后的污水达标困难以及易造成二次污染的难题。并且可以在任何糠醛生产厂家建设，设备投资小、操作简单、运行费用低、不影响糠醛产率，并且将废水中的有用组分充分利用，真正实现糠醛生产工艺废水零排放。
本发明采用的的技术方案是：糠醛生产废水的处理方法，其特征在于步骤如下：
糠醛生产工艺废水先经过废水沉淀池连续进行沉淀后，将废水中的沉淀物及悬浮物去除，然后用废水泵打入由废水蒸发器和废水缓冲罐组成的废水蒸发系统中。在废水蒸发系统中废水与锅炉来的一次蒸汽进行热交换将废水蒸发产生含有醋酸的二次蒸汽，二次蒸汽作为水解用蒸汽通入水解釜中作为热源并及时带出生成的糠醛。一次蒸汽经过废水蒸发系统后进入汽水分离器，汽水分离器产生的蒸汽进入蒸汽缓冲罐作为水解用补充蒸汽或用于糠醛精制及其他用蒸汽。汽水分离器和蒸汽缓冲罐产生的蒸汽冷凝水进入蒸汽膨胀槽8产生的低压蒸汽用于精制及其他用蒸汽，蒸汽膨胀槽内的冷凝水用软水泵直接打入锅炉。蒸发系统中放出蒸发残液作进一步的处理，沉淀池中产生的沉淀物及悬浮物作为燃料送入锅炉燃烧。精制过程中产生的废水直接进入糠醛初馏塔中进一步提取糠醛，废水中的水及其他杂质作为塔底废水从初馏塔底排出进入蒸发系统。
废水产生的二次蒸汽中含有1～4％的醋酸，这部分醋酸对玉米芯等植物秸秆水解有利，能促进糠醛得率的提高，减少玉米芯等植物秸秆水解催化剂的加入量。
催化剂的加入量减少能够有效降低糠醛渣的有害成份。糠醛渣作为燃料燃烧时能够降低烟气中的有害成份，作为其他原料使用时能降低其过程费用或危害。
蒸发系统在蒸发过程中产生的残液定期从蒸发系统底部排出。这部分蒸发残液在废水没有被中和时直接喷入煤中燃烧，由于蒸发残液中含有醋酸(约2～4％的含量)有助于燃料的燃烧。
该蒸发残渣也可以作为浓缩液的形式配酸；即作为糠醛水解催化剂的稀释溶剂返回到糠醛水解工序中，不造成污染。
按上述流程蒸发系统所用设备材质需用耐蚀材料(如：不锈钢、钛或其他耐蚀金属等)，如果废水在进入蒸发器之前先用纯碱中和，这样不仅可以将蒸发系统所用材质改为一般碳钢，而且经过上述流程蒸发后从蒸发系统中放出的蒸发残液中含有大量的醋酸钠，该醋酸钠溶液经过过滤、脱色、蒸发浓缩、结晶等工序后最终能生产成品醋酸钠。
精制过程中产生的废水由于含有少量糠醛，这部分废水可以直接进入糠醛初馏塔中进一步提取糠醛，其中的水作为塔底废水从初馏塔底排出进入蒸发系统。
经过本发明处理后糠醛生产产生的工艺废水彻底实现了零排放。
本发明的技术效果是：
本发明与现有技术相比其优点及积极效果主要体现在四方面。
一是占地面积小、设备投资少。装置占地只需在现有糠醛车间的一个角落即可安装，解决了生物接触氧化法沉淀池、厌氧池、好氧池等设施占地面积大的缺点。设备只需废水蒸发系统(废水蒸发器、废水缓冲槽)、废水沉淀池、汽水分离器、蒸汽缓冲罐、蒸汽膨胀槽、废水泵、软水泵，相比生物接触氧化法等土建设施及设备的投资少了许多。
二是流程简单、操作容易，所用操作人员极少。该发明工艺流程简单，液位控制全部使用自控仪表，正常生产运行时不用专人操作只需水解工段操作人员定时巡检就可以。而其他废水处理工艺流程复杂，各工段之间联系密切并且需随时进行中控检测，所用人员最少需6～10人。
三是能实现糠醛生产工艺废水零排放并且不会产生二次污染，节省大额排污费。该发明实现了水及蒸汽在糠醛生产过程中的循环使用，在循环过程中没有产生二次污染；不仅如此还将废水中有燃烧价值的醋酸及油脂等利用起来，并且废水二次蒸汽中含有的大量醋酸及少量糠醛有助于原料的水解及回收废水中的糠醛，从而实现了废水的综合利用、变废为宝；蒸汽及软水进行闭路循环节约了大量的软水制造费用。而其他废水处理方式废水没有综合利用，即使能够达标排放也会耗用一次水或产生二次污染并且要还要向环保部门交排污费。
四是运行费用低、设备保养维护简单费用低。由于蒸汽的综合利用使该发明只是在运行时多消耗点蒸汽及电，运行费用相当于生物接触氧化法运行费用的份之一。设备数量少并且简单因此保养维护费用较低。
附图说明
附图为本发明的工作过程框图。
图1为蒸发残液去配酸或锅炉燃烧；
图2为废水先进行中和，蒸发残液去生产醋酸钠。
具体实施方式
如图1、图2所示。整个系统中各设备的作用及工艺操作参数如下：
废水沉淀池1：在此设备内将废水中悬浮物及沉淀物去除，防止在蒸发过程中堵塞管道；如果后续工序需要生产醋酸钠在此沉淀池内可以加入纯碱对醋酸进行中和。可设置多级。
废水泵2：将废水连续打入废水蒸发系统，此时必须保证泵的出口压力大于蒸发系统产生的二次蒸汽的压力。
废水蒸发系统：有废水蒸发器3及废水缓冲罐4组成，废水经废水泵2打入废水缓冲罐4与废水蒸发器3中加热的废水形成热虹吸，废水在废水缓冲罐4与废水蒸发器3中循环并产生二次蒸汽，二次蒸汽压力0.45～0.75MPa。在废水缓冲罐4中进行液位控制(液位的高低以接近废水蒸发器的上管板为宜，以最大限度的利用其换热面积)调节，通过调节废水泵2的出口调节阀控制泵的出口流量。
汽水分离器6：来自锅炉的一次蒸汽5经过废水蒸发器3加热废水后产生的凝结水在此与一次蒸汽进行分离，凝结水保持约40％的液位形成液封，液位高低靠出口调节阀进行控制。分离后一次蒸汽压力0.5～0.8MPa。
蒸汽膨胀槽8：汽水分离器6产生的高压凝结水与蒸汽缓冲罐7产生的凝结水进入蒸汽膨胀槽8进行减压膨胀，同时产生0.3～0.5MPa的低压蒸汽供其他用汽用户使用。在蒸汽膨胀槽8产生的过热凝结水用软水泵9直接送入锅炉内，从而实现软水的循环使用。
蒸汽缓冲罐7：汽水分离器中产生的一次蒸汽(压力为0.5～0.8MPa)进入蒸汽缓冲罐后送入蒸汽用户进行使用。
工艺过程为：糠醛生产工艺废水先经过废水沉淀池1连续进行沉淀后，将废水中的沉淀物及悬浮物去除，然后用废水泵2打入由废水蒸发器3和废水缓冲罐4组成的废水蒸发系统中。在废水蒸发系统中废水与锅炉来的一次蒸汽5进行热交换将废水蒸发产生二次蒸汽，二次蒸汽作为水解用蒸汽通入水解釜中作为热源并及时带出生成的糠醛。一次蒸汽5经过废水蒸发系统后进入汽水分离器6，汽水分离器6产生的蒸汽进入蒸汽缓冲罐7作为水解用二次蒸汽的补充蒸汽或用于糠醛精制及其他用蒸汽。汽水分离器6和蒸汽缓冲罐7产生的蒸汽冷凝水进入蒸汽膨胀槽8产生的低压蒸汽用于精制及其他用蒸汽，蒸汽膨胀槽8内的冷凝水用软水泵9直接打入锅炉；蒸发系统中放出蒸发残液作进一步的处理，沉淀池中产生的沉淀物及悬浮物作为燃料送入锅炉燃烧。
蒸发残液的处理可以有三种方式：
一种是，蒸发系统在蒸发过程中产生的残液定期从蒸发系统底部排出。这部分蒸发残液在废水没有被中和时直接喷入煤中燃烧，由于蒸发残液中含有醋酸(约2～4％的含量)有助于燃料的燃烧。
第二种是，作为浓缩液的形式配酸；即作为糠醛水解催化剂的稀释溶剂返回到糠醛水解工序中，不造成污染。
上述两种情况见如图1。
第三种是，如图2，废水在进入蒸发器之前先用纯碱中和，经过上述流程蒸发后从蒸发系统中放出的蒸发残液中含有大量的醋酸钠，该醋酸钠溶液经过过滤、脱色、蒸发浓缩、结晶等工序后最终能生产成品醋酸钠。
采用中和处理方式，可降低本发明设备材质的标准，由原不锈钢、钛等耐蚀钢改为碳钢。
以下给出几个实施例，分别对本发明及原来糠醛生产方式和废水处理方式对比予以详细叙述。
实施例1：
原料使用春天风干后的玉米芯，其水含量为23％。玉米芯经过振动筛除尘后用锤式粉碎机粉碎成1～1.5cm的玉米芯颗粒，然后由提升机输送到拌酸车中进行拌酸，酸浓在5～10％，用酸量保持在以特定的固液比上，经过皮带输送机送入水解釜中，水解釜容积为10立方米，采用双釜串联操作，装满水解釜后通入压力为0.45～0.75MPa的水蒸汽，水解温度为145～180℃，水解2小时到4小时。将水解得到的糠醛原液引入后续工序，经过提取毛醛，毛醛连续精制得商品糠醛。糠醛塔底废水经废水管道去污水站处理，处理方式采用生物接触氧化法。每生产1吨糠醛产生废水12m3，COD：16000～18500，经污水站处理合格后排污14m3，COD：110～130。本例糠醛质量检测指标详见表1。本例糠醛得率为9～10％，各项单耗及废水处理费用详见表2。
实施例2：
原料使用春天风干后的玉米芯，其水含量为23％。玉米芯经过振动筛除尘后用锤式粉碎机粉碎成1～1.5cm的玉米芯颗粒，然后由提升机输送到拌酸车中进行拌酸，酸浓在5～10％，用酸量保持在以特定的固液比上，经过皮带输送机送入水解釜中，水解釜容积为10立方米，采用双釜串联操作，装满水解釜后通入压力为0.45～0.75MPa的塔底废水二次蒸汽，水解温度为145～180℃，水解1小时45分钟到3.5小时。将水解得到的糠醛原液引入后续工序，经过提取毛醛，毛醛连续精制得商品糠醛。废水处理采用本发明的方式，蒸发系统设备材质使用1Cr18Ni9Ti不锈钢，蒸发残液及沉淀池沉淀物送入锅炉燃烧，生产过程中不产生废水。本例糠醛质量检测指标详见表1。本例糠醛得率为9～10％，各项单耗及废水处理费用详见表2。
实施例3：
原料使用春天风干后的玉米芯，其水含量为23％。玉米芯经过振动筛除尘后用锤式粉碎机粉碎成1～1.5cm的玉米芯颗粒，然后由提升机输送到拌酸车中进行拌酸，酸浓在5～10％，用酸量保持在以特定的固液比上，经过皮带输送机送入水解釜中，水解釜容积为10立方米，采用双釜串联操作，装满水解釜后通入压力为0.45～0.75MPa的塔底废水二次蒸汽，水解温度为145～180℃，水解1小时45分钟到3.5小时。将水解得到的糠醛原液引入后续工序，经过提取毛醛，毛醛连续精制得商品糠醛。废水处理采用本发明的方式，蒸发系统设备材质使用1Cr18Ni9Ti不锈钢，蒸发残液作为糠醛水解催化剂的稀释溶剂进行配酸使用，生产过程中不产生废水。本例糠醛质量检测指标详见表1。本例糠醛得率为9～10％，各项单耗及废水处理费用详见表2。
实施例4：
原料使用春天风干后的玉米芯，其水含量为23％。玉米芯经过振动筛除尘后用锤式粉碎机粉碎成1～1.5cm的玉米芯颗粒，然后由提升机输送到拌酸车中进行拌酸，酸浓在5～10％，用酸量保持在以特定的固液比上，经过皮带输送机送入水解釜中，水解釜容积为10立方米，采用双釜串联操作，装满水解釜后通入压力为0.45～0.75MPa的塔底废水二次蒸汽，水解温度为145～180℃，水解1小时45分钟到3.5小时。将水解得到的糠醛原液引入后续工序，经过提取毛醛，毛醛连续精制得商品糠醛。废水处理采用本发明的方式，废水在进入蒸发系统前用纯碱进行中和，蒸发系统设备材质使用碳钢，蒸发残液经过过滤、脱色、蒸发浓缩、结晶等工序后最终生产成品醋酸钠，生产过程中不产生废水。本例糠醛质量检测指标详见表1。本例糠醛得率为9～10％，各项单耗及废水处理费用详见表2。
表1：实施例糠醛质量检验结果与GB 1926.1-88规定指标对比一览表
Figure A20061004439300101
表2：实施例糠醛生产单耗及废水处理费用对比表
  项目   单位   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  直接材料   玉米芯   t   10.8   10.7   10.6   10.7
  硫酸   kg   623   538   520   525
  碱粉   kg   3.968   4.156   4.214   170.156
  动力费用   电费   kW·h   159.5   160.7   160.5   181.7
  蒸汽   t   22.5   24.6   24.7   26.6
  副产物   kg   醋酸钠：300
  废水处理设施投资费用   元/吨醛   400   250   250   65
  工艺废水处理费用合计   元   20元/吨   8.7元/吨   8.4元/吨   7.4元/吨

Claims (7)

1、一种糠醛生产废水的处理方法，其特征在于，步骤如下：糠醛生产工艺废水先经过废水沉淀池进行沉淀后，将废水中的沉淀物及悬浮物去除，然后用废水泵打入由废水蒸发器和废水缓冲罐组成的废水蒸发系统中；在废水蒸发系统中废水与锅炉来的一次蒸汽进行热交换将废水蒸发产生含有醋酸的二次蒸汽，二次蒸汽作为水解用蒸汽通入水解釜中作为热源并及时带出生成的糠醛；一次蒸汽经过废水蒸发系统后进入汽水分离器，汽水分离器产生的蒸汽进入蒸汽缓冲罐作为水解用二次蒸汽的补充蒸汽或用于糠醛精制及其他用热源；汽水分离器和蒸汽缓冲罐产生的蒸汽冷凝水进入蒸汽膨胀槽产生的低压蒸汽用于糠醛精制及其他用蒸汽，蒸汽膨胀槽内的冷凝水用泵直接打入锅炉；蒸发系统中放出蒸发残液作进一步的处理，沉淀池中产生的沉淀物及悬浮物作为燃料送入锅炉燃烧；精制过程中产生的废水直接进入糠醛初馏塔中进一步提取糠醛，废水中的水及其他杂质作为塔底废水从初馏塔底排出进入蒸发系统。
2、根据权利要求1所述的一种糠醛生产废水的处理方法，其特征在于，蒸发系统中放出蒸发残液喷在煤上送入锅炉燃烧或作为糠醛水解催化剂稀释用溶剂。
3、根据权利要求1所述的一种糠醛生产废水的处理方法，其特征在于，废水在进入蒸发器之前先用纯碱中和，从蒸发系统中放出的蒸发残液经过处理后廉价生产成品醋酸钠。
4、根据权利要求3的所述的一种糠醛生产废水的处理方法，其特征在于，蒸发系统所用设备材质由耐蚀材料改为一般的碳钢。
5、根据权利要求3的所述的一种糠醛生产废水的处理方法，其特征在于，生产醋酸钠后产生的废水能再次循环回本发明的废水蒸发系统。
6、根据权利要求1所述的一种糠醛生产废水的处理方法，其特征在于，废水产生的二次蒸汽中含有1～4％的醋酸。
7、根据权利要求1或6所述的一种糠醛生产废水的处理方法，其特征在于，所产生的醋酸进入糠醛渣作为燃料能够回收醋酸燃烧产生的热量，提高糠醛渣的热值。
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