蒸发浓缩-SBR联合处理高盐度高浓度医药中间体废水.pdf

蒸发浓缩 - SBR 联合处理高盐度 高浓度医药中间体废水 ＊ 孔 峰 1 张晓叶 2 1.江苏技术师范学院环境工程系, 江苏 常州 213001; 2.常州化工研究所有限公司, 江苏 常州 213001 摘要 针对高盐度高浓度有机废水, 提出了蒸发浓缩-SBR 联合处理新技术 。 采用减压蒸发浓缩有机废水, 对浓缩液 中的硫酸钠进行结晶回收, 回收后的硫酸钠结晶物可以作为半成品销售 , 浓缩残渣液进行焚烧处理; 蒸发冷凝水再经 SBR 生化处理达标排入污水厂。 该技术可有效处理高盐分高浓度有机废水, 经济合理, 并可实现资源综合利用。 关键词 蒸发浓缩; SBR;高盐分; 高浓度;医药中间体 THE TREATMENT OF MEDICAL WASTE WATER WITH HIGH SALINITY AND HIGH ORGANIC CONTENTS BY EVAPORATION-SBR Kong Feng1 Zhang Xiaoye2 1. Environmental Engineering Department, Technical Normal School in Jiangsu, Changzhou 213001, China; 2. Changzhou Chemical Institute Co. , Ltd. , Changzhou 213001, China Abstract In accordance with the characteristics of high salinity and high organic contents of the waste water from a chemical plant, put forward is a new treatment technique based on evaporation -condensed and concentration followed by SBR biochemistry techniques. The organic waste water is concentrated by meansof vacuum evaporation-condensed, andthe sodium sulfate crystal is recoveredand is sold as semi-manufactured goods. The restored concentrate is subject to incinerationwhile the condensate water is treated aerobically to be discharged up to the standard of the sewage plant. The technique can both effectively and economically treat the organic waste water with high salinity and high concentration and a comprehensive utilization of resources can be realized. Keywordsevaporation -condensed; SBR; high salinity;high concentration; intermediate -medication 0 引言 随着经济的发展 ,医药中间体废水成分越来越复 杂,已经成为目前废水治理的难点 。国内大多企业仍 采用传统的生物处理技术 ,但废水对微生物有毒害作 用、 对微生物降解有抵制或抑制作用, 从而影响有机 废水的综合处理效果 [ 1 -2] 。鉴于这类废水 COD 含量 高且含有大量盐类 ,难以生物降解的特点 ,必须对其 进行预处理。但传统的预处理方法均存在一定的局 限性,如有的方法条件苛刻、成本高, 且无法去除盐 分,给后续的生化处理带来较大的难度 。高温焚烧法 虽然可将有机物直接氧化 ,但设备投资和运用费用较 高,而且其中的盐分在燃烧过程中对设备腐蚀较为 严重 [ 3-4] 。 本文采用一种针对高盐分高浓度有机废水的预 处理方法 蒸发浓缩法对常州某化工公司医药中 间体废水进行预处理 [ 5] ,回收其中有经济价值的无机 盐,蒸发浓缩后残渣焚烧; 并联合 SBR 法对蒸发浓缩 后的冷凝液进行生化降解 ,以使其达标排放。 1 试验工艺与方法 1. 1 废水来源与水质 废水取自常州某化工公司医药中间体废水,其中 含有少量有机溶剂 、 大量硫酸、不定量的医药中间体 原料与成品 。其水质如表 1, 其中碱均为氢氧化钠 。 表 1 废水水质 颜色 ρ COD / mgL- 1 ρ BOD mgL- 1 pH 调中性 100 mL 片碱量 g 调中性100 mL 液碱量 g 深红 4 0000～ 5 0000 011550 1. 2 试验工艺流程 废水 pH 极低 ,故在蒸发浓缩前要对其进行调中 65 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 性等预处理,以防对设备腐蚀 。调中性后的废水中含 有大量的硫酸钠无机盐, 首先要将硫酸钠从废水中提 出,原因如下 如果不将其结晶去除将会影响后续生 化处理 ; 硫酸钠溶解度随温度变化较大 , 会结晶在废 水槽和管道中, 影响整个废水处理工艺流程 ; 且出售 从废水中提取硫酸钠可以降低废水处理成本。蒸发 浓缩后的蒸发冷凝水 后简称蒸出液 COD 值仍高于 国家废水排放标准, 故需对其进一步生化处理 。结合 以上废水的特点设计试验工艺流程如图 1 所示 。 原 废水 液碱 过滤 蒸发 浓缩 装置1 冷凝液 浓缩液 结晶 池 母液 蒸发 浓缩 装置 2 冷 凝 液 SBR 污水 处理厂 残渣液 外卖 焚烧 图 1 工艺流程 2 试验结果与分析 2. 1 有关蒸发浓缩装置 1 数据分析 采用减压蒸发 ,可显著降低水样的沸点 ,从而减 少加热用电量, 降低处理成本 。不同真空度下对废水 沸点的影响, 试验结果表明 在真空度分别为-0. 04, - 0. 08和 -0. 10 MPa下 , 沸点分别为 53, 42和40 ℃。 考虑到实际操作中, 真空度越高,动力消耗也越大 ,对 真空机组要求更高, 因此 ,选择真空度为-0. 08 MPa。 操作过程中应缓慢提高负压或是提高温度,以免出现 暴沸 。 蒸发浓缩装置 1 的目的在于蒸发一定量的水分, 使废水中的硫酸钠能以最大纯度、最大量的情况结晶 出来 。蒸发水分量不大, 所以温度对此蒸发浓缩的影 响很小,试验过程中控制温度为 40 ～ 45 ℃。蒸出液 COD值的高低是控制蒸出液能否直接进入生化池的 关键 ,所以在此考察蒸出液 COD 值随着蒸出液体积 的变化规律; 同时残留液中无机盐的结晶情况和残留 液体积也是息息相关的, 故在真空度为 -0. 08 MPa、 温度为40～ 45 ℃、 结晶温度为10 ℃ 情况下考察这两 组数据间关系。 从图 2、图 3 可以看出 ,出水 COD 值随着蒸出液 体积的增大而增大, 但总值一直低于2 000 mg L ,可以 直接进行生化处理; 蒸出液体积为100 mL时,COD 值 急剧上升 ,是废水中的有机物随着蒸汽进入蒸出液中 所致 。随着残留液体积的减少 ,10 ℃下析出的固体 过滤后湿重,以下质量均为湿重 不断增加 ,残留液 为90 mL以上时,析出固体质量增幅变大,这是因为有 些有机物也开始析出。 因此 , 选择残留液体积为 90～ 100 mL为宜停止蒸发,同时蒸出液可以直接进入 生化池进一步处理。整个浓缩时间为10 min左右。 图 2 出水 COD 与蒸出液体积关系曲线 图 3 结晶物质量与残留液体积关系曲线 2. 2 残留液中无机盐结晶 硫酸钠溶解度随着温度的变化较大 ,所以考察了 残留液中固体的析出质量以及析出固体中结晶硫酸 钠的含量随着冷却温度的变化规律 。从图 4可看出, 冷却温度越低析出物质量越大 ,但硫酸钠的含量却降 低; 在温度低于10 ℃ 时候,有机原料与有机产品也析 出,影响了硫酸钠结晶物的含量, 所以要控制温度在 10 ℃ 左右才能保证析出的硫酸钠晶体质量高、纯 度高 。 ◇质量曲线; □无机盐浓度曲线。 图 4 析出物质量、无机盐浓度 和冷却温度关系 2. 3 有关蒸发浓缩装置 2 数据分析 第2次蒸发浓缩液体浓度大 , 在负压为 -0. 08 MPa 不变的情况下, 要不断提高温度才会有不断的液 体蒸出 ; 且要严格控制好残留渣的质量和体积, 以免 残渣液结垢 , 损坏蒸发炉。图 5、图 6 曲线图分别为 蒸出液体积、COD 值随着蒸发浓缩温度变化及残留 66 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 液体积、 残留液出炉难易随着温度的变化规律 。 ◇体积; □COD。 图 5 蒸出液体积、COD 值与蒸发浓缩温度关系 ◇残留液体积; □出残液难易。 图 6 残留液体积、残渣液出炉难易 与蒸发浓缩温度关系 图6 的出渣难易坐标中 1 表示极易出渣 ,2 表示 易出渣,3 表示难出渣。结合图5 、 图 6 可以看出蒸发 浓缩装置 2 的温度要从42 ℃慢慢逐渐上升至52 ℃; 蒸发浓缩结束后蒸出液的体积约90 mL,ρ COD 低于 2 000 mg L ,可直接进行生化反应; 同时残留渣液体积 控制在 10～ 5 mL 。试验中还确定了整个蒸发浓缩时 间在 15～ 25 min 左右 。 2. 4 SBR 生化数据分析 从蒸发浓缩 1 和蒸发浓缩 2 出来的所有蒸出液 进入 SBR反应器 ,其 COD 值及 COD去除率随着反应 周期变化见图 7,可得出 ,运行初期 COD 去除率不高, 出水ρ COD 值约高于1 000 mg L ; 运行 7～ 8 周期后, COD去除率正常在 80左右, 出水 ρ COD 值低于 500 mg L ,可排入当地工业废水处理厂。 3 经济效益分析 对采用蒸发浓缩- SBR 联合处理高盐分高浓度 ◇进水COD; □出水COD; △COD 去除率。 图7 进出水 COD、COD 去除率 随运行周期的变化规律 有机废水运行费用进行简单评估。设备及厂房总投 资为 60 万元, 包括真空泵10 kW、蒸发釜5 t 、冷凝器 30 m 、 离心机1 m 、 板框压滤机20 m 、 水泵、管道 、 阀门、 污水池 、 曝气装置等 。该公司每天废水量为3 t , 出渣 约0. 01 t ,变卖费用10 元 d; 调 pH 值所需液碱 32 费用 300 元 d; 每天出硫酸钠晶体约0. 3 t , 销售所得 金额 280 元 d 扣除结晶所用费用 ; 电费蒸汽费 60 元 d ; 人工费维修及生化处理 10 元 d 。每天只要 支出 100元处理3 t废水 ,所以此方法对该公司每天处 理小水量高盐分高浓度有机废水比较适用。 参考文献 [ 1] 崔有为, 于德爽, 彭永臻, 等. NaCl 盐度对活性污泥处理系统的 影响[ J] . 环境工程, 2004, 22 1 19 -21. [ 2] 文湘华. 含盐废水的生物处理研究进展[ J] . 环境科学, 1999, 20 3 104 -106. [ 3] Lin S H, Jiang C D . Fenton oxidation and sequencing batch reactor SBR treatments of high -strength semiconductor wastewater [ J] . Desalination, 2003 154 107 -116. [ 4] An Lin, Guo Wei . Treatment of saline wastewater using a two-stage contact oxidation [ J] . W Sci Tech, 1993, 28 7 313 -317. [ 5] 俞晟, 陶冠红. 蒸发浓缩资源回收处理高盐分高浓度有机废水 的研究[ J] . 徐州建筑职业技术学院学报, 2006, 6 1 38 -40. 作者通信处 孔峰 213001 江苏常州 江苏技术师范学院环境工 程系 E -mail Windk1216 163. com 2008- 11-10 收稿 上接第 116 页 度和抗弯强度及抗磨性能 。因此, 粉煤灰的利用可实 现从电厂到社会相关产业链之间的资源再生循环 ,实 现“资源-产品 - 废物-再生资源”的循环生产模式。 7 脱硫石膏渣利用。自备电厂和烧结石灰石烟 气脱硫产生脱硫石膏渣, 脱硫石膏渣可生产粉刷石 膏、 替代水泥或作为建材原料使用 。 钢铁企业固体废物通过采取厂内外资源化利用 措施, 综合利用率应达到 99以上 ,实现了钢铁企业 固体废物资源化和高价值的综合利用。 作者通信处 舒型武 400013 重庆市渝中区双钢路 1号 中冶赛迪 工程技术股份有限公司市政环保事业部 E -mail XingWu. Shucisdi. com. cn 2008- 12-31 收稿 67 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期