废水回收范文

废水回收范文（精选10篇）

废水回收 第1篇

在目前天然气供应不足的条件下,重油仍作为部分燃气轮机发电厂的燃料使用。由于重油是石油炼制后的剩余产品,其中含有的K、Na、Ca等微量金属对燃气轮机叶片和热通道产生腐蚀,所以在使用前必须通过水洗等方法予以降低。水洗产生相当于重油处理量7%～10%的污水,这些污水中含有5%左右的重油和杂质。此外,重油在提炼和运输过程中会产生0.5%～1%的水分,进入油罐沉淀一定时间后,含有部分重油的水会自然沉降在罐底,部分重质成分也沉积下来。在重油进入水洗处理线前,先要尽量排放掉油罐底部废水,以保证重油处理后能达到燃气轮机要求的品质。

同时,重油在提炼和输送过程中,为降低黏度,有时要进行加热和加入适量的降黏剂,使重油的成分更加复杂,废水处理的难度也增加很多。为回收这两部分废水中的重油,某公司在油库围墙外由若干钢制箱式多级隔油池组成库区内含油废水处理系统。该套系统的处理量为20 m3/h,建成后运行一直不太正常,特别是近年油价高企时油品复杂多变,导致含油废水性质也发生变化,处理过程中重油回收效果很不理想,直接影响到下游的废水处理达标排放。为适应国家节能和环保要求,迫切需要对原有的含油废水重油回收系统进行改造。

1 改进前重油回收系统

1.1 工艺流程

重油水洗处理产生的废水和油罐底部沉积的污油渣以及排污排放的含油废水首先进入分区的简易隔油池,进行短时间自然重力油水隔离,一部分重油被回收至储油罐,废水经过污水泵集中提升至废水罐。进入废水罐的废水还含有相当比例的重油,在废水罐中继续静置沉降和油水自然分离。当废水罐液位达到80%容量时,对废水罐进行底部排水,排出的废水最后进入相对复杂的多级平流式隔油池,进行该系统最后阶段的重油回收处理。

整个重油回收系统的关键设备是多级平流式隔油池,它利用油水两相的密度差及油和水的不相容性进行沉降分离。由于隔油池一般设置在油罐围墙外面不远位置,受场地限制和隔油池附属设备占用空间,钢制箱体不可能设计成大面积大容量的,所以该公司油库的多级隔油池被设计成4级,外形尺寸为5 m2 m1.5 m。根据油水比重不同会上下分层的原理,级与级之间在下部用斜口短管焊接成低进高出的废水通道。短管仰角约30°,长0.6 m,直径100 mm。废水在流动时水中油珠聚结上行,水下沉至底部,实现自然分层,重油被回收。多级隔油池示意图如图1。

1.2 存在问题

(1)油水分离不充分

由于钢制箱体多级平流式隔油池占地面积有限,而且考虑到人工操作和巡查的安全问题,高度只有1.5 m,所以被分成4级后,每级的容量较小,废水流程短。含油废水流动过程中在每级停留时间短,油水界面覆盖面积小,油水分离不充分,重油回收率不高。特别是乳化程度较高的重油废水,需要更长的油水分离时间。此外,为满足20 m3/h的废水处理量,废水在隔油池级间的流速比较快,进一步缩短了油水分离时间,影响到重油回收。

(2)排油时间难控制

废水重油回收系统除了集油箱和最后一级废水箱是通过浮球液位计自动控制油泵和水泵的起停外,其它都是靠人工操作完成。其中最关键的不定时隔油回收操作,需要人工巡视和判断油层厚度,然后通过操作手动阀门,回收废水上层的重油。多级隔油池每级油水分离后形成的油层厚度不同,呈递减分布,所以人工判断油层厚度然后进行排油回收的工作量很大,排油时间难控制。

(3)安全可靠性差

重油水洗处理线的处理量是根据发电机组用油量决定,在用电高峰季节燃气轮机用油量是平时的几倍,水洗处理线产生的含油废水量也成倍增加。多级隔油池容量有限,当上层废油聚集较厚时,托高废水格整体液位,废水直接流入废油格,更严重时造成隔油池废水溢出,进入厂区下水道污染环境。由于一般使用180#重油密度大,黏度高,粘稠性好,一旦泄漏造成污染很难迅速清理干净。该公司油库多级隔油池的安全可靠性一直不高。

此外,多级隔油池容量小,虽然安装有蒸汽加热管线,但遇到油渣多或重油中重质沥青成分多的废水时,隔油池级间的通道还是容易堵塞,严重时需要停运系统进行人工疏通。

2 改造方案

2.1 改造基本原则

以天然气为代表的清洁高效燃料取代重油燃料,是国家经济社会发展和技术进步的必然趋势,而且以重油为燃料作为电网调峰的燃气轮机发电机组多建设于上世纪90年代和本世纪初电力需求高速增长时期,多位于城市附近的负荷中心,环保压力大。公司认为,投入不多的改造费用,选择关键的设备,解决原重油回收系统存在的问题,做到油水分离效果好,安装运行费用省,占地面积小,施工简单,操作维护容易。当今油水分离技术较多,常用的方法有重力分离法、空气浮选法、粗粒化法、过滤法、吸附法、超声波法等技术,并且新的重油回收技术还在不断的研发中。在综合考虑各方面因素后,决定选择气浮式自动油水分离装置作为系统改造的关键设备。

2.2 气浮式油水分离装置原理

该法是在加压条件下使空气溶于水中,产生微细气泡,使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上,随气泡一起上浮到水面形成浮渣(含油泡沫层),然后溢流至重油收集器通过管道进入集油箱。其油水分离的原理为水中油珠和悬浮颗粒上升的斯托克斯定律。

2.3 改造后系统工艺流程

在原有多级隔油池后串联一套以气浮式自动油水分离装置为核心设备的重油自动回收模块。废水经原系统多级隔油池处理后进入集水箱,再经废水泵提升加入压缩空气并经混合反应器充分混匀后进入气浮式自动油水分离装置,分离出的重油进入集油箱,集油箱的油经输油泵送至储油罐;分离出的水自流进入过渡水箱,再用废水提升泵送至废水调节罐,待进一步处理达标后对外排放。改进后工艺流程见图2。

2.4 重油自动回收模块特点和主要成件功能

该模块的特点是:整套系统均采用安全防爆装置,安全可靠;结构合理、造型美观、占地面积小;全物理法处理含油污水,不加药、无需反冲洗、不产生二次污染。

主要成件及功能:

(1)集水箱提升泵

将原有多级隔油池集水箱废水提升至气浮式自动油水分离装置。通过调整该泵的出口流量,控制进入重油自动回收模块的废水流量。

(2)混合反应器

使废水和空气充分混合均匀,并在一定压力条件下使空气充分溶解在水中,以保证后续油水分离器正常工作。通过控制进口空气流量来调整气水混合比例,当混合器出口取出的水样呈乳白色时,溶气水质量较佳。

(3)气浮式自动油水分离装置

完成废水与废油等杂质的分离。分离后的重油溢流进入集油箱;分离后的出水通过液位调节机构进入过渡水箱。油水分离装置内装有双界面油水分析仪,能显示出油层厚度、油水混合层厚度和废水层厚度,操作人员可设定液位调节机构动作的油层厚度。

(4)过渡水箱

主要功能是接纳油水分离装置分离后的废水,并对废水进行缓冲。

(5)过渡水箱提升泵

将过渡水箱废水提升至废水调节罐,待进一步处理。

(6)集油箱

接纳从油水分离装置分离出来的浮油。集油箱内设有液位变送器,能将液位信号传送至控制显示屏,操作人员根据实际需要设定输油泵起停和报警的油位。

(7)输油泵

将集油箱重油提升至储油罐。

增加的主要非标机械设备全部国产,见表1。

3 改进后效果

(1)油水分离效果显著改善。

新装置中增加了气水混合反应器,压缩空气进入装置后,使大量微细气泡吸附在欲去除的颗粒(油珠)上,利用气体本身的浮力将污染物带出水面,从而达到分离目的。因为空气微泡由非极性分子组成,能与疏水性的油结合在一起,带着油滴一起上升,上浮速度可提高近千倍,所以油水分离效率很高。

(2)运行安全可靠性提高。

油水分离后自动排油减轻了人工管理难度和工作量。新系统中油水分离装置内安装有双界面油水分析仪,能自动检测油层厚度,然后根据设定值来控制液位调节机构动作,选择最佳排油排水起停时间。为保证液位调节机构的长期正常运行,当油水分析仪出现故障或误差较大时,可将液位调节机构设置为“手动”状态,设定机构的动作时间及频率等。

(3)处理不同油品废水的范围扩大。

针对不同品质重油废水,通过调整混合器气水混合比例、设定适合的液位调节机构动作时间以及油水分离装置的油层厚度值,多种手段结合,总可以找到一套适合废水重油回收系统正常高效运行的参数。

(4)重油回收率提高,经济效益明显。

改造前一般废水中重油回收率为70%左右,改造后提高到90%以上。以10 000 t含油量50 000 mg/L的废水计算,改造后系统能多回收约100 t重油,价值几十万元。

系统改造的效果见表2。

4 结论

在国家大力提倡“节能减排”和绿色发展的大环境下,公司在原有废水重油回收系统的基础上进行含油废水油水分离模块改进,解决了原系统存在的废油回收率不高以及管理工作量大等问题,实现更高的节能目标。该改造工程不仅取得良好的经济效益,也创造了较大的社会效益,值得同行借鉴。要说明的是,含油废水经过本工艺流程回收重油后,水中主要残留粒径为10～60 μm的分散油、乳化油及细小的悬浮固体物,每升废水中含油量仍然在几千毫克以上,要达到我国目前规定的含油废水最高允许排放浓度为10 mg/L的排放标准,废水必须作进一步的物理化学处理。

参考文献

[1]吴凤山,曹慧哲,蔡伟华,等.石油添加剂及其应用研究综述[J].节能技术,2010,28(5):442-443.

[2]侯磊,党鹏飞.含蜡原油固态储存及加热技术[J].节能技术,2010,28(5):454-457.

[3]张鸿郭,等.含油废水处理研究[J].环境技术,2004.(1):18-22.

[4]杨春,王灵梅,刘丽娟.电力工业节能减排政策及现状分析[J].节能技术,2010,28(3):232-235.

[5]杨顺虎.燃气-蒸汽联合循环发电设备及运行[M].北京:中国电力出版社,2003.

[6]戴赏菊.高效加压溶气气浮工艺在炼油污水处理中的应用[J].石油化工环境保护,2006.(2):26.

酒精废水回收利用技术的初步研究 第2篇

酒精废水回收利用技术的初步研究

摘要：采用离心分离技术将酒精废水进行固水分离并回收利用,CODCr,BOD5,SS等污染物的`去除率达到90%以上,有效地削减酒精废水的排放量,减少污染.分离水回用于拌料生产.提高拌料水温30℃以上,满足酒精生产拌料水温度的.工艺要求,不但节约拌料用水量,而且回收废热,减少热污染,达到了治理与利用相结合的目的,既保护了生态环境,又实现了经济、社会、环境效益和谐统一.作 者：韦敏玲 WEI Min-ling 作者单位：岑溪市环境保护局,广西,岑溪,543200期 刊：江苏环境科技 ISTIC Journal：JIANGSU ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：,21(z1)分类号：X5关键词：酒精废水 离心分离 回收热能

废水回收 第3篇

关键词:重金属 零排放 线路板 回收

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0134-01

1 前言

电镀和线路板是耗水大户,在多个复杂的生产环节之间,都要进行清洗,多层线路板甚至有超过40多个清洗环节。按照环保法规要求,PCB工厂都有三废治理的,但现在注重的是末端治理。由于一些工厂建设时环保投入不足或后期运行不正常,如治废设施不全、技术措施不当、为节省治废成本等,未能做到达标排放,引起严重环境污染。

要解决企业的环保和效益矛盾,必须开发清洁生产的装备和技术。运用清洁生产的理念,为线路板和电镀行业找到一条即解决环境保护有提高企业效益的工艺技术。

2 线路板废水排放环节分析

线路板有三个环节会产生重金属污染

(1)化学蚀刻铜后产生的含铜废水,覆铜板在蚀刻后需水洗,就有铜离子留在清洗后废水中；

(2)基板清洗水,含有少量有机物与金属铜,这是版面残留油墨类有机物和微蚀刻附带的铜离子留在清洗后废水中；

(3)化学沉铜与电镀产生的含铜废水,电镀或化学镀镍、金、锡等金属产生的含金属废水,PCB生产中都要经过水清洗,排放的清洗水中都会含有这些金属离子。

如以一个大型的月产量3万m2多层PCB的工厂为例,大约每月耗水9万t,用电约450kWh,耗用金属铜约18t。每月会有排放废水约7万t,废水中含有铜、COD需要进行处理后才能排放,经处理后排放废水中会含铜总量约140kg,含COD总量约3.5万kg。两外还产生含金属铜等污染物的废液近1000t,还有含铜废基板和泥渣约100万吨,需要回收金属物,如回收利用充分可有10t多铜得到再生。

3 电镀线路板耗水国内外发展现状

我国的线路板和电镀清洁生产国家标准,对电镀和线路板行业废水产生量进行了明确的规定,以线路板四层板为例,每平方米耗水量,国内一般水平为2.1t,国内先进水平为1.7t,国际先进水平为1.1t。说明国际上也没有推广“零排放”工艺技术。也说明线路板节水还有很大的空间。

电镀和线路板高耗水的根本原因,就是在不同的工序之间,需要将零件清洗干净才能够保证质量。在过去不关心水耗的时期,耗水量都非常大。造成重金属污染的原因,是电镀后的零件清洗,将镀液带入到废水中所致。

“零排放”是行业的一个期望,也有报道提出了各种各样的解决方案,其技术路线也大体相当,就是先尽可能节省清洗水量,再利用蒸发方法将清洗水蒸发掉。从收集到的国内外资料看,这条技术路线是合理的。进一步深入的分析发现,这条清洗的技术路线没有得到实施的原因,就是运行成本太高,无法满足企业的要求。

4 电镀线路板水资源利用新趋势

总结国内外的专利技术资料和研究报告及一些企业的实践,有下列方案:

4.1 节水方案

(1)采用噴淋方法(喷淋的水量等于蒸发量)。

(2)采用多级逆流减少清洗水量,有报道称7级逆流可以实现清洗水量等于蒸发量,从而实现清洗水量的最小化。逆流清洗是清洁生产规定的清洗方式,也是几乎所有企业采用的方式。

4.2 减少重金属污染方法

(1)蒸发浓缩,浓缩后成为固体或者再次循环利用。

(2)树脂吸附,再生,将废水中的重金属吸附在树脂中,通过再生,电解回用。

(3)高温电镀增加回收槽,直接回收带出液。

以上方案都是有效的方案,也各自独立、分散的在一些企业运用,但还未发现一家企业综合运用所有的技术。

如图1所示。

说明:

(1)增加喷淋减少带出液(直接回收90％的带出液到渡槽,目前的工艺,没有这个环节,而是靠自然停留滴落,直接回收的带出液最多仅为30％)；

(2)增加一个喷淋回收槽(再回收90％的带出液,目前低温电镀没有这个环节,高温电镀可以回收50％带出液)；

(3)三槽间歇式清洗(非连续进水,耗水量仅为目前采用的连续逆流清洗的30％一下,目前国内仅有个别企业采用,处于实验研究阶段)；

(4)增加高效浓缩装置,将高浓度的清洗水浓缩到可以回收渡槽的浓度(目前没有运用,是回收重金属不许的环节)；

(5)增加一个浓缩后处理装置,将浓缩后的清洗水经过处理后可以直接加入到渡槽,这事将重金属资源循环利用的的技术。(目前高温电镀后设置的回收槽,是直接将回收液倒回渡槽,回收液可能会影响渡槽的质量,且完全是靠操作人员的经验控制。低温没有回收槽,全部带出液排放到废水处理站)

从技术的角度看,要实现电镀工序废水“零排放”的目标,并不困难,真正的难题是如何实现整套装置的低成本和运行费用的低成本。也是目前的技术研发点。

火力发电厂废水回收利用研究 第4篇

近年来, 我国缺水问题越来越突出。针对此情况, 有关方面想方设法制定节水措施, 同时从环保的角度出发, 着手治理废水排放问题。我们都知道, 火力发电厂能够给生活和生产活动提供强大电力供需, 但这是通过消耗大量的煤和水实现的。一直以来, 火力发电厂都是废水排放的大户, 因此火力发电厂必然成为重点的治理对象。在治理过程中, 以废水回收利用作为主要办法。回收利用废水可以降低投资成本、提高经济效益。在过去的十多年, 火电厂已经觉悟到保护环境的重要性, 于是积极采纳废水回收利用办法, 进行技术更新, 采用新产品、新材料, 另外对污染严重以及能耗高生产设备进行更新换代, 为此在人力、物力和财力投入相当大的成本, 可喜的是污水利用和治理都取得了显著的成效。

1 火电厂工业废水的种类及其特点

火电厂工业废水主要有以下几种类型:

输煤系统消尘的清洗水:煤炭等物质在运输过程中有大量的尘灰飞扬, 一般需要清水去去除这些尘灰, 虽经这些清洗后排放的污水已经过沉淀池沉淀, 然而污水中煤粉等悬浮物含量仍很高, 该类冲洗水的排放一般比较有规律。

除灰浓缩池溢流水:该类污水悬浮物含量很高, 主要是漂珠和粉煤灰, 水质的pH值偏高, 含有一些有害的微量元素, 会经常连续性排放, 水量相对稳定。

化学水处理排水:包括化验污水、脱硫废水和除盐设备的再生污水等, 这些化学性很强的污水在排放之前都会先放到中和池中和, 然后才排放, 虽然如此, 经处理后排放的化学水还是偏酸性或碱性的, 仍属于污染水源。

锅炉的排污水:该类污水含盐量很高, pH值偏酸性。主要是清洗暖风器、热力设备、空气预热器、锅炉等的污水。一般不经常性排水, 只是偶尔的清洗设备时临时排放。

含油污水:该类水是由于检修清洗油管设备或者油管路渗漏时排放造成。不连续但经常性排放。

设备事故检修排水:一般在进行设备大规模检修的时候进行的排水, 比如检修循环水管沟而导致的地面排水。一般是临时排水。

冷却塔的排污溢流水:该类水含盐量很高, 需经常性排放。

据上归纳起来, 火电厂的工业废水具有以下若干特点: (1) 污水的种类多, 但大部分污水的浊度较低, 例如输煤系统消尘的清洗水、锅炉的排污水等。 (2) 污水主流属于非稳定流。因为火电厂大多数的工业废水都是不连续排放的, 而且水量变化不稳定。 (3) 具有污染性。某些电厂排放的工业污水、废水中含有的有害微量元素超出规定的标准, 会对环境造成污染。 (4) 污水排放后主要的处理对象是悬PH值、浮物以及石油等。

2 电厂废水的回收利用的措施

根据以上所属的各种废水类型和特点, 我们制定出相应的整治办法如下:

1) 处理酸碱性偏高的废水基本上都是采用中和的办法。具体的中和处理办法主要有以下几种: (1) 自然中和, 也就是把含酸、碱的污水同时输送到中和池里, 再通过压缩空气将其进行均匀搅拌, 然后让它在池中中和够规定的时间后就可以排放; (2) 补充中和处理, 该方法是自然中和办法的一个补充, 即是有些废水经过自然中和后仍达不到排放要求, 就适当放入少量酸碱, 令污水继续中和以达到排放的标准; (3) 过滤中和, 需要经由大理石滤层排出。一般在酸性废水的量酸度之积大于碱性废水量和碱度之积的情况下才会用此法。它不能用硫酸作为离子交换装置的再生剂。如果采用弱酸树脂来处理碱性废水, 投资和运行费用会比较高, 但的效果会相当不错;

2) 处理含悬浮物、有机物等废水, 一般采用沉淀、絮凝、澄清的办法进行处理;

3) 处理含铁、铜等重金属的废水, 需要采用集中处理的方式, 通过PH值调整、絮凝、氧化以及澄清等简易工艺流程;

4) 设计处理含油污水系统的方案, 必须根据工程建设规模、污水水量、燃油类别、排放标准及水质来设计。一般含油污水处理流程可如下: (1) 含油污水隔油池气浮池回收利用或排放; (2) 含油污水隔油池油水分离器回收利用或排放;

5) 目前许多火电厂为了节约淡水资源, 在处理循环水排污水的时候, 多采用干除灰系统, 不能实施干除灰系统的, 则利用设计入提高灰水比例, 减少冲灰的水量, 虽说如此, 循环水排污水还是作为一股很大的水被排放掉了。因为水资源的紧缺, 各大火电厂都考虑要回收这部分水, 通过处理后实现再利用, 但循环水排污水的水质已经受到很大污染, 若希望回收后继续作为循环水的补充水, 可以考虑石灰处理、澄清、过滤等处理措施, 另外还需要考虑深度的除盐问题, 可采用反渗透、离子交换等措施;

6) 对于电厂冲灰水的治理主要是去除冲灰管道结垢以及降低冲灰排水的pH的问题上。具体的治理方式如下:

(1) 炉烟处理方式。即是用含有SO2和CO2等酸性气体的炉烟来中和冲灰水中的碱性成分;

(2) 处理管前污垢法。即是在灰浆输送过程之前让相关的Ca (OH) 2与水中Ca (HCO) 2相遇生成CaCO3的反应完成, 这样就不会造成输灰管道和灰浆泵体的结垢现象;

(3) 循环使用冲灰水。为节约用水, 现在大部分火电厂都会采用回收利用灰水的措施, 但是, 当灰水回收系统有结垢倾向时, 应采用添加阻垢剂的防垢措施。

3 结论

火力发电厂的废水回收利用的空间很大, 发展前景也广阔。回用的废水能够补给火力发电厂30%以上的水供给, 不但节省淡水资源, 同时, 废水的回用又可以减少污水排放量, 二者结合, 既节约又环保。

摘要：水资源是人类生产活动和生活中必不可少的物质。随着社会的发展, 我国的水资源耗费越来越严重, 如今我国人均占水量大约为世界的1/4, 成为一个名副其实的缺水大国。因为水资源的不足, 国民经济和社会发展受到限制。其中火力发电厂的耗水程度最为惊人, 火力发电厂每一个生产环节都要排出大量污水、废水。这些污水废水还污染了周围的环境, 对人类生活甚至生存存在很大威胁。本文就我国火力发电厂废水回收利用的情况进行分析, 并针对问题提出了有效的废水回收利用办法, 以达到提高节约用水, 减少废水对环境的污染目标。

关键词：火力发电厂,废水,回收利用

参考文献

[1]王峰.火电厂循环经济模式研究[D].河北:华北电力大学, 2007.

[2]宋雷, 高新民.火力发电厂节水途径探讨[J].电站系统工程, 2006 (2) .

[3]熊莉.火电厂节水的一项有效措施——介绍废水回收与一水多用[J].江西能源, 2006 (3) .

退浆废水中聚乙烯醇回收技术的研究 第5篇

退浆废水中聚乙烯醇回收技术的研究

摘要：采用盐析法回收处理退浆废水中的聚乙烯醇(PVA),结果表明,盐析法可有效回收PVA,其最佳工艺条件为:硫酸钠用量14g/L,硼砂用量1.4 g/L,反应时间20 min,反应温度50℃,溶液pH值为8.5～9.5.当PVA浓度达到12G/L时,其回收率>90%.作 者：郭丽    奚旦立    马春燕    GUO Li    XI Dan-li    MA Chun-yan  作者单位：东华大学环境科学与工程学院,上海,51 期 刊：净水技术  ISTIC  Journal：WATER PURIFICATION TECHNOLOGY 年，卷(期)：, 27(1) 分类号：X703 关键词：聚乙烯醇回收    退浆废水    盐析法    工艺条件   

苯胺废水回收精馏装置控制设计优化 第6篇

苯胺黑[1]是最早的有机合成颜料, 是一种利用价值很高的化学用染料。苯胺黑着色力强, 分散能低, 吸光性能非常强, 颜色稳固性能十分好。现结合某精细化工厂苯胺回收配套醇溶苯胺黑生产装置分析精馏优化过程[2], 其原料为化工厂醇溶苯胺黑生产含苯胺的废水, 其中苯胺含量3%～5% (w%) , 除含有醇溶苯胺黑生产所使用的催化剂三氯化铁 (大约1%, w%) 外, 不含其他任何阴离子、阳离子, 并不带沉淀物和机械杂质, 该废水经加烧碱后, 三氯化铁形成氢氧化铁或氢氧化亚铁沉淀, 并部分呈胶体状, pH=10～11, 其设计规模为120吨/天, 操作弹性70%～110%, 精馏装置回收废水反应中含有少量的苯胺 (3%～5%wt) 返回至反应系统循环使用, 再进行废水排放。该装置投入使用后, 在操作中发现该分离装置除分离效果不好外, 且处理能力达不到设计要求。

随着企业发展, 装置的处理回收能力需进一步提高。为此于2009年初更新苯胺回收蒸馏塔, 并采用了DCS控制系统, 于2009年5月投入运行, 且一直运行正常。本设计为回收醇溶苯胺黑生产中的苯胺, 系统循环使用为优化目的, 使废水达标排放。

2 苯胺回收DCS控制系统构成与实施方案

苯胺回收装置采用单参数控制[3], 包含废水进料和蒸汽进料流量控制, 两者流量采用比例调节;塔底和闪蒸罐液位控制、苯胺水冷却温度控制;对流量、液位、压力、温度等仪器和调节阀可按惯例选取;对仪表空气源、电源等动力供应无特殊要求。

2.1 控制系统构成

苯胺回收DCS控制系统由硬件系统和软件系统两部分组成。现场仪表均使用国内优质产品。硬件根据实际情况配置 (如图1所示) , 由现场仪表、控制站、通讯总线以及操作上位机组成, 配置了两个控制站, 操作上位机通过SCnet过程控制网和控制站进行通讯。控制站内由电源、主控卡、数据转发卡以及输入输出卡等硬件构成。此外还配置了打印机一台、UPS不间断电源一个。软件配置包括监控软件和组态软件两部分[4], 其组态软件包括基本组态软件 (SCKey) 、流程图制作软件 (SCDraw) 、报表制作软件 (SCForm) 、编程语言 (SCLang) 等。在组态软件上很容易实现各种画面编辑和复杂控制的构造。

2.2 回收节能工艺

苯胺黑生产中反应产生的废水即苯胺水经加烧碱中和后进入染料水储罐 (R-101A、B) , 在回收塔 (T-101) 中回收苯胺, 脱除苯胺后的废水送往废水储罐 (R-106) , 在蒸馏塔中回收苯胺, 脱除苯胺后的废水送往污水处理工段, 工艺流程如图2所示。将染料水储槽中的苯胺水用苯胺水泵 (P-101A、B) 经过苯胺水预热器 (E-101) 输送至蒸馏回收塔, 采用电磁流量计计量苯胺水的流量, 经过预热器壳程的苯胺水温度大约75 ℃, 从蒸馏回收塔的塔顶进料, 蒸汽在经过流量计计量 (FICA-101) 后直接送入塔底。苯胺水的蒸汽从塔顶出去, 从塔底出来的废水仅含有0.05%以下的苯胺成分。

回收塔的温度分布为:塔底 (TR-105) 104 ℃, 塔中部 (TI-104) 102 ℃, 塔顶 (TRA-103) 101 ℃。回收塔 (T-101) 的液位用液位调节计 (LICA-102) 控制, 从回收塔顶出来的蒸汽与苯胺水进料换热, 未冷凝的蒸汽进入空冷器 (A-101) 冷却到低于60 ℃, 后与预热器的冷凝液相混合进入水苯胺冷凝器继续冷却到40 ℃左右, 然后送分离罐 (R-103) 进行分层, 用界面分离器 (R-104) 调节苯胺水分离罐的液位, 水苯胺冷凝器 (E-102) 采用循环水进行温度调节。水的沸点100 ℃, 将温度控制在93 ℃左右苯胺即挥发, 而水就从塔的底部流出来, 经过多层塔蒸馏, 达到回收目的。

苯胺水分离后, 得到纯净苯胺送往苯胺黑车间继续循环使用, 上层水进入返回到染料水储罐循环蒸馏以回收其中苯胺。苯胺回收塔底, 出料废水送往闪蒸罐。为回收废水所含热量, 利用塔釜蒸汽通过喷射器来蒸发废水中的部分水分。热量回收后废水通过废液泵送往污水处理工序。

3 苯胺回收DCS控制优化设计

本装置自控部分采用了目前工业控制中先进的DCS控制系统, 即分散集控制系统。由现场仪表、控制站、通讯总线, 以及操作上位机组成, 采用单回路控制和比值控制优化设计。

3.1 优化单回路控制

为保证系统运行的可靠性, 以及控制精度, 苯胺回收装置中流量、液位及温度控制均采用PID控制[5,6], 流量分别有废水进料和蒸汽进料流量控制, 两者流量采用比例调节、塔釜和闪蒸罐的液位控制、循环冷却水的温度控制。单回路PID控制是控制系统中最常用的控制系统[6], 例如其塔釜液位的控制模型 (如图3) , SV实际对象为塔釜液位的目标设定值, PV实际对象为塔釜液位的实际测量值, MV实际对象为塔釜液位出口调节阀的调节输出值, DV为目标设定值与实际值的偏差, 而闪蒸罐液位与循环水回路温度调节的控制模型也是单回路PID控制系统, 与上面的塔釜液位的控制模型相同。

3.2 优化比值控制

为保证苯胺水蒸馏质量, 同时保证最大程度节省蒸汽用量, 所以苯胺水进料流量与蒸汽流量采用比值调节, 设计中最重要的控制回路是苯胺水与蒸汽比值控制[7], 其控制系统模型如图4所示Qa主变量实际对象为苯胺水进料流量, Qb副变量实际对象为蒸汽进料流量, InSv内部给定值实际对象为流量比值, PV反馈测量值实际对象为蒸汽流量实际测量值, DV为目标设定值与实际值的偏差, MV预算控制值实际对象为蒸汽调节的实际输出值.

3.3 监控优化设备设计量参数

该系统具有显示、历史数据查询、报警、记忆、打印等功能。生产运行中, 苯胺水进料采用流量调节控制, 设计处理量为12.5 t/h, 蒸汽进料设计流量为3.3 t/h。在实际生产过程中, 蒸汽流量的测量需要增加温压补偿, 以得到准确的流量数据, 并在DCS系统做流量累计, 以方便日后工作考核以及成本核算。生产运行过程中, DCS系统需要对整个控制对象做全面的监控 (如图5所示) 。

控制设备中, 苯胺水的进料与蒸汽的流量控制关系到苯胺产品蒸发量以及整个生产的安全系数, 若控制不当可能会出现严重的生产事故, 所以流量的计算非常重要。由于苯胺水中含有Cl、Te离子等, 必须采用防腐的电磁流量计, 蒸汽流量的计量使用涡街流量计, 测量苯胺水的蒸汽质量流量时, 输出脉冲信号不受流体组分变化影响, 输出脉冲频率反映了实际工况的蒸汽密度, 即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与漩涡发生体及管道的尺寸有关, 但作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量, 流量的输出信号应同时检测体积流量和流体密度, 流体组分对流量计还是存在直接影响, 见表1 (表中设备位号见图2) , 即运算需考虑压力、温压补偿影响。利用涡街流量计测量蒸汽质量流量, 通过涡街流量计输出频率及涡街流量系数, 计算出质量流量[8]。其流量公式为:

$q{}_{\text{m}}=\rho mdf\frac{\text{π}D{}^2}{4S{}_r}$

式中:qm蒸汽质量流量, kg/h ;ρ被测液体密度, kg/m3;m漩涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面程比;d漩涡发生体硬面宽度, m;f漩涡发生频率, Hz;D表体通径, m;Sr斯特劳哈尔系数。

在DCS系统中, 实现蒸汽流量测量的温度、压力补偿是将计算过程用计算机程序编制软件模块实现。其核心是工况密度补偿系数计算, 过热蒸汽密度表在补偿计算中是二维的表格 (横纵向为温度、压力) 确定密度。依据补偿精度选取足够分度的表格, 实际工况围绕设计工况做小幅度波动, 密度表格可以在设计工况附近分度细一些, 保证足够补偿精度。重要数据要有报警设置及保留历史曲线。保存运行监测数据如表2。

4 结 论

该系统更新投运半年以来, 与原系统相比, 生产各工况很稳定, 产品质量、产量及劳动生产率有了明显的提高。采用蒸汽流量自动调节的蒸馏塔苯胺回收装置处理后, 净化水苯胺含量500 ppm;回收苯胺的浓度为≥92% (w%) 。降低了热能消耗, 而且苯胺价格昂贵, 通过对苯胺的回收极大地降低了成本, 使整个产品过程更具有市场竞争力。实现了苯胺黑车间苯胺废水的达标排放。

参考文献

[1]刘治禄, 等.织物单面防印印花[M].上海:东华大学出版社, 2008:73-75.

[2]薛美盛, 祁飞, 吴刚, 等.精馏塔控制与节能优化研究综述[J].化工自动化及仪表, 2006, 33 (6) :4.

[3]徐良才.氯乙烯精馏装置的控制方案[J].中国氯碱, 2007, (8) :30-31.

[4]张建侯, 许锡恩.化工过程分析和计算机模拟[M].北京:化学工业出版社, 1989:47-69.

[5]Advaneed Proeess Control StrategieS’93, Hydroearbon Proeessing, Sept, 1993, 79-149.

[6]陈祥光, 等.控制系统模型简化及参数寻优的仿真[J].计算机仿真, 1996, 13 (3) :30-37.

[7]刘青.氨纶工程DCS系统方案设计[J].化工自动化及仪表, 2000, 27 (1) :14.

纯水机废水回收利用技术研究 第7篇

1 社会现状

水是生命之源, 生活饮用水质的好坏与人们的身体健康密切相关。我们日常生活饮用的自来水虽然经过了净化、消毒处理, 达到了生活饮用水的水质标准要求, 但在生活饮用水的输配过程中, 存在造成二次污染的问题, 随着生活饮用水输配设备和管网的逐步老化, 二次污染问题将会越来越严重。部分用户使用的桶装水, 由于储存时间较长, 水质不够新鲜, 并且在其生产和运输过程中也存在污染问题。另外, 饮水机的储水胆、水道、聪明座等部位长期得不到清洗或消毒, 就会成为细菌和病毒滋生的温床, 也会对饮用水造成污染。

纯水机作为安装于用户家中的终端水处理设备, 彻底解决了上述问题, 让人们的生活饮用水安全得到了保证。随着人们生活水平的提高, 和对身体健康重视程度的不断加强, 对生活饮用水的质量也有了更高的要求, 越来越多的家庭选择安装了纯水机, 对生活饮用水进行进一步的净化处理。

2 存在问题

纯水机是应用高分子反渗透膜技术, 对原水进行净化处理的, 基于所应用技术的原因, 它在对自来水进行净化处理的过程中, 必然会产生废水。目前, 市面上销售的纯水机的纯水:废水比例一般为1:3至1:5 (这个比例视原水的水质、水压等不同而有所浮动变化) , 按照每个用户每天30L的纯水使用量来计算, 则每天产生的废水量最少是90L。目前, 所有纯水机产品的废水都是从下水道直接排掉的, 虽然建议用户可以将废水进行回收利用, 但在实际使用中, 由于目前市面上还没有专门针对纯水机废水回收再利用的产品装置, 用户自行回收和再利用废水存在极大地不便利性, 因此, 废水实际上都是从下水道直接被排掉了。

按照全国目前有200万台纯水机的投运数量计算, 则每天白白从下水道排放掉的废水量总计为1.8亿L, 合18万m3, 每年为657亿L, 合6570万m3。每立方水的价格按照3.00/m3元计算, 则每个用户家庭每月浪费掉的自来水价值8.10元, 每年为97.20元, 全国每天浪费掉的自来水价值54万元, 每年浪费掉的自来水价值19710万元。这是一项巨大的浪费, 这不仅是对金钱的浪费, 更是对有限水资源的浪费。

随着社会上纯水机使用数量的不断增加, 这项浪费数据将会呈进一步攀升的趋势。

3 分析问题

通过对各类纯水机产品的制水工艺流程的分析研究得知:纯水机的制水过程是一种纯物理的净化过程, 它通过将PP棉 (聚丙烯熔喷) 滤芯、活性炭滤芯、超滤膜滤芯和反渗透膜滤芯四种类型的滤芯, 以各种不同的方式进行组合, 再配合增压水泵提供外力, 对原水实施逐级过滤、吸附、净化处理, 把原水中的红虫、泥沙、铁锈、藻类、异色、异味、余氯、细菌、病毒、重金属、有机物等物质过滤、吸附除去, 最终获得纯水。由于高分子反渗透膜的孔径为0.0001um, 原水溶液中, 只有水分子能够通过, 而其它物质的分子直径都大于0.0001um, 不能通过反渗透膜滤芯, 都被过滤留存在了废水溶液中, 随着废水溶液被排掉。

经过上述分析可知:实际上, 纯水机净化处理自来水所产生的废水, 只是一种概念上的叫法, 它并不是真正的不可被使用的“废水”, 它是由纯水机净化处理自来水而产生的, 相比原水含有较高浓度的藻类污染物、细菌、病毒、余氯、重金属、无机盐及有机化学污染等物质的, 净化处理自来水的尾水。事实上, 自来水由于已经经过了纯水机PP棉滤芯、活性炭滤芯、超滤膜滤芯 (该工艺流程依据不同品牌纯水机产品的制水工艺流程的设计有所变化) 的过滤、吸附, 同自来水原水相比较, 废水中的红虫、泥沙、铁锈、异色、异味、部分余氯、直径大于1um的悬浮物、胶体等已经被过滤、吸附除去了, 因此, 该废水是完全可以被回收再利用, 用于除饮用、煮饭以外的洗脸、洗衣服、摆拖布、摆抹布、冲厕所、浇花等, 是完全安全的, 也很有必要对这部分被白白浪费掉的水资源进行回收再利用。

4 解决方案

基于前述分析研究的结果, 纯水机废水回收利用技术专门就纯水机废水的回收再利用问题进行了探索研究, 提出了切实可行的、简便有效的解决方案, 很好的解决了纯水机净化处理自来水所产生废水的直排浪费问题, 实现了对废水的回收储存和再利用。

4.1 方案系统组成

纯水机废水回收利用技术方案的工艺系统包括:纯水机废水储水箱、进水管线、溢水管线、取水管线、取水控制阀门五大组成部分。

为了便于更加清楚明白的说明纯水机废水回收利用技术的技术方案、工艺流程、应用效果及优点, 下面结合具体实施方案如图1所示, 对纯水机废水回收利用技术方案的工艺系统及工艺流程进行详细的说明。

1.纯水机, 2.进水管线, 3.纯水机废水储水箱, 4.溢水管线, 5.下水道, 6.取水管线, 10.取水控制阀门, 11.座便器取水控制阀门, 12.橡胶软管13.常压浮球底阀, 14.多功能座便器水箱盖, 15.座便器

4.2 方案系统连接

将纯水机废水回收利用技术工艺系统的纯水机废水储水箱, 安装固定在卫生间座便器储水箱上部适宜位置的墙面上, 将进水管线的一端同纯水机废水储水箱的进水口相连接, 另一端同纯水机的废水口相连接。将溢水管线的一端同纯水机废水储水箱的溢水口相连接, 另一端插入就近的下水道中放置。将取水管线的一端同纯水机废水储水箱的取水口相连接, 另一端支分成两路支管线, 一路支管线的末端安装有取水控制阀门, 用户通过操作阀门的开关, 可以实现直接接取使用纯水机废水储水箱中所回收储存的废水;另一路支管线为座便器取水支管线, 包括依次相连的座便器取水控制阀门、橡胶软管、常压浮球底阀、多功能座便器水箱盖、座便器, 实现了给座便器储水箱供水, 将纯水机废水储水箱所回收储存的废水用作座便器冲洗用水的功能。

4.3 方案系统工作流程

当纯水机工作时, 其净化处理自来水所产生的废水, 自纯水机的废水口流出, 流经进水管线, 进一步的进入纯水机废水储水箱中积聚储存, 当所回收储存的废水液位到达纯水机废水储水箱的溢水口时, 超出纯水机废水储水箱有效容积的废水, 将沿着溢水管线, 自行溢流排入就近的下水道, 不会发生所回收废水的外溢现象。

当用户需要直接接取使用纯水机废水储水箱中所回收储存的废水时, 只需打开取水管线末端的取水控制阀门, 纯水机废水储水箱中所积聚储存的废水, 在重力的作用下, 会沿着取水管线自流, 流经取水控制阀门, 被用户方便的接取使用。

当座便器的储水箱缺水, 需要补充水量时, 位于座便器取水支管线末端的常压浮球底阀将会自动打开, 纯水机废水储水箱内所回收储存的废水, 在重力的作用下, 将会沿着取水管线自流, 流经座便器取水控制阀门, 进一步的流经橡胶软管, 再进一步的流经常压浮球底阀, 进入座便器的储水箱内, 实现给座便器储水箱的补水。当座便器的储水箱的水位上升到预先设定的最高控制水位位置时, 常压浮球底阀将会自动关闭, 关断补水, 座便器即进入待用状态。

可以依据前述解决方案, 制造出专用产品, 让纯水机废水回收利用技术得到广泛的推广应用, 实现对纯水机废水的回收储存和再利用, 减少浪费, 达到节约用水和提高水资源利用效率的目的。

5 方案优点

1) 由于纯水机的废水是经过增压泵增压后的有压排水, 所以, 纯水机废水储水箱的安装高度在建筑物的建筑层高范围内可以自由选定, 不会对废水的回收储存造成阻碍。

2) 纯水机废水回收利用装置系统, 完全没有使用外来动力支持, 完全是利用地球引力作用, 通过高差因素, 利用水的重力自流性能来实现对废水的再利用供给功能的。

3) 由于纯水机废水回收利用装置系统是开放式的静压储水系统, 对阀门管件的承压要求不高, 因此, 该技术方案容易得到广泛的实施应用, 依据该技术方案所开发的专用产品也容易进行制造, 产品系统使用的可靠性和稳定性也较高, 使用寿命也长。

4) 鉴于所回收废水的实际利用方向, 制造专用产品的材料可以选用非食品级材料进行加工制造即可, 产品系统的阀门管件可以选用现有的标准件产品即可, 因此, 专用产品的制造成本较低, 并且较容易组织生产。

6 结语

总上所述, 纯水机废水回收利用技术很好的解决了纯水机净化处理自来水所产生废水的直排浪费问题, 实现了对纯水机净化处理自来水所产生废水的回收储存和再利用, 提高了水资源的利用效率, 减少了水资源的浪费, 是一项行之有效的水资源节约利用技术举措, 这项技术的推广应用, 对于用户家庭来说是节约用水, 节约家庭水费开支;对于社会来说, 可以取得巨大的水资源节约成效, 具有重大的现实意义和社会经济效益。

摘要：随着人们生活水平的提高, 和水资源污染问题的日益加重, 越来越多的居民家庭选择安装了纯水机, 对生活饮用水进行进一步的净化处理。纯水机是应用高分子反渗透膜技术对原水进行净化处理的, 必然会产生废水。纯水机产生的废水目前都是从下水道被直接排掉的, 存在巨大的水资源浪费问题, 纯水机废水回收利用技术针对纯水机废水的回收储存和再利用问题进行了研究, 提出了解决方案, 实现了对纯水机废水的回收再利用, 提高了水资源的利用效率, 减少了水资源的浪费, 是一项行之有效的水资源节约利用技术举措。

DMAC的回收及废水处理 第8篇

1 DMAC的废水处理

二甲基乙酰胺( DMAC) 是重要的医药原料,广泛用于头孢类、阿莫西林等抗生素类药品的生产。另外,二甲基乙酰胺的强溶解性,使它在涂料、医药、塑料薄膜、耐热合成纤维、丙烯腈纺丝等领域得到了广泛应用。目前,国外的聚酰亚胺薄膜、可溶性聚酰亚胺、聚酰亚胺- 聚全氟乙丙烯复合薄膜、聚酰亚胺( 铝) 薄膜、可溶性聚酰亚胺模塑粉等材料的生产多使用二甲基乙酰胺做溶剂,国内的高分子合成纤维纺丝领域也使用其作为优良的极性溶剂。

由于其性能优异,用处广泛,每年大量的含DMAC的废水在生产过程中被倾倒入环境中,这些废水中的有毒物质会对水体环境造成巨大的破坏力。目前国内外对含DMAC废水处理多采用生化法、超临界水氧化法、光催化氧化、物化法,化学法等。下面简要介绍几种应用效果较好的DMAC处理方法。

1. 1 Fenton氧化法处理DMAC废水

Fenton氧化法是高级氧化工艺处理废水的方法之一,特别是在处理有毒有害废水中得到成功应用。Fenton试剂是由Fe2 +和H2O2混合而成的一种氧化能力很强的氧化剂,其作用机理是在酸性条件下,以Fe2 +作为催化剂,使H2O2生成具有强氧化性且反应活性高的·OH,该活性自由基通过电子转移,将水中的有机物被氧化分解成为小分子的过程。

杜昭［10］、杜海霞［11］等都曾用Fenton法处理DMAC废水, 收到较好效果。李杰［12］采用铁碳微电解- Fenton试剂处理DMAC废水利用Fenton试剂- 混凝沉淀法预处理DMAC废水。

随着科技进步与发展,Fenton氧化法得以向光化学和电化学方向发展,程爱华［13］利用耦合铁炭微电解法处理酰胺类废水,研究表明在铁炭微电解之前进行Fenton氧化会得到最佳效果。研究发现相比Fenton法,运用Fenton氧化法耦合铁炭微电解法对酰胺类废水进行处理可以降低运行成本。

电Fenton法能够自动产生H2O2,技术成熟,但是阴极材料的选用大大限制了它的发展,石墨玻璃碳棒和活性炭纤维等阴极材料,电流效率比较低,过氧化氢的产量过低; 新型阴极材料如三维电极等,虽然电流效率得到提高,但是提高了成本。

因光Fenton法及超声波Fenton法等优点较多,可以高效的去处DMAC,其发展方向是对聚光式反应器的研制和光Fenton - 生物联用技术［14 － 17］。

1. 2 UASB法处理DMAC

UASB是即升式厌氧污泥床,是生化法处理工业废水的一个有效途径。UASB反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床,污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。

段妮妮［18］等研究了利用UASB法处理腈纶中的DMAC,从微量金属元素、p H值、温度、水力停留时间( HRT) 、进水污染物浓度等五个方面研究了反应器运行效果的差异。发现微量金属有利于废水的降解; 通过预处理可降低进水中有毒物质浓度,从而有效避免初期酸化现象,UASB法工艺能够达到90% 以上的去除率。

2 DMAC的回收利用

尽管现在国外处理高浓度DMAC废水的方法较多,但是相对都存在一定的技术缺陷,相对存在高成本、高能耗、设备投资大、运行费用高等诸多实际问题,在环境问题广泛引起民众关心的当下,回收利用,降低排放是一个有效的处理方式。如何探索新的高效节能方法将成为国内外学者重点研究的课题。

2. 1萃取法

萃取法,是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同的原理,把溶质从用一种溶剂转移到另一溶剂中的操作方法。常用的处理DMAC废水的方法有液—液萃取、超临界萃取、膜萃取等方法［19 － 21］。清华大学化学工程联合国家重点实验室曾模拟氯仿作萃取剂处理DMAC废水［22］,发现萃残液进行汽提回收氯仿后,最终排放的废水中DMAC的浓度可降至180 mg/kg。 这种方法优点是能耗低,对低浓度的DMAC回收率高。缺点是引入了萃取剂,萃取剂的损耗极容易造成对环境的二次污染。

2. 2精馏法回收DMAC

二甲基乙酰胺为高沸点溶剂( 沸点为165. 5 ℃ ) ,精馏是其回收的另一种方法［23 － 24］。

目前,在氨纶生产工艺中,大部分都是使用DMAC作为聚合溶剂,在聚氨酯纤维生产过程中,由于聚合原液粘度检测取样和放流、原液过滤器清洗、纺丝组件投位前的放流以及聚合过程异常产生的聚合原液等造成大量的氨纶废原液。氨纶废原液中含有63% ~ 75% 的DMAC。目前,国内的主要氨纶生产厂家烟台泰和新材料股份有限公司和华峰氨纶股份有限公司都采用DMAC作溶剂,其回收精制工艺采用两塔提纯法,以此种方法,可使DMAC的回收率达到98% 。

精馏法回收DMAC时,容易导致其有少量分解,分解形成的酸会对管道造成腐蚀,这是不容忽视的副反应。

江苏双良氨纶有限公司采用改良的萃取- 精馏组合技术联合处理DMAC的废液［25］。该方法一方面采用水分离和压滤分离技术,提高将氨纶废原液中的DMAC的提取,从而还解决了精馏法能耗高,萃取法产生二次污染的缺点,也为DMAC废水的处理提供了一种的新思路。

3结论与展望

DMAC废液种类繁多,根据其废液的浓度及组成不同,其回收处理方法也不相同。例如氨纶废原液中二甲基乙酰胺的含量较高,回收利用将有利于环保、避免浪费,工业应用较广的是精馏法通过精制塔完成提纯回收,达到再利用目的。今后随着科技的发展,改善回收技术的关键点是降低能耗,减少二次污染。对于较低浓度的DMAC,查阅国内外文献发现,保护环境,通过UASB法等将废液转换成燃气,或者采用多种方法混合使用及处理废液的新设备的研发及工艺流程的改进,是DMAC废水处理的发展新方向。

电镀废水中镍的回收和利用 第9篇

关键词：电镀废水,镍离子,化学沉淀法,回收工艺,润滑油,添加剂,废水处理

电镀是利用电化学的方法对金属和非金属制品的表面进行装饰、防护及获取某些新的性能的一种工艺过程,在国民经济各领域中被广泛应用[1]。然而电镀厂每年要排放大量的电镀废水,据资料记载,年排放量达4109 m3以上,大致占全国工业废水排放总量的20%,占全国工业与城市生活废水排放总量的10%[2]。由于电镀废水中含有自然界中不能降解的重金属离子,如不处理就直接排放,将对自然水体、生态环境和人类造成极大危害[3]。目前电镀含镍废水的处理方法主要有化学沉淀法、电化学处理法、氧化还原处理法、生物处理法和膜分离技术等[4,5]。润滑油抗磨减摩添加剂可通过在摩擦表面形成抗磨膜,降低剪切应力,提高承载能力[6,7]。将电镀含镍废水回收产物作为润滑油添加剂,是对该废水进行资源化利用的有效途径。

本工作采用化学沉淀法回收电镀含镍废水中的Ni2+,研究了电镀含镍废水中Ni2+的回收工艺和各因素对回收效果的影响,为电镀含镍废液的回收、利用及环境保护提供研究基础,也为今后的进一步实验研究和工业推广应用提供参考。

1 实验部分

1.1 废水水质

实验用废水取自某电子电镀镍生产企业排放的电镀废水。废水主要成分为ρ(Ni2+)1.75 g/L,ρ(H3BO3) 0.508 8 g/L,ρ() 191.7 mg/L,ρ(Cl-)2.023 5 g/L,pH 1.5～2.0。

1.2 试剂和仪器

实验用试剂均为化学纯。

国华JJ-1型精密增力电动搅拌器:常州国华电器有限公司;unico7321型紫外分光光度计:尤尼柯(上海)仪器公司;电子恒温水浴加热器:金坛市金华仪器厂;四球摩擦磨损试验机:济南试金集团。

1.3 实验方法

一定温度下,在50 mL Ni2+质量浓度为1 750.00 mg/L的废水中加入一定量浓度为0.1 mol/L的NaOH溶液和质量分数为5‰的絮凝剂,搅拌一定时间后静置1 h,过滤,测定滤液中的剩余Ni2+质量浓度[8,9]。滤饼即为回收产物Ni(OH)2。

向润滑油中加入分散剂油酸和一定量的回收产物Ni(OH)2,机械搅拌并超声分散,通过四球摩擦磨损试验机进行润滑油的摩擦磨损性能研究。

1.4 分析方法

电镀含镍废水中Ni2+质量浓度的测定方法见文献[10]。

2 结果与讨论

2.1 絮凝剂种类对回收工艺的影响

分别以聚丙烯酸钠、聚丙烯酰铵、聚乙烯醇为絮凝剂,考察絮凝剂种类对Ni2+回收工艺的影响。当静置时间为15 min时,以聚丙烯酸钠为絮凝剂的废水上层已经澄清;静置25 min时,以聚丙烯酰铵为絮凝剂的废水上层澄清。由此可见,3种絮凝剂中聚丙烯酸钠的絮凝效果最好、聚丙烯酰铵次之、聚乙烯醇最差。以下实验均以聚丙烯酸钠为絮凝剂。

2.2 NaOH溶液加入量对剩余Ni2+质量浓度的影响

在反应温度为30℃、废水pH为12、搅拌转速为400 r/min、搅拌时间为10 min的条件下,NaOH溶液加入量对剩余Ni2+质量浓度的影响见图1。由图1可见:随NaOH溶液加入量的增加,废水中剩余Ni2+质量浓度不断减少;当NaOH溶液加入量为70 mL时,剩余Ni2+质量浓度趋于平衡。

2.3 废水pH对剩余Ni2+质量浓度的影响

在反应温度为30℃、NaOH溶液加入量为70 mL、搅拌转速为400 r/min、搅拌时间为10 min的条件下,废水pH对剩余Ni2+质量浓度的影响见图2。由图2可见:随废水pH的升高,剩余Ni2+质量浓度不断减少;当废水pH为12～13时,剩余Ni2+质量浓度基本稳定。

2.4 反应温度对剩余Ni2+质量浓度的影响

在废水pH为12、NaOH溶液加入量为70 mL、搅拌转速为400 r/min、搅拌时间为10 min的条件下,反应温度对剩余Ni2+质量浓度的影响见图3。由图3可见,随反应温度升高,剩余Ni2+质量浓度逐渐减少。但随反应温度的升高,一方面反应的能耗将会增大;另一方面,从回收工艺的难易程度看,温度升高会增加工艺的难度。因此,实验选择反应温度为30℃。

2.5 搅拌转速对剩余Ni2+质量浓度的影响

在反应温度为30℃、废水pH为13、NaOH溶液加入量为70 mL、搅拌时间为10 min的条件下,搅拌转速对剩余Ni2+质量浓度的影响见图4。由图4可见:随搅拌转速的增加,剩余Ni2+质量浓度先降低再大幅度升高;当搅拌转速为1 250 r/min时,剩余Ni2+质量浓度最低。

2.6 搅拌时间对剩余Ni2+质量浓度的影响

在反应温度为30℃、废水pH为13、NaOH溶液加入量为70 mL、搅拌转速为1 250 r/min的条件下,搅拌时间对剩余Ni2+质量浓度的影响见图5。由图5可见:随搅拌时间的延长,残余Ni2+质量浓度不断降低;搅拌时间为2 min时,废水中Ni2+质量浓度从最初的1 750.00 mg/L降至0.75 mg/L,低于GB8978-1996《污水综合排放标准》(1 mg/L),并且Ni2+去除率达99.95%。

2.7 回收产物的应用

基础油(未加任何纳米粉末的润滑油)的摩擦系数为0.095 54。Ni(OH)2加入量(占润滑油的质量分数,下同)对摩擦系数的影响见图6。由图6可见:随Ni(OH)2加入量的增加,润滑油的摩擦系数逐渐减小;当Ni(OH)2加入量为0.5%时,加入Ni(OH)2的润滑油比基础油的摩擦系数减小14.7%;当Ni(OH)2加入量为0.9%时,摩擦系数减小了26.1%;当Ni(OH)2加入量为1.3%时,摩擦系数减小了31.7%。由此可见,Ni(OH)2的加入大大减小了润滑油的摩擦系数。

Ni(OH)2加入量对磨斑直径的影响见图7。实验用钢球均经过石油醚超声清洗。由图7可见:随Ni(OH)2加入量的增加,磨斑直径先减小后变大;当Ni(OH)2加入量为0.9%～1.1%时,磨斑直径最小,此时润滑油的抗磨性能最佳;继续增加Ni(OH)2的加入量,磨斑直径开始增大。其原因可能是因为单位体积润滑油中过多的Ni(OH)2在摩擦过程中容易聚集成比较大的颗粒,不能起到填补磨损表面的作用,并与摩擦表面产生摩擦,充当了磨粒,从而增加了钢球间的摩擦,使得磨斑直径增大[11,12]。综上所述,回收产物Ni(OH)2的加入可有效改善润滑油摩擦磨损性能,Ni(OH)2的最佳加入量约为1.1%。

3 结论

a)回收电镀含镍废水中Ni2+的最佳工艺条件为:反应温度30℃,废水pH 12～13,NaOH溶液加入量70 mL,以聚丙烯酸钠为絮凝剂,搅拌转速1 250 r/min,搅拌时间2 min。采用该工艺,废水中Ni2+质量浓度由最初的1 750.00 mg/L降至0.75 mg/L,达到GB89781996《污水综合排放标准》,且Ni2+去除率达到99.95%。

b)将回收产物Ni(OH)2用作润滑油添加剂可有效改善润滑油的摩擦磨损性能。随Ni(OH)2加入量的增加,润滑油的摩擦系数持续减小,磨斑直径先减小后变大。润滑油中回收产物Ni(OH)2的最适当加入量为1.1%。

参考文献

[1]何升霞,姬相艳.利用废铁屑处理含铬废液试验研究.油气田环境保护,2002,10(2):36-37

[2]潘碌亭,肖锦.液膜法在处理工业废液中的研究和应用工业水处理,1999,19(5):6-8

[3]魏先勋.环境工程设计手册.长沙:湖南科学技术出版社,1992.83-85

[4]张子间,刘玉荣,刘家弟.铁炭微电解—生化法处理电镀废水.化工环保,2007,27(4):338-341

[5]孙红,赵立军,杨永生.化学沉淀法处理化学镀镍废液中镍的研究.黑龙江大学自然科学学报,1999,16(2): 102-105

[6]王毓民,王恒.润滑材料与润滑技术.北京:化学工业出版社,2005.15-16

[7]王立光,胡泽善,赖容等.纳米氢氧化镍的制备及摩擦学性能.石油学报,2000,16(6):45-50

[8]刘小虹,余兰.纳米Ni(OH)_2的制备及其放电性能.电池工业,2004,9(3):145-148

[9] Liu Changjiu,Wang Huijing,Wu Huabin,et al.Study on Physical Speciality and Electrochemical Characteristics of Electrode Material of Amorphous Nano-Ni(OH)_2.Rare Metal Mater Eng,2007,36(1):1 545-1 548

[10]原国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法.北京:中国环境科学出版社,1998

[11]张振忠,高建卫,殷波等.金属纳米复合粉体改善润滑油的摩擦磨损性能研究.润滑与密封,2006,25(5):81-83

含铬工业废水的绿色回收技术 第10篇

铬是银灰色金属,自然界和生产中的铬多是以三价和六价的形式存在。三价铬形成的化合物较稳定,存在于食物和生物组织中,参与生物体代谢活动,是人体必须的微量元素。工业生产中使用的铬化合物多为六价,主要有铬酸酐、铬酸盐和重铬酸盐。六价铬化合物对动物和人有强烈的毒性,可导致急慢性中毒、皮肤损伤,甚至致癌并诱发基因突变[2]。美国环境保护局(EPA)将六价铬确定为17种高度危险的毒性物质之一。六价铬化合物口服致死量约1.5 g,水中六价铬含量超过0.1 mg/L就会中毒[3,4]。

近年来铬污染事件的报道层出不穷。1995年,广州人民化工厂1.3万t铬渣露天堆放在东圃镇竹笼岗,管理失控导致周围鱼场的鱼骨变形,菜地水田不能再种蔬菜和水稻,不少农民因接触污染的水源,患上一种难以愈合的疮。当地10万群众强烈要求清除这堆铬渣。广州市政府实施专项整治,历经5年的艰难曲折,方才清除“万吨定时炸弹”[2]。据调查,陕西、甘肃、湖南、河北、山西、宁夏、四川、云南和重庆等地在铬盐高额利润的驱动下,中小规模的铬盐生产厂蜂拥而上,不同规模的铬盐“渣山”像“毒瘤”一样一天天长大,已累积堆存铬渣500万t以上[5]。任意排放含铬废水、堆存铬渣,对土壤、地下水、河道所造成严重污染已越来越引起人们的广泛注意,重视含铬废水的污染,开展其污染治理和综合利用已成为一项势在必行的任务。

1 传统的回收技术

六价铬对人体健康的毒害很大,通过口腔进入人体后,可以引起一系列病变,如口腔粘膜增厚、水肿、上腹部疼痛、肝肿大,重者循环衰竭、失去知觉,以致死亡。还可引起贫血、神经炎、肺纤维化、心肌病变、肝、肾病变等。皮肤接触铬化物,可导致烧伤、接触性皮炎,还可引起愈合极慢的“铬疮”。由于Cr6+具有剧毒,目前世界各国对含有Cr6+的工业废水和铬渣的治理、综合利用极为重视,传统的回收技术有化学还原沉淀法和电解法。

1.1 化学还原沉淀法

还原沉淀法是目前发展时间较长,工艺比较成熟的一种处理方法。其原理是在含有重金属的废水中加入酸性试剂,先进行中和反应,然后加硫酸亚铁、亚硫酸盐和二氧化硫等还原剂,使呈溶解状态的Cr6+转变为不溶于水低毒的Cr(OH)3沉淀,已达到去除废水中Cr6+的目的。其方法有硫酸亚铁-石灰法、亚硫酸盐法、二氧化硫法、亚铁盐法和硫化碱法等。化学还原沉淀工艺的流程见图2[6]。

其中亚铁盐还原沉淀法是治理含铬废水的经典方法。该方法具有处理工艺简单,投资小,效果较好等优点。利用此工艺处理电镀废水,出水可以达到排放标准(GB8978-1996),但要消耗大量的还原剂,产生的污泥存在二次污染,运行费用较高。

1.2 电解法

电解技术在处理含铬废水的技术上较为成熟,在我国已有二十多年历史,已有一定的工业应用。该技术及氧化还原、絮凝和吸附作用于一身,具有操作简单、不易产生二次污染的特点。其原理是铁作为阳极将六价铬电解还原为三价铬,调节p H至中性或碱性,生成氢氧化铬沉淀达到去除目的。

1.2.1 基本原理和具体的工艺流程

原电池反应产生微电场,Cr2O72-或Cr O42-在微电场的作用下生成电泳,向原电池阳极(Fe)方向移动,并吸附在铁屑上。然后六价的Cr在微电场的作用下发生如下的反应:

经还原产生的Cr3+在溶液中的p H值调至中性或偏碱性时,可生成Cr(OH)3沉淀:

Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀及形成的络合离子均为优良的胶体絮凝剂,对水中的Cr6+和Cr3+产生吸附絮凝作用和网捕作用,能有效吸附水中不溶性物质,改善Cr(OH)3的沉降性能,使得Cr2O72-或Cr O42-最终被还原成Cr(OH)3沉淀而除去。

为了进一步回收铬,Cr(OH)3沉淀物用酸处理后,在分区反应器(见图3)中通过阳极氧化,生成重铬酸根离子,可作为蚀刻剂回收利用,或向含Cr3+离子的溶液中加入次氯酸钠,以生成重铬酸盐[7]。

1.2.2 电解技术的实践应用

电解技术在中小型电镀厂、小铬盐厂得到广泛应用。欧阳玉祝等[8]在铁屑用量为15%,废水p H值为4,常温下反应120min的条件下,对电解锰生产废水进行处理,Cr6+的去除率在99.7%以上,总铬的去除率达99.2%,处理后出水Cr6+的浓度由初始时的8~12 mg/L下降到0.0203 mg/L。该工艺用于湘西自治州某电解厂废水处理运行,实际Cr6+的去除率为99.45%,出水水质指标达到GB8978-96二级排放标准的要求([Cr6+]<0.15 mg/L,pH=6~9)。但该法在实际的应用过程中铁屑易出现沟流、结块和钝化现象,降低了处理效果,需要定期反冲洗,极大地增加了运行成本。另外,整个工艺流程中的p H调整较为繁琐,不便实际控制。

2 绿色的回收技术

绿色化工概念的提出始于2006年10月在天津召开的首届绿色化学科学与工程和过程系统工程国际论坛。绿色化工以元素经济性和零排放作为两个终极目标,使所有化学成分能够完全被利用,使产生的所有废物都能够变成资源重新利用。随着环保法规的日益严格和企业社会责任感的提高,企业也在自主或半自主地提高铬盐生产技术,寻找处理效率高、价廉、无二次污染的含铬废水处理技术,最大限度的降低含铬废水的污染。常用的绿色回收技术主要有以下几种。

2.1 膜分离法

膜分离法以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时,原料侧组分选择性透过膜,以达到分离、除去有害组分的目的。目前,工业上应用的较为成熟的工艺为电渗析、反渗透、超滤、液膜。电渗析法是研究开发最成熟的膜技术之一,用电渗析法处理电镀工业废水,处理后废水其他成分组成不变,有利于回槽使用。但是,采用电渗析法处理电镀废水,耗电量大,膜的质量尚待提高,使其在工业上的应用受到了限制。反渗透法始于20世纪70年代,在一定的外加压力下,通过溶剂的扩散,从而实现分离。主要用于局部回收水和有用物质,或者作为中间浓缩或脱盐装置。反渗透法已大规模用于镀铬漂洗水和混合重金属废水处理[9]。反渗透法的优点是能耗低、设备紧凑,处理后废水得以净化,可直接回槽使用。然而,反渗透法不具备获得高浓度溶液的能力,浓缩比有限,并且膜的质量还有待提高。

2.2 生物法

生物法主要是依靠人工培养的功能菌,通过静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合、絮凝、共沉淀作用和对p H值的缓冲作用,利用微生物处理无机重金属离子废水。根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物吸附法和生物絮凝法来除去废水中的六价铬[10]。

2.2.1 生物吸附剂-活性污泥吸附法

生物吸附是对于经过一系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附的概括,这些作用包括络合、鳌合、离子交换、吸附等。这些微生物从溶液中分离金属离子的机理有胞外富集、沉淀、细胞表面吸附或络合、胞内富集。利用生物体本身的化学结构及成分特性吸附溶于水中的金属离子,再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。屈艳芬等[11]利用由取枯草杆菌(Bacillus subtilis)、掷孢酵母(Sporobolomycetaceae sp.YJS)、产朊假丝酵母(Candida utilis)、黑曲霉(Aspergillus niger)、芽孢杆菌属(Bacillus)、酵母属(Saceharomyces)和根霉属(Rhizopus)构成含水量约为80%、含菌量为108~109 CFU·g-1的复合生物吸附剂FY01(10 g/L),在p H=2.5~6和5 g/L活性曝气处理电镀废水2 h后,总铬的去除率达71.5%~75.6%,50 d内对电镀废水进行的10次吸附实验中,铬去除率的极差均在5%以内。同时,活性污泥的增加能有效的促进铬的生物吸附效果。工艺流程图3所示。

生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能理清、易于分离回收重金属等特点,该法处理重金属含铬废水成本较低、省时、省材、无二次污染、有利于生态环境的改善,有很好的工业应用前景。此外,生物吸附剂是由多菌种组成的复合生物吸附剂,菌群中不同的菌种对铬的吸附具有不同的p H值,因此对废水的p H适应能力强,比单一的生物吸附材料处理率高。其次,复合生物吸附剂与活性污泥的协同促进作用,为生物吸附剂提供了一个稳定的缓冲环境,活性污泥的投加能有效地促进铬的生物吸附效果。由于同时污泥中的微生物也具有一定的解毒能力。在该缓冲环境中,复合生物吸附剂对铬的还原解毒是铬去除的关键。还原后,高毒性的Cr6+主要形成了低毒性的Cr3+,有效地降低了铬对污泥及吸附剂的毒性破坏,大大提高了处理效率,增加了处理含铬废水的可操作性。

2.2.2 生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成。由于多数微生物具有一定的线性结构并含有多种官能团,有的表面具有较高电荷或较强的亲水性,能与颗粒通过各种作用相结合,起到很好的絮凝效果。程永华等[12]人研究表明,壳聚糖作为吸附剂,对重金属离子有很强的去除能力。在强酸性条件下,壳聚糖对Cr6+的吸附速度较快,对Cr3+的吸附速度较慢;而在弱酸性条件下,对Cr3+的吸附有利。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基产物(衍生物),甲壳素是自然界中储量仅次于纤维素的天然生物活性物质,广泛存在于甲壳类动物的外壳及许多低等植物的细胞壁中,所以用价廉、原料丰富、可降解的壳聚糖吸附法处理含铬废水是一种较理想且有发展前途的方法。

2.3 胶束强化超滤(MEUF)-电解法

通常情况下,含有重金属的废水进行电解时,重金属离子在阴极得到电子而被还原,极易沉积在电极表面或沉淀到反应槽底部,从而降低废水中重金属铬含量,但这种方法仅适合于重金属浓度较高的含铬废水处理。

胶束强化超滤是最近发展起来的与表面活性剂技术相结合的方法,当表面活性剂浓度超过其临界胶束浓度时,大的两性聚合物胶束形成,溶液经过超滤膜时,吸附有大部分金属离子的胶束被截留,从而浓缩了含铬的重金属废水,然后再对浓缩的重金属溶液的进行电解,回收重金属。

胶束强化超滤—电解法就是利用超滤过程净化废水,电解过程回收重金属的方法,实现废水回用和重金属回收的双重目的(见图4)[13]。

3 结语

铬(Cr)是全球性的稀缺战略物资,中国铬矿资源较贫乏,每年都需高成本大量进口,所以将含铬废水变废为宝是当前迫切的任务。因此采用综合防治技术,避免二次污染,并尽量做到多回收、多利用,变废为宝,并从绿色工艺入手,使治理效果更加完善。未来含铬工业废水的治理工作将突出从源头做起,实行全过程控制,最大限度的降低运行成本,真正实现循环经济和绿色化工的目标。随着基因工程、分子生物学等技术的应用,生物技术将会在含铬废水的处理中发挥出巨大的潜力。

摘要：铬是环境中普遍存在的几种微量金属之一,铬作为环境中的一种主要重金属污染物,主要以三价和六价形态存在,其中的三价铬对人和动物是必需的微量元素,而六价铬则是一种毒性较大的致畸、致突变的有害物。当前含铬废水进入了综合防治、回收利用与总量控制阶段,基于含铬废水的回收是当前较为迫切的任务,本文重点阐述了重金属铬的绿色回收技术。