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烯啶虫胺生产废水处理技术

发布时间:2023-10-31 15:10:09  中国污水处理工程网

目前,烯啶虫胺等烟碱类杀虫剂已成为农药主导产品。烯啶虫胺是国内新推广的一种替代高毒有机磷农药的新品种,其中吡啶类化合物是用于生产烯啶虫胺等杀虫剂的一种重要化学原料。烯啶虫胺在制备过程产生的废水中含有甲胺以及吡啶类有机物,其导致水质极差,具有较高的COD、色度及盐分等。该水属于较难生物降解的废水,采用普通的生化法、物化法很难处理。树脂吸附法有很好的浓缩和富集性能,是一种有效的净化和分离废水的技术,废水经过蒸汽汽提回收甲胺后,会大大提高树脂吸附效率,因此采用蒸汽汽提与大孔树脂2种技术组合处理烯啶虫胺废水。

1、实验部分

.1 试剂、水样与仪器

(1)试剂。重铬酸钾、硫酸亚铁铵、浓硫酸、硫酸银、氢氧化钠、硫酸汞、硼酸、轻质氧化镁、甲基红、亚甲蓝、乙醇和溴百里酚蓝,以上试剂均为分析纯。

(2)水样。河北某企业烯啶虫胺生产废水,具体水质分析结果见表1。

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(3)仪器。pH计,哈希公司;TOC分析仪,德国耶拿multiN/C3100。

.2 实验技术原理及工艺流程

..1 蒸汽汽提脱氨原理

蒸汽汽提脱氨与吹脱法相同,只是所使用的介质不同。它是将空气或水蒸气等载气通入水中,使载气与废水充分接触,导致废水中的溶解性气体和某些挥发性物质向气相转移,从而达到脱除水中污染物的目的。一般情况下,使用空气为载气时称为吹脱,使用蒸汽为载气时称为汽提。

..2 工艺流程

在废水泵入口加液碱调节废水的pH值,再与脱氨后废水换热升温后,进入汽提塔。在汽提塔提馏段内,含氨废水与饱和水蒸汽逆流接触,氨气进入精馏段与回流液继续接触,氨浓度提高,水分减少,气相从塔顶进入塔顶冷凝器。在塔顶冷凝器中水蒸汽被冷凝吸收部分氨为氨水,并作为塔顶回流液返回精馏段。塔顶冷凝器未被冷凝的浓度为90%左右的氨气进入氨吸收塔。在氨吸收塔内,被水吸收为15%~20%的氨水。经过氨吸收塔吸收后的不凝气自吸收塔顶排放。汽提塔底得到氨含量低于300mg/L的废水经与进水换热后排至车间集水池,送至后续处理单元。汽提脱氨工艺流程示意见图1。

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.3 大孔吸附树脂的吸附及脱附原理

(1)吸附原理。在实际应用过程中,废水中的有机物质(溶质)通过吸附树脂床时,产生物理吸附作用,物理吸附作用最根本因素是吸附质与吸附剂之间的作用力,也就是范德华力(包括氢键力、定向力、诱导力和色散力),溶质分子被吸附在吸附树脂表面(一般吸附树脂比表面积越高,吸附量越大);当吸附树脂分子与溶质分子能形成氢键时,则可大大提高吸附选择性,有利于溶质分子与水溶液的分离,从而使有毒的有机废水得到净化。

(2)脱附原理。被吸附的溶质(有毒有机物)选用适当的方式即可完全洗脱,树脂可重复利用。一般对酸性溶质选用稀碱作脱附剂,对碱性溶质选用稀酸作脱附剂,而对于脂溶性溶质则选用有机溶剂作脱附剂。

对于各种不同的有机废水,首先根据废水水质进行必要的预处理,如调节pH和进行过滤等。预处理后的废水经大孔树脂固定床吸附,吸附流出液有些可直接达标排放,有些稍加调节pH即可达标排放,有些经深度处理后方可达标排放,有的还可作为洗涤水加以重复利用。吸附达饱和的树脂用脱附剂脱附,低浓度脱附液即可在下一批次继续作为脱附剂使用也可直外排,高浓度脱附液可回用到生产工段,或者直接回收产品加以综合利用,实现污染物的资源化。

.4 树脂吸附处理工艺流程

树脂吸附系统示意图见图2。

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树脂吸附处理工艺流程为:采用2种串联,单柱再生方式运行。废水自上而下依次流过装填吸附树脂的A和B吸附柱,连续运行15h,切换A柱,串联B柱和C柱,解析A柱,后续操作以此类推。A、B柱吸附,出水超出技术指标后,切换B、C柱串联运行,A柱开始解吸。用解吸液自下而上流过吸附柱。用3BV甲醇解吸,流速为0.5BV/h,其中前1.5BV浓解析液去精馏系统,后1.5BV作为下次解析液套用,每次解析完毕后需要用空气将柱体内的甲醇溶液压干。用自来水以2BV/h从底部进入清洗树脂,直接用5BV清水冲洗残留的甲醇,排出第1BV、2BV水,去往精馏系统,剩余3BV、4BV和5BV水套用于下一次解析。

2、结果与讨论

.1 脱氨实验

将400mL废水调节至强碱性,用电炉子加热,进行冷凝吹脱,3h后,测量氨氮。当氨氮值小于300mg/L时,停止吹脱。脱氨实验处理前后水质对比见表2。

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由表2可知,经过脱氨处理,氨氮由3000mg/L降至265mg/L,去除率达到90%,该废水中的氨氮,主要由甲胺提供,甲胺含量降低,可以提高后续大孔树脂的COD去除率。

.2 树脂吸附实验

在自制的50mL离子交换树脂柱(有效径高比为1∶4)中装入40mL树脂,废水流速1BV/h,树脂柱进水pH值为4左右。树脂实验处理前后水质对比见表3。

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由表3可以看出,经过蒸汽汽提后废水的COD降为8000mg/L,经过树脂吸附后,降低至3500mg/L,去除率达到56%,可以满足企业后续处理要求。

.3 处理工艺设计

..1 汽提脱氨工艺参数

汽提脱氨工艺参数见表4。设计处理量为50m3/d。

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..2 汽提脱氨工业化生产处理效果

根据脱氨实验数据,进行了工业化生产汽提脱氨工艺参数的设计,工业化生产处理效果见表5。

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由表5可以看出,工业化生产中,氨氮的浓度小于300mg/L,去除率可达90%以上,COD的浓度小于5000mg/L,去除率可达65%以上,达到进入树脂吸附系统的水质要求。

.4 树脂吸附工艺

..1 树脂吸附系统工艺设计参数

树脂吸附系统工艺设计参数见表6。

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..2 树脂吸附系统处理效果

根据树脂吸附实验数据,进行了工业化生产树脂吸附系统工艺参数的设计,工业化生产处理效果见表7。

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由表7可以看出,工业化生产中,出水COD的浓度小于3500mg/L,去除率可达58%以上,出水TOC的浓度小于1500mg/L,去除率可达56%以上,达到工业化生产处理要求。

3、结论

通过实验,确定了适合烯啶虫胺废水的处理工艺,根据企业废水量及实验数据,确定了汽提脱氨及树脂吸附的工艺参数,汽提脱氨工艺设计为常压运行,生产运行中氨氮去除率可达90%以上,COD去除率可达65%以上。树脂吸附系统为两柱串联,一柱再生方式,COD去除率可达58%以上。汽提脱氨与树脂技术联用处理烯啶虫胺废水,COD的总去除率可达80%以上。采用该方法进行处理,工艺操作简单,出水水质稳定,可满足企业处理要求,易于实现工业化。(来源:中化环境科技工程有限公司)

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