一種高濃含酚廢水的處理方法與流程

2023-08-08 04:10:56 2

本發明屬於汙水處理技術領域，具體涉及一種高濃含酚廢水的處理方法。

背景技術：

甲基異丙基甲酮，化學名3-甲基-2-丁酮，CAS號：563-80-4，分子式C5H10O，分子量86.13。常溫常壓下是一種無色透明液體，性質穩定。極微溶於水，易溶於醇和醚，具有特殊的酮氣味。沸點為94-95℃，相對密度為0.8051，折射率1.388。主要用作溶劑和染料中間體，可用於醫藥、農藥、紡織、油漆、選礦等行業。目前未發現其用於高濃含酚廢水的萃取研究或工業化應用。

高濃煤化工含酚廢水通常來自於劣質煤在400-1100℃的煤化工處理過程，如煤炭分級提質、魯奇爐氣化、BGL爐氣化、煤低溫乾餾、油頁巖低溫乾餾。這類廢水通常經過煤氣水分離脫除煤焦油和粉塵等物質，再經過脫酸脫氨去除其中的硫化物、碳酸根物質，而酚類及COD的降低主要依靠溶劑萃取的辦法進行回收和降低。目前濃度最高汙染最重的是煤炭在400-800℃時的低溫乾餾階段，廢水COD可高達5萬至8萬，總酚高達15000ppm以上，而三分之二以上都為多元酚。目前高濃煤化工含酚廢水常用的萃取劑為二異丙醚和甲基異丁基甲酮。目前國內許多煤化工企業仍採用二異丙醚為萃取劑，多為魯奇爐氣化領域，處理後的水COD普遍高達5000-8000，總酚500-1100ppm，萃取前的換熱器堵塞嚴重，檢修麻煩；而無論是魯奇爐產生廢水還是BGL爐，或煤低溫乾餾產生的廢水，採用甲基異丁基甲酮對COD和總酚均有更大的降低，對堵塞也有很好的緩解，檢修周期可達8～12個月以上，但甲基異丁基甲酮相對能耗偏高。中國專利CN104129827B中保護的甲基叔丁基甲酮沸點和回收能耗比甲基異丁基甲酮也有較大改善，但是仍然存在沸點和回收能耗偏高的不足。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服酚類物質含量和COD較高的煤化工含酚廢水進行處理時，二異丙醚萃取溫度偏低導致萃取前循環水換熱器容易堵塞，甲基異丁基甲酮和甲基叔丁基甲酮沸點和回收能耗偏高的缺陷，本發明的目的在於提供一種甲基異丙基甲酮萃取高濃含酚廢水的方法。在同等萃取條件下，採用本發明方法能夠比二異丙醚、甲基異丁基甲酮和甲基叔丁基甲酮萃取高濃含酚廢水中酚類物質能力更強。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種高濃含酚廢水的處理方法，該方法具體步驟包括：在35-75℃下，將所述高濃含酚廢水用脫酚萃取劑甲基異丙基甲酮進行萃取，得到萃取相和萃餘相，所述高濃含酚廢水中總酚含量不低於2000ppm。

優選的，所述高濃含酚廢水與脫酚萃取劑的體積比為(1-10):1。

優選的，所述高濃含酚廢水中總酚含量為6000-25000ppm。

優選的，所述高濃含酚廢水中含有多元酚和單元酚，所述多元酚的含量為1000-15000ppm，所述單元酚的含量為5000-10000ppm。

優選的，所述高濃含酚廢水的pH值為9以下，優選為4-8。

優選的，所述高濃含酚廢水為煤化工廢水。

優選的，將所述高濃含酚廢水用脫酚萃取劑進行萃取的方法為：在萃取條件下，將所述高濃含酚廢水與脫酚萃取劑混合均勻後靜置分層，得到萃取相和萃餘相；所述混合的時間為10-30分鐘，所述靜置的時間為30-60分鐘。

優選的，該方法還包括將所述萃取相進行精餾，得到脫酚萃取劑和粗酚產品，得到的脫酚萃取劑循環用於萃取高濃含酚廢水。

優選的，該方法還包括將所述萃餘相進行精餾，得到殘留的脫酚萃取劑以及脫酚汙水。

與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果：

(1)甲基異丙基甲酮沸點94.7℃、與水共沸點78-79℃，均適中，非常適合酚氨回收系統中的萃取單元。醚類通常沸點偏低，甲基異丁基甲酮和甲基叔丁基甲酮沸點偏高。

(2)甲基異丙基甲酮萃取相精餾回收溶劑中塔頂塔釜溫度差更大，更易回收，損失更少。甲基異丙基甲酮萃餘相精餾回收溶劑中塔頂共沸組成中含水率也低於甲基異丁基甲酮和甲基叔丁基甲酮，回收能耗相對也低。

(3)甲基異丙基甲酮分子量比甲基異丁基甲酮和甲基叔丁基甲酮小，意味著相同體積或質量的甲基異丙基甲酮分子數更多，更容易捕獲萃取廢水中的酚類物質。

(4)甲基異丙基甲酮經實驗證實對單元酚與多元酚的萃取效果均優於現有的甲基異丁基甲酮和甲基叔丁基甲酮。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。

本發明提供的甲基異丙基甲酮萃取高濃含酚廢水的方法包括將所述高濃含酚廢水用脫酚萃取劑進行萃取，得到萃取相和萃餘相，所述脫酚萃取劑含有甲基異丙基甲酮，所述高濃含酚廢水中總酚含量不低於2000ppm。

在本發明中，所述「萃取」是指使所述高濃含酚廢水中的酚類物質逐步溶於脫酚萃取劑，直到在萃取相和萃餘相達到溶解平衡為止。

在本發明中，所述脫酚萃取劑為甲基異丙基甲酮。

儘管本發明提供的甲基異丙基甲酮萃取高濃含酚廢水的方法適用於對所有總酚含量不低於2000ppm的高濃含酚廢水的處理，但是從廢水的來源考慮並為了確保脫酚出水能夠直接用於下一步的生化處理，所述高濃含酚廢水中總酚含量優選為6000-25000ppm。其中，所述總酚含量是指酚類化合物的總含量。所述酚類化合物是指芳香族化合物中苯環上的氫原子被羥基取代所生成的化合物，其包括多元酚和單元酚，即，所述高濃含酚廢水中含有多元酚和單元酚。其中，所述多元酚是指苯環上鍵連有兩個以上酚羥基的酚類化合物；所述單元酚是指苯環上僅鍵連有一個酚羥基的酚類化合物。所述多元酚的實例包括但不限於：對苯二酚、間苯二酚、鄰苯二酚、2-甲基對苯二酚、2-甲基間苯二酚、3-甲基鄰苯二酚、2,6-二甲基對苯二酚、2,5-二甲基間苯二酚等中的一種或多種。所述單元酚的實例包括但不限於：苯酚、2,5-二甲基苯酚、2,4-二甲基苯酚、2-丙烯基苯酚、3-乙基-5-甲基苯酚、2-乙基-5-甲基苯酚、3,5-二甲基苯酚、鄰甲基苯酚、2-乙基苯酚、3-乙基苯酚、4-乙基苯酚、對甲基苯酚、間甲基苯酚、α-萘酚等中的一種或多種。優選地，在所述高濃含酚廢水中，所述多元酚的含量為1000-15000ppm，單元酚的含量為5000-10000ppm。更優選地，所述高濃含酚廢水為煤化工廢水。

根據本發明，將甲基異丙基甲酮萃取高濃含酚廢水的方法為本領域技術人員公知，例如，可以為在萃取條件下，將所述高濃含酚廢水與脫酚萃取劑混合均勻後靜置分層。所述混合的時間以將高濃含酚廢水與脫酚萃取劑混合均勻為準，所述靜置的時間以將水相和油相充分分離為準，例如，所述混合的時間通常可以為10-30分鐘，所述靜置的時間通常可以為30-60分鐘。

根據本發明，所述脫酚萃取劑的用量應該根據需要處理的高濃含酚廢水的量來進行適當選擇，通常來說，所述高濃含酚廢水與脫酚萃取劑的體積比可以為(1-10):1，優選為3-6:1。此外，所述萃取的溫度可以為35-75℃，優選為60-75℃。

根據本發明，與所述脫酚萃取劑接觸的高濃含酚廢水的pH值優選小於9，更優選為4-8，這樣能夠更顯著地降低脫酚廢水中多元酚和多元酚的含量。然而，通常來說，待處理的高濃含酚廢水的pH值通常為6-7.5，因此，為了使得將與所述脫酚萃取劑接觸的高濃含酚廢水的pH值調節至上述目標範圍內，可以往待處理的高濃含酚廢水中加入酸性物質或者鹼性物質或汽提方法，具體為本領域技術人員公知，在此不作贅述。

根據本發明，所述萃取相中含有粗酚和大量脫酚萃取劑，而所述萃餘相中含少量脫酚萃取劑和大量的脫酚廢水。本發明提供的高濃含酚廢水的處理方法還優選包括將所述萃取相進行精餾，得到脫酚萃取劑和粗酚產品，所述脫酚萃取劑循環用於萃取高濃含酚廢水，這樣能夠充分地利用脫酚萃取劑，降低處理成本。進一步地，本發明提供的高濃含酚廢水的處理方法還優選包括將所述萃餘相進行精餾，得到殘留的脫酚萃取劑以及脫酚汙水，這樣能夠使得到的脫酚汙水直接用於下一步的生化處理。將所述萃取相和萃餘相進行精餾的方法和條件為本領域技術人員公知，在此將不作贅述。

此外，本發明的主要改進之處在於提供了一種新的萃取劑對所述高濃含酚廢水進行脫酚處理，在脫除酚類物質之後，還通常需要將所述脫酚廢水進行生化處理，如厭氧生物處理和/或好氧生物處理。所述厭氧生物處理和好氧生物處理均可採用本領域技術人員公知的方法進行，在此將不作贅述。

以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。

以下實施例和對比例中，所述高濃含酚廢水均為煤化工廢水，所述高濃含酚廢水中酚的含量均採用氣相色譜分析。

實施例1