一種處理低濃度有機酸廢水的方法
2023-06-09 13:27:46
專利名稱：一種處理低濃度有機酸廢水的方法
技術領域：
本發明涉及一種去除水中低濃度甲酸、乙酸或其混合物的方法，可同時回收
高濃度甲酸、乙酸或其混合物，尤其是對含量0.1-4 wt。/^低濃度甲酸和乙酸混合 原料水，採用電滲析方法和蒸餾分離進行處理最終可以得到50 90wt %的酸， 其經濟性要好於常規方法。
背景技術：
在處理現有的含甲酸和乙酸或其混合物水溶液時，由於含量較低處理能耗 高，回收經濟效益不高， 一般作為工藝廢水排出生產系統，廢水通常採用鹼中 和，蒸發濃縮，焚燒、生化處理的方法，這種方法有廢渣、汙泥生成，會造成 二次汙染，投資成本高，對於低濃度酸水溶液的處理不經濟。在其它專利中主 要將電滲析用於生產後處理或直接用於合成，對於水處理，特別是甲酸、乙酸 或兩者的混合物方面未有公開報導。採用本發明提及的工藝方法處理其經濟性 要好於常規方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種投資少，運行成本較低的處理含低濃度甲酸和乙 酸或其混合物廢水的工藝，流程短，工藝簡單，可以回收高濃度酸，處理後的 淡水可直接或經生化處理後達到國家排放標準，具有良好的經濟性和環境效應。
本發明採用電滲析處理含甲酸、乙酸的水溶液，處理過程釆用電滲析和精 餾結合的工藝，低濃度範圍時電滲析的處理效果和能耗較優，而高濃度時以採 用精餾較為合適，通過兩者的結合降低起到了設備投資、減少能耗的最佳組合。 處理的對象可以是甲酸、乙酸或兩者的混合物，原料濃度可以為0.1 15wt^， 尤其是在低濃度範圍內(0.1 4.0wt %)更能體現本工藝設備投資小，能耗低 的優點。本工藝的處理目的不僅將水中有機酸回收，出水中有機酸也可以達到 較低水平，起到了水預處理的效果。
本發明是通過以下技術手段來實現的 一種處理低濃度有機酸廢水的方法， 包括以下步驟(a) 0.1 4 wt^範圍內的稀甲酸、乙酸或其混合物水溶液過濾 預處理；(b)經過電滲析法處理，電滲析器採用0.5-15v的恆壓膜對電壓連續操 作，操作溫度10 40"C，使淡液中酸含量降到0.01 0.1 wt%，濃液中酸濃度為 5 30wt%; (c)淡液直接或經生化處理後排放，濃液經過蒸餾塔進行蒸餾，塔 頂蒸出的0.5-5 wt^的酸液返回電滲析器處理，塔釜可以回收到50-90 wtX的高 濃度酸。
所述步驟(a)中甲酸/乙酸的混合質量比為0/100 100/0。 所述步驟(a)中的甲酸和乙酸或其混合物水溶液的濃度為0.1 1.0wt^ 為了實現水溶液中甲酸和乙酸或其混合物的去除並濃縮到一定濃度，所述 步驟(b)中應採用多段電滲析，具體段數根據水中酸含量和濃液含量指標確定。 電滲析法使用的離子交換膜可根據水質變化使用均相、異相、半均相膜。膜尺 寸和膜對數對裝置的處理能力影響較大，可以根據處理量的多少對膜尺寸和膜 對數進行調整。電滲析器優選採用鈦鍍釕電極，800mmX400mm非均相膜或均 相膜，安裝80對膜，操作溫度10 40°C，溫度不宜過高，溫度高於4(TC後容 易損壞膜。
所述步驟(c)中所述的蒸餾塔為填料蒸餾塔。
圖1是本發明的工藝流程示意圖。 第一步電滲析以去除廢水中的酸為主要目的的。
如圖1所示，含低濃度甲酸廢水經過過濾器[l]去除懸浮物，在進入原料水 槽[2]，然後進入第一臺電滲析器[4]的淡液儲槽[6]和濃液儲槽[7]，極液槽[3]、 [5] 分別加入陽極液和陰極液，極液可以是配置的有機酸，濃度與濃液相同。
電滲析器[4]採用0.5-15v恆膜對電壓連續操作，採用的電壓與處理甲酸原料 水的酸濃度有關，經過電滲析處理後，淡水儲槽[6]中的廢水含甲酸降至0.01-0.1 wt%，這股淡水直接或進行生化處理後排放，同時濃液儲槽[7]中廢水的甲酸濃 度上升至l-5wt^，進入濃液中間槽[14]。
濃縮液進入下一段電滲析器進一步濃縮，濃縮的段數根據濃液的指標要求 確定。
如圖l所示，電滲析器[9]的淡液儲槽[11]和濃液儲槽[12]中加入從濃液中間 槽[14]來的廢水，含甲酸l-5wt^。極液槽[8]、 [IO]分別加入陽極液和陰極液， 極液可以是配置的有機酸，濃度與濃液相同。
電滲析器[9]採用0.5 15v恆膜對電壓連續式操作，採用的電壓與處理水中 酸濃度有關，經過電滲析處理後，淡水儲槽[ll]中的水溶液含甲酸降至0.1-4 wt %，這股水溶液返回原料水槽[2]與原料水一起進入電滲析器[4]，同時濃液儲槽 [12]中得到5 30 wtX高濃度酸溶液，進入中間槽[13]，根據濃液要求再進行一
段或多段電滲析濃縮。
儲槽[13]中的5 30 wt^酸溶液進入填料蒸餾塔[15]進行蒸餾，塔頂蒸出的 0.5-5 wt^的甲酸水返回原料水槽[2]，塔釜可以回收到50-90 wt^的高濃度酸。
具體實施例方式
下面用實施例的形式詳細解釋本發明的技術方案和效果，但本發明並不限於 以下實施例。
實施例一
含有甲酸1.5 wt^的原料水按本發明要求進行預處理後，進行第一步電滲 析，在25'C下採用15v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃液儲槽都加入 處理後原料水，運行後淡液槽中得到甲酸為0.05 wt^淡液，濃液儲槽中得到含
甲酸5.9wtX的濃液，將一級濃液引入第二步電滲析器。第一步電滲析得到的一
級淡液外排進行生化處理。
第二步電滲析，電滲析器採用llv恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和 濃液儲槽都加入甲酸含量5.9 wt^—級濃縮液，運行後濃液儲槽中得到含甲酸 15.0wt^的濃縮液，淡液槽中水的甲酸降到2.5wtX，將二級濃水引入第三步電 滲析器。二級淡液作為原料回到一級電滲析。
第三步電滲析，電滲析器採用5v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃 液儲槽都加入甲酸含量15 wt^的二級濃液，當濃液儲槽中得到含甲酸27 wt% 的濃縮液時，淡液槽中廢水的甲酸降到8.5wt^，三級濃液排出電滲析器。三級 淡液作為原料回到前二級電滲析。
電滲析得到的27 wt^的甲酸濃縮液進填料塔進行常壓蒸餾分離，收濃縮甲 酸70wt^，單程甲酸收率86.5%。脫出水中含甲酸2.7wt^回到電滲析器處理。
實施例二
含有甲酸0.8 wt^的原料水按本發明要求進行預處理後，進行第一步電滲 析，在25t:下採用15v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃液儲槽都加入 處理後原料水，運行後淡液槽中得到甲酸為0.05 wt。/^淡液，濃液儲槽中得到含 甲酸4.5wt^的濃液，將一級濃液引入第二步電滲析器。第一步電滲析得到的一 級淡液外排進行生化處理。
第二步電滲析，電滲析器採用llv恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和 濃液儲槽都加入甲酸含量4.5 wt。^一級濃液，運行後濃液儲槽中得到含甲酸12.5 wt^的濃縮液，淡液槽中水的甲酸降到2.1 wt%，將二級濃水引入第三步電滲析 器。二級淡液作為原料回到一級電滲析。
第三步電滲析，電滲析器採用5V恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃
液儲槽都加入甲酸含量12.5 wt^的二級濃液，當濃液儲槽中得到含甲酸22.4wt %的濃縮液時，淡液槽中廢水的甲酸降到6.2wt^，三級濃液排出電滲析器。三 級淡液作為原料回到前二級電滲析。
電滲析得到的22.4 wt冗的甲酸濃縮液進填料塔進行常壓蒸餾分離，收濃縮 甲酸70wt^，單程甲酸收率85.5%。脫出水中含甲酸2.5 wt^回到電滲析器處 理。
實施例三
含有甲酸0.2 wtX的原料水按本發明要求進行預處理後，進行第一步電滲 析，在25"C下採用15v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃液儲槽都加入 處理後原料水，運行後淡液槽中得到甲酸為O.Ol wt^淡液，濃液儲槽中得到含 甲酸1.5wt^的濃液，將一級濃水引入第二步電滲析器。第一步電滲析得到的一 級淡液外排進行生化處理。
第二步電滲析，電滲析器採用llv恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和 濃液儲槽都加入甲酸含量1.5 wt^—級濃液，運行後濃液儲槽中得到含甲酸5.8 wt^的濃縮液，淡液槽中水的甲酸降到0.3wt^，將二級濃水引入第三步電滲析 器。二級淡液作為原料回到一級電滲析。
第三步電滲析，電滲析器採用5v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃 液儲槽都加入甲酸含量5.8 wt^的二級濃液，當濃液儲槽中得到含甲酸12 wt% 的濃縮液時，淡液槽中水溶液的甲酸降到2.0wt^，三級濃液排出電滲析器。三 級淡液作為原料回到前二級電滲析。
電滲析得到的12wt^的甲酸濃縮液進填料塔進行常壓蒸餾分離，收濃縮甲酸70wt^，單程甲酸收率80.5%。脫出水中含甲酸2.5 wt^回到電滲析器處理。
實施例四
含有甲酸1.5 wt^的原料水按本發明要求進行預處理後，進行第一步電滲 析，在25"C下採用15v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃液儲槽都加入 處理後原料水，運行後淡液槽中得到甲酸為0.05 wt^淡液，濃液儲槽中得到含 甲酸5.9wt^的濃液，將一級濃液引入第二步電滲析器。第一步電滲析得到的一 級淡液外排進行生化處理。
第二步電滲析，電滲析器採用llv恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和 濃液儲槽都加入甲酸含量5.9 wt^—級濃液，運行後濃液儲槽中得到含甲酸15.0 wt^的濃縮液，淡液槽中水的甲酸降到2.5wt^，將二級濃液引入第三步電滲析 器。二級淡液作為原料回到一級電滲析。
第三步電滲析，電滲析器採用5v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃 液儲槽都加入甲酸含量15 wtX的二級濃液，當濃液儲槽中得到含甲酸27 wt% 的濃縮液時，淡液槽中廢水的甲酸降到8.5wt^，三級濃液排出電滲析器。三級 淡液作為原料回到前二級電滲析。
電滲析得到的27 wt^的甲酸濃縮液進填料塔進行常壓蒸餾分離，收濃縮甲 酸70wt^，單程甲酸收率86.5%。脫出水中含甲酸2.7wt^回到電滲析器處理。
實施例五
含有乙酸2wt^的原料水按本發明要求進行預處理後，進行第一步電滲析， 在20。C下採用12v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃液儲槽都加入處理 後原料水，運行後淡液槽中得到乙酸為0.06 wt^淡液，濃液儲槽中得到含乙酸 5.1wt^的濃液，將一級濃液引入第二步電滲析器。第一步電滲析得到的一級淡液外排進行生化處理。
第二步電滲析，電滲析器採用8v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃 液儲槽都加入乙酸含量5.1 wt^—級濃液，運行後濃液儲槽中得到含乙酸15.2 wt %的濃縮液，淡液槽中水的乙酸降到2.8 wt%，將二級濃液引入第三步電滲析器。 二級淡液作為原料回到一級電滲析。
第三步電滲析，電滲析器採用4v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃 液儲槽都加入乙酸含量15.2 wt^的二級濃液，當濃液儲槽中得到含乙酸22 wt O/^的濃縮液時，淡液槽中廢水的乙酸降到8.5wt^，三級濃液排出電滲析器。三 級淡液作為原料回到前二級電滲析。
電滲析得到的22 wt^的乙酸濃縮液進填料塔進行負壓蒸餾分離，收濃縮乙 酸75wt^，單程乙酸收率82.1%。脫出水中含乙酸1.6wt^回到電滲析器處理。
實施例六
水溶液含有甲酸和乙酸，(甲酸/乙酸=2/1，質量比)其總酸度為2.5 wt^(按 照甲酸計算，下同)，廢水按本發明要求進行預處理後，進行第一步電滲析，在 2(TC下採用12v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃液儲槽都加入處理後 原料水，運行後淡液槽中得到酸度為O.l wt^淡液，濃液儲槽中得到酸度6.2wt %的濃液，將一級濃液引入第二步電滲析器。第一步電滲析得到的一級淡液外 排進行生化處理。
第二步電滲析，電滲析器採用6v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃 液儲槽都加入酸含量6.2 wt^—級濃液，運行後濃液儲槽中得到含酸16.0 wt°% 的濃縮液，淡液槽中水的酸含量降到3.5 wt%，將二級濃液引入第三步電滲析器。 二級淡作為原料回到一級電滲析。
第三步電滲析，電滲析器採用4v恆膜對電壓操作，啟動時，淡液儲槽和濃 液儲槽都加入酸含量16.0wt^的二級濃液，當濃液儲槽中得到含酸28.5 wt^的 濃縮液時，淡液槽中廢水的酸濃度降到8.8wt^，三級濃液排出電滲析器。三級 淡液作為原料回到前二級電滲析。
電滲析得到的含酸28.5 wt^濃縮液進填料塔進行負壓蒸餾分離，收濃縮酸 含量71wt^，單程酸收率81.5%。脫出水中含酸1.4wt^回到電滲析器處理。
權利要求
1、一種處理低濃度有機酸廢水的方法，包括以下步驟(a)0.1～4wt％範圍內的稀甲酸、乙酸或其混合物水溶液過濾預處理；(b)經過電滲析法處理，電滲析器採用0.5-15v的恆壓膜對電壓連續操作，使淡液中酸含量降到0.01～0.1wt％，濃液中酸濃度為5～30wt％；(c)淡液直接或經生化處理後排放，濃液經過蒸餾塔進行蒸餾，塔頂蒸出的0.5-5wt％的酸液返回電滲析器處理，塔釜可以回收到50-90wt％的高濃度酸。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(a)中甲酸和乙酸的混合 質量比為0/100 100/0。
3、 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於步驟(a)中的甲酸、乙酸 或其混合物水溶液的濃度為0.1 1.0 wtQ^。
4、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(b)中電滲析法使用的離 子交換膜可根據水質變化使用均相、異相或半均相膜。
5、 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於步驟(b)中的電滲析器採用鈦 鍍釕電極，800mmX400mm非均相膜或均相膜，安裝80對膜。
6、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(c)中所述的蒸餾塔為填 料蒸餾塔。
7、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(b)中所述的電滲析器採 用恆壓膜對電壓連續操作時的操作溫度10 40°C。
全文摘要
本發明涉及採用電滲析和精餾結合的工藝去除水中低濃度的甲酸、乙酸或其混合物的方法，同時甲酸和乙酸可以繼續濃縮回收，甲酸和乙酸的混合比例為0/100～100/0，酸濃度為0.1～4wt％，可以將水中的有機酸含量降低到0.01％～0.1wt％，直接或經生化處理後達到國家排放標準，濃液含量可以達到5～30wt％，可使用常規工藝進行回收處理，該方法包括以下步驟a)低度酸水溶液過濾預處理，其酸濃度為0.1～4wt％；b)電滲析法處理，使淡液中酸含量降到0.01～0.1wt％，濃液中酸濃度為5～30wt％；c)濃液經過蒸餾脫水濃縮到50～90wt％。依照本發明的方法可以溫和的去除水中的有機酸，同時回收高濃度酸，不產生二次汙染，與傳統的酸分離工藝比較，其具有環保經濟的優點。
文檔編號C02F1/04GK101343135SQ20081014713
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月20日 優先權日2008年8月20日
發明者戚明珠, 熊蘇義, 王振峰 申請人:江蘇揚農化工股份有限公司;江蘇優士化學有限公司