申請(qǐng)日2013.08.30
公開(kāi)(公告)日2013.12.25
IPC分類號(hào)C02F9/10
摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水處理方法，該方法采用“加堿除硬+澄清+微濾+離子交換+調(diào)酸+膜蒸餾+蒸發(fā)結(jié)晶”的工藝流程，本發(fā)明對(duì)進(jìn)入膜蒸餾器的廢水進(jìn)行了預(yù)處理使得廢水中Ca2+、Mg2+濃度≤5mg/L，降低膜蒸餾過(guò)程的膜污染，提高了膜蒸餾器運(yùn)行周期，該方法采用多級(jí)能量回收式膜蒸餾器，對(duì)于膜蒸餾過(guò)程的能量進(jìn)行了回收利用，提高了膜蒸餾過(guò)程熱利用率，降低了處理廢水的能耗，同時(shí)該方法產(chǎn)水質(zhì)量好，產(chǎn)水電導(dǎo)率≤10μs/cm，可以作為工業(yè)水繼續(xù)回用，蒸發(fā)結(jié)晶后的固體結(jié)晶物可以集中處理或回收，實(shí)現(xiàn)了催化劑廢水的零排放。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水處理方法，其特征在于：包括以下過(guò)程：
�、偶訅A除硬：將廢水通入除硬池中，依據(jù)廢水的體積量及Ca2+的濃度，確定廢水中Ca2+的物質(zhì)的量，向廢水中加入1-2倍Ca2+的物質(zhì)的量的Na2CO3固體;依據(jù)廢水的體積量及Mg2+的濃度，確定廢水中Mg2+的物質(zhì)的量，向廢水中加入2-3倍Mg2+的物質(zhì)的量的NaOH固體，廢水停留30-120分鐘，去除廢水中部分Ca2+和Mg2+;
�、瞥吻澹簩⒉襟E⑴處理的廢水通入澄清池，依據(jù)流入澄清池的每升廢水量加入2-10mg聚丙烯酰胺助沉劑，對(duì)廢水澄清0.5-2h，去除包括CaCO3和Mg(OH)2固體沉淀物;
�、俏V：將步驟⑵處理的廢水通入膜微濾器，膜微濾器為內(nèi)壓中空纖維膜微濾器，所用的膜材料為聚偏氟乙烯中空纖維膜，膜的平均孔徑0.08μm，過(guò)濾后的廢水濁度≤0.4NTU，Ca2+≤10mg/L、Mg2+≤10mg/L;
�、入x子交換：將步驟⑶處理后的廢水的通入酸性陽(yáng)離子交換柱，所述的酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂型號(hào)為D001、D113、732或717，經(jīng)過(guò)離子交換柱后的廢水中Ca2+≤5mg/L、Mg2+≤5mg/L;
�、烧{(diào)酸：將步驟⑷處理后的廢水通入調(diào)酸池，用鹽酸、硫酸或硝酸調(diào)節(jié)廢水的pH為4-6，除去過(guò)量的OH-、CO32-及保持廢水中的氨氮以NH4+的形式存在;
⑹膜蒸餾：將步驟⑸處理后的廢水通入中空纖維膜蒸餾器進(jìn)行蒸發(fā)及濃縮，蒸發(fā)得到純凈水循環(huán)使用，濃縮得到含有質(zhì)量濃度為20%-40%硫酸銨的廢水，所述的膜蒸餾器由2-20級(jí)組成，每級(jí)膜蒸餾器的膜面積為0.5-50m2，進(jìn)料液溫度為70-100℃，流量為每平米膜10-200L/h，冷卻料液溫度為10-50℃;
�、苏舭l(fā)結(jié)晶：將步驟⑹處理后的廢水通入蒸發(fā)結(jié)晶器，加熱室進(jìn)料溫度為45-100℃,得到包括硫酸銨的固體物質(zhì)，結(jié)晶后廢水處理完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水處理方法，其特征在于：所述蒸發(fā)結(jié)晶器為1-6效組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水處理方法，其特征在于：所述的膜蒸餾器的熱源為太陽(yáng)能、地?zé)峄蚬S廢熱等低品位熱源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水處理方法，其特征在于：所述的廢水的水質(zhì)特征為：pH為4-9，電導(dǎo)率為3-90ms/cm,化學(xué)需氧量為10-200mg/L，總有機(jī)碳為10-1000mg/L，總固含量為10-100000mg/L，Ca2+為0-5000mg/L，Mg2+為0-5000mg/L，NH4+為40-20000mg/L，SO42-為100-60000mg/L，NO3-為0-8000mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水處理方法，其特征在 于：所述中空纖維膜蒸餾器的結(jié)構(gòu)為：該中空纖維膜蒸餾器的外形為一個(gè)矩形體，所述的矩形體是由上下兩端的膜固定分配頭及與該兩個(gè)膜固定分配頭相連接的四周擋板構(gòu)成，矩形體內(nèi)設(shè)置膜組件，膜固定分配頭的一側(cè)內(nèi)表面為梳形槽結(jié)構(gòu)，沿著槽長(zhǎng)方向的兩側(cè)的槽壁上開(kāi)設(shè)插槽，該插槽內(nèi)插接矩形體的側(cè)面擋板，在兩槽壁之間設(shè)置多個(gè)固定小槽，各個(gè)固定小槽具有槽深相等、槽壁厚度相等和槽寬相等特點(diǎn)，而且每個(gè)固定小槽一端開(kāi)口，另一端封口，相鄰的兩個(gè)固定小槽的開(kāi)口和封口是相錯(cuò)排列的，在固定小槽的每一端設(shè)置一個(gè)橫向集流槽,該橫向集流槽與各個(gè)小槽的開(kāi)口相通,在固定小槽內(nèi)依次間隔固定中空管單元和中空纖維膜單元，在相鄰的中空管單元和中空纖維膜單元之間布置一層金屬或者塑料的隔網(wǎng)，在梳形槽兩個(gè)槽端面固定矩形體的端面擋板，其中在矩形體的每塊端面擋板的下部和上部分別設(shè)置與集流槽相通的通孔，并在其中的一塊端面擋板上且位于梳形槽上表面之上開(kāi)設(shè)一個(gè)通孔。
說(shuō)明書(shū)
生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水處理方 法。
背景技術(shù)
我國(guó)是淡水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)用水量持續(xù)增加， 水資源危機(jī)日益加重，節(jié)約用水和高效用水是緩解水資源危機(jī)的重要途徑。石化 行業(yè)生產(chǎn)重油加氫催化劑的過(guò)程中消耗大量的水，所排放的廢水中含有大量的硫 酸根離子、銨根離子以及Ca2+、Mg2+等金屬離子，如未經(jīng)處理直接排放將造成 環(huán)境的污染。
目前處理生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水的方法主要有：加堿吹脫法、電解法、 化學(xué)氧化法和生化法。加堿吹脫法適用于含高濃度氨氮廢水的初級(jí)處理，該方法 成熟、工藝運(yùn)行簡(jiǎn)單，但運(yùn)行成本較高，并且會(huì)造成空氣的二次污染;電解法只 能除去廢水中部分鹽，且耗電量較大;化學(xué)氧化法需要消耗大量的氧化劑，成本 較高;生化法反應(yīng)速度較慢，需要較長(zhǎng)的停留時(shí)間，因而需要較大的生化池，同 時(shí)高鹽度廢水在處理過(guò)程中會(huì)腐蝕設(shè)備，降低設(shè)備的使用壽命，增加設(shè)備的投資。 膜蒸餾(MD)是膜技術(shù)與蒸餾過(guò)程相結(jié)合的膜分離技術(shù)，它以疏水微孔膜為介 質(zhì)，在膜兩側(cè)蒸氣壓差的作用下，溶液中易揮發(fā)性組分以蒸氣形式透過(guò)膜孔，從 而實(shí)現(xiàn)分離。由于膜蒸餾使用的膜材料為聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等高 分子材料，因此可以處理高鹽度的工業(yè)廢水。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于膜法處理高氨氮、高 鈣鎂的催化劑廢水報(bào)道很少，專利CN102295378A報(bào)道了一種處理高氨氮催化 劑廢水的處理方法，采用“調(diào)酸+微濾+膜蒸餾+冷卻結(jié)晶”工藝，該專利中采用 常規(guī)單級(jí)膜蒸餾器，未能實(shí)現(xiàn)能量回收，能耗較高，不適合大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，同 時(shí)預(yù)處理過(guò)程缺少除硬步驟，在膜蒸餾過(guò)程中產(chǎn)生的膜污染較為嚴(yán)重，限制了廢 水的濃縮倍數(shù)，該工藝僅適用于處理鈣、鎂濃度很低的廢水。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種廢水回收率高、出水水質(zhì) 好、運(yùn)行成本低及設(shè)備投資少的生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水處理方法。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案如下：
一種生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水處理方法，包括以下過(guò)程：
�、偶訅A除硬：將廢水通入除硬池中，依據(jù)廢水的體積量及Ca2+的濃度，確定 廢水中Ca2+的物質(zhì)的量，向廢水中加入1-2倍Ca2+的物質(zhì)的量的Na2CO3固體; 依據(jù)廢水的體積量及Mg2+的濃度，確定廢水中Mg2+的物質(zhì)的量，向廢水中加入 2-3倍Mg2+的物質(zhì)的量的NaOH固體，廢水停留30-120分鐘，去除廢水中部分 Ca2+和Mg2+;
⑵澄清：將步驟⑴處理的廢水通入澄清池，依據(jù)流入澄清池的每升廢水量加 入2-10mg聚丙烯酰胺助沉劑，對(duì)廢水澄清0.5-2h，去除包括CaCO3和Mg(OH)2固體沉淀物;
�、俏V：將步驟⑵處理的廢水通入膜微濾器，膜微濾器為內(nèi)壓中空纖維膜微 濾器，所用的膜材料為聚偏氟乙烯中空纖維膜，膜的平均孔徑0.08μm，過(guò)濾后 的廢水濁度≤0.4NTU，Ca2+≤10mg/L、Mg2+≤10mg/L;
⑷離子交換：將步驟⑶處理后的廢水的通入酸性陽(yáng)離子交換柱，所述的酸性 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂型號(hào)為D001、D113、732或717，經(jīng)過(guò)離子交換柱后的廢水中 Ca2+≤5mg/L、Mg2+≤5mg/L;
�、烧{(diào)酸：將步驟⑷處理后的廢水通入調(diào)酸池，用鹽酸、硫酸或硝酸調(diào)節(jié)廢水 的pH為4-6，除去過(guò)量的OH-、CO32-及保持廢水中的氨氮以NH4+的形式存在;
�、誓ふ麴s：將步驟⑸處理后的廢水通入中空纖維膜蒸餾器進(jìn)行蒸發(fā)及濃縮， 蒸發(fā)得到純凈水循環(huán)使用，濃縮得到含有質(zhì)量濃度為20%-40%硫酸銨的廢水， 所述的膜蒸餾器由2-20級(jí)組成，每級(jí)膜蒸餾器的膜面積為0.5-50m2，進(jìn)料液溫 度為70-100℃，流量為每平米膜10-200L/h，冷卻料液溫度為10-50℃;
�、苏舭l(fā)結(jié)晶：將步驟⑹處理后的廢水通入蒸發(fā)結(jié)晶器，加熱室進(jìn)料溫度為 45-100℃,得到包括硫酸銨的固體物質(zhì)，結(jié)晶后廢水處理完成。
而且，所述蒸發(fā)結(jié)晶器為1-6效組成。
而且，所述的膜蒸餾器的熱源為太陽(yáng)能、地?zé)峄蚬S廢熱等低品位熱源;
而且，所述的廢水的水質(zhì)特征為：pH為4-9，電導(dǎo)率為3-90ms/cm,化學(xué)需 氧量為10-200mg/L，總有機(jī)碳為10-1000mg/L，總固含量為10-100000mg/L，Ca2+為0-5000mg/L，Mg2+為0-5000mg/L，NH4+為40-20000mg/L，SO42-為 100-60000mg/L，NO3-為0-8000mg/L。
而且，所述中空纖維膜蒸餾器的結(jié)構(gòu)為：該中空纖維膜蒸餾器的外形為一個(gè) 矩形體，所述的矩形體是由上下兩端的膜固定分配頭及與該兩個(gè)膜固定分配頭相 連接的四周擋板構(gòu)成，矩形體內(nèi)設(shè)置膜組件，膜固定分配頭的一側(cè)內(nèi)表面為梳形 槽結(jié)構(gòu)，沿著槽長(zhǎng)方向的兩側(cè)的槽壁上開(kāi)設(shè)插槽，該插槽內(nèi)插接矩形體的側(cè)面擋 板，在兩槽壁之間設(shè)置多個(gè)固定小槽，各個(gè)固定小槽具有槽深相等、槽壁厚度相 等和槽寬相等特點(diǎn)，而且每個(gè)固定小槽一端開(kāi)口，另一端封口，相鄰的兩個(gè)固定 小槽的開(kāi)口和封口是相錯(cuò)排列的，在固定小槽的每一端設(shè)置一個(gè)橫向集流槽,該 橫向集流槽與各個(gè)小槽的開(kāi)口相通,在固定小槽內(nèi)依次間隔固定中空管單元和中 空纖維膜單元，在相鄰的中空管單元和中空纖維膜單元之間布置一層金屬或者塑 料的隔網(wǎng)，在梳形槽兩個(gè)槽端面固定矩形體的端面擋板，其中在矩形體的每塊端 面擋板的下部和上部分別設(shè)置與集流槽相通的通孔，并在其中的一塊端面擋板上 且位于梳形槽上表面之上開(kāi)設(shè)一個(gè)通孔。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
1、本發(fā)明的關(guān)鍵是采用多級(jí)能量回收式膜蒸餾器，所述的膜蒸餾器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、操作方便、熱效率高，對(duì)于膜蒸餾過(guò)程的汽化潛熱進(jìn)行了回收利用，提高了 膜蒸餾過(guò)程熱利用率，膜蒸餾過(guò)程廢水的回收率≥70%，并且水質(zhì)好，其電導(dǎo)率 ≤10μs/cm，可以直接作為工業(yè)水回用，
2、本發(fā)明對(duì)經(jīng)過(guò)多級(jí)膜蒸餾濃縮過(guò)程后的廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，對(duì)結(jié)晶固體 進(jìn)行集中處理，真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)重油加氫催化劑的廢水零排放，整個(gè)過(guò)程的廢水回 收率≥90%，對(duì)進(jìn)入膜蒸餾器前對(duì)廢水進(jìn)行了預(yù)處理，降低了廢水中鈣、鎂含量， 降低了膜污染的程度，保證了膜蒸餾器的長(zhǎng)期運(yùn)行。
