硼同位素類產(chǎn)品主要用于核電、核醫(yī)藥等領(lǐng)域，在此之前國內(nèi)尚無生產(chǎn)，我國正在開發(fā)的第3 代核電站必須使用此同位素產(chǎn)品。近期，建成了首條工業(yè)化硼同位素分離生產(chǎn)線，從而填補了國內(nèi)空白，其規(guī)模位居世界第二。此類硼同位素加工分離提純過程中會產(chǎn)生含醚化物的工藝吸收廢水；在后部的酯化濃縮工序中因使用異丙醇，在酯類水解后，又會產(chǎn)生含異丙醇的工業(yè)廢水。按生產(chǎn)規(guī)模計算，年需處理醚及異丙醇廢水共約600 t。
上述2種廢水屬于危險廢棄物，由于本企業(yè)目前未設(shè)置綜合生化廢水處理系統(tǒng)，須將此廢棄物送有專門處理資質(zhì)的單位加以處理，這樣就出現(xiàn)了貯存、消防、安全運輸以及處置費用等問題，初步計算每年需花費50～60 萬元，并且水資源得不到循環(huán)利用。為此按環(huán)境影響評價報告書及環(huán)保局的批復(fù)要求，對其廢水處理工程進(jìn)行處理方案的選擇，以便為工程招標(biāo)提供技術(shù)、經(jīng)濟(jì)參數(shù)。利用選擇的技術(shù)路線落實處理裝置和工藝，使處理后廢水COD 達(dá)到80 mg/L，此水可作為工業(yè)循環(huán)冷卻水加以利用。
首先對此生產(chǎn)線所產(chǎn)生污染物的種類和負(fù)荷進(jìn)行核算和確認(rèn)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合本項目的一些特殊要求對治理方案加以選擇。
1 廢水污染物種類和負(fù)荷
1.1 精餾及水解工序的含醚尾氣吸收水
在此類硼化合物生產(chǎn)過程中的精餾及水解工序會產(chǎn)生含甲醚的廢氣，此廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入循環(huán)水吸收塔，該塔內(nèi)充填高效填料，使醚類在塔中幾乎完全被水吸收。循環(huán)吸收水總體積為3 m3；2 塔串聯(lián)，以保證排氣中有機(jī)物含量達(dá)到環(huán)保要求。根據(jù)物料衡算結(jié)果，該生產(chǎn)線每生產(chǎn)1 kg產(chǎn)品，將有2 kg的甲醚進(jìn)入到循環(huán)吸收水中。為防止甲醚揮發(fā)到大氣中，限定每生產(chǎn)5 kg產(chǎn)品必須更換1 次循環(huán)吸收水（即平均5 d 更換1 次），由此本生產(chǎn)線1 a約產(chǎn)生200 t 的含醚廢水。根據(jù)小試樣品分析，含醚類廢水的pH 為4～6，COD 為3 000 mg/L，Ca2＋為300 mg/L。在選擇處理規(guī)模時，考慮到一些特殊情況以及處理容量，本生產(chǎn)線含醚廢水實際設(shè)計負(fù)荷擬選用300 t廢水作為設(shè)計指標(biāo)。
1.2 酯化濃縮工序產(chǎn)生的含異丙醇廢水
在產(chǎn)品加工過程中用異丙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，隨后進(jìn)行酯類水解和濃縮處理。這些工序都會產(chǎn)生含異丙醇的工藝廢水。此外，蒸餾釜殘浸出水中會產(chǎn)生部分含異丙醇的廢水，蒸餾時尾氣中的部分異丙醇被水吸收后也會產(chǎn)生部分廢水。初步核算每生產(chǎn)1 kg產(chǎn)品約有13 kg的異丙醇排出，其廢水量約為150～200 kg，由此本生產(chǎn)線1 a共產(chǎn)生含異丙醇廢水300 t 左右，此廢水的pH 為6～8，COD 為4 000 mg/L，NaCl 為2 g/L，異丙醇質(zhì)量濃度為60～70 mg/L。
綜上所述，本生產(chǎn)線1 a共產(chǎn)生含醚類廢水約300 t，含異丙醇廢水約300 t。由于水量不大，目前尚不具備建設(shè)綜合性污水處理系統(tǒng)的條件，為此應(yīng)考慮對2 種廢水采取適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ㄒ韵廴尽⒈Ｗo(hù)環(huán)境，并做到資源的綜合利用。本生產(chǎn)線所使用水為去離子水，因此在考慮廢水處理及回用時應(yīng)盡量避免摻入其他雜質(zhì)離子，以便做到循環(huán)使用。
2 廢水處理方法的選擇
2.1 含甲醚類的循環(huán)吸收水處理方法選擇
含甲醚廢水的生化降解性很差，必須經(jīng)過預(yù)處理方可進(jìn)入生化處理系統(tǒng)。由于本企業(yè)暫不設(shè)綜合生化處理系統(tǒng)，故擬選用化學(xué)氧化法對此廢水進(jìn)行處理。根據(jù)本企業(yè)廢水的特點擬選用氧化分解法。甲醚易被氧化分解，且可使用的氧化劑較多。另外如條件許可，使用金屬陽極的電解氧化法也有很高的分解效率�；瘜W(xué)氧化法使用的設(shè)備簡單，反應(yīng)條件溫和，氧化分解效率很高。由于本企業(yè)的特殊性，回用水中應(yīng)盡量少含其他離子，因而在可使用的各類氧化劑（如臭氧、氯系列氧化劑、過氧化氫等）中，不宜選用氯系列氧化劑，以防止氯離子的進(jìn)入；另外從來源及成本考慮，也不宜選用臭氧。實驗證明使用過氧化氫作為氧化劑是可行的，但使用過氧化氫作為氧化劑時，需要使用催化劑，如采用Fenton 氧化法處理時，需添加亞鐵鹽作為催化劑，顯然在此不適用。選用過氧化氫作為氧化劑〔1〕，用紫外光（波長為270 nm）加以催化，可得到十分理想的結(jié)果。為安全起見，選用浸沒防水式紫外光燈，將其浸沒在氧化釜內(nèi)部，防止紫外光外泄傷人。氧化反應(yīng)釜的大致結(jié)構(gòu)如圖1 所示。反應(yīng)釜帶慢速攪拌（20～30 r/min），過氧化氫入口位于攪拌槳之下，以便使過氧化氫與廢水更好地接觸，防止過氧化氫分解。過氧化氫應(yīng)分批加入，反應(yīng)釜應(yīng)設(shè)有排空管及取樣口。反應(yīng)2～3 h 后，取樣分析，當(dāng)COD 達(dá)到80 mg/L 以下時可認(rèn)為處理合格，不再添加藥劑并停止攪拌。放出廢水到貯槽，測定pH，用硫酸或堿調(diào)pH 為7～8 后其可回用于循環(huán)冷卻水。
2.2 含異丙醇廢水的處理方法選擇
含異丙醇廢水的處理方法很多(2)，考慮到本項目廢水量不大，組分相對簡單，擬選用反滲透濃縮回收異丙醇，配合化學(xué)氧化法消除其污染。擬選用陶氏公司耐污染反滲透膜組件HPA2.4040。在4～5 MPa壓力下，經(jīng)精濾和超濾后的異丙醇溶液經(jīng)一次反滲透后，高濃區(qū)的異丙醇可達(dá)到160～200 g/L。將高濃區(qū)與低濃區(qū)溶液分別收集在2 個周轉(zhuǎn)貯槽內(nèi)，然后將高濃區(qū)的異丙醇溶液再進(jìn)行一次反滲透濃縮，則高濃區(qū)的異丙醇可達(dá)300～320 g/L 左右，將其收集于正常貯槽內(nèi)集中精餾回收；而幾次反滲透所得的稀區(qū)溶液經(jīng)過二次反滲透濃縮之后，排出液體的異丙醇質(zhì)量濃度約在15～20 g/L 左右，可以并入到化學(xué)氧化法處理工序中一并進(jìn)行無害化處理〔3〕。
3 放大試驗
3.1 500 L 甲醚廢水的氧化試驗
為了給下一步設(shè)計提供設(shè)計參數(shù)和驗證選擇工藝的可靠性，利用現(xiàn)有設(shè)備略加改造對含醚類廢水進(jìn)行0.5 t 規(guī)模的氧化處理作業(yè)。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
所用廢水pH 為4.2、COD 為3 450 mg/L，利用1 個1 m3的搪瓷反應(yīng)釜作為氧化反應(yīng)器，其內(nèi)帶有攪拌槳，轉(zhuǎn)速為30 r/min，里面裝有1 只1 000 W 的紫外燈（防水型）。根據(jù)探索試驗可知，1 L廢水約含3.3～3.5 g 甲醚，需使用約1.5 g體積分?jǐn)?shù)為20%的過氧化氫。本次放大試驗參比此數(shù)據(jù)進(jìn)行氧化作業(yè)，共需使用20%的過氧化氫750 g。反應(yīng)開始時首先加入20%的過氧化氫500 g，反應(yīng)1 h 后再加入250 g，每次加入過氧化氫的流量不可太大，更不能一次全部倒入，將其控制在10～15 min 加完。共反應(yīng)3 h后，取樣測定COD，當(dāng)其值﹤80 mg/L 時，便可停止作業(yè)。本次氧化作業(yè)實測COD 為55 mg/L。向反應(yīng)3 h 后的溶液中加入50 g 20%的過氧化氫，再反應(yīng)1 h，取樣分析，測得COD﹤50 mg/L，達(dá)到了本次放大試驗的目的。每處理1 t 此廢水需藥劑1.7 kg，合4.25 元，加上電費等處理費用為5 元左右。
3.2 500 L 異丙醇廢水反滲透濃縮試驗
使用陶氏公司的醋酸纖維類抗污染膜組件,在4 MPa 壓力下進(jìn)行一次反滲透作業(yè)，所用高壓泵為CDL2-150 型（不銹鋼制）。初始進(jìn)水異丙醇質(zhì)量濃度為48 g/L，一次反滲透濃縮后，濃區(qū)出水異丙醇質(zhì)量濃度達(dá)到130 g/L 左右。將此濃液進(jìn)行二次反滲透濃縮，在濃區(qū)得到的異丙醇質(zhì)量濃度為320 g/L，可用于蒸餾回收。得到的稀液進(jìn)行二次反滲透濃縮，稀區(qū)出水異丙醇質(zhì)量濃度約在15 g/L 左右，污染物仍超標(biāo)，必須進(jìn)行深度處理。用此液2 L按前述工序進(jìn)行氧化處理，使其COD 達(dá)到35 mg/L，此水經(jīng)調(diào)節(jié)pH 后可以作循環(huán)冷卻水使用。預(yù)計處理費用（主要為電費及設(shè)備折舊費）為4 元/t。
4 討論
（1）對硼同位素生產(chǎn)線所產(chǎn)生的2 種廢水的處理進(jìn)行了方法選擇，探索試驗和放大試驗結(jié)果表明，選用的處理方法可行，其數(shù)據(jù)可以作為正式設(shè)計基本參數(shù)。所選用的方法在滿足環(huán)保方面要求的同時，也為生產(chǎn)中硼同位素的回收提供了方便。
（2）試驗表明，對含甲醚廢水進(jìn)行氧化處理時，作業(yè)時間與廢水的pH 有關(guān)。弱酸性條件下反應(yīng)較快，近中性時反應(yīng)較慢，因此在將來制定作業(yè)條件時，需實地進(jìn)行選定。
（3）反滲透濃縮異丙醇，應(yīng)選用二級反滲透，以提高異丙醇回收率和回收濃度。
（4）含醚類及異丙醇的廢水處理后所得的流出水，可作為循環(huán)冷卻水使用。
（5）使用化學(xué)氧化法及反滲透法聯(lián)合處理上述工業(yè)廢水，處理成本在6～8 元/t，全年按600 t 廢水計，共耗費用5 000 余元，遠(yuǎn)低于外送處理費。
