醇對水生微生物有弱毒性,質(zhì)量濃度為790 mg/L的甲醇可使生物濾池中有機物的分解效果減弱;質(zhì)量濃度為5 000 mg/L的甲醇可抑制消化池中污泥的消化。甲醇廢水是指在甲醇的生產(chǎn)或使用過程中,由精餾塔底部排出的蒸餾殘液,主要含甲醇、乙醇、高級醇和醛及少量長鏈化合物,低溫時有蠟狀物質(zhì)析出,其COD和BOD5一般為8 000~20 000 mg/L和5 000~10 000 mg/L。由于甲醇廢水的BOD5/COD較高,屬于易降解高濃度有機廢水。若將甲醇廢水直排入水體,會對環(huán)境造成嚴重的污染和破壞。經(jīng)過幾十年的研究,國內(nèi)外在甲醇廢水處理方面積累了許多經(jīng)驗,并研發(fā)出了多種處理工藝和方法。
本文綜述了近年來國內(nèi)外甲醇廢水的處理方法及其實際應(yīng)用情況,分析了現(xiàn)有甲醇廢水處理方法存在的問題,并提出了相應(yīng)的解決辦法。
1 物理法
1.1汽化法
汽化法根據(jù)醇類物質(zhì)沸點低的物理特性,利用化肥生產(chǎn)中較為普遍的廢熱鍋爐為熱源,汽化廢水中的低沸點有機物,然后輸入造氣爐用于制造原料氣,達到處理廢水與回收原料的雙重目的。汽化法在國外的應(yīng)用比較廣泛,在國內(nèi)主要應(yīng)用于化肥生產(chǎn)企業(yè)。湖南金信化工有限公司采用汽化法處理5 t/h的甲醇廢水,甲醇質(zhì)量分數(shù)約為0.17%。調(diào)節(jié)甲醇廢水pH后,先送人夾套鍋爐進行汽化,再送人煤氣爐進行燃燒裂解,其最終產(chǎn)物為CO,CO2,H2等。濟南化肥廠甲醇廢水排放量為6.32×104 m3/a,甲醇廢水中主要含高級醇、烯烴和有機酸等雜質(zhì)。該廠采用汽化法處理甲醇廢水,自投產(chǎn)以來甲醇廢水處理效果較為穩(wěn)定。
汽化法在甲醇廢水處理過程中存在以下問題:(1)甲醇廢水對碳鋼材質(zhì)的壓力容器腐蝕十分明顯;(2)造氣爐洗氣塔的循環(huán)水污染嚴重,文獻報道,應(yīng)用該工藝后循環(huán)水COD由400 mg/L增至1 000 mg/L;(3)甲醇廢水中含有多種組分,汽化程度及效率不盡相同,因而對造氣氣體的質(zhì)量有不良影響;(4)廢熱鍋爐水需定期排放,導(dǎo)致少量甲醇廢水進入排水管道,造成二次污染。
1.2其他物理方法
蒸餾法。酚醛樹脂生產(chǎn)廢水中含有質(zhì)量分數(shù)為2%的甲醇,當廢水被加熱至90~95℃時,可回收81%~92%的甲醇。造紙廢水中的甲醇、生產(chǎn)水楊酸的甲醇一水母液也可用蒸餾汽提法回收。
吸附法。吸附法主要用于處理低濃度的甲醇廢水。將鋁酸鹽、硅酸鹽和堿土金屬鹽溶液混合,得到m(M10):m(M2 02):m(A1203)為(0.5~10):(O~1):1的物質(zhì)(其中M1和M2表示金屬離子),該物質(zhì)可作為甲醇的吸附劑,其吸附|生能優(yōu)于活性炭。
膜蒸餾法。劉金生用中空纖維膜蒸餾組件對油田聯(lián)合站質(zhì)量濃度為10 mg/mL的甲醇廢水進行處理,在甲醇廢水溫度為45℃、載液溫度為20℃、兩側(cè)流量為11.5 mL/min、膜通量約為4.5 x102 kg/(m2·h)的條件下,處理后甲醇的質(zhì)量濃度可降至0.03 mg/mL以下。
2 化學法
甲醇廢水化學處理法包括濕式氧化法、空氣催化氧化法、化學氧化法和電解氧化法等。采用濕式氧化法處理甲醇廢水較為容易,質(zhì)量濃度為5 000 mg/L的甲醇廢水經(jīng)濕式氧化法處理后,甲醇去除率為76.8%。采用化學法處理甲醇廢水可選用的化學氧化劑有臭氧、氯系氧化劑等。用臭氧處理甲醇廢水時,中間產(chǎn)物是甲醛,最終產(chǎn)物是CO2。以A12O3一SiO2為催化劑,甲醇去除率可達85%。將高濃度甲醇廢水與次氯酸鉀溶液混合后,通過凝膠型SiO2也可得到較好的處理效果。采用電解氧化法處理尿素樹脂生產(chǎn)廢水,添加1 mol的氫氧化鈉,用不溶性PbO2作陽極,在電流密度為0.19~0.22 A/cm2的條件下電解3 h,廢水中的甲醇全部分解。
3 生物法
3.1好氧生物處理工藝
序批式活性污泥法(SBR)。某公司采用SBR法處理甲醇和二甲醚生產(chǎn)裝置的廢液。進水中甲醇的質(zhì)量濃度為400 mg/L,COD為700—800 mg/L;運行周期6~7 h,截至目前廢水處理效果較好。但當原水中甲醇含量突然增大時,池內(nèi)污泥活性急劇下降,泥水分離效果變差,出水混濁。另外,原水中需投加氮、磷藥劑或引人生活污水,以保證正常運行時的營養(yǎng)物配比。
氧化溝工藝。該工藝具有工藝流程簡單、污染物分解徹底和剩余污泥產(chǎn)量少等特點,對甲醇廢水的處理效果較好,但處理裝置造價高、占地面積大、抗沖擊負荷能力有限。
好氧流化床工藝。某化肥廠采用純氧曝氣活性污泥流化床處理甲醇廢水,進水COD為1 500-30 000 mg/L,廢水流量為7 t/h,處理后COD去除率大于65%,甲醇去除率為99%,但廢水處理費用較高。華東某化肥廠采用好氧生物流化床處理甲醇廢水,進水COD為7 030-8 0130 mg/L,處理后COD去除率大于90%,但其動力消耗較大,且出水懸浮物含量高。
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