水杨酸甲酯(又名冬青油)是生产医药、香料、农药等精细化工领域的重要原料,以水杨酸、甲醇和硫酸为原料,经酯化、脱醇、碱洗、水洗、精制得产品,该产品生产过程中产生一股废酸,废酸的主要特点是含有水杨酸、甲醇等有机物,酸度约为45%,COD高达10万mg/L左右,具有较高的回收价值。吸附法已成功用于处理多种高浓度化工废水,采用树脂吸附法处理水杨酸甲酯废水国内外已有多篇文献报道,但处理水杨酸甲酯废酸方面特别是工程实例方面鲜有报道。某公司废酸处理系统采用“预处理+蒸汽吹脱+树脂吸附”组合处理工艺,实际运行结果表明,处理后的废酸可回用于生产车间,完全满足回用指标要求。
1、工程概况
某企业在水杨酸甲酯生产过程中排放一股废酸,处理规模为20m3/d。本项目废酸水质、水量及处理要求如表1所示。
2、处理工艺
2.1 废水处理工艺流程
水杨酸甲酯废酸目前处理方法主要有物理吸附法、化学氧化法、及络合萃取法等。树脂吸附法虽然投资成本稍高,但工艺操作简便,且能从废酸中回收大部分水杨酸、5-磺基水杨酸等有用资源。化学氧化一般采用臭氧氧化与活性炭吸附合用工艺,但由于臭氧的损失和耗电量的增加,成本进一步加大。如果减小臭氧浓度.则处理效果变差,并且活性炭仅仅是将水杨酸和磺基水杨酸富集起来,往往会造成二次污染。络合萃取法能耗高、萃取剂流失、出水水质差,需与其他方法配合使用。
根据废酸水质特征及处理要求,废水处理工艺主要采用“预处理+蒸汽吹脱+树脂吸附”组合处理工艺。废酸处理工艺流程见图1。
2.2 主要构筑物设计及设备选型
(1)水杨酸甲酯废酸预处理系统:1套,用于水杨酸甲酯废酸冷却回收资源。主要配套设备:砂滤器,2台,φ0.8×2.8m,1用1备;离心机,1套。进料泵,2台,1用1备,Q=1.5m3/h。
(2)蒸汽吹脱系统:1套,用于甲醇资源化回收。主要配套设备:吹脱(汽提)塔,1台,φ0.6×8.2m;石墨冷凝器,1台,A=6m2。
(3)中间罐:1台,用于收集脱除甲醇后废酸。设计尺寸:φ2.0×5.8m,有效容积为20m3,钢衬四氟。提升泵,2台,1用1备,Q=1m3/h。
(4)过滤:用于去除废酸中悬浮物等杂质,为树脂吸附稳定运行提供保障。
主要配套设备:砂滤器,2台,φ1.2×3.2m,1用1备,配套耐酸石英砂。
(5)树脂吸附:用于脱除废酸中水杨酸、冬青油等有机物,同时实现资源化回收。主要配套设备:树脂吸附塔,3台(树脂装填1.5m3/塔),φ1.0×3.0m,2用1备;脱附泵,2台,1用1备,Q=3m3/h。组合脱附槽,1套,L×B×H=3.5×3.0×2.0m;液碱储罐,1台,V=10m3。
(6)净化酸罐:1台,用于收集净化后废酸。设计尺寸:φ2.0×5.8m,有效容积为20m3,钢衬四氟。外输泵,2台,1用1备,Q=2m3/h。
3、处理效果与经济分析
3.1 运行效果分析
该项目建成后,已实现连续运行稳定,水杨酸甲酯废酸树脂吸附后的COD处理效率稳定在94%~96%,树脂吸附后废酸变清澈,净化酸COD稳定在5000mg/L~6000mg/L,水杨酸及5-磺基水杨酸稳定在3-5mg/L,冬青油稳定在8mg/L左右,能满足生产上硫酸回用品质要求。
3.2 技术经济分析
废水处理工程总投资约300万元,占地约300m2,水杨酸甲酯废酸树脂吸附运行直接费用约45元/m3废水(水电汽,不含折旧费、人工费等),单位废水可回收水杨酸约1.4Kg,回收5-磺基水杨酸量约2kg,总价值约30-40元,能抵消大部分运行费用。
4、结束语
(1)对于水杨酸甲酯废酸,采用树脂吸附法能达到满意的效果,不仅对废酸实现净化回用起到积极作用,还可回收水杨酸、冬青油等有用资源,实现了环境效益与经济效益的统一。
(2)工程实践表明,采用“预处理+蒸汽吹脱+树脂吸附”组合处理工艺,运行稳定且能回收有用资源,处理后的废酸可回用于生产车间,完全满足回用指标要求。
(3)本工程在废酸处理上积累了宝贵经验,为类似废酸处理提供了参考和借鉴,值得在类似项目上推广应用。( >
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