專利名稱:從廢水中分離烴的方法
本發(fā)明涉及用吸附過濾層從廢水中分離烴，特別是芳香烴的方法。
不同的工藝過程中，其中也包括煙煤的焦化過程中，形成了含有烴污染的廢水。首先，要盡可能地把廢水中的多環(huán)烴分離出去，尤其是生物廢水級通過烴類的高度濃縮更是額外增加了負(fù)擔(dān)。
其它的廢水凈化方法，例如可逆滲透法或者吸附分離法都需要預(yù)凈處理段。
根據(jù)其濃度或化學(xué)組成，一部分廢水中的烴物質(zhì)是溶解的，一部分則結(jié)合到廢水中的顆粒上。
因此，人們尋求一種凈化方法，該方法不僅可以分離不溶于水的烴，同時(shí)也可分離結(jié)合到固體上的烴物質(zhì)。
為了從煉焦廢水中分離出烴物質(zhì)，已經(jīng)建議，在真空轉(zhuǎn)筒過濾器中經(jīng)過木粉助濾劑層過濾，至少達(dá)到了部分有效的分離。(金屬加工冶金實(shí)踐專業(yè)報(bào)告第22卷，第10號，1984年，P1088-1092)。然而，這種過濾劑層由于細(xì)小顆粒的滲透很快就堵塞了，因此必須經(jīng)常用刮具不斷刮削其外部的薄薄的助濾劑層。特別是將木粉作為助濾劑與真空的轉(zhuǎn)筒過濾器一起使用時(shí)，由于轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動(dòng)致使助濾劑層不斷地使?jié)裢笭顩r和干燥狀況很快地交替，造成了所謂的干裂，它又導(dǎo)致了懸浮斷裂。較大的濾餅層厚度會(huì)促使這種干裂現(xiàn)象。
作為助濾劑層的木粉經(jīng)常意味著是一種企業(yè)以外的材料，由此不會(huì)不對方法的經(jīng)濟(jì)效益帶來較大的損害。
同樣地，由于采用真空方法干燥濾餅，因此帶來了可觀的費(fèi)用。
除了用木粉作為助濾劑層之外，還可以使用一些商業(yè)上慣用的助濾劑，例如硅藻土，賽力特硅藻土或者纖維素。然而，由于首先要考慮費(fèi)用或者一些在廢除過濾殘?jiān)鼤r(shí)出現(xiàn)的問題等因素，因此采用這樣的一些助濾劑將會(huì)變得困難了。
用活性碳或者活性焦碳可能會(huì)實(shí)施純吸附的廢水凈化處理(VDI研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告，第607號/1981年)。這些方法當(dāng)然需要采用高度的工藝技術(shù)以再生其吸附作用，因?yàn)椴豢赡?，尤其是從費(fèi)用的角度考慮，以其它方式(燃燒或堆積)廢除已用過的活性碳。此外，在吸附凈化處理時(shí)盡可能地使廢水中不含有固體物質(zhì)。這些經(jīng)常夾含在廢水中的固體物質(zhì)對于吸附廢水凈化是最有害的。這些固體物質(zhì)在吸附過程中富集，而且在活性碳的再生過程中也不能完全除掉。這樣就會(huì)導(dǎo)致吸附率的減低。因此在吸附凈化過程前必須先分離出其中的固體伴體。
另外的廢水凈化處理方法是可逆滲透法。這些方法使解吸劑有可能使溶液中存有的有害物質(zhì)濃縮集中，而得到幾乎沒有有害物質(zhì)的滲透作用。那些不溶解的和膠狀體的伴隨物是有害的，它們堵塞了可逆滲透膜。測定懸浮體的阻塞作用的相對量度是堵塞指數(shù)。在ASTM-規(guī)范D4189-82的“Silt Density Index of Water”描述過測定堵塞指數(shù)的方法。通過試驗(yàn)觀察到，在可逆滲透裝置中當(dāng)堵塞指數(shù)小于3時(shí)，所用的滲透膜沒有堵塞。為了減少堵塞指數(shù)，在使用可逆滲透方法時(shí)應(yīng)進(jìn)行必不可少的懸浮液的預(yù)凈化處理，例如可采用單向過濾筒或者反沖洗過濾器。
本發(fā)明的任務(wù)是發(fā)展完善從廢水中分離出烴物質(zhì)，尤其是芳香烴的方法。其中不單從廢水中通過過濾作用把結(jié)合到固體顆粒上的烴物質(zhì)分離出去，而且同時(shí)也要把經(jīng)常以高濃度溶解于廢水中的烴物質(zhì)分離出去。
這項(xiàng)任務(wù)將用本發(fā)明的方法加以解決。根據(jù)權(quán)利要求
1單級分離出廢水中溶解的和不溶解的烴物質(zhì)，其中將廢水通到一金屬制的間隙管式過濾器，而且用一種含碳物質(zhì)作為吸附過濾層，該物質(zhì)的粒徑分布是，其粒徑范圍為0.05-0.2mm的部分至少占總重量的25%，其比表面積至少是1500cm2/g。上述的方法把固體物質(zhì)的分離和盡可能的烴物質(zhì)的分離結(jié)合起來，這種方式與采用木粉助濾劑的轉(zhuǎn)鼓過濾器相比較，顯示出明顯的方法工藝的優(yōu)越性。
食碳物質(zhì)除了起固體顆粒的力學(xué)柵欄作用之外，它還起吸附作用，因此在過濾層上，含碳物質(zhì)除了吸附粘附在固體顆粒上的烴物質(zhì)以外，還吸附溶解于水中的烴物質(zhì)。
這些裝在間隙過濾管中的過濾層在整個(gè)過濾過程中完全被廢水泡住，因此這種過濾層不會(huì)出現(xiàn)前述的真空轉(zhuǎn)筒過濾器上所發(fā)生的干裂現(xiàn)象。
因?yàn)檫@種含碳的吸附過濾物質(zhì)的粒徑分布是，粒徑范圍為0.05-0.2mm的部分至少占總重量的25%，所用的含碳過濾物質(zhì)的外表面積至少是1500cm2/g，所以同樣得到了助濾劑層的可滲透性以及分離固體伴隨物和溶解的烴物質(zhì)的高凈化度。由粒徑分布能得出其外表面積，這已根據(jù)DIN66144在對數(shù)的正態(tài)分布圖中描述過。
通過該方法可以達(dá)到中等的分離凈化效率，即可以分離出直至98%的結(jié)合到固體顆粒上的多環(huán)烴物質(zhì);濾液中的三核和多核的芳香烴物質(zhì)的濃度都毫無例外地低于分析限度。對于溶解的烴物質(zhì)，根據(jù)含碳過濾物質(zhì)的處理量的情況，同樣可得到直至98%的分離凈化效率。
作為上述的含碳物質(zhì)，最好使用在生產(chǎn)冶金焦時(shí)得到的經(jīng)過相應(yīng)處理的粉焦。
德國專利DE-PS 2706938和DE-PS2828976已介紹了用于分離烴物質(zhì)的具有金屬間隙過濾管的過濾裝置。
若是需要使過濾物質(zhì)的可滲透性能更好時(shí)，則粒徑范圍從0.05-0.2mm的粒徑分布至少質(zhì)量部分應(yīng)占總重量的40%(權(quán)利要求
3)。為此，最好也是用在生產(chǎn)冶金焦時(shí)得到的粉焦(權(quán)利要求
4)根據(jù)水的組成情況以下的做法將是有利的。把前述顆粒狀的由含碳物質(zhì)組成的助濾劑層沖積到過濾管中(權(quán)利要求
5)和/或把含碳物質(zhì)加入至過濾以前的廢水中(權(quán)利要求
6)。第二種情況尤其更為有利，因?yàn)樵谶M(jìn)行過濾以前就可以先吸附溶解于廢水中的烴物質(zhì)。在預(yù)先沖積過濾層上的含碳物質(zhì)和過濾前加到廢水中的含碳物質(zhì)之間的比例是從80∶20到30∶70。
過濾物質(zhì)的量占廢水量的0.1～1重量-%。
過濾終止以后，即當(dāng)助濾劑層失去其吸附作用時(shí)，或者當(dāng)在助濾劑層中的顆粒附加物不斷增加，產(chǎn)生了高的流動(dòng)阻力時(shí)，就要通入壓縮空氣干燥助濾劑層，并且以固體的形式排出。這個(gè)(不考慮附著殘余水)幾乎完全由碳組成的過濾殘?jiān)挥猩倭康臍堄嗨趾?，可以通過燃燒或熱解消除(權(quán)利要求
8)，例如在廢水凈化處理的情況下，可以把這些殘?jiān)拥浇姑旱臒捊範(fàn)t中。
在對廢水質(zhì)量要求特別高時(shí)，也可以把所述的過濾方法與純吸附的廢水凈化處理方法一起結(jié)合使用(權(quán)利要求
9)，或者與可逆滲透的廢水凈化處理方法一起結(jié)合使用(權(quán)利要求
10)。在以上兩種情況下，都能減輕對固體物質(zhì)的吸附或可逆滲透作用的負(fù)擔(dān)，而且又能使這種方法完全得到應(yīng)用。
以下用附圖和實(shí)例詳述本發(fā)明附圖描述了用管式過濾作用把烴物質(zhì)從廢水中分離出去的方法過程。
用泵(2)把來自廢水管(1)的含有烴物質(zhì)的廢水送入裝有間隙過濾管(3a)的過濾裝置(3)中。水中的污垢和過濾物質(zhì)一起在過濾管(3a)上被截住。凈化的水通過管(10)向外排出。通過付線管(4)可以把未送入過濾裝置(3)以前的廢水先通入沖積缶(5)中，其中可加入來自儲缶(6)中的吸附過濾物質(zhì)。通過這個(gè)措施或者可以在真正過濾以前把吸附過濾物質(zhì)裝入間隙過濾管(3a)上(Precoat)和/或可以不斷地把吸附過濾物質(zhì)加到廢水流中(Bodyfeed)。用下列方式把過濾物質(zhì)先裝在間隙過濾管(3a)上，即把來自儲缶(6)的吸附助濾劑加到前面過濾過程的在缶(5)中的現(xiàn)有的剩余空間中。然后將這懸浮體用泵(2)通過空隙過濾管(3a)和管道(11)送入循環(huán)系統(tǒng)的沖積缶(5)中，直至約90%左右的助濾劑作為過濾層沉積在空隙過濾管上為止。在流動(dòng)阻力達(dá)到極限值以后和/或在吸附過濾層失去某功能以后，停止過濾。這由壓縮空氣墊控制，該墊是通過管道(7)被安放在過濾管(3a)的混濁一邊。借此，使沖積缶(5)中的過濾物質(zhì)卸空;壓縮空氣流過過濾層，而且使過濾層進(jìn)一步脫除粘附的殘余水分。用氣動(dòng)的敲擊器(8)，可以把干燥過的過濾層完全從空隙過濾管(3a)中敲掉然后通過排污閘(9)從過濾器裝置(3)中向外排出。
例1在據(jù)附圖的裝置中，用砂濾池預(yù)凈化處理過的來自煉焦裝置的廢水送入裝有空隙過濾器(3a)的過濾裝置(3)中進(jìn)行處理(過濾面積250cm2，過濾管的間隙寬度;0.075mm)為了在空隙過濾管(3a)上形成10mm厚的吸附過濾層，在把廢水送入過濾裝置(3)以前，先把來自管道(1)的廢水流以5m3/m2·h的流速通過管道(4)送入沖積缶(5)中，其中規(guī)定了每平方米的過濾面積有8公斤粉焦。
所用的粉焦來自煉焦廠，而且其粒徑是0.06-0.2mm的部份占29%的重量。
在助濾劑層完全沖積后，將廢水直接加上粉焦直接送入過濾裝置(3)中。
在通過泵(2)形成了2.5巴的差壓情況下，使水的流速在過濾開始時(shí)達(dá)2.5m3/m2·h，而在過濾終止時(shí)達(dá)1.4m3/m2·h。在濾液通過的量達(dá)到所使用的粉焦量的100倍以后，停止過濾。
濾液中還含的不溶解的多環(huán)芳香烴的濃度是在檢測限度以下，即其分離凈化度相當(dāng)于＞99%。在廢水中含有約6mg/l的已溶解的組分，經(jīng)過粉焦過濾層的吸附作用，可以降低95%。
在過濾時(shí)所形成的過濾殘?jiān)梢耘c煉焦煤混摻作到無害處理，不污染損害環(huán)境。
準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)已列于表中。表中同樣記錄了與木粉助濾劑進(jìn)行過濾所取得的數(shù)據(jù)比較。由此可以見到，在水中的不溶解的14種化合物中有10種化合物的濃度通過過濾降低到其檢測限度0.1μg/l以下，其余的4種化合物有3種的分離達(dá)到99%。而對比例顯示出在生水中可檢測出的化合物中只有8種降至檢測限度，其余的化合物的分離效率徘徊于56%～99%之間。關(guān)于可溶解化合物的分離(在對比例中沒有說明)。
例2本試驗(yàn)如同例1中一樣，預(yù)先放置粉焦過濾層，但在本例中的過濾層厚度只有2mm。在過濾層沖積以后，當(dāng)然不把煉焦廠來的廢水直接送入過濾裝置(3)中，而是繼續(xù)送入沖積缶(5)中，在缶(5)中通過儲缶(6)不斷向廢水中加入0.1%量的粉焦。預(yù)先加入的粉焦過濾層量和后來不斷加入的粉焦量的比是1∶3。
在通過泵(2)形成了2.5巴的壓差情況下，使水的流速在過濾開始時(shí)達(dá)3.5m3/m2·h，而在過濾終止時(shí)達(dá)2.0m3/m2·h。
當(dāng)操作中在濾液通過量達(dá)到所規(guī)定的粉焦量的2000倍以后，停止過濾。
在濾液中尚含有的不溶的多環(huán)烴濃度處于檢測限度以下?？赡苡兄掳┳饔貌蝗苡谒腜AH的分離約為99%，溶解于水的芳香烴的分離為90%。
例3本例與例1中的過程相同。加入煉焦廠的粉焦作為吸附過濾層，其中顆粒的粒度范圍為0.06～0.2mm的組分占總重量的40%，細(xì)粒＜0.06mm的顆粒尤其被減少了。
在通過泵(2)形成了2.5巴的壓差的情況下，使煉焦廠廢水的流速在過濾開始時(shí)達(dá)4.2m3/m2·h。操作中在濾液量達(dá)到預(yù)先規(guī)定的作為過濾層粉焦量的2000倍以后，使流速為2.7m3/m2·h。
不溶的PAH分離效率達(dá)95%，而可溶的芳烴分離效率為93%。
例4把來自煉焦廠的焦油冷凝的廢水，其中含有約8g/l的在醚中可提取的成份，用與例1相同的過程，通過10mm厚的粉焦層，在2巴的差壓情況下進(jìn)行過濾。把流速調(diào)節(jié)至2m3/m2·h的中等程度。濾液的堵塞指數(shù)為3。由于有機(jī)組分含量高，不能確定懸浮液的堵塞指數(shù)。為此所放的試驗(yàn)?zāi)ち⒖叹捅欢氯恕?br>緊接著用可逆滲透法對濾液作繼續(xù)進(jìn)一步的處理。沒有觀察到膜堵塞。
權(quán)利要求
1.用吸附過濾層從廢水中分離烴，特別是芳香烴的方法，其特征在于對廢水中溶解的和不溶解的烴進(jìn)行單級的分離，其中用金屬的間隙管式過濾器處理廢水，而且用含碳物質(zhì)作為吸附過濾層，該含碳物質(zhì)的粒徑分布，其粒度范圍為0.05-0.2mm的部分至少占25重量-%，其比表面積至少為1500cm2/g。
2.據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，用粉焦作為助濾劑。
3.據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，其粒徑分布粒度范圍為0.05-0.2mm的部分至少占40重量-%。
4.據(jù)權(quán)利要求
3的方法，其特征在于，用粉焦作為助濾劑。
5.據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，把含碳的過濾物質(zhì)預(yù)先沖積到過濾面上。
6.據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，把含碳的吸附過濾物質(zhì)在進(jìn)行過濾以前部分地或全部地放入廢水中。
7.據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于過濾物質(zhì)的量占廢水量的0.1～1重量-%。
8.據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，通過燃燒或高溫?zé)峤庀延眠^的過濾物質(zhì)。
9.據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，它可用作吸附廢水凈化過程的預(yù)凈化步驟。
10.據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，它可用作可逆滲透廢水凈化過程的預(yù)凈化步驟。
專利摘要
用吸附過濾層從廢水中分離烴，特別是菜烴的方法，在此對廢水中溶解的和不溶解的烴進(jìn)行單級的分離，其中用金屬的間隙管式過濾器處理廢水，而且把一種含碳物質(zhì)，尤其粉焦作為吸附過濾層，該含碳物質(zhì)的粒徑分布，其粒度范圍為0.05—0.2mm的部分至少占25重量％，其總的比表面積至少為1500cm
文檔編號C02F1/28GK87107794SQ87107794
公開日1988年5月11日 申請日期1987年10月17日
發(fā)明者英戈·隆美, 賴恩哈德·帕斯 申請人:礦業(yè)聯(lián)會(huì)股有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan