一種循環(huán)使用高效萃取劑處理高濃含酚煤化工廢水的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領域，具體涉及一種循環(huán)使用高效萃取劑處理高濃含酚煤化工廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤氣化、煉油和煉焦工業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含酚廢水，廢水水質(zhì)非常復雜，酚濃度高，且酚種類繁多，既有單元酚，又有多元酚;水質(zhì)呈中偏堿性。此外還含有脂肪酸、酮類和胺類等有機物、酸性氣體、焦油、粉煤灰等。廢水C0D&值高，且難以生物降解。開發(fā)該類廢水的脫酚萃取技術(shù)一方面可大幅度降低廢水的酚含量，減少對環(huán)境的污染;另一方面，其中的酚類等多種污染物也是重要的化工原料，因而，高效地脫除并回收煤化工廢水中的酚類等污染物，是實現(xiàn)廢水無害化和資源化的有效途徑。
[0003]高濃度含酚廢水中回收酚的方法有溶劑萃取法、吸附法、蒸汽吹脫法、離子交換法、化學沉淀、反滲透法等。溶劑萃取法是利用酚在有機溶劑中的溶解度大于在水中的溶解度，從而把廢水中的酚萃取出來。溶劑萃取法脫酚效率高、萃取劑來源廣，國內(nèi)外都已大量使用。但對于高濃度含酚煤氣化、煉油和煉焦廢水的萃取脫酚，目前存在的主要問題有:(I)普通的萃取劑對偏堿性的含酚廢水、以及多元酚的萃取效率低；(2)萃取過程中萃取劑損耗大，循環(huán)使用率低；(3)萃取塔效率低；(4)萃取設備易堵塞等。
[0004]酚類物質(zhì)在酸性條件下幾乎不發(fā)生電離，以分子狀態(tài)存在。而當pH>8時的堿性溶液中，酚開始發(fā)生電離(以苯酚為例):PhOHf PhO—+H+，當pH>9時，離解更加明顯。離子態(tài)的PhO—基團親水性增強，在水中的溶解度大幅度提高，從而造成萃取效果下降。而廢水中的多元酚由于多經(jīng)基的作用，其水溶性比單元酚大，通常也難以有效萃取。
[0005]哈爾濱氣化廠采用二異丙醚作為萃取劑，對該廠煤氣化含酚廢水進行萃取脫酚處理。二異丙醚具有沸點和飽和蒸汽壓低、水溶性小、回收容易、耗能小等優(yōu)點，但其脫酚，特別是多元酚效率低。脫酚后的廢水中總酚濃度仍高達1400mg/L左右，其中多元酚就有800?1100mg/L，CODer值6000mg/L左右。不但造成酚的浪費，而且該廢水進入后續(xù)生化處理池，嚴重超出生化處理負荷，難以達到污水排放指標要求，對松花江下游流域水體造成嚴重威脅。二異丙醚對單元酚的萃取效果基本可以滿足要求，但對于多元酚并不是一種很好的萃取劑，其分配系數(shù)很低。二異丙醚對苯酚的分配系數(shù)為36.5，但對苯二酚和偏苯三酚的卻分別只有1.03和0.18，并不適合作為含有多元酚的煤氣化廢水的萃取溶劑。另外，該廠現(xiàn)使用的轉(zhuǎn)盤萃取塔效率較低，經(jīng)現(xiàn)場標定，實際只有0.9?1.2級左右的萃取效果，不能滿足實際要求。
[0006]綜上所述，目前高濃度含酚廢水的萃取脫酚技術(shù)不甚理想，萃取劑損耗大，萃取劑循環(huán)利用率低，處理后廢水的酚濃度仍相當高，難以滿足后續(xù)生化處理的達標排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種循環(huán)使用高效萃取劑處理高濃含酚煤化工廢水的方法。該方法使含酚廢水中酚類物質(zhì)被有效脫出并回收，且萃取劑可高效利用。
[0008]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0009]—種循環(huán)使用高效萃取劑處理高濃含酚煤化工廢水的方法，包括如下步驟:
[0010](I)將高濃含酚煤化工廢水與萃取溶劑甲基異丁基甲酮混合得到混合液；
[0011](2)將混合液靜置分相，得到萃取相和萃余相；
[0012](3)步驟(2)得到的萃余相經(jīng)多級逆流萃取，得到富含酚萃取相和萃余液；
[0013](4)將步驟(2)、(3)得到的萃取相進行精餾，回收萃取溶劑和粗酚；
[0014](5)將步驟(3)得到的萃余液進行汽提，回收萃余液中溶解和夾帶的萃取溶劑；
[0015](6)將步驟(4)精餾萃取相得到的兩部分萃取溶劑和步驟(5)得到的萃取溶劑返回步驟(1)、(3)循環(huán)使用。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選方案如下:
[0017]所述步驟(I)中，含酚煤化工廢水是總酚含量為5000?20000mg/L，揮發(fā)酚含量3000?10000mg/L ； pH值為3?11，優(yōu)選為4?10，CODcr值為15000?35000mg/L，以及含有油份(脂肪酸、焦油、煤灰)的廢水。
[0018]步驟(I)中，所述的混合采用靜態(tài)混合器進行并流混合，混合液溫度為30?85°C，混合液中含酚煤化工廢水pH值為3?11，優(yōu)選為4?10，萃取溶劑甲基異丁基酮與含酚煤化工廢水的體積比為1: (2?8)。
[0019]步驟(I)中，所述混合液溫度為40?60°C，混合液中含酚煤化工廢水的pH值為5?11，萃取溶劑甲基異丁基酮與含酚煤化工廢水的體積比為1: (2?8)。
[0020]所述的靜態(tài)混合器使用的填料可以是蜂窩格柵規(guī)整填料；
[0021]步驟(3)所述的萃取采用的萃取塔是填料塔，其使用的填料是蜂窩格柵規(guī)整填料。
[0022]步驟(2)中，所述的分相采用油水分離器進行，所述混合液在油水分離器中停留時間為10?40min，優(yōu)選為10?30min;更優(yōu)選為15?25min。
[0023]步驟(3)中，所述的萃取采用萃取塔進行3?8級逆流萃取，萃取溶劑為甲基異丁基酮，其初始總酚含量小于50mg/L，萃取溶劑與萃余相的體積比(相比)為1: (2?8)，萃取溫度為30?85°C，萃取pH值為3?11，優(yōu)選為4?10。
[0024]其中萃取溶劑與萃余相的體積比(相比)優(yōu)選為1:(2?6)，萃取溫度優(yōu)選為40?60°C，萃取pH值優(yōu)選為5?10，萃取級數(shù)優(yōu)選為4?6級。上述萃取參數(shù)的選擇，理由如下:
[0025](I)當萃取pH值為3?11時，萃取溶劑甲基異丁基酮對酚的萃取性能基本不受pH變化的影響，萃取效果好;當ρΗ>11時，酚萃取效果降低;pH>12時則很難從廢水中萃取出酚。含酚煤化工廢水中含有大量的游離氨，廢水呈中偏堿性，能夠滿足萃取pH值的要求。
[0026](2)萃取溫度的改變能夠使得萃取平衡發(fā)生移動，改變萃取平衡常數(shù)，從而影響萃取效果。當萃取溫度為30?85°C時，溫度變化對該萃取劑脫酚的影響不明顯，考慮到實際工廠廢水溫度，萃取溫度優(yōu)選40?60°C。
[0027](3)萃取溶劑與所述萃余相的體積比(相比)的選擇影響萃取塔級數(shù)和萃余廢水相的酚濃度，同時也影響溶劑再生的操作費用。在分離要求一定時，相比越大，所需萃取塔設備的級數(shù)越低，設備費用降低，但溶劑再生費用增加。因此，相比在滿足工藝(酚濃度)和設備指標(萃取級數(shù))的情況下，通常越小越好，故本發(fā)明方法中萃取溶劑與所述萃余相的體積比(相比)為1: (2?8)，優(yōu)選1: (2?6) O
[0028](4)在相比1: (2?6)，萃取溶劑初始總酚含量小于50mg/L時，采用溶劑甲基異丁基酮通過3?8級逆流萃取，可以把廢水中的總酚濃度降到400mg/L以下，揮發(fā)酚濃度降到10mg/L左右。但隨著萃取級數(shù)的增加，酚濃度降低的幅度越來越小，當級數(shù)到達8級后再增加萃取級數(shù)，己不能有效降低酚的濃度，反而會增加成本，故本發(fā)明方法中的萃取級數(shù)為3?8級，優(yōu)選為4?6級。
[0029]步驟(4)中，所述的精餾采用精餾塔進行。
[0030]步驟(5)中，所述的汽提在汽提塔內(nèi)進行。
[0031]采用本發(fā)明方法處理高濃度含酚煤化工廢水，萃取劑循環(huán)利用率可達到95%，能夠?qū)崿F(xiàn)總酚脫除率達到93%，揮發(fā)酚的脫除率達到99%，C0DGr脫除率約85%。該方法有效地回收了廢水中的酚類物質(zhì)，回收的酚類物質(zhì)可進一步精餾純化，轉(zhuǎn)化為有用的化工原料。
[0032]本發(fā)明的原理是:水與甲基異丁基甲酮在88°C有共沸點，共沸組成為MIBK含量75.7%。所以萃余液可采用先汽提后再進入油水分離罐分相的方式從萃余液中回收萃取劑;常壓下MIBK沸點為116 °C，苯酚沸點181.2 °C，對苯二酚沸點286.2 °C，沸點差較