電脫鹽 、 脫鈣裝置有機廢水水質提升的處理技術

摘要: 根據(ju)(ju)(ju)原油(you)(you)加工過(guo)程及焦炭質(zhi)量(liang)(liang)升(sheng)級(ji)的(de)需要，對電(dian)脫鹽、脫鈣(gai)過(guo)程中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)采用有機酸(suan)萃(cui)(cui)取(qu)、萃(cui)(cui)取(qu)劑(ji)再生(sheng)和有機酸(suan)回收、汽提(ti)工藝進行了(le)處理(li)(li)。以酸(suan)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)為(wei)3.0%的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)樣為(wei)考察對象(xiang)，根據(ju)(ju)(ju)乙酸(suan)異(yi)丙酯(zhi)(zhi)(zhi)、乙酸(suan)異(yi)丁酯(zhi)(zhi)(zhi)和乙酸(suan)乙酯(zhi)(zhi)(zhi)等酯(zhi)(zhi)(zhi)類萃(cui)(cui)取(qu)劑(ji)的(de)萃(cui)(cui)取(qu)平衡數(shu)據(ju)(ju)(ju)和物性參數(shu)，確定(ding)了(le)以乙酸(suan)異(yi)丙酯(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)萃(cui)(cui)取(qu)劑(ji)。根據(ju)(ju)(ju)處理(li)(li)效(xiao)率和水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)酸(suan)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)小于0.2%的(de)指標要求(qiu)，確定(ding)了(le)適宜的(de)萃(cui)(cui)取(qu)相比（油(you)(you)/水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)體積(ji)比）為(wei)3:1,對應的(de)萃(cui)(cui)取(qu)級(ji)數(shu)為(wei)六(liu)級(ji)，在此條件下的(de)萃(cui)(cui)取(qu)率為(wei)95%，萃(cui)(cui)取(qu)后(hou)下層水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)酸(suan)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)為(wei)0.149%。采用共沸精憎法處理(li)(li)上層萃(cui)(cui)取(qu)液(ye)，回收得到的(de)乙酸(suan)純(chun)度為(wei)96.81%。汽提(ti)后(hou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)相的(de)COD由(you)初始的(de)29300mg/L降(jiang)(jiang)至4710mg/L，COD降(jiang)(jiang)低了(le)83.9%，該水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)可(ke)以滿(man)足現有的(de)工業(ye)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)裝置(zhi)的(de)進水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)要求(qiu)，實現了(le)有機廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)再利用或達(da)標排放。同時，實施該工藝過(guo)程每年可(ke)獲得經濟效(xiao)益(yi)182.8萬(wan)元。

摘(zhai)要(yao)：根據原油(you)加工(gong)過程及焦炭(tan)質量升級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)需要(yao)，對電脫鹽、脫鈣過程中產(chan)生的(de)(de)(de)(de)廢水采(cai)用(yong)(yong)有機酸(suan)(suan)萃(cui)取(qu)、萃(cui)取(qu)劑再生和有機酸(suan)(suan)回(hui)收(shou)、汽(qi)提工(gong)藝(yi)進行了處(chu)理。以(yi)酸(suan)(suan)質量分數(shu)(shu)為(wei)(wei)3.0%的(de)(de)(de)(de)水樣為(wei)(wei)考察對象，根據乙(yi)酸(suan)(suan)異丙(bing)(bing)酯(zhi)、乙(yi)酸(suan)(suan)異丁酯(zhi)和乙(yi)酸(suan)(suan)乙(yi)酯(zhi)等酯(zhi)類萃(cui)取(qu)劑的(de)(de)(de)(de)萃(cui)取(qu)平衡(heng)數(shu)(shu)據和物性參數(shu)(shu)，確定(ding)了以(yi)乙(yi)酸(suan)(suan)異丙(bing)(bing)酯(zhi)為(wei)(wei)萃(cui)取(qu)劑。根據處(chu)理效(xiao)率和水中酸(suan)(suan)質量分數(shu)(shu)小(xiao)于0.2%的(de)(de)(de)(de)指(zhi)標(biao)要(yao)求(qiu)，確定(ding)了適(shi)宜的(de)(de)(de)(de)萃(cui)取(qu)相比（油(you)/水體(ti)積比）為(wei)(wei)3:1,對應(ying)的(de)(de)(de)(de)萃(cui)取(qu)級(ji)(ji)數(shu)(shu)為(wei)(wei)六級(ji)(ji)，在此條件下的(de)(de)(de)(de)萃(cui)取(qu)率為(wei)(wei)95%，萃(cui)取(qu)后(hou)下層(ceng)水中酸(suan)(suan)質量分數(shu)(shu)為(wei)(wei)0.149%。采(cai)用(yong)(yong)共沸精(jing)憎法(fa)處(chu)理上(shang)層(ceng)萃(cui)取(qu)液，回(hui)收(shou)得(de)到的(de)(de)(de)(de)乙(yi)酸(suan)(suan)純度為(wei)(wei)96.81%。汽(qi)提后(hou)水相的(de)(de)(de)(de)COD由初始的(de)(de)(de)(de)29300mg/L降至4710mg/L，COD降低了83.9%，該水(shui)質可(ke)以滿足現(xian)有的(de)工業(ye)廢水(shui)處理裝置的(de)進(jin)水(shui)水(shui)質要求，實(shi)現(xian)了有機(ji)廢水(shui)的(de)再利用或達標排放。同時(shi)，實(shi)施該工藝過程(cheng)每年可(ke)獲得(de)經濟效益182.8萬元。

 

新疆油田采出的風城超稠油鈣質量分數達265ug/g,這些金屬鈣鹽在原油加工過程中，容易殘留在焦炭中，造成焦炭灰分偏高，質量、等級下降。為了提高焦炭質量及等級，充分實現效益最大化，需要對稠油進行脫鈣。采用有機酸對原油實施脫鈣的工業試驗過程中^【1-2】，存在脫鈣后排水COD高的問題，采用直接排放的方式不僅無法回收脫鈣劑，增加脫鈣工藝的原料成本，同時高鈣、高COD的污水會造成環境污染。上述問題的存在不利于電脫鹽、脫鈣裝置的平穩運行^【3-6】,對煉油廠的安全生產有一定的影響，阻礙了原油脫鹽、脫鈣工藝的工業化應用進程。針對這一問題，對脫鹽、脫鈣過程產生的廢水采用有機酸萃取、汽提工藝進行處理，以下主要介(jie)紹該處理技術的應用情況及效果。

 

1 廢水概況

 

1.1 廢水的性質

 

在對含鈣原油實(shi)施常(chang)規(gui)電(dian)脫鹽時(shi)，要求其水質可以直接排放(fang)至后續污水處理裝置(zhi)。根據加工(gong)原油的(de)性質和生產實(shi)際，對原油實(shi)施一(yi)(yi)級電(dian)脫鹽、脫鈣時(shi)，排出(chu)的(de)工(gong)業廢水尤其是一(yi)(yi)級排水的(de)主要成分是有機(ji)羥酸鈣，還含有一(yi)(yi)部分氯化鈣、氯化鈉等無機(ji)鹽類。

表1為排水的性質

實(shi)施脫鈣后的廢水(shui)(shui)中(zhong)，一級排(pai)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質有一定程度的變化，屬于高鈣、高COD廢水(shui)(shui)。若將該廢水(shui)(shui)直接外(wai)排(pai)，會(hui)(hui)沖擊煉油廠的污水(shui)(shui)處理裝置，導(dao)致(zhi)外(wai)排(pai)水(shui)(shui)不(bu)合格，甚(shen)至會(hui)(hui)造(zao)成環境污染。

 

脫(tuo)(tuo)鈣工藝的(de)(de)(de)施(shi)過(guo)中，對一(yi)級(ji)電脫(tuo)(tuo)鹽(yan)排(pai)(pai)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)預處理(li)試驗過(guo)程為(wei)：一(yi)級(ji)電脫(tuo)(tuo)鹽(yan)、脫(tuo)(tuo)鈣的(de)(de)(de)廢(fei)水(shui)(shui)經(jing)硫(liu)酸(suan)固(gu)化(hua)再(zai)生(sheng)，使一(yi)級(ji)排(pai)(pai)水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)有(you)(you)機酸(suan)鈣轉化(hua)成有(you)(you)機酸(suan)和鈣渣，經(jing)固(gu)液分(fen)離，得到含(han)有(you)(you)機酸(suan)的(de)(de)(de)廢(fei)水(shui)(shui)。企(qi)業現有(you)(you)工業裝(zhuang)置(zhi)可以實現對一(yi)級(ji)電脫(tuo)(tuo)鹽(yan)排(pai)(pai)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)預處理(li)，預處理(li)后(hou)的(de)(de)(de)有(you)(you)機酸(suan)廢(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)性質見表1,其中乙酸(suan)的(de)(de)(de)質量分(fen)數(shu)為(wei)1%~3%，其COD較高，不宜排(pai)(pai)放至下游污水(shui)(shui)處理(li)裝(zhuang)置(zhi)。為(wei)了脫(tuo)(tuo)鈣工藝的(de)(de)(de)順利實施(shi)，需對含(han)有(you)(you)機酸(suan)廢(fei)水(shui)(shui)進一(yi)步處理(li)。

 

1.2 廢(fei)水(shui)處理的工(gong)藝(yi)過(guo)程及原理

 

針對廢水處理的相關技術報道較多^【7-8】,根據生產的實際需要，對電脫鹽、脫鈣過程中產生的廢水采用已有生產工藝進行預處理，隨后采用有機酸萃取技術，實現對高鈣有機廢水中脫鈣劑的回收和再利用，最終實現無害化處理。

 

對含有機酸(suan)廢水(shui)的(de)(de)處理(li)工藝(yi)為(wei)：有機酸(suan)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)、萃(cui)(cui)取(qu)(qu)劑再(zai)生和有機酸(suan)回收、汽(qi)提等3部分，具體的(de)(de)工藝(yi)原理(li)為(wei)：水(shui)中的(de)(de)乙酸(suan)與(yu)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)體系相(xiang)(xiang)接觸進行萃(cui)(cui)取(qu)(qu)，將乙酸(suan)從水(shui)相(xiang)(xiang)中萃(cui)(cui)取(qu)(qu)到(dao)(dao)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)相(xiang)(xiang)中，乙酸(suan)與(yu)萃(cui)(cui)取(qu)(qu)劑隨后(hou)(hou)進行分離，達到(dao)(dao)乙酸(suan)回收再(zai)利用的(de)(de)目的(de)(de)，后(hou)(hou)續采用蒸汽(qi)對萃(cui)(cui)取(qu)(qu)后(hou)(hou)的(de)(de)水(shui)相(xiang)(xiang)進行汽(qi)提。同時，除去了大(da)量的(de)(de)有機物，處理(li)后(hou)(hou)的(de)(de)水(shui)可(ke)以達到(dao)(dao)正常(chang)電(dian)脫鹽(yan)排水(shui)的(de)(de)指標要求。

 

1.3 廢水(shui)處理裝置

 

采用小型的多級萃(cui)取試驗裝(zhuang)置，以萃(cui)取劑作輕相，含酸原料水(shui)(shui)作重相，輕相和重相的物料在(zai)裝(zhuang)置內進(jin)行(xing)多級的傳質和分離。萃(cui)取劑再生(sheng)裝(zhuang)置為小型的精憎裝(zhuang)置，采用蒸汽(qi)對萃(cui)取后的水(shui)(shui)相進(jin)行(xing)汽(qi)提。

 

2 結果與討論(lun)

 

2.1 萃取過程的條件考察

 

2.1.1萃取(qu)劑的(de)選(xuan)擇

 

在(zai)有機(ji)(ji)酸(suan)的(de)萃(cui)取(qu)工藝過(guo)程中，選(xuan)擇(ze)了市面上應(ying)用(yong)較廣的(de)有機(ji)(ji)胺、酯類等作(zuo)為萃(cui)取(qu)劑。經(jing)過(guo)充分的(de)應(ying)用(yong)案例調研和現場交流，最終選(xuan)擇(ze)了酯類萃(cui)取(qu)劑對廢水中的(de)有機(ji)(ji)酸(suan)進行萃(cui)取(qu)。

 

試驗中選取的(de)幾種典型的(de)酯(zhi)類萃取劑為(wei)(wei)(wei)(wei)乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)異(yi)丙(bing)酯(zhi)、乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)異(yi)丁酯(zhi)和(he)乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)乙(yi)酯(zhi)，以酸(suan)(suan)(suan)質量分數為(wei)(wei)(wei)(wei)3.0%的(de)模擬(ni)水(shui)樣(yang)為(wei)(wei)(wei)(wei)考察(cha)對(dui)象。模擬(ni)水(shui)樣(yang)由電脫鹽裝置一級排水(shui)作為(wei)(wei)(wei)(wei)原水(shui)制(zhi)備(bei)，并(bing)根據條(tiao)件(jian)補充至所需(xu)酸(suan)(suan)(suan)濃度(du)配制(zhi)而成。

 

萃(cui)取劑(ji)性能(neng)考察中的相比(bi)（油/水(shui)體積比(bi)，O/A）為1:1,考察多次(ci)萃(cui)取平衡(heng)后(hou)(hou)萃(cui)取后(hou)(hou)水(shui)相的酸濃度，并計(ji)算得到萃(cui)取率，結果見(jian)表2。

表2  3種酯類萃取劑作用下的有機酸萃取率 %

由表(biao)2可見，以酸(suan)(suan)質量分數為3.0%的(de)水樣(yang)為考察對象，3種萃取(qu)劑的(de)應(ying)用(yong)效(xiao)果(guo)存在(zai)一(yi)定的(de)差異，乙酸(suan)(suan)乙酯的(de)萃取(qu)效(xiao)率最(zui)高，乙酸(suan)(suan)異丙酯次之，乙酸(suan)(suan)異丁(ding)酯最(zui)低。試驗過(guo)程中(zhong)，3種酯類(lei)在(zai)萃取(qu)過(guo)程中(zhong)上下層的(de)分相均較快，未出現乳(ru)化層。

 

表3  3種酯類的典型性質

 

由表3可見，3種酯類的沸點、閃點和酯水溶解度等物化性質存在很大的差異。萃取劑的選擇主要是依據萃取選擇性、化學穩定性、經濟性以及使用現場的安全性等方面考慮。根據有機溶劑的物性數據，乙酸乙酯的蒸發熱為32.29kJ/mol,乙酸異丙酯的蒸發熱為33.10kJ/mol，二者的蒸發熱基本相當。對比酯在水中的溶解度數據，乙酸乙酯在水中的溶解度為8.08%。在萃取、精憎工藝后，需采用蒸汽對萃取后的水進行汽提，當萃取后水層水相中萃取劑殘留量高時，用蒸汽對殘留的萃取劑進行汽提，以乙酸乙酯作萃取劑時消耗的蒸汽量大，增加了水處理工藝的能耗。從化學物質的穩定性方面考慮，乙酸乙酯比乙酸異丙酯容易水解^【9】，會給水處理的萃取、精憎和汽提單元造成較高的萃取劑損耗，增加水處理的成本。盡管醋酸異丙酯的萃取能力相對較低，但是其在水中的溶解度僅為2.90%。另外，乙酸異丙酯的閃點高于乙酸乙酯的閃點，運輸和操作安全性更高。所以選擇乙酸異丙酯作為萃取劑更有工業化應用價值。

 

2.1.2 萃取(qu)相比和級數的考察(cha)

 

根據原(yuan)油(you)脫鈣工藝條(tiao)件以(yi)及(ji)脫鈣廢水(shui)的(de)性質(zhi)，萃取過程中原(yuan)料(liao)水(shui)中乙酸(suan)(suan)質(zhi)量分數最高為(wei)3%左右，為(wei)了使(shi)處理后的(de)水(shui)質(zhi)可以(yi)滿足污水(shui)處理裝(zhuang)置的(de)進水(shui)要求，設定(ding)萃取后水(shui)中酸(suan)(suan)質(zhi)量分數需低于0.2%。

 

以乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)異丙(bing)酯為(wei)(wei)萃(cui)取(qu)(qu)劑，在原(yuan)料水(shui)樣中乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)質量分(fen)數(shu)為(wei)(wei)3%的(de)條件下，選取(qu)(qu)相(xiang)(xiang)比(bi)分(fen)別為(wei)(wei)4:1，3:1，2.5：1，2：1，級(ji)(ji)(ji)數(shu)為(wei)(wei)三級(ji)(ji)(ji)至十(shi)級(ji)(ji)(ji)，考察萃(cui)取(qu)(qu)級(ji)(ji)(ji)數(shu)和相(xiang)(xiang)比(bi)對(dui)萃(cui)取(qu)(qu)后水(shui)中酸(suan)(suan)(suan)濃度的(de)影響，結果見表4。由表4可見，相(xiang)(xiang)比(bi)越高時(shi)，達到萃(cui)取(qu)(qu)要(yao)求(qiu)所需(xu)的(de)萃(cui)取(qu)(qu)級(ji)(ji)(ji)數(shu)越低。當水(shui)中乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)在萃(cui)取(qu)(qu)劑中的(de)溶解接近(jin)飽和時(shi)，水(shui)相(xiang)(xiang)中乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)的(de)去除率趨于(yu)穩(wen)定，級(ji)(ji)(ji)數(shu)增加時(shi)萃(cui)取(qu)(qu)效果變化(hua)不明顯。結合(he)萃(cui)取(qu)(qu)水(shui)中殘留酸(suan)(suan)(suan)濃度的(de)要(yao)求(qiu)（質量分(fen)數(shu)小于(yu)0.2%），當相(xiang)(xiang)比(bi)為(wei)(wei)4：1時(shi)，萃(cui)取(qu)(qu)級(ji)(ji)(ji)數(shu)為(wei)(wei)四(si)級(ji)(ji)(ji)即可；相(xiang)(xiang)比(bi)為(wei)(wei)3：1時(shi)，萃(cui)取(qu)(qu)級(ji)(ji)(ji)數(shu)為(wei)(wei)六級(ji)(ji)(ji)；相(xiang)(xiang)比(bi)為(wei)(wei)2.5：1時(shi)，萃(cui)取(qu)(qu)級(ji)(ji)(ji)數(shu)為(wei)(wei)九(jiu)級(ji)(ji)(ji)；相(xiang)(xiang)比(bi)為(wei)(wei)2：1時(shi)，則萃(cui)取(qu)(qu)級(ji)(ji)(ji)數(shu)要(yao)大于(yu)十(shi)級(ji)(ji)(ji)。

 

表4  萃取相比和級數對萃取后水中酸濃度的影響

 

萃(cui)取相(xiang)比的(de)大小不僅與(yu)萃(cui)取劑(ji)對(dui)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)有機酸(suan)(suan)的(de)萃(cui)取效率(lv)有關(guan)，還與(yu)工藝后續的(de)萃(cui)取劑(ji)回(hui)收、萃(cui)后廢水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)及其效果有重要的(de)關(guan)系(xi)。根據處(chu)(chu)理(li)(li)(li)效率(lv)和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)酸(suan)(suan)質量分(fen)數小于0.2%的(de)指要求，采用乙酸(suan)(suan)異丙酯對(dui)含乙酸(suan)(suan)質量分(fen)數3.01%的(de)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)進行(xing)萃(cui)取處(chu)(chu)理(li)(li)(li)時，其適宜的(de)萃(cui)取相(xiang)比為3：1，對(dui)應(ying)的(de)級(ji)數為六級(ji)，萃(cui)取率(lv)為95%，萃(cui)取后下層水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)酸(suan)(suan)質量分(fen)數為0.149%。

 

2.2 萃取劑再生(sheng)和脫鈣(gai)劑回(hui)收工藝

 

萃(cui)取后的(de)上(shang)層為油(you)相萃(cui)取液，主要(yao)含有(you)萃(cui)取劑(ji)(ji)、脫(tuo)鈣劑(ji)(ji)和(he)水，為了(le)對其中的(de)脫(tuo)鈣劑(ji)(ji)和(he)萃(cui)取劑(ji)(ji)回收(shou)和(he)循環利用，需采用工藝(yi)對上(shang)層物料進行處(chu)理，實(shi)現脫(tuo)鈣劑(ji)(ji)和(he)萃(cui)取劑(ji)(ji)的(de)分離。因此，萃(cui)取劑(ji)(ji)再生(sheng)工藝(yi)實(shi)施的(de)過施的(de)關鍵(jian)和(he)萃(cui)取工藝(yi)技術實(shi)施施中的(de)重要(yao)環節。

 

再生工藝(yi)有兩種(zhong)，一種(zhong)工藝(yi)選擇無機堿(jian)(jian)氫氧(yang)化(hua)鈉(na)或(huo)碳酸鈉(na)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)溶液為再生劑(ji)，油相中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)萃取液與無機堿(jian)(jian)反應得(de)到水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鹽，實(shi)現(xian)萃取劑(ji)和乙酸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分離。綜合(he)分析采(cai)用(yong)堿(jian)(jian)洗技術對(dui)萃取劑(ji)進行再生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)施(shi)效果，雖然可以實(shi)現(xian)對(dui)萃取劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)再生，但是工藝(yi)過(guo)程中(zhong)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)乙酸鈉(na)或(huo)乙酸鈣水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)COD較高(gao)，且無法得(de)到合(he)理(li)化(hua)處理(li)，帶來(lai)了新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)處理(li)難題。因此，結合(he)目前生產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)際情況，采(cai)用(yong)無機堿(jian)(jian)對(dui)萃取劑(ji)進行再生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工藝(yi)技術暫不可行。

 

另一種再(zai)生工藝(yi)是(shi)根據物(wu)料的(de)(de)揮發性不(bu)同采用法對上(shang)進行分離，回(hui)收得到(dao)萃(cui)取(qu)劑和乙酸，實現兩種物(wu)料的(de)(de)再(zai)利用。共沸精餾是(shi)利用水和共沸劑形成(cheng)均(jun)相共沸混合(he)物(wu)的(de)(de)特(te)點(dian)，將(jiang)水從沸塔(ta)的(de)(de)塔(ta)頂脫除，乙酸從塔(ta)釜餾留(liu)岀(chu)。該法的(de)(de)實施效(xiao)果較好，在(zai)國內(nei)的(de)(de)相關(guan)行業(ye)應用成(cheng)熟。

 

乙酸(suan)異(yi)丙酯(zhi)為(wei)萃(cui)取劑，利用水(shui)(shui)和乙酸(suan)異(yi)丙酯(zhi)形(xing)成(cheng)均相共沸物的特點，將(jiang)酯(zhi)水(shui)(shui)混合物與乙酸(suan)進行分離。試(shi)驗中的萃(cui)取劑再生裝置為(wei)小型的精餾裝置，對萃(cui)取后的上層物料(liao)進行精餾，試(shi)驗結(jie)果見表5。
 

 

由表5可(ke)見：萃(cui)(cui)取(qu)后的(de)(de)(de)(de)上層萃(cui)(cui)取(qu)液(ye)進行精(jing)餾(liu)后，上部分離出(chu)的(de)(de)(de)(de)物料中(zhong)萃(cui)(cui)取(qu)劑占83.85%、水占16.14%%經沉降切水，回收得(de)到再生(sheng)后的(de)(de)(de)(de)萃(cui)(cui)取(qu)劑，收集并循環利用于萃(cui)(cui)取(qu)工藝(yi)中(zhong)；精(jing)餾(liu)釜底餾(liu)出(chu)高(gao)純(chun)度的(de)(de)(de)(de)乙酸，乙酸純(chun)度為96.81%。試(shi)驗結果(guo)表明，對萃(cui)(cui)取(qu)后的(de)(de)(de)(de)上層萃(cui)(cui)取(qu)液(ye)采用精(jing)餾(liu)工藝(yi)可(ke)實現萃(cui)(cui)取(qu)劑和乙酸的(de)(de)(de)(de)分離。

 

對再生后的萃取(qu)劑反復進行多次萃取(qu)、再生，驗證萃取(qu)劑循(xun)環使用的效果，試驗結(jie)果見圖1。

由圖1，萃(cui)(cui)取劑(ji)(ji)在6次(ci)再(zai)生過程中的(de)萃(cui)(cui)取效率(lv)保持在33%~37%，多次(ci)再(zai)生得到萃(cui)(cui)取劑(ji)(ji)的(de)應用效與新鮮劑(ji)(ji)的(de)效果基(ji)本相(xiang)當，說(shuo)明對上層(ceng)油(you)相(xiang)的(de)萃(cui)(cui)取液進(jin)行(xing)再(zai)生回收萃(cui)(cui)取劑(ji)(ji)，可滿足萃(cui)(cui)取劑(ji)(ji)的(de)循(xun)用質質量(liang)要求(qiu)。

 

2.3 萃(cui)取后(hou)水相汽提

 

對萃(cui)取后(hou)(hou)重相物(wu)料(liao)的(de)(de)(de)(de)處(chu)理采(cai)用(yong)目(mu)前(qian)行(xing)業(ye)內比(bi)較成熟的(de)(de)(de)(de)汽(qi)提技(ji)術，提取其中的(de)(de)(de)(de)輕組分(fen)，實現廢(fei)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)達(da)標(biao)外排(pai)。在實驗(yan)室中對萃(cui)取后(hou)(hou)下層重相物(wu)料(liao)進(jin)行(xing)汽(qi)提處(chu)理，萃(cui)取下層水(shui)(shui)(shui)樣(yang)中含有乙酸異丙酯(zhi)、乙酸和(he)水(shui)(shui)(shui)，利用(yong)三者沸點(dian)的(de)(de)(de)(de)不同而(er)進(jin)行(xing)分(fen)離。測(ce)定汽(qi)提前(qian)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)樣(yang)分(fen)析數據，結果見(jian)表6。由表6可見(jian)，工(gong)業(ye)水(shui)(shui)(shui)萃(cui)取后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)重相物(wu)料(liao)經(jing)汽(qi)提，水(shui)(shui)(shui)質(zhi)COD由初(chu)始的(de)(de)(de)(de)29300mg/L降至汽(qi)提后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)4710mg/L,降低了83.9%。

 

表6 汽提前后的水樣分析數據

 

由(you)于乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)異(yi)丙酯(zhi)在水(shui)中的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)為2.9%，直接的(de)(de)(de)COD貢(gong)獻(xian)值為27000mg/L左右，表(biao)6中對應的(de)(de)(de)汽提原料水(shui)因乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)異(yi)丙酯(zhi)的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)使得(de)COD較高。經氣相(xiang)色譜(pu)檢測，汽提后(hou)水(shui)中的(de)(de)(de)乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)異(yi)丙酯(zhi)質(zhi)量(liang)分(fen)數為0.0214%，酸(suan)(suan)(suan)質(zhi)量(liang)分(fen)數為0.19%，分(fen)離(li)出的(de)(de)(de)乙(yi)酸(suan)(suan)(suan)異(yi)丙酯(zhi)經油(you)水(shui)分(fen)相(xiang)后(hou)可以(yi)收集再利用。試(shi)驗結果表(biao)明，對萃取后(hou)的(de)(de)(de)下層水(shui)相(xiang)進行汽提處理(li)可實現酯(zhi)和水(shui)的(de)(de)(de)分(fen)離(li)，大大降低(di)水(shui)的(de)(de)(de)COD。

 

2.4 水(shui)處理的經(jing)濟性(xing)分(fen)析

 

工業廢水(shui)的(de)(de)處(chu)(chu)理(li)技術(shu)有很多(duo)，可(ke)以(yi)采用高級氧(yang)化(hua)、萃取、厭氧(yang)或好氧(yang)生物處(chu)(chu)理(li)等(deng)技術(shu)。高級氧(yang)化(hua)的(de)(de)工藝(yi)技術(shu)主要有芬頓氧(yang)化(hua)法(fa)、光(guang)催化(hua)氧(yang)化(hua)、催化(hua)臭(chou)氧(yang)氧(yang)化(hua)、超聲(sheng)氧(yang)化(hua)法(fa)等(deng)，經過調研，針(zhen)對COD約為30000mg/L的(de)(de)工業水(shui),若采用高級氧(yang)化(hua)法(fa)進(jin)行處(chu)(chu)理(li)，處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)中藥(yao)劑投入(ru)量偏大，同(tong)時對設備制造和運(yun)行控制要求高，投資較(jiao)大。但是(shi)，催化(hua)臭(chou)氧(yang)氧(yang)化(hua)、光(guang)催化(hua)氧(yang)化(hua)法(fa)等(deng)可(ke)以(yi)考慮作為廢水(shui)的(de)(de)除油、降解大分(fen)子有機物的(de)(de)預(yu)處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)。

 

廢水(shui)(shui)(shui)(shui)中某些難降(jiang)解的(de)(de)(de)有(you)(you)機物(wu)(wu)和有(you)(you)毒(du)物(wu)(wu)質(zhi)，目前通常運用(yong)(yong)生(sheng)物(wu)(wu)方(fang)(fang)法(fa)進(jin)行處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，生(sheng)物(wu)(wu)菌可以(yi)降(jiang)解和利用(yong)(yong)有(you)(you)害物(wu)(wu)質(zhi)，從而使污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)得(de)到凈化。對(dui)于高(gao)鹽度(du)的(de)(de)(de)難降(jiang)解工業污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)，為了保(bao)證(zheng)污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)裝置的(de)(de)(de)運行，一(yi)般情況下需在企業內的(de)(de)(de)污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)單元前先進(jin)行單獨(du)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，降(jiang)解水(shui)(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)COD。除直接采用(yong)(yong)生(sheng)化處(chu)(chu)理(li)(li)(li)方(fang)(fang)法(fa)外，還(huan)可配合以(yi)混凝沉淀、萃取、化學氧化、離(li)子交(jiao)換(huan)等方(fang)(fang)法(fa)進(jin)行預處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，降(jiang)低后(hou)續生(sheng)物(wu)(wu)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)負荷和難度(du)。實施脫鈣后(hou)的(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)屬于含油、高(gao)鹽、高(gao)COD廢水(shui)(shui)(shui)(shui)，在采用(yong)(yong)生(sheng)物(wu)(wu)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)工藝(yi)(yi)時，對(dui)生(sheng)物(wu)(wu)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)過程中的(de)(de)(de)菌種有(you)(you)極高(gao)的(de)(de)(de)要求。本工藝(yi)(yi)路線中脫鈣后(hou)的(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)先采用(yong)(yong)萃取-精(jing)餾(liu)-汽提工藝(yi)(yi)，隨后(hou)直接排放至(zhi)污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)裝置，這一(yi)組合工藝(yi)(yi)路線會在一(yi)定程度(du)上(shang)增加(jia)運行成本，但是可對(dui)后(hou)續污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)裝置的(de)(de)(de)穩定運行提供(gong)有(you)(you)力的(de)(de)(de)保(bao)障。

 

電(dian)脫鹽脫鈣過程中的(de)(de)高鈣有機廢(fei)水排放量預估(gu)(gu)為4m3/h,在此處理規模(mo)的(de)(de)基礎上，對整個經(jing)濟效(xiao)益進行(xing)估(gu)(gu)算，每年乙酸(suan)回收(shou)利用的(de)(de)收(shou)益為388.8萬元，處理脫鈣后含乙酸(suan)廢(fei)水的(de)(de)總成本為206萬元％具體估(gu)(gu)算過程如下：

 

(1) 乙酸回收利用的收益。乙酸廢水處理量為4m3/h,計算中以4th計，乙酸質量分數為3%，乙酸價格按4500元/計，裝置運行時間為8000h/a,乙酸回收率大于90%，每年乙酸回收利用的收益為4X3%X0.9X8000X4500=388.8萬元。

 

(2) 處理乙酸廢水的成本。①裝置折舊：裝置估計價格為1000萬元，折舊期為10年，裝置折舊為1000/10=100萬元/a。②能耗成本：電機總功率為220kW,電費為0.4元/(kW.h)，則用電成本為220X0.7X8000=70.4萬元；蒸汽用量為0.3/h,蒸汽價格為25元/t,蒸汽成本為0.3X8000X25=6萬元。③萃取劑成本：乙酸廢水處理過程中，萃取劑消耗量小于0.5kg/t廢水，每年消耗的萃取劑為0.5X4X8000=16t,萃取劑價格按8500元/t計，萃取劑成本為16X8500=13.6萬元。④人工成本：裝置每班需有1名操作人員，四班三倒，共需增加操作人員4名，每人工資收入按4萬元/a計，人工成本為4X4=16萬元。因此，處理脫鈣后含乙酸廢水的總成本為100+70.4+6+13.6+16=206萬元。

 

(3) 直接經濟效益。綜合考慮收益和成本，每年獲得的經濟效益為3888-206=182.8萬元。

 

3 結論

 

根(gen)據(ju)電(dian)脫(tuo)(tuo)鹽脫(tuo)(tuo)鈣裝置內有(you)(you)機(ji)(ji)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)的(de)性質(zhi)，考(kao)察了對廢(fei)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)有(you)(you)機(ji)(ji)酸(suan)進(jin)行(xing)萃(cui)取處(chu)理(li)的(de)工藝(yi)路線,以乙酸(suan)質(zhi)量分(fen)數為(wei)3%的(de)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)為(wei)研究對象，以乙酸(suan)異丙(bing)酯(zhi)為(wei)萃(cui)取劑，適宜的(de)萃(cui)取相比為(wei)3：1,萃(cui)取級數為(wei)六級。對廢(fei)水(shui)(shui)(shui)進(jin)行(xing)萃(cui)取處(chu)理(li)，萃(cui)后(hou)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)酸(suan)質(zhi)量分(fen)數小于0.2%。脫(tuo)(tuo)鈣廢(fei)水(shui)(shui)(shui)經處(chu)理(li)后(hou)的(de)COD降低(di)了83.9%，實現了對高(gao)(gao)鈣有(you)(you)機(ji)(ji)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)的(de)目標要求(qiu)。以電(dian)脫(tuo)(tuo)鹽脫(tuo)(tuo)鈣過程中(zhong)的(de)高(gao)(gao)鈣有(you)(you)機(ji)(ji)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)排(pai)放量為(wei)4m3/h計(ji)，處(chu)理(li)脫(tuo)(tuo)鈣后(hou)含(han)乙酸(suan)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)的(de)成本估算(suan)為(wei)206萬元/a,獲得經濟效益182.8萬元/a。

 

 

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