复合二氧化氯制备装置在硝基甲苯废水处理中的应用
[摘要]对较难处理的硝基甲苯废水,通过试验表明,采用复合二氧化氯处理该废水效果较理想。在首次工业化应用中,使用研发的二氧化氯制备装置进行废水处理,脱色效果较好,COD降幅大。该装置运行稳定、安全可靠、投资少,对废水处理可起到积极的促进作用。
[关键词]复合二氧化氯;废水处理;脱色
二氧化氯(ClO2)是一种新型的强氧化剂,广谱强力杀菌剂,随着人们对它的不断认识,已被广泛的应用到饮用水、工业循环水、食品卫生、空气净化及水产养殖等领域。近几年来,随着ClO2在油田注水及工业废水处理领域的成功应用,为ClO2开辟了更广泛的应用领域。江苏淮河化工总厂(以下简称淮化)排放的硝基甲苯工业废水,由于色泽深(深红黑色),成分复杂多变、处理达标难度大,是近年来一直困扰企业发展的难题之一。根据国外的经验,利用复合ClO2气体特有的强氧化性(复合气体的协同作用),可以进行废水的脱色及降低COD处理。为此,我们做了一系列的实验,并进行了工业化废水处理的尝试。
1ClO2气体的作用
复合ClO2(ClO2与Cl2混合)气体,是以NaClO3、NaCl为原料,在酸性介质中反应生成的,其主要成分是ClO2气体。据文献〔1〕介绍,ClO2性质极不稳定,它遇水迅速分解,生成多种强氧化剂如HClO3、HClO、Cl2、O3、H2O2等。这些氧化物组合在一起产生多种氧化能力极强的活性集团(即自由基),它能激发有机环上的不活泼氢,通过脱氢反应生成R·自由基(RH代表有机物),成为进一步氧化的诱发剂,自由基还能发生羟基取代反应,将芳烃环上的—SO3H、—NO2等基因取代下来,从而生成不稳定的羟基取代反应中间体,易发生开环裂解,直至完全分解为无机物。ClO2的氧化活性是HClO的9倍多,且无AOX之类物质生成。同时,它还能将还原性物质如S2-、SO32-、AsO32-、SbO32-、S2O32-、NO22-、CN-等氧化,降低其排放浓度。
2试验
2.1试验工艺路线
工艺路线参照淮化废水处理流程制定:(1)废水→加复合气体→活性炭吸附2h→沉淀或过滤→出水;(2)废水→加复合气体→活性炭(淘洗后)吸附2h→出水。
废水水质:原废水中主要含硝基苯、酚等,深红黑色,CODCr为5~20g/L;厂家提供原处理后的参比水样出水色度<80倍,CODCr为2728mg/L。
2.2实验内容
(1)采用稳定性ClO2(纯ClO2)溶液处理。稳定性ClO2溶液经活化剂(盐酸)活化后加入到废水中,其处理结果见表1。
 |
(2)采用复合ClO2气体处理。华特908发生器现场制备复合ClO2气体溶液,直接投加到废水中,其处理结果见表2。
 |
2.3结论
(1)从处理效果上发现,复合ClO2气体比纯ClO2气体(在相同有效氯下)处理后的废水CODCr较低,脱色效果好。
(2)复合ClO2气体处理每m3废水成本为20~25元,低于厂家原工艺技术的成本。
(3)达到最佳处理效果时,纯ClO2投加质量分数每小时可控制在2.0×10-3(折有效氯为5.26×10-3)较适宜;复合气体每小时有效氯投加质量分数可控制在4.0×10-3~5.0×10-3较适宜。
3在工业废水中的应用
3.1废水处理
据文献〔2〕报道,对含酚类废水的处理,活性炭—ClO2(+Cl2)法比活性炭和ClO2单独除酚具有投资少、成本低和效果好等优点。2001年1月,淮化曾上过若干台某厂家的复合ClO2发生器,但由于在六个月的运行中,其安全性无法保证、转化率低、产量小,而停止使用。2001年底,在废水小试的基础上,淮化采用了新研发的成套复合ClO2制备装置,并于2002年1月21日正式投料运行(处理流程见图1)。通过工业化废水处理,制备装置运行正常,其各项工艺指标稳定、安全性能可靠,而且废水处理的效果一直稳定良好(见表3),用户十分满意。
 |
 |
从表3看出,CODCr由5~20g/L(平均7.5g/L)降低至<1.4g/L,而且色度得到了很大的降低,非常利于生化处理达到排放标准。通过新型ClO2制备成套装置在淮化的工业化应用,说明对该种较难处理的工业废水,采用复合ClO2还是比较理想的,可以说,也是目前治理该种废水的有效方法之一〔3〕。
3.2复合ClO2的制备
供处理废水而配套的复合ClO2制备成套装置,是近几年研发的负压曝气法工业型制备装置,也是国内首次用于工业废水R3配方的工业型制备装置。
(1)设计能力:105.2kg/h(折有效氯)。
(2)生产原料:氯酸钠工业品GB/T1618—1995,优等品;氯化钠(工业盐)GB/T5462—2003,优等品;硫酸工业品GB/T534—2002,优等品。
(3)生产工艺:以氯酸钠为氧化剂、氯化钠为还原剂,在硫酸介质中进行反应,生成ClO2和氯气的混合气体;该气体经吸收系统后进入被处理废水中其工艺流程见图2。
 |
在一定的反应温度及负压条件下,向反应器中按比例连续加入氯酸钠和氯化钠的混合溶液及浓硫酸进行反应,生成ClO2和氯气的混合气体。反应方程式为:
2NaClO3 + 2NaC l+ 2H2SO4 → 2ClO2 + Cl2 + 2Na2SO4 + 2H2O
由反应系统产生的混合气体,经吸收系统后进入被处理废水中。处理过程中,以废水量来调节原料的投加量,以确保废水的处理效果及处理成本。
4结语
(1)对于硝基甲苯废水的处理,在其他处理方法还不很成熟的情况下,采用复合ClO2进行处理,是现阶段最佳的选择。
(2)处理废水每吨需有效氯为4×10-3~5×10-3时,其CODCr可控制在<1400mg/L,色度可控制在<80倍,能够满足生化处理的要求。
(3)工业型复合ClO2制备成套装置工业化应用
实践表明,运行稳定、安全可靠、成本低,完全可以满足用户需要,每克有效氯的药剂费用可控制在0.004元。
(4)工业型复合ClO2制备成套装置的研发及应用,对我国的环境保护可起到积极的促进作用。
(5)由于该厂废水情况不太稳定,因此,在处理过程中,会产生一种带有刺激性的不明气体,处理工艺还可另外配套完善。
参考文献
[1]雷乐成.水处理高级氧化技术[M].北京:化学工业出版社,2001:1-10.
[2]黄君礼.新型水处理剂———二氧化氯技术及其应用[M].北京:化学工业出版社,2002:1-10.
[3]许雪记,韩永忠.一硝基甲苯生产废水处理研究进展[J].工业水处理,2004,24(5):13-16.
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
