山梨酸废水资源化处理工艺的研究

摘要

山梨酸生产的缩合、水解以及精制过程中，将产生一股含醋酸、甲苯及山梨酸的高浓度有机废水。该废水具有可生化性差、有机物和氯离子含量高的特点。尽管许多学者和机构对此进行了研究，但迄今尚无成功的工业化处理工艺。
　　 针对山梨酸废水目前的处理现状及废水的特殊性，本文探讨了中和混凝－蒸发－汽提－超声联合Fenton试剂氧化的处理工艺。考察了混凝过程中混凝剂的类型、混凝剂的用量及搅拌时间等因素；蒸发过程考察了废水中固含物的溶解度及沸点升高等因素；汽提过程的蒸汽用量和采出率对塔底出水CODcr的影响；对于超声联合Fenton试剂的深度氧化处理单元，考察了超声波功率、硫酸亚铁和双氧水浓度等因素对CODcr去除率的影响，并对氧化过程动力学进行了研究。利用Aspen模拟软件对蒸发和汽提单元进行了工业化模拟计算，并进行了经济效益分析。
　　 结果：表明：
　　 1、混凝过程，选用氢氧化钙复配聚丙烯酰胺作为混凝剂，在氢氧化钙用量为16g/L，聚丙烯酰胺用量为5mg/L，絮凝温度50℃，搅拌时间3min，搅拌速度200r/min时，CODcr去除率可达43.1％，絮体沉降速度为0.9m/h。
　　 2、蒸发过程除掉盐及高沸点有机物，经蒸发处理后，CODcr降低至16640mg/L。
　　 3、汽提过程中，维持进料量20L/h，当采出率为进料的1.1％，蒸汽用量为2.3kg/h时，出水CODcr降至1887mg/L。
　　 4、氧化单元在超声功率400w，pH值为3.0，反应温度为60℃，H2O2用量为0.5Qth，即6.020 mL/L，Fe2+用量为0.04 mol·L-1，反应时间为40min的条件下，CODcr降至100mg/L以下。
　　 5、采用关联反应温度、硫酸亚铁浓度和双氧水浓度三种影响因素的指数型经验模型，用线性回归法对不同氧化降解时间的CODcr去除率进行定量分析，最终得到动力学方程如下式：-dc/dt=20.807exp(-14907/RT)[FeSO4]0.7443[H2O2]0－5796
　　 6、利用Aspen模拟软件对蒸发和汽提单元进行模拟计算，确定了蒸发单元和汽提单元的基本工艺参数，并验证了其在工业应用上的可行性。通过技术及经济效益分析可知，采用此工艺处理山梨酸废水，具有较高的社会效益与经济效益。