实验室研究甘氨酸冷凝废水处理工艺
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我国是农业大国,农药工业是中国化学工业主要行业之一,而农药中有机磷农药占比较高,约80%。
随着工业的发展,有机化合物的生产日益增多,如化工、造纸、农药、医药等行业的废水中常含有有机磷化合物,造成环境污染。
同时,有机磷农药在合成过程中也会排放大量的废水,每合成1吨农药约消耗3-4t化工原料,排放废水2-3t,且废水污染物成分复杂、毒性大、浓度高。
一、有机磷农药废水的产生目前,有机磷农药有草铵膦、草甘磷、敌百草、敌敌畏、乐果、氧化乐果、甲胺磷、马拉硫磷等。
1.草铵膦:草铵膦合成原料:三氯化磷废水来源:生产草铵膦工序废水、洗罐和冲洗地面水等2.草甘膦:草甘膦合成原料:甘氨酸或亚氨基二乙腈废水来源:生产草甘膦工序废水、洗罐和冲洗地面水等3.敌敌畏废水的产生敌敌畏合成原料:亚磷酸三甲酯、三氯乙醛废水来源:生产敌敌畏工序废水、洗罐和冲洗地面水。
4.乐果废水的产生乐果合成原料:硫代磷酸酯、一甲胺、三氯乙烯废水来源:硫化物工序洗涤水、氯乙酸甲酯废水、合成废水、冲洗设备水。
5.马拉硫磷废水的产生马拉硫磷合成原料:五硫化二磷、对苯二酚、丁烯、二酸二乙酯废水来源:碱洗废水、冷凝水、车间冲洗地面水、冲洗反应罐废水。
二、有机磷农药废水的处理方法有机磷农药废水的处理,很多污水处理厂采用的是生物处理和化学处理法,这两种方法都是较为成熟的除磷方法,而目前很多机构在有机磷处理设备方面做了大量的研究。
化学沉淀法除磷是指向含磷废水中投加一定量的化学药剂,使之与废水中的磷酸盐发生反应生成难溶于水的化合物,再经沉淀分离。
该法工艺简单、操作方便,但常规的化学除磷设备常会出现药剂投加不精准、反应不彻底的问题,导致出水总磷不能稳定达标、污泥量大、运行成本高的问题。
为了避免化学沉淀法的负面影响,湛清环保研发SPT-IE特种磷处理设备,有效处理各种类型的有机磷农药废水。
SPT-IE特种磷去除设备采用精准调控反应技术,精准投药、反应稳定彻底,针对草铵膦、草甘膦等多种有机磷农药废水的处理可确保稳定达标。
谷氨基酸生产过程废水处理及利用摘要:氨基酸发酵废水一直以来是众多企业和学者比较关注也是一直在研究的问题,本文就我国氨基酸废水处理技术的现状,分类介绍了物理处理和生物处理的方法和效果,以及氨基酸废水在饲料和肥料面的应用,并在最后针对废水处理过程中优点和不足以及未来的发展情况提出了自己的看法。
关键词:氨基酸废水物理方法生物方法废水利用前言:谷氨基酸生产行业是我国发酵工业的主要行业之一,我国味精的生产量正随着社会发展逐步增加,味精生产通常是以大米、淀粉、糖蜜为主要原料,经过糖化、发酵等处理,分离提取谷氨酸,再通过精制获得谷氨酸产品。
谷氨酸生产过程中产生的高浓度有机废水是指发酵母液或离交尾液,即谷氨酸发酵液提取谷氨酸后排放的母液。
谷氨酸废水作为一种难处理的高浓度有机废水,直接排放严重污染环境,如何对其进行经济有效的处理,是众多味精生产厂家所面临的重要问题。
本文就相关文献和专利中所报道的氨基酸废水处理技术进行了总结和陈述。
1.谷氨酸生产废水处理方法1.1物理处理方法在废水处理中,生物处理是最为经济有效的方法,但是高浓度味精废水含有较多的氨氮,硫酸根等并且具有较低的PH值,对微生物的生长具有抑制作用,不适合直接采用生物方法处理,因此,高浓度味精废水的预处理方法主要运用絮凝沉淀,膜分离,离心等物理方法。
1.1.1 絮凝沉淀絮凝是一种广泛使用的水处理技术,在给水、废水处理中均发挥着十分重要的作用。
影响絮凝效果的因素有絮凝剂(种类和用量)、操作条件(pH值,温度等)以及反应器设计等。
味精废水COD含量很高,絮凝沉淀一般作为整个处理流程的前处理单元,用来除去一部分COD,为后续处理(如膜分离、生物处理)减轻负荷。
常用的絮凝剂分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类。
无机絮凝剂包括常见的铁盐、铝盐絮凝剂。
深圳大学化学系采用碱式氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁和氢氧化钙等无机絮凝剂对谷氨酸发酵液的絮凝情况进行了研究[4],结果表明,单纯的无机絮凝剂,即使配合助凝剂,絮凝效果也不理想,难以满足实际应用的要求。
食品级甘氨酸的生产方法与技术进展甘氨酸,化学名称氨基乙酸,是一种重要的精细化工中间体,广泛用于医药、农药、食品、饲料行业,我国甘氨酸生产始于上世纪80年代,文献报道的合成方法有十多种,目前国内的主要合成方法有氯乙酸氨解法,施特雷克法、生物合成法。
其中氯乙酸氨解法具有工艺成熟。
设备投资少,环境污染小的特点,是目前主要的生产方法。
2.1 食品级甘氨酸主要生产方法甘氨酸化学合成工艺主要有氯乙酸氨解法、施特雷克法(Strecker)、海因法(Hydantion) 和生物合成法四种。
目前国内仍采用在国外已被淘汰的氯乙酸氨解法技术,而国外则采用改进的施特雷克法和海因法技术路线。
由于原料和工艺的不同,氯乙酸氨解法具有生产成本高,产品质量差的特点,所生产的甘氨酸大多为工业级,纯度一般在95%左右,严重制约了其下游的应用,而国外厂商大多利用丙烯腈副产氢氰酸和羟基乙腈生产甘氨酸,该法生产成本低,产品质量好,一般纯度可以达到99%以上。
2.1.1 氯乙酸氨解工艺该工艺以氯乙酸与氨水为原料,在乌洛托品催化剂作用下制得。
先将催化剂溶解在氨水中,在良好搅拌下滴加氯乙酸,投料结束后,升高温度,保温一段时间,再降温至一定温度时,用乙醇或甲醇重结晶两次,就可以得到纯度为95%左右的甘氨酸。
生产工艺:氯乙酸在催化剂的作用下氨解生成氨基乙酸和氯化铵其反应式如下:CLCH2COOH + 2NH3→ NH2CH2COOH +NH4CL传统工艺将水、氯乙酸、乌洛托品计量加入反应釜,生温、通氨。
特点是收率低,乌洛托品使用量大。
导致生产成本高。
限制了该工艺的发展。
我国经过对传统工艺的改进,实现了较高的产品收率,大大降低了催化剂的使用量。
使得生产成本大幅度的降低,具备产品市场竞争力。
该工艺虽然简单且对设备要求不高,但由于产生大量的无机盐,使得产品的提纯非常困难,只能生产工业级甘氨酸。
并产生大量富含氯化铵和甲醛的废水,所要求的环保处理费用较高。
而且作为催化剂的乌洛托品难以循环使用,使生产成本增加。
第51卷第8期 2015年8月 氯 碱 工 业 Chlor——Alkali Indust ̄ Vo1.51,No.8
Aug.,2015
实验室研究甘氨酸冷凝废水处理工艺 马会娟 ,李永刚 ,康群 ,罗韬 (1.湖北兴发化工集团股份有限公司,湖北宜昌443007; 2.葫芦岛市连山区环境保护局,辽宁葫芦岛125001)
[关键词]回收利用;甘氨酸;冷凝废水;脱氨预处理;厌氧生化处理 [摘要]根据对国内外现有水处理技术的分析,提出采用“吹脱预处理+厌氧生化处理+好氧生化处理”组 合治理工艺处理高浓度和高毒性的甘氨酸冷凝废水。处理后,出水COD、氨氮和甲醛的平均质量浓度为1 O44、 218、133 mg/L,去除率分别为93.1%、86.5%、47.8.%。后续可直接进入常规好氧生化处理系统及其他常规工艺 处理系统,达到《污水综合排放标准》一级排放标准。 [中图分类号]X781.2 [文献标志码]B [文章编号]1008—133X(2015)O8—0038—04
Laboratory study on treatment process of glycine condensate wastewater MA Huijuan ,LI Yonggang ,KANG Qun ,LUO Tao (1.Hubei Xingfa Chemical Group Co.,Ltd.,Yichang 443007,China; 2.Environmental Protection Agency of Lianshan District of Huludao City,Huhdao 125001,China)
Key words:recycling;glycine;wastewater;ammonia removal pretreatment;anaerobic biochemical treatment Abstract:The present water treatment technologies at home and abroad were analyzed.A combined
process of stripping pretreatment and anaerobic biochemical treatment and aerobic biochemical treatment was proposed to treat high—concentration and high-toxicity glycine condensate wastewater.After the wastewater was treated by the process,the average mass concentrations of COD,ammonia—nitrogen and formaldehyde were 1 044,218 and 133 mg/L respectively,and their removal rates were 93.1%,86.5% and 47.8.%respectively.The wastewater which had been treated by the process could be subjected to the conventional aerobic biochemical treatment and other conventional process to achieve the first grade of national discharge standard.
甘氨酸是一种重要的精细化工中间体,广泛应 用于农药、医药、食品、化肥、饲料等行业。甘氨酸冷 凝废水中含有的污染物种类多、有机物浓度高、氨氮 含量高、毒性大,属高难度治理废水。研究经济可 行、适合现场大量处理冷凝废水的简便回收处理和 纯化办法对于甘氨酸产业具有非常重要的意义。 1 甘氨酸冷凝废水处理技术现状 目前国内甘氨酸的生产工艺一般为传统的氯乙 酸氨解法:以乌洛托品、氯乙酸、氨水(氨气或液氨 均可)作为原料。在甘氨酸生产过程中产生的冷凝 废水无色,有强烈臭味,COD和氨氮含量非常高,还 含有有毒物质甲醛和乌洛托品,盐度也较高。目前, 国内甘氨酸生产厂家纷纷对生产过程中产生的废水 进行研究,已取得一定的社会效益,同时能降低甘 氨酸的生产成本。但是多数厂家还只是将精馏残液 通过蒸馏釜进行氯化铵回收,大部分氯化铵随冷凝 液进入冷凝废水中,既造成浪费又使冷凝废水不能 达标排放。汪芳等 对采用三效蒸发回收氯化铵 后的冷凝废水进行了“一次吹脱+Fenton催化氧化 +二次吹脱”的综合治理工艺研究,处理后废水中
[作者简介]马会娟(1983一),女,工程师,2007年毕业于西南民族大学化工工艺专业,一直从事公司技术研发工作, 现任湖北兴发化工集团股份有限公司技术中心技术研发部部长。 [收稿日期]2014—11—24 38 第8期 马会娟等:实验室研究甘氨酸冷凝废水处理工艺 的氨氮、甲醛、COD的质量浓度分别达到50、2、150 mg/L以下,pH值为6~9,各项指标均达到了该行 业的国家排放标准,但处理成本较高;王枫等 也 采用“一次吹脱+Fenton催化氧化+二次吹脱”组 合工艺针对冷凝水进行了试验研究,处理出水氨氮 质量浓度在50 mg/L以下,甲醛质量浓度在5 mg/L 以下,COD质量浓度在500 mg/L以下。杨春光 采用Fenton氧化法对含有高浓度COD的冷凝废水 进行了试验研究,在 (H 0 ):n(Fen)=3.6:1、温 度为30℃、pH值为3.0的条件下,COD的去除率 为65%;在加入紫外光照射的情况下,冷凝废水的 COD去除率可提高到77%。张及瑞等 针对国内 甘氨酸生产厂家排放的工业废水中含有多种污染物 的特点提出综合处理方案:采用多效真空降膜蒸发 系统兼热泵技术回收废液中的氯化铵,排放的冷凝 水进入冷凝水净化系统。一效蒸发器的冷凝水回锅 炉房重复利用,二、三效降膜蒸发器中的冷凝水和 来自乏汽预热器的冷凝水以及大气冷凝器排放的冷 凝水由泵打入废水净化系统。针对高级氧化法对高 浓度有机物去除费用较高的问题,杨春光等 运用 多效真空蒸发兼热泵技术回收甘氨酸厂高氨氮废水 中的氯化铵,并运用吹脱法对蒸发冷凝水进行了治 理,通过试验得到了吹脱的最佳工艺参数为:吹脱时 间6 h、pH值l2.5、吹脱温度60℃。综上分析,目 前国内对该废水的处理研究仍只停留在采用高级氧 化法及脱氨预处理的研究上,所以须要开展甘氨酸 冷凝废水生化处理工艺研究,以降低废水处理成本。 2甘氨酸冷凝废水治理工艺室内小试研究 2.1 甘氨酸冷凝废水水质分析 试验用水样来自甘氨酸生产装置产生的冷凝废 水,该次采集的甘氨酸冷凝废水试验样由湖北大学 资源与环境学院分析,分析所得的理化指标为:pH 值为10.05;P(COD)为49 g/L;P(氨氮)为4 954 mg/L;p(甲醛)为512 mg/L。该废水外观近似无 色,有较大异味,有机污染物浓度高,氨氮质量浓度 高达5 000 mg/L,甲醛质量浓度为512 mg/L。 2.2甘氨酸冷凝废水脱氨预处理试验研究 在实验室内采用吹脱法将部分氨根离子、甲醇 和甲醛从废水中分离出来,以降低氨氮和甲醛含量, 降低废水的毒性。在气水体积比为2 500:1、常温、 不调整pH值的条件下,在通风橱内吹脱24 h,测定 曝气前后COD、氨氮和甲醛的浓度值如表1所示。 由表1可知:在不调整甘氨酸废水pH值的条 件下,常温曝气吹脱24 h,氨氮去除率为82%,COD 去除率为47%,甲醛去除率为52.5%,废水中有机 污染物、氨氮以及甲醛浓度大大降低。 表1 吹脱前后废水理化指标的变化 Table 1 Changes in physicochemical indexes of wastewater before and after being stripping treated
2.3 甘氨酸冷凝废水厌氧生化处理试验研究 2.3.1 试验装置及试验方法 本次研究采用厌氧反应器小试装置对脱氨后废 水进行了生化处理试验,验证生化处理甘氨酸冷凝 废水的可行性和效率。厌氧反应器小试装置选用的 是厌氧折流板反应器,并置有木塑生物填料。厌氧 反应器容积为45 L,反应器外设加热控温装置。下 部设置废水回流槽。废水由人工从回流集水槽加 入,并由厌氧回流泵提升至厌氧反应器,再由厌氧反 应器自流至废水回流槽。 (1)厌氧反应器污泥驯化。在厌氧反应器中接 人生活污水,启动厌氧回流泵,运行2周,待厌氧反 应器有较多气泡产生时,逐步加入少量废水进行厌 氧菌驯化培养,驯化期间加蔗糖补充营养物质,待出 水和产气稳定后,进入反应器启动阶段。 (2)厌氧反应器启动及稳定运行。逐步提升废 水进水量,并监测每日出水水质的COD浓度。负荷 提升至1.5 kg/(m ・d)后,即进入平稳运行期。 (3)厌氧反应器高负荷冲击阶段。进行提升进 水负荷破坏性试验,寻找厌氧反应器承受的临界点。 2.3.2试验结果与讨论 甘氨酸冷凝废水厌氧生化处理试验从进水驯化 阶段开始共历时76天,其中驯化阶段32天,启动阶 段20天,稳定运行l4天,高负荷冲击阶段10天。 (1)厌氧反应器进水量、水质及有机负荷。厌 氧反应器经过驯化阶段进入启动阶段后每日进水水 量递增情况如图1所示。 试验的前41天,厌氧反应器进水为甘氨酸冷凝 废水,经实验室内吹脱法脱氨后出水中的COD质量 分数为2.6%,氨氮质量浓度为870 mg/L,甲醛质量 浓度为242 mg/L。试验后的第37天,厌氧反应器 进水为1 t/h,规模中试脱氨试验装置出水中的COD 质量浓度为23 242 mg/L,氨氮质量浓度为2 430 mg/L,甲醛质量浓度为270 mg/L。每日进水有机污 染负荷如图2所示。
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