環(huán)氧樹脂高濃度廢水治理閉路循環(huán)新工藝分析
一、前言
環(huán)氧樹脂是雙酚A和環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉的作用下生成環(huán)氧樹脂粗品，其副產(chǎn)物為NaCl和H2O。環(huán)氧樹脂粗品需進(jìn)行精制，才能成為商品環(huán)氧樹脂。目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行精制的工藝均采用溶劑萃取法，即在環(huán)氧樹脂粗品、NaCl、H2O及過量的NaOH的混合物中，加入溶劑。由于NaCl、H2O、NaOH不溶于溶劑，利用密度的差異，將NaCl、H2O及NaOH從樹脂溶液中分離出來，為了確保樹脂的殘留的Cl-離子含量足夠低，一般還需進(jìn)行四次水洗，隨著水洗次數(shù)的增加，樹脂中Cl-離子含量不斷降低，廢水中的COD也隨之降低。第一、第二次水洗排放出來的廢水，其COD值達(dá)到7000～15000ppm，根本無法進(jìn)行生化處理，第三、第四次水洗排放出來的廢水，其COD值一般小于6000ppm，可直接進(jìn)行生化處理。本文討論的即為環(huán)氧樹脂高濃度廢水的治理。
二、環(huán)氧樹脂高濃度廢水治理閉路循環(huán)新工藝
環(huán)氧樹脂高濃度廢水組分比較復(fù)雜，主要可分為三大類：
1）有機(jī)物：由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷縮聚反應(yīng)生成環(huán)氧樹脂中的大分子中間產(chǎn)物，其中還含有少量未完全反應(yīng)的原料，如雙酚A和有機(jī)溶劑甲苯等，成分比較復(fù)雜，俗稱老化樹脂。
2）無機(jī)離子：如Na-、Cl-、OH-等。
3）水：樹脂洗滌中引入的自來水。
這種復(fù)雜成分的廢水目前在國(guó)內(nèi)還沒有成熟的企業(yè)樂于接受的治理技術(shù)。為此，無錫石化總廠與無錫輕工大學(xué)生物工程學(xué)院合作，首先在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上研制成功了環(huán)氧樹脂高濃度廢水治理閉路循環(huán)新工藝，其工藝路線如下：
其工藝過程為：將第一、第二次水洗排放廢水（高濃度廢水）混合進(jìn)入廢水調(diào)節(jié)池，添加絮凝劑，使有機(jī)物（下面簡(jiǎn)稱油）與水相分層，油上浮于水相之上。采用上浮溢流法分離除油，除油后的水溶液濃縮，在結(jié)晶釜內(nèi)使?jié)饪s液結(jié)晶（結(jié)晶主體為NaCl，還有少量為NaOH，以下稱為堿鹽），堿鹽結(jié)晶與母液分離，其母液循環(huán)進(jìn)入廢水調(diào)節(jié)池，物流主體構(gòu)成封閉循環(huán)圈。
由于物流主體構(gòu)成封閉循環(huán)圈，各單元操作的物性在循環(huán)初期均隨循環(huán)批數(shù)的增加發(fā)生了較大幅度的變化，與原廢水有較大差異。控制各單元操作的工藝條件，使循環(huán)在5～6批時(shí)達(dá)到平衡態(tài)，即各操作點(diǎn)物性不再變化而在某一數(shù)值的上下浮動(dòng)。在平衡態(tài)下操作周而復(fù)始。
三、閉路循環(huán)圈的進(jìn)出物料
進(jìn)入循環(huán)圈的物料是樹脂洗水時(shí)排放的第一、第二次高濃度廢水，離開循環(huán)圈的有：
1）油，即老化樹脂，是樹脂縮聚反應(yīng)過程中的中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物、反應(yīng)過頭的即分子量過大的樹脂以及少量沒有完全溶解的樹脂、甲苯等，粘性仍很強(qiáng)，可作為粘合劑、油漆添加劑或制造低等級(jí)樹脂的原料，目前正在研究開發(fā)中。
2）堿鹽，主要為NaCl、小部分為NaOH，可以作為氯堿行業(yè)的原料，或直接作為印染助劑等，市場(chǎng)前景較為廣闊。
3）蒸發(fā)凝結(jié)水，pH≈6.5，接近中性，Cl-＜80ppm，COD＜500ppm，可作為樹脂第一、第二次洗滌用水。
四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
采集第一、第二次樹脂洗滌時(shí)排放的高濃度廢水，以混合后進(jìn)行化驗(yàn)，其結(jié)果為干物質(zhì)濃度10.2%，比重1.06，NaOH2.4%。
按照閉路循環(huán)的工藝，以上述廢水為原料，不間斷連續(xù)循環(huán)6批，其結(jié)果如下：
注：第6批在操作時(shí)，有少量母液帶入蒸發(fā)凝結(jié)水中，即便如此，Cl-濃度也只有81.7ppm，低于自來水中的規(guī)定濃度250ppm，作為第一、第二次洗滌用水應(yīng)符合要求。
從上表可知，運(yùn)行到第五批已基本接近平衡，因此采用環(huán)氧樹脂高濃度廢水治理閉路循環(huán)新工藝既可解決高濃度廢水的環(huán)境污染問題，又可變廢為寶，降低廢水治理運(yùn)行成本，增加副產(chǎn)品的銷售收入，是較為先進(jìn)的廢水綜合治理工藝技術(shù)。有環(huán)氧樹脂廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。
五、10000噸環(huán)氧樹脂高濃度廢水治理裝置的設(shè)計(jì)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，無錫石化總廠與無錫輕工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院進(jìn)行了聯(lián)合設(shè)計(jì)，投資概算為300萬元人民幣。
六、廢水治理裝置的試運(yùn)行
一九八年十一月初，10000噸環(huán)氧樹脂高濃度廢水治理裝置按裝完畢，進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，到十二月中旬，經(jīng)過對(duì)各工藝操作參數(shù)的摸索調(diào)整，已進(jìn)入正常運(yùn)行。為此，在試運(yùn)行及正常運(yùn)行階段，我們對(duì)離開閉路循環(huán)圈的物料進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，蒸發(fā)凝結(jié)水溫度為70～80℃，pH為6.0～7.0，Cl-為80～175ppm，NaOH濃度為27～32%，NaCl含量為3～5.7%,比重為1.32～1.38,堿鹽中NaCl含量為92～94%,NaOH含量為2.5～3.7%，水份為4.0～5.3%。
該工藝操作比較容易掌握，流程比較合理，離開循環(huán)圈的物料均得到了有效的利用，蒸發(fā)凝結(jié)水作為第一、第二次洗滌用水，NaOH作為樹脂縮聚反應(yīng)的原料，堿鹽作為印染助劑銷售，運(yùn)行成本較低。經(jīng)過四個(gè)月的試運(yùn)行和運(yùn)行，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
七、結(jié)論
環(huán)氧樹脂廢水治理閉路循環(huán)是一種全新的工藝，具有運(yùn)行成本操作容易掌握，無兩次污染等特點(diǎn)，在九八年太湖流域廢水達(dá)標(biāo)排放中，使無錫石化總廠順利通過達(dá)標(biāo)排放驗(yàn)收，適合于全國(guó)各地環(huán)氧樹脂生產(chǎn)行業(yè)，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
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