氨肟化法己内酰胺生产废水处理技术研究及应用现状

王亚琴

(中国平煤神马集团尼龙科技有限公司 , 河南 平顶山 467000)

0 前言

随着我国经济的不断发展,己内酰胺的需求量也在逐年增加。己内酰胺作为合成材料和表面活性剂原料,广泛应用于化工、纺织、皮革、医药、农药等领域。然而,氨肟化法合成己内酰胺的过程中会产生大量的废水,其中含有高浓度的氨氮、COD、SS等有机物和无机物,对环境造成了不可忽视的影响[1]。因此,对氨肟化法己内酰胺生产废水的处理技术进行研究和应用是当前亟需解决的问题。

1 氨肟化法己内酰胺生产废水特征分析

氨肟化法己内酰胺生产废水的特征主要包括:①含有高浓度有机物和氮、磷等无机盐类。在氨肟化法生产己内酰胺过程中,因为氧化还原过程中产生大量的废水,这些废水包含有氨、尿素等有机物以及氨态氮和磷酸盐等无机物,这些有机物和无机物不仅具有很强的污染性,而且难以降解。②化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD5)等指标超标。在氨肟化法生产己内酰胺的过程中会衍生含有高浓度有机物与无机物的废水,COD和BOD5等指标超标。BOD5值越高,标志着有机物对于水体的污染越严重。③含有大量的悬浮物和沉淀物。悬浮物和沉淀物主要是由于废水中的有机物和无机物难以降解而形成的。这些悬浮物和沉淀物会降低水体透明度,阻塞管道和设备,对环境和生产造成不利影响。

2 己内酰胺生产废水处理技术

近年来,随着环境保护意识的不断提高和环保政策的不断推进,对氨肟化法生产己内酰胺引发的废水处理问题已经引起业内的高度关注。废水处理技术是当前环保领域的研究热点之一,国内外学者已经开展了大量的研究工作[2]。

2.1 生物处理技术

生物处理技术是一种将废水中的有机物质通过微生物的作用进行降解处理的方法。与单纯的化学处理方法相比,生物处理技术有着无可比拟的优势。对能源的消耗低,成本较低,不会带来二次污染。在处理氨肟化法己内酰胺废水过程中,生物处理技术已经成为一种常用的方法。生物接触氧化法(BCO)是其中一种常用的生物处理技术。其主要原理是将废水与微生物接触氧化,这样就使得水体中的有机物质被分解转化成水和二氧化碳。BCO法能够处理高浓度有机物和氨氮含量较高的废水,处理效果稳定,而且设备简单,能耗低。BCO法的处理流程一般包括预处理、接触氧化和沉淀等步骤。在预处理阶段,可以采用筛分、中和、加药等方式,去除废水中的大颗粒物和调节pH值。通过活性污泥或生物膜的转换,借助微生物的代谢功能,从而把水体中的有机物质降解成为无害物质。在沉淀阶段,将处理后的水通过沉淀池进行沉淀,使悬浮物和沉淀物沉淀下来,从而使水体澄清。尽管BCO法具有许多优点,但也存在着处理效率低、生物负荷过大、氨氮转化效率不高等缺点。为了提高BCO法的处理效率,可以采用增加接触氧化时间、调节水质参数、优化生物膜等措施。此外,还可以结合其他生物处理技术,如活性污泥法、厌氧反应器法等,以提高处理效率。

2.2 物化处理技术

常见的污染物物化处理技术有以下几种:①沉淀法。通过加入沉淀剂,使污水中的悬浮颗粒物和某些溶解性离子形成沉淀,从而实现去除污染物的目的。常见的沉淀剂有铁盐、铝盐等。这种方法适用于去除悬浮颗粒物和一些金属离子等。②滤过法。利用过滤介质对污水进行过滤,去除其中的悬浮颗粒和微生物等。常见的过滤介质有砂、炭等。这种方法适用于去除悬浮颗粒物和微生物等。③吸附法。利用吸附剂对污水中的有机物和某些无机物进行吸附,从而实现去除污染物的目的。常见的吸附剂有活性炭、离子交换树脂等。这种方法适用于去除有机物和某些无机物。④气浮法。将空气通入污水中,使其中的悬浮颗粒物和某些有机物浮起来,并通过气浮装置将其从水体中去除。这种方法适用于去除悬浮颗粒物和某些有机物。⑤氧化法。利用氧化剂将污水中的有机物氧化成二氧化碳和水等无害物质。常见的氧化剂有臭氧、氢氧化物等。这种方法适用于去除有机物。以上是一些常见的污水物化处理技术,每种技术的适用范围和效果有所不同,需要根据具体情况选择合适的处理方法。同时,各种物化处理方法的组合也可以提高处理效果,减少投资和运行成本。

2.3 膜分离技术

半透膜对水体污染物有着浓缩分离和去除的功效,可以广泛应用于废水的处理,是一项节能高效的废水处理技术,也就是常说的膜分离技术。此技术可以将废水中的悬浮物、微生物、有机物、污染物质分离去除,进而可以净化水体。其中,在处理高浓度有机物废水过程中,可以利用纳滤以及反渗透技术,纳滤是在一定压力下,利用纳孔滤膜将直径较小的物质过滤出来,而较大分子的有机物质则能够通过滤膜,从而实现有机物的去除。反渗透则是在一定压力下,使废水通过反渗透膜,对于水体中的有机物、无机盐等污染物质的处理效果更好。

但是,膜分离技术也存在一些问题,如膜污染、膜破裂、操作难度大等缺点。因此,在使用膜分离技术处理废水时,需要注意控制膜的操作条件,选择合适的膜材料、保养膜设备等,以提高其处理效果和稳定性。

2.4 其他技术

电化学氧化法是一种利用电解原理进行氧化处理的技术。其原理是在电极间引入一定的电流和电压,使废水中的有机物质通过氧化反应进行降解和去除。值得指出的是,这种方法虽然高效、无二次污染,但是技术尚不太成熟,需要进一步研究、改进和完善。

紫外光催化氧化法是利用紫外光辐射和催化剂进行氧化降解废水中的有机物质。其原理是通过紫外线激发催化剂表面的活性中心,使其参与氧化反应。这种技术有着高效性和无二次污染的优势,但也存在着催化剂寿命短、光源能耗大等缺点。总之,废水处理技术各有其优缺点,需要根据具体情况进行选择和应用。

3 己内酰胺生产废水处理技术前景

随着环保意识的增强和环保政策的不断加强,利用氨肟化法生产己内酰胺的废水处理已成为业内的关注话题。业内的专家学者以及广大的技术人员不断加深对于废水处理技术的研究,新的废水处理技术将会不断应用于社会实践[3]。

目前,国内的研究重点主要集中在优化传统技术的处理效果和降低运行成本方面。例如,通过改进传统的生物处理技术,如改良反应器、优化培养条件等,最有效的就是通过生物交换化解水体污染物。改进化学沉淀剂、优化吸附剂、开发新型离子交换树脂,提高废水处理效率和减少废水处理成本。国外的研究则主要集中在新型技术的研发和应用上。例如,研究人员尝试将纳米材料引入氨肟化法己内酰胺废水处理中,以提高处理效率和降低成本;还有利用光催化材料进行氨肟化法己内酰胺废水的降解等。

总之,氨肟化法生产己内酰胺而产生的废水处置技术的应用研究仍然需要不断地探索和创新。未来,应该加强新型技术的研发和应用,并进一步探索技术组合的方式,比如如何实现废水处理的效率问题以及如何降低成本等。

4 结束语

目前已经开发出了多种高效、经济、环保的废水处理技术,包括生物处理、化学处理、物理化学处理等。然而,利用氨肟化法合成己内酰胺引发的废水处理的理化特点开始复杂化,尤其是有机物和无机物高浓度的出现,仍然是制约废水处理技术应用的主要难点[4]。这就要求研究者不断探索更加高效、经济、环保的废水处理方案。同时,加强相关政策的制定和执行,促进企业实施废水减量、资源化利用,共同推动我国化工行业的可持续发展。