精餾法處理高濃度有機廢水研究進展

石永勝 王永飛 杜娟(內蒙古伊泰煤制油有限責任公司， 內蒙古 鄂爾多斯 010300)

0 引言

高濃度有機廢水是指COD達2000mg/L以上的廢水，如石油/化工廢水、焦化廢水、制藥廢水、紡織/印染廢水、食品加工廢水等，其具有的特點是有機物濃度高、成分復雜、色度高和強酸強堿性。目前對這些廢水處理工藝技術的研究是污水處理領域的熱點和難點，相關領域研究者進行了廣泛的實驗研究，探索出了有效處理高濃度有機廢水的工藝方法。

目前對這些高濃度有機廢水多以生物處理技術研究為主，但是基于不同有機廢水組分不同，且某些含有生物難降解有機物及抑制微生物活性的物質，單獨使用生物處理技術難以達到理想的降解程度，而且處理難度大，因此需要采用組合工藝[1,2]。采用物化法對高濃度有機廢水處理的研究也日漸增多，如有厭氧水解法、稀釋法、蒸汽氣提法、高效氣浮除油技術、三相分離技術、混凝沉淀法、焚燒法、Fenton試劑法等[3,4]，大部分方法仍處于實驗室研究階段，而某些工業化應用程度高的方法如焚燒法則存在能耗高、資源浪費和二次污染的缺點。

研究符合節能、增效、環保理念的大規模工業化處理高濃度有機廢水的工藝技術是未來的發展趨勢。精餾工藝能分離出廢水中各個組分，得到生產需求的目標產品，且精餾裝置占地面積小，投資費用低，和操作簡單，且處理過程無污染排放，符合節能、增效和環保理念。目前，采用普通精餾法處理高濃度有機廢水的研究鮮有報道，本文將專述國內外以精餾法處理高濃度有機廢水的研究進展，從廢水資源化角度分析精餾預處理的優缺點。

1 精餾工藝的特點

精餾法是利用液體中各組分的揮發度差異，借助回流的工程手段，分別在塔頂和塔底或者側線獲得易揮發組分和難揮發組分，從而得到高純度的目標產物。精餾操作只需合適的熱能和冷卻劑就能得到高純度產品，操作簡單；適用于各種濃度物料的分離，應用廣泛，作為主要分離方法的地位不會動搖[5]。

2 精餾法處理有機廢水的應用

比利特R指出，如果有機廢水污染物濃度高，系統相對揮發度大，有機污染物分子中的碳原子數多，采用綜合廢水處理(精餾及生物凈化)的費用比單純在生物凈化裝置內處理經濟適用[6]。通過精餾預處理實現高濃度有機廢水的分離、回收和綜合利用，能夠提高廢水的可生化性，為后續的生物處理奠定基礎，實現良好的環境效益和經濟效益。

2.1 普通精餾法處理有機廢水

閆光緒等[7]對撫順石化公司腈綸化工廠丙烯腈裝置產生的一段急冷廢水采用精餾法進行了實驗研究。此廠一段急冷廢水包含乙腈、丙烯腈、聚合物等有機物，CODCr達124594mg/L，CN-279.78mg/L，BOD5/CODCr值0.15，廢水的可生化性差。精餾法處理后CODCr降至5881mg/L，CN-20.6mg/L，BOD5/CODCr值0.31，廢水的可生化性得到改善。精餾塔底所得重組分可作燃料，側線餾出水可采用二級生化法處理，塔頂輕組分能并入后續工藝管線，可產生良好的經濟效益。

精餾法與處理此類廢水常用的其它三種方法包括焚燒法、加壓水解——生化處理法和濕式氧化法比較，具有設備投資少、能耗低的優點[7]，但是其缺點是餾出水腈化物含量遠超出《污水綜合排放標準GB 8978-1996》中總腈化物三級標準2mg/L[8]，還需要后續的工藝處理裝置。

丁祿彬[9]對山東淄博某農藥廠生產中產生的農藥有機廢水采用自主研制的減壓——精餾裝置回收其中含有的N,N-二甲基甲酰胺(簡稱DMF)，DMF回收率達82.47%，且回收DMF后的農藥廢水毒性和有機物含量降低，減輕了后續廢水處理的壓力。他采用高級氧化法對后續農藥廢水進行降解處理，CODCr、NH3-N、TOC(總有機碳)大幅降低，滿足企業的排放要求。

楊宗政等[10]采用二次精餾工藝處理4,6—二硝基鄰仲丁基苯酚(DNBP)廢水，此廢水具有的特點是COD達2×104mg/L、色度高于1×104倍、PH小于1，經處理后COD降至60mg/L以下，并且精餾塔釜殘液中的H2SO4和DNBP得到回收利用。

可見，通過回收利用有機廢水中的目標污染物和后續廢水處理工藝相結合的組合工藝處理方式符合清潔生產的理念，可提高企業的經濟效益并創造良好的環境效益。但是，王科等[11]也指出我國當前對丙烯腈廢水處理現狀：基礎研究少而缺乏基礎實驗數據，工藝設計盲目性大，實際建成的設備不能充分利用而造成經濟和資源浪費。因此，應根據各種廢水處理技術的優缺點，針對主要污染物展開基礎實驗研究，并從廢水資源化角度考慮工業化后的經濟性分析。

2.2 共沸精餾法處理有機廢水

當待分離的組分為共沸溶液體系或者其揮發度非常接近時，采用普通精餾方法難以分離或需要的理論板數非常多，且回流比較大，使設備費用和操作費用過大而不經濟，可采用共沸精餾[12,13]。在精餾塔內，共沸劑能與體系中一種或幾種物質形成新的共沸物并從塔頂分離出來，而塔釜得到純物質。

屈文江[14]以正己烷為共沸劑，采用共沸精餾法回收制藥廢水中的乙醇，分析了共沸劑的添加方式、共沸劑與水的質量比和回流比對回收乙醇的影響，提出了最優操作參數，塔釜所得殘液幾乎全部是水，可以直接排放。

張曉娟等[15]采用酯化反應——共沸精餾組合法降低甲酸廢水中的COD，并回收甲酸正丁酯或甲酸異戊酯。該工藝處理后甲酸廢水COD從1.5×105～1.6×105mg/L降至500mg/L以下，COD去除率達99%以上，且甲酸回收率高于90%。

李曉萍[16]對糠醛廢水中乙酸通過電滲析和萃取——共沸精餾制備出工業以及乙酸，解決了糠醛廢水直排對水環境造成的污染，又獲得非常重要的有機化工原料乙酸。

王春蓉[13]闡述了共沸精餾的特點、分類及共沸劑的選擇，介紹近年來共沸精餾技術的應用研究進展，指出特別是非均相間歇共沸精餾具有設備簡單、共沸劑用量小、效率高、操作靈活等優點，但是共沸精餾過程機理和操作控制還有待進一步深化研究。到污水排放標準，更能突出表現精餾法的操作簡單、占地面積小、分離效果好的優點。

但是，因有機廢水生產行業不同而組成不同、差別大、組分復雜，大部分精餾工藝實驗研究只針對特定行業廢水，重點研究工藝處理方法的可行性，缺乏系統的基礎實驗數據和精餾法與其它工藝組合的優化設計試驗，更加缺乏污染物回收處理成本及維護管理費用等綜合經濟可行性評價，因此，今后的試驗研究應以廢水資源化利用角度，綜合考慮環境效益和經濟效益的循環經濟發展思路，優化組合工藝實現資源回收和污水綜合治理。

3 結語

目前，高濃度有機廢水普遍采用生物法處理，但是單純的生物法已無法將某些難生物降解的廢水處理到污水排放標準指標范圍內；另外，從廢水資源化角度分析，生物法不能將廢水中的有價值組分回收利用。采用精餾工藝或者精餾與其它技術結合處理有機廢水既可實現廢水資源化利用，又能滿足后續的生物法處理條件，可達到出水水質國家污水排放標準，創造良好的環境效益和經濟效益。某些有機廢水只需精餾法即可達

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