Способ очистки сточных вод от азотсодержащих органических соединений
Изобретение относится к экстракционным способам очистки промышленных сточных вод от азотсодержащих органических соединений, например, низкомолекулярных амидов жирных кислот, характеризующихся бесконечной растворимостью в воде, ограниченной растворимостью в органических растворителях, высокой токсичностью, и может быть использовано на предприятиях химической промышленности. Цель изобретения заключается в повышении степени очистки от низкомолекулярных амидов жирных кислот, снижение расхода экстрагента удешевление процесса. Для осуществления способа очистку сточных вод от органических веществ ведут экстракцией в три стадии, при этом на 1 стадии осуществляют одноступенчатую экстракцию при объемном соотношении фаз сточная вода: экстрагент = 1:1-1,5, а на 2 и 3-й стадиях осуществляют 2-3-х ступенчатую экстракцию свежей порцией экстрагента с возвратом воды с последующей стадии на предыдущую. Для интенсификации 3-й стадии воду предварительно охлаждают до 5-15°С, вводят 1-5 г/л хлористого натрия таким образом, чтобы отношение абсолютных величин температуры и количества хлористого натрия равнялось 3-5:1 соответственно. Способ по сравнению с известным обеспечивает повышение степени очистки с 98,5% до 99,98%, а также снижает вторичное загрязнение воды хлоридом натрия с 230 до 1,5 г/л и удельный расход экстрагента с 5 до 3,2-3,5 м<SP POS="POST">3</SP>/м<SP POS="POST">3</SP>, что снижает затраты на его регенерацию. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
СОЮЗ СО8ЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР
1 (21) 4440084/23-26 (22) 14. 06. 88 (46) 23.11.90. Бюл. ¹ 43 (71) Всесоюзный комплексный научноисследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии Водгео (72) С.Н.Бурсова, А.В.Куликова, А.Н.Белевцев, P.Ô.Èoèñååâà и В.И.)(аворонкова (53) 628.543 (088,8) (56) Табачникова С.И. Отчет Ташкентского филиала ВНИИВОДГЕО. — ВНТИцентр, центр.инф. Р Б 782853, 1979, с.58. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ
АЗОТСОДЕРЖАЦИХ 0PГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к экстракционным способам очистки промышленных сточных вод от азотсодержащих органических соединений. например низкомолекуляр ых амидов жирных кислот, характеризующихся бесконечной растворимостью в воде, ограниченной растворимостью в органических растворителях, высокой токсичностью, и может быть использовано на предприятиИзобретение относится к экстракционной очистке промышленных сточных вод от органических веществ, например, от низкомолекулярных амидов жирных кислот (диметилформамида и диметилацетамида), относящихся к токсичным и высокотоксичным веществам, не.SU» 1608130 А1 (s))s С 02 F 1/26
2 ях химической промышленности. Цель изобретения заключается в повышении степени очистки от низкомолекулярных амидов жирных кислот, снижении расхода экстрагента, удешевление процесса. Для осуществления способа очистку сточных вод от органических веществ ведут экстракцией в три стадии, при этом на 1-й стадии осуществляют одноступенчатую экстракцию при объемном соотношении фаз сточная вода:экстрагент 1:1-1,5, а на 2 и 3-й стадиях осуществляют 2 †3-ступенчатую экстракцию свежей порцией экстрагента с возвратом воды с последующей стадии на предыдущую. Дпя интенсификации 3-й стадии воду предварио тельно охлаждают до 5-15 С, вводят
1-5 г/л хлористого натрия таким образом, чтобы отношение абсолютных величин температуры и количества хлористого натрия равнялось 3-5:1 соответственно. Способ по сравнению с известным обеспечивает повышение степени очистки с 98,5% до 99,98%, а так.же снижает вторичное загрязнение воды хлоридом натрия с 230 до 1,5 г/л и удельный расход экстрагента с 5 до
3,2-3,5 м /м, что снижает затраты на
его регенерацию. 1 з.п. ф-лы„ 2 табл. окисляемым биохимически, сброс которых в водоем строго. регламентирован (ПДК) для диметилформамида 10 мг/л, для диметилацетамида 0,2 мг/л) и может быть использовано на предприятиях химической промышленности.
1608130
Цель изобретения — повышение степени очистки сточных под от низкомо— лекулярных амидов жирных кислот,, снижение расхода экстрагента и удешевле5 ние процесса.
Для осуществления способа экстракционной.очистки сточных вод от ами дов, характеризующихся бесконечной растворимостью в воде и ограниченной растворимостью в и-бутиловом спирте (являющимся наилучшим экстрагентом для амидов) экстракцию о< уществляют в три стадии„ при этом на первой стадии проводят экстракцию при объемном соотношении фаз вода:
:экстрагент = 1:1 — 1,5, а на второй и третьей стадиях воду подвергают
2-3-ступенчатой экстракции свежими порциями экстрагента при объемном со- 0 отношении фаз 1:1,5-2 и 1 .0,2-0,,5 соответственно с возвратом воды после каждой последующей стадии на предыдущую, при этом воду перед третьей ,стадией охлаждают до э-15 С, причем экстракцию ведут при соотношении абсолютных величин температуры и расхода хлорида натрия 3-5:1 соог,ветственно.
Меньшее, чем i:1 соотношение фаз не позволяет снизить концентраци<о амидов в воде до нужного предела вследствие их ограниченной растворимости в н-бутиловом спирте,, ноэ..ому на второй стадии экстракция становится технически неосуществимой и степень очистки составит 32-63%»
Большее, чем 1:1,5 отношение фаз приводит к увеличению растворения воды в экстрагенте и удорожанию процес40 са последующей отпарки воды из экстрагента, Осуществление на второй стадии 2-3-ступенчатой экстракции одной и той же порцией зкстрагента при соотношени-:.1 фаз 1: 1 5-2 позволяет сни-45 зить содержание Змидо13 до концентрации менее 1000 мг/л. 3 результате общая степень очистки после д,ух .<=тя дий составляет 99%.
Меньшая чем 2-ступенчатая экср50 ракция на две стадии позволяет <.низить содержание амидов до 6-7 г,л
° I ня этой стядии,, а в резул< тате последующая экстракция на третьей ста-дии становится технически нео<.уществимой и степень очистки составит
93-94%. Большая, чем 3-ступенчатая экстракция приводит к необходимости использования более сложных экстракторов, к возрастанию объема сооружен<ш„ что удорожает процесс.
Меньшее, чем 1:1,5 отношение фаз делает экстракцию на две ступени технически неосуществимой вследствие ограниченной растворимости амидов в н — бутиловом спирте и общая степень очистки на двух стадиях снижается до 32-63%, Большее, чем 1:2 отноыение фаз приводит к увеличению расхода экстрагента, увеличению раств.орения воды в экстрагенте и удорожанию последующей отпарки воды из экстрагента, что удорожает процесс, при этом степень. очистки практически не возрастает. IIa последней третьей стадии воду охлаждают до 5-15 С, вводят
1-5 г/л хлорида натрия, при этом отношение абсолютных их величин составляет 5:1-3:1 соответственно и обрабатывают воду 2-3-ступенчатой экстракцией с одной и той же свежей порцией экстрагента при соотношении фаз
1;0,2-0,5. В результате остаточное содержание ямидов составляет 2040 мг/л и ме.нее, общая степень очистки после трех стадий 99,96-99,98%.
Температура ниже, чем 5 С, и доза о хлоридя laтрия менее 1 г/л не позволяют провести эффективно очистку, так как понижение температуры увеличивает Bhlзкость воды и экстрагента, ухудшает массообмен и вследствие этого экстракпию, а уменьшение количества хлорира натрия уменьшает высаливающий эффект. Б результате остаточное содержание амидов в воде возрастает ро 200 и 300 мг/л,, т,е ° степень очистки снижается до 99,8 и 99,7% соответственно.
Большая, чем 15 С температура и большее, чем 5 г/л количество хлорира натрия приводят к снижению эффектя очистки от амидов в первом случае остаточное содержание амидов
4-00 мг/л, степень очистки 99,6%) и к повышению солесодержания при той же ст<":пенР 1< .313печения амидов Во Втором случае,. 13 результате -;его <"ro÷íaÿ
Bol(;< с повь<шенны . солесодержанием требует;-»aa aBhlållïÿ или обессоливания геред сбросом в горколлектор. Со-отношение абсолютных величин температуры и количества хлорида натрия в пределах 3 — 5:1 позволяет при всех прочих параметрах (число ступеней экстракцни, оотношение фаз) извлечь амиды из сточных вод до остаточной
5 160 концентрации 20-50 мг/л и менее (степень очистки 99,95-99,98 . ). Уменьшение или увеличение этого отношения приводит к снижению эффекта извлечения амидов на третьей стадии в среднем на 20 — 25Х, в результате конечная степень очистки составляет
99,7-99,75 !, Пеньшее,. чем два« число ступеней экстракции на этой стадии не позволяет достигнуть глубокой степени очистки, Остаточное содержание амидов составляет свыше 200 мг/л, степень очистки 99,8И. Большее, чем три число ступеней экстракции приводит к необходимости использования более сложных экстракторов, возрастает объем сооружений, что удорожает процесс ° 11еньшее, чем 1:0,1 объемное соотношение фаз делает экстракцию на три ступени технически неосуществимой, и общая степень очистки составляет 99 (остаточное содержание амидов около
1000 мг/л). Большее, чем 1:0,1 объемное соотношение фаз делает экстракцию на три ступени технически неосуществимой, и общая степень очистки составляет 99Х (остаточное содержание амидов около 1000 мг/л). Большее,.чем
1:0,6 объемное соотношение фаз не увеличивает практически степени очистки, но возрастают расход экстрагента, растворимость воды в нем удорожает процесс. Данные, свидетельствующие о целесообразнос ги предлагаемых приемов и интервалов приведены в табл. 1. Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным приведено в табл. 2, Пример 1. Сточную воду от синтеза диме гила««етж«««да в количестве 6 м /сут, содержащую 100 г/л диметилацетамида, подвергают одноступенчатой экстракции н-бутиловым спиртом при объемном соотношении фаз сточная вода:экстрагент 1:1. После расследования фаз получают сточную воду, содержащую 55 г/л диметилацетамида и 75 г/:; и-бутилового спирта.
Эту воду I.IIoBI по.;вергают 2-ступенчатой эк стр а к ции одной и той же порцией свежего экстрагента при соотношении фаз сто «ная вода: экстрагент
1: 2, После рассл .е г«я фаз получают сточную воду, с«держа:"ую 950 мг/л диметилаце «а««««да и 75 г/л н-бутилового спирта.
Н130
45- амида и 75 г/л н-бутилового спирта, Эту воду вновь подвергают 3-ступенча50
P>cI 1 г/л хлорида натрия (отношение 5:1) и вновь подвергают ее 2 †ступенчат | экстракции одной и той же свежей порцией экстрагента при объемном соотно«««ении фаз 1:0,2. После расслоения фаз получают сточную воду, содержащую 20 мг/л диметилацета««ида и 95 г/л и-бутилового спирта. Из воды отпаривают и — бутиловый спирт в виде азеотропной смеси, кипян«ей при 92,7 С. Азеотропная смесь после расслоения содержит около 35 мас.% водного слоя, который вновь возвращают на отпарку н-бутилового спирта, и около 65 мас.Л слоя н — бутилового спирта, который возвращают на экстракцию, Очищенную воду, содержащую 40 мг/л диметилацетамида (степень очистки 99, 96,".) с брасывают в горколлектор или используют на нужды предприятия. Удельный расход экстрагента 3,2 мз /мз . Экстракт (раствор диметилацетамида 91 г/л и воды ?00 г/л в н-бутиловом спирте) поступает на отпарку воды в виде аэеотропной смеси. Азеотропная смесь после расслоения содержит водный слой, который поступает на отпарку и-бутилового спирта, а слой н-бутилового спирта возвращают на экстракцию„ Остаток после отпарки азеотропной смеси направляют на ректификацию для получения товарного продукта диметилацетамида. Пример 2. Сточную воду от цеха синтеза диметилформамида в количестве 4 м /сут с содержанием диметилформамида 100 г/л подвергают одноступенчатой экстракции н-бутиловым спиртом при объемном соотношении йаз сточная вода: эк страгент 1: 1, 5 . После расслоения фаз получают сточную воду, содержащую 52 г/л диметилформтой экстракции свежей порцией экстрагента при соотношении фаз сточная вода:экстрагент 1:1,5 с возвратом экстрагента после каждой предыдущей стадии на последующую, После расслоения фаз получают сточную воду, содержащую 1000 мг/л диметилформаиида и 75 г/л н-бутилового спирта. Воду охлаждают до 15 С, вводят 5 г/л хлоо рида натрия (отпошение 3: 1) и вновь подвергают ее 2-сту««е««чатой экстракции при объемном соотношении фаз сточная вода:экстрагент 1:0,5. После 1608130 расслоения фаз получают сточную воду, содержащую 20 мг/л диметилформамида и 85 г/л н-бутилового спирта. Удельный расход экстра гснта 3,5 м /м „ Дальнейшую обработку очищенной воды и экстракта проводят по примеру 1. Сточную воду, содержащую 20 мг/л диметилформамида (степень очистки 99,98%) сбрасывают в горколлектор кли используют на внутренние нужды предприятия, Пример 3. Сточную воду по примеру 2 подвергают одноступенчатой экстракции н-бутиловым спиртом при объемном соотношении фаз сточная вода:экстрагент 1:1,3, После расслоения фаз получают сточную воду, содержащую 58 г/л диметилформамида и 75 г/л н-бутилового спирта. Эту воду вновь подвергают 3-ступенчатой экстракции свежей порцией экстрагента с возвратом экстрагента после каждой предыдущей стадии на последующую. После расслоения фаз получают сточную воду, содержащую 900 мг/л диметклформамида и 75 г/л н-оутилаво0 го спирта. Воду охлаждают до 12 С, вводят 3 г/л хлорида натрия (отношение 4:I) и вновь подвергают ее 3-ступенчатой экстракции прк Объемном соотношении фаз сточная вода: экстрагент 1;0,3. После расслоения фаз по-лучают воду, содержа|цую 20 мг/л диметилформамида и 85 г/л н-бутилового спирта. Дальнейшую обработку очищенной воды и экстракта проводят по примеру 1. Сточную воду, содержащую 20 мг/л диметилформамида (степень очистки 99,98%), сбрасывают в горколлектор илк используют на внутренние нужды предприятия, Пример 4. Сточную воду по примеру 1 подвергают одноступенчатой ! экстракцки и-бутиловым спиртом при объемном соотношении фаз сточная вода: экстрагент I: 0,8 .. После расслоения фаз получают сточную воду, содержа.щую 64 г/л диметилацетамида и 75 г/л н-бутилового спирта. Эту воду вновь подвергают 1-ступенчатой экстракции одной и той же свежей порцией экстрагента при объемном соотношении фаз 1:1. Остаточное содержание диметилацетамида в сточной водP 45 г/J< (степень очистки 55%1. Удельный расход экстрагент;1 1,8 м,, Более глубокая экстракция диметилацетемида из этой воды на последующей третьей ступени технически невозможна. Пример 5, Сточную воду по примеру 2 подвергают одноступенчатой экстракцки н-бутиловым спиртом при объемном соотношении фаз сточная вода:экстрагент 1:2. После разделения фаз получают сточную воду, содержащую 36 г/л диметилформамида и 75 г/л н-бутилового спирта. Эту воду вновь подвергают 4-ступенчатой экстракции одной и той же свежей порцией экстрагента при объемном соотношении фаз 1:2,5. После расслоения получают сточную воду, содер ащую 350 мг/л диметклформамида. В воду, имеющую температуру 20 С, о вводят 7 г/л хлорида натрия и подвергают 4-ступенчатой экстракции н-бутиловым спиртом при объемном соотношении фаз 1:0,7, Остаточное содержание дкметилформамида 30 мг/л. Степень очистки 99,97"., При достижении той )Kp степени очистки по примеру 4 процесс требует большего расхода экстрагента на 55% (5,2 вместо 3,23 5 мэ /мэ)„ более сложного оборудовяния9 пОскОльку при испОльзОВании 2-3-ступенчатой экстракции применя= ются более простые и дешевые аппараты по сравнению с экстракцией с большим числом ступеней. Кроме того, при указанном обьемном соотношении фаз практически вся вода растворяется в н-бутиловом спирте (90-95%), что усложняет к удорожает процесс ее отпарки из экстракта, Таким образом., используя приемы и режимы предлагаемого способа можНо достичь высокой степени очистки (99,96-99,98%) прк снижении удельно= го расхода экстрагепта (с 5 до 3.,23„5 м /м "), ". íèæåíèè вторичного загрязнения воды хлоридом натрия с 230 цo -5 г/л снижении за-рат на Оборудование эксплуатационных затрат на отпарку воды кз экстракта,. т,е. удешевление пропесса. Ф о р и у л а к з с б р е т е н и я l, Способ очистки сто-,пьх вод от азотсодержащих орг;IIIè÷åñêèõ соединений многоступенчатой зкстракцией н-бутиловым спиртом в присутствии хлорида натрия, о т л,т ч а ю щ и й= с я тем,, что, с и IT ю повышения стеПЕ НК ОЧ ИС ТК И От Н ИЗ К Око ".F 1; .THP НЪ|Х 1608130 воды после каждой ступени на предыдущую, а хлорид натрия вводят в об-рабатываемую воду перед третьей стадией и охлаждают до 5-15 С. амидов жирных кислот, снижения рас— хода экстрагента и удешевления процес са, эк страк цию осуществляют в три стадии причем на первой стадии экст» 5 рак цию ведут при объемном соотношении воды и экстрагента 1:1-1,5, а на второй и третьей стадии экстракцию ведут в 2-3 ступени при объемном соотношении воды и экстрагента 1:1,5-2 и 1:0,2-0,3 соответственно с возвратом ?. Способ по п. 1, о тли чаюшийся тем, что экстракцию ведут при соотношении абсолютных величин температуры и расхода хлорида натрия 3-5:1 соответственно. I таблица 1 ре тья e. TttgHR Первая стадия Вторая арактернстнка процесса Степе очист от ам дов, Удельный расход зкстрвгента, и /м» тной оотно- t С ение Соотно аение раэ Э»В Число ступеней эк странции Соотношение фаэ Э»В Количество NaCl, г/л ие аэ 1х чи мпе тур рас дв С1 2 1»15 3 tt01 5 1 51 990 31 1г1,5 На третьей ступени экстрвкцня технически .неосуществима 2 1:0,5 3 1 3»1 2 1:0 5 5 0 t»0,5 5. 1 5 1 На второй Стадии зкстрвкция технически неосуществима На третьей стадии экстрвкция технически неосуществима второй стадии технически неосуще2 1»1,5 2 1:1»5 2 1:1,5 2 1!1 99,8 99,7 99,8 32-63 1»1,5 -t t1,5 111,5 1t1 5 3 5 3>5 3,5 1t1,5 .1t0,8 1 1t15 92-94 32-63 3,2 3 3 3,5 4,0 4,5 4,1 Наиболее целесооб» раэные интервалы 1 5»! 5 3»! 4 5»1 2 .6:1! »0,5 5 1!0,2, 15 1г0,2 .20 1г0,5 12 1г1,5 1г t»5 1tt,5 1»1,5 4 !t1,5 3 1»1,5 3,. 1:1,5 3, 1:1,5 3,5 3,2 3,2 3,5 99,95 99,96 99,6 99,75 Таблица 2 Предлагаемый способ Известный способ Степень Удельный расход экстрагента, мэ /мэ Степень очист ки» so Вторичное загрязнение воды хлористым натрием, г/л Вторичное загрязнение воды хлористым натрием, г/л Удельный расход экстрагента М3 /,„гз очистки, Х 99,96-99,98 3,2-3,5 1-5 98,5 230! г! 1г! 1г1,3 1»1 5 1г2 1г1,5 1t1 ° S Экстракция нв ствима 2 1»2 2 1:2 2 1:1,8 3 1t1,5 3 1»1,5 3 1»2i5 3 1г2 1»0,2 10 ! »0,2 5 1го,з 12 ! »0,5 15 1t0 5 15 1!0,5 5 1»0»6 15 3 5 3 3 2 5 2 5 2 1 2 5 2с1 5:1 4»1 3:1 3tt 5»1 3:1 99,7 99,96 99,98 99,98 99,96 99,96 99,95 Воэрастает расход экстрвгента, объем растворенной в нем воды, удорохается отпврка Увеличивается объем сооружений
