糠醛生产废水循环利用新工艺分析

乔建芬 郭朝华 赵耀武

（1山西轻工职业技术学院，太原 030013） （2中国日用化学工业研究院，太原 030001）（3安阳福士德化工机械有限公司，安阳 455000）

·工艺技术·

糠醛生产废水循环利用新工艺分析

乔建芬1*郭朝华2赵耀武3

（1山西轻工职业技术学院，太原 030013） （2中国日用化学工业研究院，太原 030001）（3安阳福士德化工机械有限公司，安阳 455000）

通过分析糠醛生产废水的产生，比较不同废水处理工艺的经济技术性，提出了废水循环利用新工艺方案。

糠醛生产；废水治理；循环利用；效果

随着我国经济快速发展和产业升级，国家对环境保护和污染治理的要求越来越高，尤其在节能减排和环保执法方面更加重视。三废能否达标排放关系到企业的生存和发展。采用玉米芯提取糠醛要产生大量工艺废水，糠醛废水的处理有多种办法和措施，但多数不理想不彻底。经过多年的实践，我们将糠醛废水回收变为蒸汽循环利用，可达到环保零排放的要求，又能为企业降低成本，增加效益，是糠醛生产企业治理污染的理想选择。

1 糠醛生产废水的产生

糠醛生产废水来源于生产过程中初馏废水和精制中和、洗锅水，该废水含有醋酸和糠醛等有机物，COD较高，按日产10 t糠醛、原液质量分数5.9%，精制废水按吨醛0.3 t计，则日产废水=（10÷0.059）＋（10×0.3）＝172.5（t），pH 值 3 ～ 4，温度80℃～90℃。

2 不同废水处理工艺经济技术性比较

2.1 糠醛生产废水治理工艺路线

目前，环保部门认可的糠醛生产废水治理工艺主要有生化法和循环利用法。物理化学法处理效果因COD仍在400 mg/L以上，达不到排放要求。

2.2 生化法处理工艺

2.2.1 工艺介绍

该工艺是将90℃的废水降温后，加碱中和至中性，然后进入上流式厌氧污泥反应器由厌氧菌进行分解其中的部分有机酸，再进入装有曝气系统的好氧池由好氧菌进行生物接触氧化，分析合格后进入沉淀池和滤渣池。废水分析合格后才可外排。污泥定期清理外运。

2.2.2 工艺流程

2.2.3 生化法的优缺点

生化法工艺采用厌氧好氧细菌分解处理，在严格工艺操作和准确分析条件下能够达到合格排放的要求，但其存在以下几方面的缺点：①建设周期长，占地面积大。建设周期一般需3个月左右，占地面积需400 m2～600 m2，处理过程不易控制。②处理程序和工艺复杂、分析指标多、处理费用大。需要购买烧碱、厌氧菌、好氧菌。热量损失大，每吨废水损失293 MJ热量。③菌群繁殖和生存条件要求高，尤其在冬季，一旦菌群因操作不慎造成大量死亡，需重新购买菌种，重新培养，严重的造成废水超标排放，影响生产。④菌群培养时间长，好氧菌需培养3个月，厌氧菌需培养1个月，才能发挥分解处理功能。⑤土建设施需严格防渗施工，一旦渗漏，将造成成菌种流失，需重新防渗处理和购买菌种，造成浪费。⑥年产3 000 t糠醛，污水处理设施需投资130万元，且运行费用偏高，仅中和1吨废水，至少需要13 kg烧碱。

2.3 废水循环利用新工艺

2.3.1 工艺介绍

废水循环利用新工艺是结合糠醛生产特点总结出来的有效办法，利用生产余热对90℃的废水再加热，利用蒸汽对预热废水蒸发，将废水变为符合生产需要的二次蒸汽直接用于水解生产，达到在糠醛水解生产内部的循环利用，且通过自控系统控制，确保二次蒸汽的质量。

2.3.2 工艺流程

2.3.3 工艺特点

该工艺有效克服了生化法处理的弱点，而且充分发挥了有利于糠醛生产的优点。①安装速度快，设备占地面积小。安装时间仅需15 d，占地面积40 m2～60 m2。②废水变蒸汽用于生产，废水不外排，处理完全彻底，达到零排放。③有效利用余热，将余热变为生产需要的热能，节省燃料。直接利用生产余热将90℃的废水加热到120℃。蒸汽冷凝水可提高锅炉供水水温，利于稳定锅炉气压，节省燃料，利于生产稳定。④软水和废水循环利用，减少了地下水用量和软水耗盐量，节水、节电、节盐。⑤废水蒸气中的醋酸直接参与反应，节省部分硫酸；废水中的糠醛重新回到生产系统，可回收部分糠醛。⑥用水解汽预热废水，相当于增加原液冷凝换热面积，有利于提高糠醛收率和产量。⑦该工艺设计有自动清洗系统，可有效防止因结垢影响换热效果。⑧该工艺设计为自动化操作，安全性高，节省人力，运行过程中不需要化学原料和分析药品。⑨二次蒸汽和一次蒸汽压差0.1 MPa～0.2 MPa，能够满足生产工艺要求。⑩年产3 000 t糠醛需投资280万左右，运行成本较低。

鉴于上述比较分析，废水循环利用工艺更加符合糠醛生产的特点和要点，能够达到环保要求的废水零排放，符合企业要求的技术经济性原则。

3 废水治理方案

3.1 工艺废水总量

工艺废水包括初馏废水和精制废水。该公司经过技术改造，糠醛日产量由原来的6 t提高到10 t，糠醛原液质量分数为5.9%，每吨醛精制废水为0.3 t，则工艺废水日总量为=（1÷0.059） ×10+10×0.3＝172.5 t。

3.2 工艺废水处理方式

工艺废水中含有质量分数约2%的醋酸，醋酸是糠醛生产中的催化剂，使用废水拌酸用于水解生产过程，即可节约部分硫酸消耗，又节省资源。根据糠醛生产工艺特点，采取以下处理方法：172.5 t废水中的34.5 t用于水解拌酸用水；另外138 t废水采用循环利用法生产二次蒸汽重新回用于水解生产，减少地下水用量，节约水资源。

3.3 工艺计算

3.3.1 计算依据

糠醛日产量10 t，原液质量分 数5.9%，醛汽压力0.4 MPa，温度142℃，废水日产量172.5 t，温度90℃，其中138 t实行蒸发循环利用。

锅炉蒸汽：压力1.0 MPa，179.04℃，沸腾水的焓757.7 KJ/kg，潜热2 015.5 KJ/kg。

二次蒸汽：压力0.8 MPa，温度169.61℃，沸腾水的焓716.7 KJ/kg，潜热2 085.8 KJ/kg。

不锈钢导热系数1 500，温差4.93℃。

废水每小时流量5.75 t（日废水量138 t）。

3.3.2 热力学计算

a） 加热5.75 t废水需热量：Q1＝1 476.3 MJ/h；

b） 生产5.75 t蒸汽需热量：Q2＝11 993.2 MJ/h；

c）则需换热面积：

热损按6%计，实际需蒸汽量为：

6.46×（1＋6%）＝6.84（t）

e）蒸汽冷凝热水数量为：

6.84×85%＝5.82（t）

f）由计算可知：此工艺每小时多耗蒸汽1.09 t，蒸汽冷凝水比二次蒸汽每小时多0.07 t。生产系统水汽基本平衡。

4 效果评估

结合已运行生产企业的经验，该工艺可以达到以下处理效果：

a）操作系统自动控制，废水闭路循环重新利用，完全实现工艺废水零排放，达到环保要求。

b） 回收部分糠醛，节省盐、硫酸、电、水。每年节水4万t，节盐102 t，节硫酸80 t，糠醛增产110 t。

c） 节省化学原料（生化法每吨废水需13 kg烧碱）、分析费用和人力成本。

5 投资及回收

根据该项目设备材质要求、处理规模，投资金额需280万元，正常运行2年内可收回投资。

［1］ 国家医药管理局上海医药设计院.化工工艺设计手册（上）［M］.2版.北京：化学工业出版社，1996.

［2］ 刘爱民.化工单元操作技术［M］.北京：高等教育出版社，2007：56-63.

［3］ 王绍良.化工机械设备［M］.北京：化学工业出版社，2008：188-199.

Study on noveltechnology offurfuralwastewater recycling

QIAOJian-fen1*GUOChao-hua2ZHAOYiao-wu3
1（Shanxi light industrytechnical college，Taiyuan 030013，China）2（China research institute ofdailychemical industry，Taiyuan 030001，China）3（Anyangfushide chemical machineryCo.,Ltd.,，Anyang 455000，China）

Sources and production of furfural wastewater were investigated.The economic technological analysis on different wastewater treatments were carried out.Novel technologyoffurfural wastewater recyclingwas provided.

furfural technology；wastewater treatment；recycling；effect

TS275.1

A

1673-6004（2011）04-0033-03

*乔建芬，女，1966年出生，1987年毕业于天津轻工业学院（现天津科技大学）化学工程专业，硕士，副教授。

2011-10-23