本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种含苯系物的废水处理方法和装置及其应用。
背景技术：
随着化工行业的发展，危化品数量与贸易量都大量增加，使得海上的危化品运输量急剧增加，危化品泄漏事故也时有发生，而且由于危化品易燃、易爆、有毒、有害及其腐蚀性的特性，危化品一旦泄漏，结果往往是很严重的。目前海上危化品泄漏，很大程度上还是用吸附材料进行回收，然后再用油水分离装置进行分离，或者船上回收后再带回来进行处理，大大加重应急船上的重量负荷，油水分离装置用于危化品海水分离的“不对口”也降低了整个事故的应急处理能力。所以急需一种能够针对危化品海水分离的原位处理工艺，将污染海水及时处理然后达标排放，减轻应急船负荷，提高处理效率
现有的针对海上危化品泄漏的应急技术研究主要还是集中在漂浮类危化品的海上回收问题，对于危化品污染的海水的原位快速分离工艺还未有专利发表。而与危化品海水分离工艺较为相似的油水分离工艺研究较多。专利cn106045088a介绍了一种联合多级油水分离工艺，采用自清洗过滤器、耐污油水分离器及多级高精度油水分离器对含油污水进行多级联合处理，利用纯物理分离实现油品的回收利用。但是不同的油品和危化品物理化学性质差异较大，危化品的剧毒性和挥发性都决定了其必须有针对性的分离装备来提高海上危化品泄漏的应急能力。因此急需研究一种能够实现危化品海水快速原位分离的工艺，来满足海上应急要求。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种含苯系物的废水处理方法和装置及其应用，该处理方法操作简单、能耗低、设备要求低，能够有效解决以二甲苯为代表的海上应急危化品海水原位快速分离问题，为危化品海上应急处置提供数据支持，并为危化品应急技术提供了可靠的选择方案。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种含苯系物的废水处理方法，其特征在于，该方法包括将含苯系物的废水依次进行重力分离、膜分离和吸附分离。
优选地，所述含苯系物的废水为含苯系物的海水。
优选地，所述苯系物为二甲苯类化合物和/或甲苯类化合物。
优选地，所述重力分离的停留时间为5min以上。
优选地，所述膜分离使用的滤膜为纤维素膜。
优选地，所述吸附分离使用活性炭进行。
优选地，所述活性炭为活性炭颗粒和/或活性炭纤维；
优选地，所述活性炭颗粒的粒径为12-40mm。
优选地，所述活性炭颗粒的比表面积为1500m2/g以上，所述活性炭纤维的比表面积为1300m2/g以上。
优选地，所述活性炭为活性炭颗粒和活性炭纤维的混合物，所述活性炭颗粒和所述活性炭纤维重量比为1：0.5-1。
本发明第二方面提供一种用于含苯系物的废水的处理装置，该装置包括依次连接的重力分离器、膜分离器和吸附分离器。
优选地，所述膜分离器中使用的滤膜为纤维素膜。
优选地，所述吸附分离器中使用的吸附材料为活性炭。
优选地，所述活性炭为活性炭颗粒和/或活性炭纤维。
优选地，所述活性炭颗粒的粒径为12-40mm。
优选地，所述活性炭颗粒的比表面积为1500m2/g以上，所述活性炭纤维的比表面积为1300m2/g以上。
优选地，所述活性炭为活性炭颗粒和活性炭纤维的混合物，所述活性炭颗粒和所述活性炭纤维的重量比为1：0.5-1。
本发明第三方面提供上述本发明所述的处理方法或者处理装置在含有苯系物的海水处理中的应用。
通过上述技术方案，本发明选用的重力分离、膜分离、吸附分离都属于对设备要求不高、低消耗易操作的工艺。其中，重力分离可以将海水中高浓度的二甲苯迅速降至200ppm左右；膜分离不仅能够将二甲苯浓度进一步减少至几十ppm，其良好的耐冲击能力也能防止在海况较差条件下重力分离不能及时作用而发生高浓度二甲苯直接冲击吸附组件的问题；吸附分离能够非常好的保证出水达到国家标准的15ppm以下，使得处理后的海水可直接排放。三种工艺的结合能够快速的实现二甲苯与海水的分离，对于二甲苯这类不易溶于水的二甲苯类危化品的海上应急处理具有非常好的应用前景，弥补了现有市场上成熟原位二甲苯类危化品-水分离装置和方法的空白。
附图说明
图1是本发明用于含苯系物的废水的处理装置的结构示意图。
附图标记说明
1、重力分离器2、膜分离器3、吸附分离器
4、废水进样瓶5、隔膜泵6、第一阀
7、第二阀
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供的含苯系物的废水处理方法，该方法包括将含苯系物的废水依次进行重力分离、膜分离和吸附分离。
利用本发明的方法，可以快速完成苯系物危化品和废水的分离作业，处理方法简单、通量大、处理效率高，特别适用于海上危化品泄漏等原位作业的要求。优选本发明所述的含苯系物的废水为含苯系物的海水，更优选为含二甲苯类化合物的海水。
作为本发明中分离的苯系物，可以是任意的不易溶于水的苯系物，例如可举出二甲苯类化合物和/或甲苯类化合物，具体可举出二甲苯(邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯)、甲苯、苯乙烯等。作为苯系物在废水中的含量，例如可以为1g/l以上，优选为5g/l以上、10g/l以上。废水中苯系物含量的上限没有特别的限定，例如可以为1000g/l以下、800g/l以下、500g/l以下、200g/l以下、100g/l以下等等。本发明的方法特别适合于苯系物含量高的废水处理。
在本发明中，所述重力分离用于将苯系物初步分离。重力分离中通过将苯系物与废水静置，由于二者不互溶，将直接得到含有苯系物的有机相以及分离了大部分苯系物的水相。例如苯系物为二甲苯的情况下，水相在下而有机相在上。可以通过阀直接将有机相排出，从而完成初步分离作业。
所述重力分离过程中，为了达到较好的分离效果，优选地，所述重力分离的停留时间为5min以上，更优选为8-15min。通过将重力分离的停留时间设定为上述范围，可以保证位于两相界面10cm以上的水相中，苯系物的浓度为160ppm以下，从而保证重力分离的效果。
在本发明中，所述膜分离用于进一步分离苯系物。所述膜分离使用的滤膜为阻截膜，例如纤维素膜，即能够通过水和与水互溶的物质，不与水互溶的物质无法通过，可以有效的阻截不易溶于水的苯系物，从而能够透过废水并拦截苯系物，保证对二甲苯为代表的苯系物的分离效果。为了达到较好的分离效果，优选地，例如可以使用hk牌号的纤维素膜。
所述膜分离可以在常压下进行，为了提高分离效率，也可以在一定的加压或减压下进行。作为分离的流速，可以为100-1000ml/min，优选为300-640ml/min，从而保证整体工艺的流速在最大膜通量范围内，达到最优分离效果和最长使用寿命。
根据本发明，经过膜分离，废水中的苯系物浓度可以降低至100mg/l以下。
在本发明中，所述吸附分离用于再进一步分离苯系物。所述吸附分离可以使用现有的可以用于分离苯系物的任意吸附分离装置进行，优选为具有较高的选择吸附性和较大比表面积的多孔吸附材料。作为吸附分离使用的吸附材料，例如可举出活性炭颗粒、活性炭纤维等。
根据本发明的一个优选的实施方式，所述吸附分离使用的活性炭可以为活性炭颗粒和/或活性炭纤维。作为所述活性炭颗粒的粒径，例如可以为12-40mm，进一步优选为20-40mm。所述活性炭颗粒的比表面积可以为1500m2/g以上，优选为1500-3000m2/g；所述活性炭纤维的比表面积可以为1300m2/g以上，优选为1300-3000m2/g。作为本发明的一个优选的实施方式，活性炭为活性炭颗粒和活性炭纤维的混合物，优选地，上述混合物中所述活性炭颗粒和所述活性炭纤维的重量比，例如可以为1：0.5-1，优选为1：0.5-0.7。通过使用如上的活性炭颗粒和活性炭纤维的混合物，既能保证活性炭的大吸附容量又能保证活性炭在大流速水流冲击下不压实不磨损，从而保证吸附材料的使用寿命。
根据本发明，经过上述的吸附分离，废水中的苯系物浓度可以降低至15mg/l以下，处理后的废水满足国家标准可以直接排放。
本发明第二方面提供用于含苯系物的废水的处理装置，如图1所示，该装置包括依次连接的重力分离器1、膜分离器2和吸附分离器3。
根据本发明，所述重力分离器1没有特别的限定，例如可以为重力分离罐。优选在重力分离器1的上部设置有第一阀6，更优所述第一阀6为带视窗的阀，从而便于观察分离过程，在适当的时候将得到的苯系物从重力分离器1中排出。
根据本发明，所述膜分离器2可以使用现有的用于废水分离任意膜分离器。所述膜分离器2中使用的滤膜为阻截膜，即能够通过水和与水互溶的物质，不与水互溶的物质无法通过，可以有效的阻截不易溶于水的苯系物，从而能够透过废水并拦截苯系物，保证对苯系物的分离效果。作为所述膜分离器2中使用的滤膜优选为纤维素膜。为了达到较好的分离效果，优选地，例如可以使用hk牌号的纤维素膜。
优选地，在膜分离器2的上部设置有第二阀7，更优所述第二阀7为带视窗的阀，从而便于观察分离过程，在适当的时候将得到的苯系物从膜分离器2中排出。
根据本发明，所述吸附分离器3可以使用现有的用于废水分离任意吸附分离器3，例如吸附分离柱等。作为吸附分离器3中使用的吸附材料，例如可举出活性炭等，例如可以为活性炭颗粒、活性炭纤维。
根据本发明的一个优选的实施方式，所述吸附分离器3中使用的活性炭为活性炭颗粒和/或活性炭纤维。作为所述活性炭颗粒的粒径，例如可以为12-40mm，进一步优选为20-40mm。所述活性炭颗粒的比表面积可以为1500m2/g以上，优选为1500-3000m2/g；所述活性炭纤维的比表面积可以为1300m2/g以上，优选为1300-3000m2/g。作为本发明的一个优选的实施方式，所述吸附分离器3中使用的活性炭为活性炭颗粒和活性炭纤维的混合物，优选地，上述混合物中所述活性炭颗粒和所述活性炭纤维的重量比，例如可以为1：0.5-1，优选为1：0.5-0.7。通过使用如上的活性炭颗粒和活性炭纤维的混合物，既能保证活性炭颗粒的大吸附容量又能保证活性炭在大流速水流冲击下不压实不磨损，从而保证吸附材料的使用寿命。
本发明第三方面提供了上述本发明的处理方法或者处理装置在含有苯系物的海水处理中的应用。
本发明的处理装置便于在船上设置，从而可以直接在海上作业中完成处理过程，处理后的海水直接排放，减少了回收运输的成本。
下面通过实施例对本发明进行更详细的描述，但本发明并不仅限于下述实施例。
实施例1
使用如图1所示的用于含苯系物的废水的处理装置进行含二甲苯的海水处理，二甲苯的含量为40000ppm。
该处理装置包括依次连接的重力分离器1、膜分离器2和吸附分离器3；重力分离器1为重力分离罐，其上部设置有带视窗的第一阀6；膜分离器2使用两级分离膜，均为南京碧盾环保有限公司hk牌号的市售品，膜分离器2上部设置有带视窗的第二阀7；吸附分离器3为吸附分离柱，其中使用活性炭颗粒和活性炭纤维的混合物作为吸附材料(共计0.8kg，其中活性炭颗粒与活性炭纤维的重量比为1：0.5，活性炭颗粒的粒径为20mm，比表面积为1500m2/g，活性炭纤维的比表面积为1300m2/g)。
通过隔膜泵5将废水进样瓶4中的含二甲苯的海水以640ml/min的流量泵入重力分离器1，重力分离的停留时间为10min，通过视窗观察重力分离过程，并从第一阀6导出分离的二甲苯。
将下部的水相依次送入膜分离器2和吸附分离器3进行分离，通过视窗观察膜分离过程，并从第二阀7导出分离的二甲苯，吸附分离器3中分离完成的海水直接排放。
在各级处理后对海水进行取样，利用正己烷萃取水中的二甲苯后，利用气相色谱(agilent7820a)检测二甲苯的浓度，结果数据如下表1。
表1
实施例2
使用实施例1的装置和方法进行含二甲苯的海水处理，区别仅在于，含二甲苯的海水以1000ml/min的流量泵入重力分离器1。按照实施例1的方法检测各级处理后二甲苯的浓度，结果数据如下表2。
表2
实施例3
使用实施例1的装置和方法进行含二甲苯的海水处理，区别仅在于，仅使用活性炭颗粒作为吸附材料。按照实施例1的方法检测各级处理后二甲苯的浓度，结果数据如下表3。
表3
通过表1-3的结果可以看出，采用本发明处理方法能够快速分离二甲苯和海水，分离后海水中未检出二甲苯，并且本发明的装置结构简单，运行维护成本低，便于海上直接作业。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种含苯系物的废水处理方法，其特征在于，该方法包括将含苯系物的废水依次进行重力分离、膜分离和吸附分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含苯系物的废水为含苯系物的海水。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述苯系物为二甲苯类化合物和/或甲苯类化合物。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述重力分离的停留时间为5min以上。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述膜分离使用的滤膜为纤维素膜。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述吸附分离使用活性炭进行；
优选地，所述活性炭为活性炭颗粒和/或活性炭纤维；
优选地，所述活性炭颗粒的粒径为12-40mm；
优选地，所述活性炭颗粒的比表面积为1500m2/g以上，所述活性炭纤维的比表面积为1300m2/g以上；
优选地，所述活性炭为活性炭颗粒和活性炭纤维的混合物，所述活性炭颗粒和所述活性炭纤维的重量比为1：0.5-1。
7.一种用于含苯系物的废水的处理装置，其特征在于，该装置包括依次连接的重力分离器、膜分离器和吸附分离器。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述膜分离器中使用的滤膜为纤维素膜。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述吸附分离器中使用的吸附材料为活性炭；
优选地，所述活性炭为活性炭颗粒和/或活性炭纤维；
优选地，所述活性炭颗粒的粒径为12-40mm；
优选地，所述活性炭颗粒的比表面积为1500m2/g以上，所述活性炭纤维的比表面积为1300m2/g以上；
优选地，所述活性炭为活性炭颗粒和活性炭纤维的混合物，所述活性炭颗粒和所述活性炭纤维的重量比为1：0.5-1。
10.权利要求1-6中任意一项所述的处理方法或者权利要求7-9中任意一项所述的处理装置在含有苯系物的海水处理中的应用。
技术总结
本发明涉及废水处理领域，公开了一种含苯系物的废水处理方法和装置及其应用。本发明的含苯系物的废水处理方法包括将含苯系物的废水依次进行重力分离、膜分离和吸附分离。本发明的处理方法和装置操作简单、能耗低、设备要求低，能够有效解决以二甲苯为代表的海上应急苯系物危化品海水原位快速分离问题。
技术研发人员：王昕喆;谢谚;赵诗琳;周志国;牟桂芹;杨洋洋;张福良;闫茜;曲聪
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院
技术研发日：2018.11.08
技术公布日：2020.05.15
声明：
“含苯系物的废水处理方法和装置及其应用与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院
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2024年07月25日 ~ 27日 
