CN101139503B - 工业废水中皂化松香的回收方法及其装置 - Google Patents

Abstract

工业废水中皂化松香的回收方法：工业废水为蜡染废水，是先将蜡染花布上的防染蜡用烧碱退掉后，废水中留有皂化松香，将含有皂化松香的废水收集储存、输入中和分离装置中，调节PH计监测蜡染废水的PH值在1-6之间来调节中和反应的酸需量，搅拌器搅匀蜡染废水与酸，用加热器加热蜡染废水，最大限度地分离出松香悬浮颗粒，再将松香悬浮颗粒送到高温炉中进行炼化过滤去除杂质和水分，温度在130℃-180℃之间进行一次或多次循环高温炼化，直到松香纯化析出再利用。具有工艺简单，操作方便、效益好、成本低等，既节省了自然资源、保护生态环境、又使废弃物排放趋于零的创新技术，还提高自然资源利用率，是理想的工业废水中皂化松香的回收方法及其装置。

Description

工业废水中皂化松香的回收方法及其装置

技术领域

本发明涉及的是废水处理技术，更详细地讲是用于印染业污水、废水等污染源的处理再应用的工业废水中皂化松香的回收方法及其装置。

背景技术

松香是重要的化工原料，广泛应用于造纸、化工等行业。最近几年，松香才被用于蜡染花布的防染印花生产。现有蜡染花布生产厂的工业废水中含有大量的皂化松香，只有50％可以通过机械回收，而还有50％的松香经过烧碱皂化随污水排掉，其废水的COD值高达数万到十几万，严重地破坏了周边的环境。如果不能进行彻底地治理，不仅严重的污染和破坏周边环境，而且消耗了大量的自然资源，给企业带来了沉重的经济负担。传统的处理办法，只是将少量的皂化松香从废水中分离出来，但废水中的COD值仍在一万以上，而且分离出来的仍是皂化松香，根本无法重复利用，只能成为固体废物，更难处理而产生二次污染，不可能实现“回收再利用”的循环模式。松香作为一种自然资源，并不是取之不尽、用之不竭的。目前仍存在松香供应严重短缺的问题，对相关行业的发展造成了严重的威胁。而传统的蜡染污水处理是达不到环保要求的标准，往往是环保部门的重点罚款大户，单纯靠罚款是解决不了污染问题的，如何解决蜡染废水的处理问题，是目前蜡染生产厂家治理环境污染的一大难题，现有的蜡染废水处理技术已满足不了人们的工作和生活需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够消除上述缺点，具有工艺合理、设备简单，操作方便、松香回收率高、效益好、成本低、自动加温和监控等特点的工业废水中皂化松香的回收方法及其装置。它是集皂化松香的回收与再利用技术为一体，尤其是采用加温的中和分离技术及自动PH值监控技术，实现了：1、蜡染废水通过加酸、加热的方式，把其中的皂化松香较容易地分离提取出来，并降低了废水的COD值，消除了废水中的泡沫和异味；2、开创性地设计了蜡染废水中和分离装置；3、分离提取出来的松香再进行炼化、过滤处理，再回用于生产，形成循环经济；4、将处理后的中水循环使用，达到节约能源和美化环境的目的。该装置有效地提高了蜡染废水中松香的回收量和品质，起到了治理环境污染、保护生态环境、节省自然资源的作用，实现循环经济，达到节约能源和美化环境的效果。实现了用尽可能少的材料和能源，得到尽可能高的经济效益和社会效益，从而大大提高自然资源生产率的目的，是理想的工业废水中皂化松香的回收方法及其装置。

本发明的具体方案：工业废水中皂化松香的回收方法是先将蜡染花布上的防染蜡用烧碱退掉后，废水中留有大量的皂化松香，将含有大量皂化松香的废水收集储存，输入中和分离装置中，通过调节PH计监测蜡染废水的PH值来调节中和反应的酸需量，同时用搅拌器来搅匀蜡染废水与酸，用加热器加热蜡染废水，最大限度地分离出松香悬浮颗粒，再将松香悬浮颗粒送到高温炉中进行炼化过滤去除杂质和水分，依此可进行一次或多次循环高温炼化，直到松香纯化再利用。其工艺流程是将蜡染花布烧碱退蜡→含皂化松香废水收集池→储存罐→中和分离→高温炼化→过滤→高温炼化→过滤→混合调配→印蜡机，其工艺要求：1、烧碱退蜡：松香是一种树脂酸，在烧碱的作用下，它会发生“皂化反应”形成溶于水的松香皂，因而可以将其从织物上洗除。但废水中皂化松香的含量极高。2、收集池、储存罐：每生产一万米蜡染花布，约产生15吨含皂化松香废水，如果每天生产十万米，废水总量就会高达150吨，因此需要完善的收集、储存***。3、中和分离：根据酸碱中和的反应原理，采用硫酸把废水中的烧碱中和，并让废水呈酸性，使得松香从水中析出。同时，将废水加热升温使析出的松香凝聚在一起自然与水分离。具体办法：把皂化松香废水加热到温度40℃-85℃的条件下，假如硫酸调节废水的PH值在1-6之间，松香将自然凝结与水分离。4、高温炼化、过滤：分离出来的松香仍含有20-30％的水分和其他杂质，必须经过高温炼化处理将水分蒸发，使部分燃料分解，并经过专用过滤器取出杂质和灰分。高温炼化温度一般在130℃-180℃之间，时间5-10小时。经过两次炼化、过滤，便形成可以再利用的“黑松香”。5、混合调配：“黑松香”的软化点过高，酸值较低，高温时流动性差。为能够再应用到蜡染生产中，必须加入一定量的高温油增加其流动性，适于印蜡时能够均匀透网。高温油包括：高温载热油、高温润滑油等等。其加热器由单排或双排加热管组成，单根加热管由两根无缝钢管组成，中间有10~20MM的间隙，内管与外管两端密封焊接，各加热管之间用无缝钢管连接，形成回路。其基本原理是经油锅炉加热的导热油从进口进入第一根加热管，在夹层内流动至管尾，再经连接管进入第二根加热管的夹层，在流动过程中与管外的介质进行热交换，进行到最后一根后进入油锅炉加热，如此循环。主要特点是能够加大热交换面积，减少导热油流动阻力和能源浪费，提高热交换的效率。具体工作原理是：根据松香的理化性质，松香酸C₁₉H₂₉COOH用烧碱经皂化而成溶于水的松香酸的钠盐，多泡沫、有肥皂的功效，所以该反应通常称为皂化反应。蜡染花布生产的过程中，松香从织物上被去除的方法，正是通过皂化反应而形成了皂化松香。即：C₁₉H₂₉COOH+NaOH→C₁₉H₂₉COONa+H₂O。把皂化松香经加酸中和，并使其保持酸性，其反应式为：C₁₉H₂₉COONa+H₂SO₄→C₁₉H₂₉COOH↓+Na₂SO₄。从蜡染废水中通过加酸中和分离的方式，实现了有效提取松香的办法。

另外，蜡染废水经酸中和，不溶于水的松香酸析出，常温下通常以悬浮颗粒状态存在于废水中，给分离造成困难，而且分离后含水量较高，还需高温加热蒸发水分后方可再利用。但是，如果充分考虑到松香的软化点一般在72-80之间，松香的比重低于水等特性。根据松香的熔化与凝固的实验方法。

实验得出：当升温至70-80℃(即松香的软化点)时，松香的悬浮颗粒就会产生聚集形成固体漂浮于水面上，就会很容易的将其分离出来。所分离出的悬浮物含水量较低，便于进行纯化提炼，回用于再生产，节省了自然资源，同时，污水处理的考核的CODcr值也得到控制和降低。

工业废水中皂化松香的回收装置是有储酸箱、自控阀、PH计、搅拌器、污水处理箱、温控加热器等构成，它是在污水处理箱中装有温控加热器、搅拌器和PH计，自控阀分别与储酸箱、PH计连接，蜡染废水注入污水处理箱中，温控加热器、搅拌器和PH计置入污水处理箱内的蜡染废水中。它是通过PH计监测蜡染废水的PH值来控制储酸箱的阀门的开与关，实现调节中和反应的酸需量；为了加快中和反应，用搅拌器来搅匀蜡染废水与酸，即选用匀速搅拌蜡染废水；用加热器加热蜡染废水，最大限度地分离出松香悬浮颗粒。所述的搅拌器是用叶片搅拌装置或各种各样的液体搅拌装置，由电机带动其旋转。采用匀速搅拌蜡染废水，可加快中和反应。所述的温控加热器是选用电加热管路或汽加热管路的液体加热器或各类液体加热器。其工作温度可控制在70-80℃范围内。通过实验，将温度控制在松香的软化点(70-80℃)范围内，使反应后蜡染废水最大限度地分离出松香悬浮颗粒，彻底地消除了蜡染废水的泡沫和异味，提高了松香的回收率和回收品质。其处理过程：将蜡染废水注入污水处理箱，在蜡染废水中滴入适量硫酸后白沫立刻消失，出现了许多松香悬浮颗粒。在不同的PH值条件下，将松香悬浮颗粒去除后，测量废水的CODcr值的变化，实验证明：随着PH值的降低，废水的CODcr值明显地减少，通过控制废水的酸碱度，来降低废水中CODcr值。利用松香的物理特性，得出蜡染废水可以通过加酸、加热的方式，把所含的皂化松香最大限度地分离提取出来。通常，蜡染废水经酸中和，析出不溶于水的松香酸，常温下以悬浮颗粒状态存在于废水中，给分离造成困难，即使分离后含水量也较高，需要高温加热蒸发水分后才能再利用。但是，如果充分考虑到松香的软化点(一般在70-80℃之间)，实验证明，当升温至70℃左右时，松香的悬浮颗粒就会产生聚集形成固体漂浮于水面上，就会很容易的将其分离出来。其设计原理：根据松香的理化性质，松香酸C19H29COOH用烧碱经皂化而成溶于水的松香酸的钠盐，多泡沫、有肥皂的功效，这就是常称的皂化反应。在蜡染花布生产的过程中，松香从织物上被去除的方法，正是通过皂化反应而形成了皂化松香。即：C19H29COOH+NaOH→C19H29COONa+H2O。把皂化松香经加酸中和，并使其保持酸性，其反应式为：C19H29COONa+H2SO4→C19H29COOH↓+Na2SO4。从蜡染废水中通过加酸中和分离的方式，快速地提取出松香。解决了废水的泡沫和异味问题。同时，分离提取出来的松香再进行炼化、过滤处理，可以再回用于生产，形成循环经济新模式；处理好的中水还可以用于冲厕、洗刷地面及使用中水的生活和生产等方面。是理想的污水处理技术和专用装置。

附图说明：

图1：工业废水中皂化松香的回收方法工艺流程示意图

图2：工业废水中皂化松香的回收装置过滤器结构示意图

图3：工业废水中皂化松香的回收装置加热器结构示意图

图中：1-上机台、2-废水收集池、3-泵、4-储存罐、5-高位储酸罐、6-中和分离装置、7-泵、8-油槽、9-油锅炉、10-炼化加热器、11-导热油、12-封闭过滤器、13-传动装置、14-搅拌器、15-下机台、16-混合调配装置、17-排渣口、18-污水出口、19-高温炼化装置、20-出料口、21-过滤器壳体、22-搅拌器、23-折流板、24-刮刀架、25-刮刀片、26-压圈、27-密封盖、28-过滤网、29-圆筒、30-出渣口、31-传动带、32-变速箱、33-电机、34-导热油进口、35-导热油出口、36-导热器

具体实施方式

如图所示的工业废水中皂化松香的回收方法是先将蜡染花布上的防染蜡用烧碱退掉后，废水中留有大量的皂化松香，将含有大量皂化松香的废水收集储存，输入中和分离装置中，通过调节PH计监测蜡染废水的PH值来调节中和反应的酸需量，同时用搅拌器来搅匀蜡染废水与酸，用加热器加热蜡染废水，最大限度地分离出松香悬浮颗粒，再将松香悬浮颗粒送到高温炉中进行炼化过滤去除杂质和水分，依此可进行一次或多次循环高温炼化，直到松香纯化再利用。通过下表的实验得出，蜡染废水在PH值为6以下，松香的分离提取量基本趋于稳定；另外，在温度70℃以上，松香的分离提取量基本无变化。因此，PH值5-6、温度70-80是最佳的处理条件。蜡染废水在松香的软化点范围内分离出的悬浮物最多，分离提取过程中采用加酸、加温的方式是最佳的回收方法，在此基础上设计了蜡染废水中和分离的方法和装置，为进一步的工业化废水净化处理奠定了基础。

通过对比实验：连续五大选取本厂蜡染废水为试样，采用加酸(PH值6)、加温(80℃)的方法，分离提取松香前后测定的废水CODcr值发生明显变化：

时间	第一天	第二天	第三天	第四天	第五天
						处理前CODcr值	6800	5800	5500	6800	6100
处理后CODcr值	989	1130	852	1090	946

此表为在PH值为6、加温80℃时，分离提取松香前后实测废水的CODcr值。

充分说明经过回收后的水，水中的CODcr值明显减少，达到了环保标准指标的要求，起到了治理环境污染、保护生态环境、节省自然资源的作用，实现循环经济，达到节约能源和美化环境的效果。实现了用尽可能少的材料和能源，得到尽可能高的经济效益和社会效益，从而大大提高自然资源生产率的目的，是理想的工业废水中皂化松香的回收方法及其装置。

Claims (6)

1.一种工业废水中皂化松香的回收方法，其特征在于工业废水为蜡染废水，该方法是先将蜡染花布上的防染蜡用烧碱退掉后，废水中留有大量的皂化松香，将含有大量皂化松香的废水收集储存、输入中和分离装置中，调节PH计监测蜡染废水的PH值在1-6之间来调节中和反应的酸需量，同时用搅拌器搅匀蜡染废水与酸，用加热器加热蜡染废水，最大限度地分离出松香悬浮颗粒，再将松香悬浮颗粒送到高温炉中进行炼化过滤去除杂质和水分，温度在130℃-180℃之间进行一次或多次循环高温炼化，直到松香纯化析出再利用。

2.如权利要求1所述的工业废水中皂化松香的回收方法，其特征在于工业废水选用蜡染废水，其工艺要求：a、烧碱退蜡：松香在烧碱的作用下，将防染蜡从蜡染花布上洗除，废水中留有大量的皂化松香；b、收集池、储存罐：收集和储存含大量皂化松香的废水，C、中和分离：用硫酸把废水中的烧碱中和，使废水呈酸性，松香从水中析出。

3.如权利要求1所述的工业废水中皂化松香的回收方法，其特征在于所述的中和分离装置是有储酸箱、自控阀、PH计、搅拌器、污水处理箱、温控加热器构成，它是在污水处理箱中装有温控加热器、搅拌器和PH计，自控阀分别与储酸箱、PH计连接，蜡染废水注入污水处理箱中，温控加热器、搅拌器和PH计置入污水处理箱内的蜡染废水中，它是通过PH计监测蜡染废水的PH值来控制储酸箱的阀门的开与关，调节中和反应的酸需量，用搅拌器来搅匀蜡染废水与酸，用温控加热器加热蜡染废水，最大限度地分离出松香悬浮颗粒。

4.如权利要求1或3所述的工业废水中皂化松香的回收方法，其特征在于所述的搅拌器是用叶片搅拌装置，由电机带动其旋转。

5.如权利要求3所述的工业废水中皂化松香的回收方法，其特征在于所述的温控加热器是选用电加热管路或汽加热管路的液体加热器。

6.如权利要求3所述的工业废水中皂化松香的回收方法，其特征在于所述的温控加热器其工作温度控制在70-80℃范围内。