间硝基苯磺酸钠生产废水的处理工艺

背景技术

间硝基苯磺酸钠，别名3-硝基苯磺酸钠，是一种重要的染料中间体，可用作还原染料、硫化染料的防染剂、染料的成色保护剂和染料合成时的氧化剂，也可用作有机合成和染料工业的催化剂，还可用作船舶的防锈剂及电镀退镍剂等。其生产工序为:利用气体SO3磺化硝基苯，并通过盐析使磺化产物间硝基苯磺酸成盐析出，母液经中和、回收水合硫酸钠后作盐析剂循环回用。其生产中排放的废水COD高达50000〜100000mg/L，含有间硝基苯磺酸钠、少量的硝基苯等有机污染物以及硫酸钠、硫酸等无机污染物。该生产废水中主要的无机盐硫酸钠的含量大于15%，接近饱和或者达到饱和状态，具有一定的回收价值。

含间硝基苯磺酸钠的废水主要来源于染料、化工工业和电镀行业。吸入、摄入或经皮肤吸收后都会使人体中毒，对皮肤、粘膜、眼睛等有刺激作用，排放到环境和水体中会给人们的生产、生活带来极大危害。

硝基苯广泛用来制造染料、香料、苯胺及其衍生物、药品、炸药、杀虫剂等，是一种重要的化工原料。硝基苯在得到广泛应用的同时，也给人们的生活带来了极大的困扰。硝基苯有毒，具有致癌、致畸、致突变和难以生物降解等特点，并能导致人和动物的神经错乱、贫血、肝病等疾病。由于硝基苯的上述危害，环境保护部和国家质量监督检验检疫局规定废水中硝基苯的含量不得超过2.0mg/L(GB 21904-2008)，集中式生活饮用水和地表水源硝基苯的准限值为 0.017mg/L (GB 3838-2002)。

目前处理间硝基苯磺酸钠废水的方法主要有生化法、高级氧化法、催化湿式氧化技术、萃取法、铁碳微电解法和吸附法等，但是这些方法各有优劣。如生化法流程复杂、废水处理装置庞大；并且大多采用工程菌或者高效复合菌剂，成本较高，普及性差；在温度较低时，处理效果可能会不达标。臭氧氧化成本较高，且臭氧有毒，水溶性较差，利用率不高。萃取法成本较高，并且萃取剂大多为有机萃取剂，萃取后出水中含有一定量流失的有机溶剂，易造成二次污染。活性炭价格昂贵，在使用过程中损失量较大，热再生时硝基化合物极易发生爆炸，并且对大分子有机物吸附效果不显著。

公开号为CN100999355A的中国专利文献公开了一种催化湿式氧化降解间硝基苯磺酸钠的方法，将具有一定TOC浓度的间硝基苯磺酸钠溶液加入反应釜中，然后依次加入过氧化氢和硝酸铜作为氧化剂和催化剂，通入氧气，搅拌加热升温冷却后处理完成。该方法反应迅速，耗时短，效率高，工艺清洁，节省能源，具有一定的实用性和应用价值，但是工艺复杂，影响因素较多，废水处理装置庞大，成本较高。

莫建成等(“化学氧化法处理含间硝基苯磺酸钠的退镀废水”，《工业水处理》，2011年12期)采用次氯酸钠、Fenton氧化处理含间硝基苯磺酸钠的退镀废水，探讨了化学氧化法对退镀废水C0D、色度、硝基苯类和苯胺类化合物的去除效果。结果表明，该方法可在一定程度上降低硝基苯类和苯胺类化合物的含量及去除COD和色度，但是仍然达不到国家规定的排放标准。

公开号为CN1765772A的中国专利文献公开了一种生化法去除水中硝基苯的处理方法，即利用废水中的有机物质或添加有机物质，使其先在厌氧微生物的作用下发生酸化分解，同时使废水中的硝基苯在微生物的作用下还原成易于好氧生物降解的苯胺，然后再通过好氧微生物的作用使其做到降解去除。该方法较之单一的好氧微生物处理方式可以更有效的去除硝基苯，但是流程复杂、废水处理装置庞大，并且在温度较低时，处理效果可能会不达标。

公开号为CN101700940A的中国专利文献公开了一种硝基苯废水处理与资源回收的方法，即采用活性炭纤维吸附硝基苯，然后用甲醇或者乙醇将活性炭纤维脱附再生，并且可以将硝基苯回收利用，但是该发明操作复杂，活性炭热再生时硝基化合物极易发生爆炸危险，且活性炭价格昂贵，在使用过程中损失量较大。

具体实施方式

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。

某化工厂生产间硝基苯磺酸钠的生产废水，COD = 98720mg/L，pH = 8.5，间硝基苯磺酸钠含量为2453mg/L，硝基苯含量为96mg/L，硫酸钠含量为28.7%。

加入质量百分比为49%的硫酸水溶液调节废水的pH = 2，过滤，去除废水中的悬浮物，得滤液I。将滤液I通入装有粒径范围为15〜35mm的铁碳球(不同粒径铁碳球的重量配比为，15 〜20mm: 21 〜25mm: 26 〜30mm: 31 〜35mm = 0.5:0.5:1:0.5)的铁碳池中，并向铁碳池中加入曝气装置进行曝气，另外在铁碳池中加入铜粉做催化剂，滤液在铁碳池中的停留时间为8h。反应结束后，用泵送入压滤系统进行过滤，得滤液II。测得滤液II的COD = 36720mg/L，间硝基苯磺酸钠的含量为684mg/L，硝基苯的含量为22mg/L。向滤液II中通入质量百分比为15%的氢氧化钠水溶液，调节废水的pH = 10，然后先快速搅拌2min，随后搅拌速度逐渐放慢，搅拌40min后将废水送入压滤系统过滤，得滤液III。在滤液III中首先加入质量百分比为0.5%的牌号为BWD-01的双氰胺甲醛树脂脱色絮凝剂，快速搅拌30s，再慢速搅拌3min ;然后加入质量百分比为0.2%的PAC，快速搅拌30s，再慢速搅拌3min ;最后加入质量百分比为0.03%的PAM，快速搅拌30s，再慢速搅拌3min ;静置过滤，得滤液IV。测得滤液IV的COD = 1080mg/L，间硝基苯磺酸钠的含量为38mg/L，硝基苯的含量为8mg/L。在滤液IV中加入质量百分比为0.3%的型号为YD-615的活性炭，吸附出水。将经过上述一系列处理的废水用泵输送进入减压蒸馏装置中。加热器采用卧式外循环加热器，最高处与废水进入口高度差为3.5米，温度为70°C，真空度为0.08MPa。废水首先通过增稠器得到高浓度硫酸钠溶液，然后通过离心机进行固液分离得到纯净洁白的硫酸钠固体。处理过程中产生的蒸发冷凝水的COD = 79.2mg/L，返回生产系统回用，浓缩母液返回预处理装置重新处理。