陸劍平 ，陳文如，王建峰，任 舉，溫建華，司雙喜

(江蘇遠(yuǎn)洋藥業(yè)股份有限公司,江蘇 蘇州 215531)

?；撬嵘a(chǎn)中含硫酸銨高鹽廢水的綜合處理

陸劍平 ，陳文如，王建峰，任 舉，溫建華，司雙喜

(江蘇遠(yuǎn)洋藥業(yè)股份有限公司,江蘇 蘇州 215531)

研究了?；撬嵘a(chǎn)中含硫酸銨高鹽廢水的處理，采用物理蒸發(fā)、脫氨和生化方法綜合處理出水達(dá)到污水處理廠接管標(biāo)準(zhǔn)，蒸發(fā)得到固體硫酸銨作為副產(chǎn)出售，達(dá)到較好的綜合利用效果。

?；撬?；高鹽廢水 ；蒸發(fā)； 脫氨 ；活性污泥

牛磺酸(Taurine)化學(xué)名為2-氨基乙磺酸，在醫(yī)藥、食品、飼料、化妝品等行業(yè)都有很重要的用途。?；撬岬纳a(chǎn)方法主是生物提取和化學(xué)合成，由于生物資源和生產(chǎn)成本的限制，生物提取?；撬嶂荒苷加袠O少的一部分。隨著改革開(kāi)放和國(guó)內(nèi)化工技術(shù)的大力發(fā)展，?；撬岬幕瘜W(xué)合成生產(chǎn)基本集中到了中國(guó)。?；撬岬幕瘜W(xué)合成工藝路線(xiàn)有很多，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的工藝路線(xiàn)主要是兩種：環(huán)氧乙烷法和乙醇胺法。環(huán)氧乙烷工藝以環(huán)氧乙烷為起始原料，在管式反應(yīng)器中高壓高溫條件下環(huán)氧乙烷與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成羥乙基磺酸鈉，繼續(xù)與氨反應(yīng)生成?；撬徕c，經(jīng)酸化得到牛磺酸，反應(yīng)過(guò)程壓力可高達(dá)7MPa以上；乙醇胺法起始原料為乙醇胺，先與硫酸反應(yīng)生成硫酸氫氨基乙酯，再在110℃以下和亞硫酸鈉(銨)進(jìn)行酯交換磺化制得牛磺酸。乙醇胺法是傳統(tǒng)的?；撬嵘a(chǎn)工藝，其生產(chǎn)為常壓反應(yīng)，溫度也不超過(guò)110℃ ，工藝安全，無(wú)劇毒物質(zhì)的使用。

在2002年之前這兩種工藝都采用亞硫酸鈉為磺化劑，副產(chǎn)為硫酸鈉，當(dāng)時(shí)主要銷(xiāo)售給泡花堿的廠家做原料。生產(chǎn)泡花堿用硫酸鈉代替碳酸鈉節(jié)約成本，但排放大量的二氧化硫，已經(jīng)為環(huán)保部門(mén)所禁止，硫酸鈉副產(chǎn)的出路又成為一大問(wèn)題。經(jīng)改進(jìn)后的乙醇胺法使用亞硫酸銨為磺化劑，副產(chǎn)硫酸銨可以作為化肥的原料，所以解決了硫酸鈉副產(chǎn)難以處理的問(wèn)題。但是提取了硫酸銨之后仍有一定量的廢水需要處理。

1 高鹽廢水的處理方法的選擇和成分分析

1.1 高鹽廢水的處理方法的選擇

處理高鹽廢水較為成熟有效的工藝主要包括物理法、物理化學(xué)法、生物化學(xué)法及其組合工藝，物理化學(xué)法中主要的是：電化學(xué)法、膜分離法、深度氧化法、離子交換法和焚燒法。

物理法是將廢水進(jìn)行蒸發(fā)分離，固體部分需要另行處理，適用范圍受到一定限制。物理化學(xué)法的技術(shù)和成本目前也受到一定限制，應(yīng)用上有一定局限性，特別是廢水中的有機(jī)成分電化學(xué)法等方法處理不了。

對(duì)于有機(jī)廢水來(lái)說(shuō)生化法仍是首選的方法。生化法處理的關(guān)鍵在于活性污泥系統(tǒng)，在鹽濃度過(guò)高的情況下，高滲透壓使微生物細(xì)胞脫水引起細(xì)胞原生質(zhì)分離、鹽析作用而脫氫酶活性降低等原因會(huì)使微生物無(wú)法生長(zhǎng)，污泥系統(tǒng)失穩(wěn)、高鹽致使廢水密度增加也引起活性污泥容易上浮流失。通常高含鹽廢水的生化處理需要進(jìn)行稀釋?zhuān)栽诘望}濃度下(鹽濃度小于1.0%)運(yùn)行，會(huì)造成水資源的浪費(fèi)，需要增加水處理設(shè)施容積和運(yùn)行費(fèi)用。隨著水資源的日趨緊張，國(guó)家出臺(tái)的保護(hù)水資源各項(xiàng)法規(guī)和收費(fèi)的實(shí)施，給高含鹽廢水處理的企業(yè)帶來(lái)了負(fù)擔(dān)。

活性污泥系統(tǒng)適宜的鹽濃度在1.0%以下，但通過(guò)緩慢提高鹽濃度可以篩選出一些耐鹽菌適應(yīng)高鹽廢水，也可以通過(guò)接種一些嗜鹽菌種來(lái)縮短馴化過(guò)程。滲透壓的變化可能引起微生物代謝途徑的改變，菌種選擇的結(jié)果使適應(yīng)高鹽的菌種較少，只有當(dāng)微生物經(jīng)培養(yǎng)馴化后，才能產(chǎn)生適應(yīng)高鹽的菌種。雖然經(jīng)過(guò)馴化后的活性污泥在鹽含量3%-5%甚至更高情況下均能正常運(yùn)行，但是污泥系統(tǒng)運(yùn)行很不穩(wěn)定，特別不能有鹽濃度的大的波動(dòng)。所以高鹽廢水的處理一直是廢水處理的難題，往往需要多種方法綜合處理。

2.2 ?；撬岣啕}廢水的成分

對(duì)于乙醇胺法生產(chǎn)?；撬岙a(chǎn)生的廢水的主要來(lái)源是廢棄母液，其中主要含有反應(yīng)的生成的硫酸銨、未反應(yīng)的亞硫酸銨和少量的?；撬?、乙醇胺硫酸酯。母液成分的分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 廢母液成分分析結(jié)果

將母液進(jìn)行蒸發(fā)處理后降溫可以使大部分硫酸銨析出，脫水除去得到硫酸銨固體可以作為復(fù)混肥的原料出售。

將此處脫水后的母液稱(chēng)為蒸余母液，其成分組成和廢棄母液接近。蒸余母液和蒸發(fā)水的組成情況見(jiàn)表2和表3。由表2可見(jiàn)，蒸余母液其成分組成和廢棄母液接近。

表2 蒸余母液成分分析

表3 母液蒸發(fā)水成分分析

從表3中可以看出，蒸發(fā)水中的鹽的含量仍然較高，分析含鹽量高的原因有兩個(gè)：一是蒸發(fā)過(guò)程的泡沫氣液夾帶，二是母液中存在的亞硫酸銨是弱酸弱堿鹽，加熱時(shí)分解為氣體二氧化硫和氨氣，進(jìn)入蒸發(fā)水成為亞硫酸銨，部分氧化最終成為硫酸銨。根據(jù)分析結(jié)果母液的處理采用單一方法難以完成，需綜合采用物理、化學(xué)、生物等綜合處理措施。

單一的物理化學(xué)方法或者生物方法均不能解決問(wèn)題。但是提取了硫酸銨之后仍有一定量的廢水需要處理，一是硫酸銨結(jié)晶后的母液，二是濃縮蒸發(fā)出來(lái)的蒸發(fā)水中含鹽量仍然高達(dá)5%。需要進(jìn)行綜合處理。

3 ?；撬嵘a(chǎn)廢水處理工程設(shè)計(jì)

根據(jù)以上分析結(jié)果母液的處理采用單一方法難以完成，需綜合采用物理、化學(xué)、生物等綜合處理措施。母液預(yù)處理的蒸發(fā)水因含鹽量較高，無(wú)法直接納入生化池，如果采用稀釋的方法進(jìn)入生化池，一方面浪費(fèi)水資源增加成本，另一方面需要生化池的容量提高。

3.1 母液預(yù)處理

母液預(yù)處理是將牛磺酸生產(chǎn)棄用的母液進(jìn)行初步蒸發(fā)濃縮，蒸出水為高含鹽量的廢水，蒸余物降溫分離得到固體硫酸銨和終端母液，合并液體部分為所述高鹽廢水。

3.2 高鹽廢水脫氨處理

為了減少?gòu)U水的氨氮含量，根據(jù)某公司提供的技術(shù)咨詢(xún)，設(shè)計(jì)了如下的廢水處理工藝：廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)酸堿度后，進(jìn)入脫氨塔吹氨脫氨，由上而下噴淋進(jìn)入，塔底空氣鼓風(fēng)將氨氣以氣態(tài)吹出進(jìn)入吸收塔；流出廢水進(jìn)入生化處理部分。

3.3 生化處理

(1)經(jīng)過(guò)脫氨處理的廢水進(jìn)入U(xiǎn)SAB(升流式厭氧污泥床)，通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間停留，對(duì)高濃度廢水COD去除效果較好，大分子有機(jī)物在厭氧環(huán)境下充分分解為小分子有機(jī)物，并進(jìn)一步分解為甲烷和二氧化碳，降低廢水有機(jī)物濃度；此處可將生活污水一并接入。

(2)A2O(厭氧-缺氧-好氧生物脫氨)，為傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物硝化及反硝化工藝和生物脫磷工藝的結(jié)合，在好氧段，硝化細(xì)菌將入流中的氨氮及有機(jī)氮氨化成的氨氮，通過(guò)生物硝化作用，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細(xì)菌將內(nèi)回流帶入的硝酸鹽通過(guò)生物反硝化作用，轉(zhuǎn)化成氮?dú)庖萑氲酱髿庵?，從而達(dá)到脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級(jí)脂肪酸等易降解的有機(jī)物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過(guò)剩余污泥的排放，將磷除去。

(3)經(jīng)以上工藝過(guò)程處理所得水進(jìn)入集水池，進(jìn)行檢測(cè)達(dá)標(biāo)后，出水接入市政管網(wǎng)。

3.4 廢水處理流程圖

根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，最初設(shè)計(jì)的高鹽廢水處理流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 設(shè)計(jì)廢水處理流程圖

4 結(jié)果

4.1 經(jīng)脫氨步驟的綜合處理結(jié)果

在最初設(shè)計(jì)的工藝流程運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)全部母液廢水直接進(jìn)入脫氨塔處理造成脫氨塔負(fù)擔(dān)過(guò)重，采用如下改進(jìn)方法，將母液廢水現(xiàn)行蒸發(fā)濃縮，冷卻后脫除硫酸銨后的廢水合并后進(jìn)行脫氨。

圖2 改進(jìn)的經(jīng)脫氨處理的廢水處理流程圖

運(yùn)行3個(gè)月的結(jié)果，最終處理出水達(dá)到污水處理廠接管要求。出水結(jié)果，2015年12月檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4，2016年3月3日第三方檢測(cè)廢水結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 工業(yè)廢水檢測(cè)結(jié)果表

表5 工業(yè)廢水檢測(cè)結(jié)果表

可見(jiàn)，高鹽廢水經(jīng)蒸發(fā)、脫氨和生化綜合處理的出水完全滿(mǎn)足污水處理廠的接管要求。

5 結(jié)論與討論

?；撬嵘a(chǎn)的廢水中主要含有硫酸銨、亞硫酸銨和?；撬幔?jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮脫除部分固體硫酸銨，作為副產(chǎn)銷(xiāo)售取得一定經(jīng)濟(jì)效益。蒸出水經(jīng)脫氨和生化處理達(dá)標(biāo)排放。

副產(chǎn)硫酸銨中含有一定量的牛磺酸，牛磺酸是一種醫(yī)藥原料和食品、飼料、化妝品添加劑，根據(jù)已有的研究結(jié)果，?；撬釋?duì)植物如黃瓜幼苗、枸杞幼苗等細(xì)胞膜有一定的保護(hù)作用，?；撬崽幚砜纱龠M(jìn)小麥幼苗的生長(zhǎng)。

未來(lái)可以考慮將牛磺酸生產(chǎn)母液的濃縮液直接制成功能性的復(fù)合氮肥，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，變廢為寶，同時(shí)節(jié)省廢水處理的能源消耗。

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(本文文獻(xiàn)格式：劉 洋.四川盆地中西部地區(qū)[J].山東化工，2016，45(12)：181-183.)

Treatment of Wastewater Containing High Salt Ammonium Sulfate from Production of Taurine

Lu Jianping, Chen Wenru, Wang Jianfeng, Ren Ju，Wen Jianhua，Si Shuangxi

(Jiangsu Yuanyang Pharmaceutical Co., Ltd., Suzhou 215531 China)

This paper studies the treatment of wastewater with high salinity containing ammonium sulfate from taurine production, by means of physical evaporation, removing ammonia, electric desalination with electrodialysis and biochemical method. Freshwater from electricodialysis is continually treated in biochemical pool till it meets take over standard for sewage treatment plant. Electrodialysis concentrated water is used for production feeding cycle to achieve a better effect of comprehensive utilization.

Taurine; high salinity waste water;vaporation;ammonia removal;activated sludge

2016-04-27

常熟市科技計(jì)劃社會(huì)發(fā)展項(xiàng)目CS201406

陸劍平(1969—)，本科學(xué)歷，碩士學(xué)位，現(xiàn)從事化學(xué)工程技術(shù)研究和管理工作。

X703

A

1008-021X(2016)12-0181-03