专利名称:从废水中分离烃的方法
本发明涉及用吸附过滤层从废水中分离烃，特别是芳香烃的方法。
不同的工艺过程中，其中也包括烟煤的焦化过程中，形成了含有烃污染的废水。首先，要尽可能地把废水中的多环烃分离出去，尤其是生物废水级通过烃类的高度浓缩更是额外增加了负担。
其它的废水净化方法，例如可逆渗透法或者吸附分离法都需要预净处理段。
根据其浓度或化学组成，一部分废水中的烃物质是溶解的，一部分则结合到废水中的颗粒上。
因此，人们寻求一种净化方法，该方法不仅可以分离不溶于水的烃，同时也可分离结合到固体上的烃物质。
为了从炼焦废水中分离出烃物质，已经建议，在真空转筒过滤器中经过木粉助滤剂层过滤，至少达到了部分有效的分离。(金属加工冶金实践专业报告第22卷，第10号，1984年，P1088-1092)。然而，这种过滤剂层由于细小颗粒的渗透很快就堵塞了，因此必须经常用刮具不断刮削其外部的薄薄的助滤剂层。特别是将木粉作为助滤剂与真空的转筒过滤器一起使用时，由于转筒的转动致使助滤剂层不断地使湿透状况和干燥状况很快地交替，造成了所谓的干裂，它又导致了悬浮断裂。较大的滤饼层厚度会促使这种干裂现象。
作为助滤剂层的木粉经常意味着是一种企业以外的材料，由此不会不对方法的经济效益带来较大的损害。
同样地，由于采用真空方法干燥滤饼，因此带来了可观的费用。
除了用木粉作为助滤剂层之外，还可以使用一些商业上惯用的助滤剂，例如硅藻土，赛力特硅藻土或者纤维素。然而，由于首先要考虑费用或者一些在废除过滤残渣时出现的问题等因素，因此采用这样的一些助滤剂将会变得困难了。
用活性碳或者活性焦碳可能会实施纯吸附的废水净化处理(VDI研究实验报告，第607号/1981年)。这些方法当然需要采用高度的工艺技术以再生其吸附作用，因为不可能，尤其是从费用的角度考虑，以其它方式(燃烧或堆积)废除已用过的活性碳。此外，在吸附净化处理时尽可能地使废水中不含有固体物质。这些经常夹含在废水中的固体物质对于吸附废水净化是最有害的。这些固体物质在吸附过程中富集，而且在活性碳的再生过程中也不能完全除掉。这样就会导致吸附率的减低。因此在吸附净化过程前必须先分离出其中的固体伴体。
另外的废水净化处理方法是可逆渗透法。这些方法使解吸剂有可能使溶液中存有的有害物质浓缩集中，而得到几乎没有有害物质的渗透作用。那些不溶解的和胶状体的伴随物是有害的，它们堵塞了可逆渗透膜。测定悬浮体的阻塞作用的相对量度是堵塞指数。在ASTM-规范D4189-82的“Silt Density Index of Water”描述过测定堵塞指数的方法。通过试验观察到，在可逆渗透装置中当堵塞指数小于3时，所用的渗透膜没有堵塞。为了减少堵塞指数，在使用可逆渗透方法时应进行必不可少的悬浮液的预净化处理，例如可采用单向过滤筒或者反冲洗过滤器。
本发明的任务是发展完善从废水中分离出烃物质，尤其是芳香烃的方法。其中不单从废水中通过过滤作用把结合到固体颗粒上的烃物质分离出去，而且同时也要把经常以高浓度溶解于废水中的烃物质分离出去。
这项任务将用本发明的方法加以解决。根据权利要求
1单级分离出废水中溶解的和不溶解的烃物质，其中将废水通到一金属制的间隙管式过滤器，而且用一种含碳物质作为吸附过滤层，该物质的粒径分布是，其粒径范围为0.05-0.2mm的部分至少占总重量的25%，其比表面积至少是1500cm2/g。上述的方法把固体物质的分离和尽可能的烃物质的分离结合起来，这种方式与采用木粉助滤剂的转鼓过滤器相比较，显示出明显的方法工艺的优越性。
食碳物质除了起固体颗粒的力学栅栏作用之外，它还起吸附作用，因此在过滤层上，含碳物质除了吸附粘附在固体颗粒上的烃物质以外，还吸附溶解于水中的烃物质。
这些装在间隙过滤管中的过滤层在整个过滤过程中完全被废水泡住，因此这种过滤层不会出现前述的真空转筒过滤器上所发生的干裂现象。
因为这种含碳的吸附过滤物质的粒径分布是，粒径范围为0.05-0.2mm的部分至少占总重量的25%，所用的含碳过滤物质的外表面积至少是1500cm2/g，所以同样得到了助滤剂层的可渗透性以及分离固体伴随物和溶解的烃物质的高净化度。由粒径分布能得出其外表面积，这已根据DIN66144在对数的正态分布图中描述过。
通过该方法可以达到中等的分离净化效率，即可以分离出直至98%的结合到固体颗粒上的多环烃物质;滤液中的三核和多核的芳香烃物质的浓度都毫无例外地低于分析限度。对于溶解的烃物质，根据含碳过滤物质的处理量的情况，同样可得到直至98%的分离净化效率。
作为上述的含碳物质，最好使用在生产冶金焦时得到的经过相应处理的粉焦。
德国专利DE-PS 2706938和DE-PS2828976已介绍了用于分离烃物质的具有金属间隙过滤管的过滤装置。
若是需要使过滤物质的可渗透性能更好时，则粒径范围从0.05-0.2mm的粒径分布至少质量部分应占总重量的40%(权利要求
3)。为此，最好也是用在生产冶金焦时得到的粉焦(权利要求
4)根据水的组成情况以下的做法将是有利的。把前述颗粒状的由含碳物质组成的助滤剂层冲积到过滤管中(权利要求
5)和/或把含碳物质加入至过滤以前的废水中(权利要求
6)。第二种情况尤其更为有利，因为在进行过滤以前就可以先吸附溶解于废水中的烃物质。在预先冲积过滤层上的含碳物质和过滤前加到废水中的含碳物质之间的比例是从80∶20到30∶70。
过滤物质的量占废水量的0.1～1重量-%。
过滤终止以后，即当助滤剂层失去其吸附作用时，或者当在助滤剂层中的颗粒附加物不断增加，产生了高的流动阻力时，就要通入压缩空气干燥助滤剂层，并且以固体的形式排出。这个(不考虑附着残余水)几乎完全由碳组成的过滤残渣只有少量的残余水分含量，可以通过燃烧或热解消除(权利要求
8)，例如在废水净化处理的情况下，可以把这些残渣加到焦煤的炼焦炉中。
在对废水质量要求特别高时，也可以把所述的过滤方法与纯吸附的废水净化处理方法一起结合使用(权利要求
9)，或者与可逆渗透的废水净化处理方法一起结合使用(权利要求
10)。在以上两种情况下，都能减轻对固体物质的吸附或可逆渗透作用的负担，而且又能使这种方法完全得到应用。
以下用附图和实例详述本发明附图描述了用管式过滤作用把烃物质从废水中分离出去的方法过程。
用泵(2)把来自废水管(1)的含有烃物质的废水送入装有间隙过滤管(3a)的过滤装置(3)中。水中的污垢和过滤物质一起在过滤管(3a)上被截住。净化的水通过管(10)向外排出。通过付线管(4)可以把未送入过滤装置(3)以前的废水先通入冲积缶(5)中，其中可加入来自储缶(6)中的吸附过滤物质。通过这个措施或者可以在真正过滤以前把吸附过滤物质装入间隙过滤管(3a)上(Precoat)和/或可以不断地把吸附过滤物质加到废水流中(Bodyfeed)。用下列方式把过滤物质先装在间隙过滤管(3a)上，即把来自储缶(6)的吸附助滤剂加到前面过滤过程的在缶(5)中的现有的剩余空间中。然后将这悬浮体用泵(2)通过空隙过滤管(3a)和管道(11)送入循环系统的冲积缶(5)中，直至约90%左右的助滤剂作为过滤层沉积在空隙过滤管上为止。在流动阻力达到极限值以后和/或在吸附过滤层失去某功能以后，停止过滤。这由压缩空气垫控制，该垫是通过管道(7)被安放在过滤管(3a)的混浊一边。借此，使冲积缶(5)中的过滤物质卸空;压缩空气流过过滤层，而且使过滤层进一步脱除粘附的残余水分。用气动的敲击器(8)，可以把干燥过的过滤层完全从空隙过滤管(3a)中敲掉然后通过排污闸(9)从过滤器装置(3)中向外排出。
例1在据附图的装置中，用砂滤池预净化处理过的来自炼焦装置的废水送入装有空隙过滤器(3a)的过滤装置(3)中进行处理(过滤面积250cm2，过滤管的间隙宽度;0.075mm)为了在空隙过滤管(3a)上形成10mm厚的吸附过滤层，在把废水送入过滤装置(3)以前，先把来自管道(1)的废水流以5m3/m2·h的流速通过管道(4)送入冲积缶(5)中，其中规定了每平方米的过滤面积有8公斤粉焦。
所用的粉焦来自炼焦厂，而且其粒径是0.06-0.2mm的部份占29%的重量。
在助滤剂层完全冲积后，将废水直接加上粉焦直接送入过滤装置(3)中。
在通过泵(2)形成了2.5巴的差压情况下，使水的流速在过滤开始时达2.5m3/m2·h，而在过滤终止时达1.4m3/m2·h。在滤液通过的量达到所使用的粉焦量的100倍以后，停止过滤。
滤液中还含的不溶解的多环芳香烃的浓度是在检测限度以下，即其分离净化度相当于＞99%。在废水中含有约6mg/l的已溶解的组分，经过粉焦过滤层的吸附作用，可以降低95%。
在过滤时所形成的过滤残渣可以与炼焦煤混掺作到无害处理，不污染损害环境。
准确的分析数据已列于表中。表中同样记录了与木粉助滤剂进行过滤所取得的数据比较。由此可以见到，在水中的不溶解的14种化合物中有10种化合物的浓度通过过滤降低到其检测限度0.1μg/l以下，其余的4种化合物有3种的分离达到99%。而对比例显示出在生水中可检测出的化合物中只有8种降至检测限度，其余的化合物的分离效率徘徊于56%～99%之间。关于可溶解化合物的分离(在对比例中没有说明)。
例2本试验如同例1中一样，预先放置粉焦过滤层，但在本例中的过滤层厚度只有2mm。在过滤层冲积以后，当然不把炼焦厂来的废水直接送入过滤装置(3)中，而是继续送入冲积缶(5)中，在缶(5)中通过储缶(6)不断向废水中加入0.1%量的粉焦。预先加入的粉焦过滤层量和后来不断加入的粉焦量的比是1∶3。
在通过泵(2)形成了2.5巴的压差情况下，使水的流速在过滤开始时达3.5m3/m2·h，而在过滤终止时达2.0m3/m2·h。
当操作中在滤液通过量达到所规定的粉焦量的2000倍以后，停止过滤。
在滤液中尚含有的不溶的多环烃浓度处于检测限度以下。可能有致癌作用不溶于水的PAH的分离约为99%，溶解于水的芳香烃的分离为90%。
例3本例与例1中的过程相同。加入炼焦厂的粉焦作为吸附过滤层，其中颗粒的粒度范围为0.06～0.2mm的组分占总重量的40%，细粒＜0.06mm的颗粒尤其被减少了。
在通过泵(2)形成了2.5巴的压差的情况下，使炼焦厂废水的流速在过滤开始时达4.2m3/m2·h。操作中在滤液量达到预先规定的作为过滤层粉焦量的2000倍以后，使流速为2.7m3/m2·h。
不溶的PAH分离效率达95%，而可溶的芳烃分离效率为93%。
例4把来自炼焦厂的焦油冷凝的废水，其中含有约8g/l的在醚中可提取的成份，用与例1相同的过程，通过10mm厚的粉焦层，在2巴的差压情况下进行过滤。把流速调节至2m3/m2·h的中等程度。滤液的堵塞指数为3。由于有机组分含量高，不能确定悬浮液的堵塞指数。为此所放的试验膜立刻就被堵塞了。
紧接着用可逆渗透法对滤液作继续进一步的处理。没有观察到膜堵塞。
权利要求
1.用吸附过滤层从废水中分离烃，特别是芳香烃的方法，其特征在于对废水中溶解的和不溶解的烃进行单级的分离，其中用金属的间隙管式过滤器处理废水，而且用含碳物质作为吸附过滤层，该含碳物质的粒径分布，其粒度范围为0.05-0.2mm的部分至少占25重量-%，其比表面积至少为1500cm2/g。
2.据权利要求
1的方法，其特征在于，用粉焦作为助滤剂。
3.据权利要求
1的方法，其特征在于，其粒径分布粒度范围为0.05-0.2mm的部分至少占40重量-%。
4.据权利要求
3的方法，其特征在于，用粉焦作为助滤剂。
5.据权利要求
1的方法，其特征在于，把含碳的过滤物质预先冲积到过滤面上。
6.据权利要求
1的方法，其特征在于，把含碳的吸附过滤物质在进行过滤以前部分地或全部地放入废水中。
7.据权利要求
1的方法，其特征在于过滤物质的量占废水量的0.1～1重量-%。
8.据权利要求
1的方法，其特征在于，通过燃烧或高温热解消除已用过的过滤物质。
9.据权利要求
1的方法，其特征在于，它可用作吸附废水净化过程的预净化步骤。
10.据权利要求
1的方法，其特征在于，它可用作可逆渗透废水净化过程的预净化步骤。
专利摘要
用吸附过滤层从废水中分离烃，特别是菜烃的方法，在此对废水中溶解的和不溶解的烃进行单级的分离，其中用金属的间隙管式过滤器处理废水，而且把一种含碳物质，尤其粉焦作为吸附过滤层，该含碳物质的粒径分布，其粒度范围为0.05—0.2mm的部分至少占25重量％，其总的比表面积至少为1500cm
文档编号C02F1/28GK87107794SQ87107794
公开日1988年5月11日 申请日期1987年10月17日
发明者英戈·隆美, 赖恩哈德·帕斯 申请人:矿业联会股有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan