环氧丙烷、环氧氯丙烷化工综合废水处理分析

引言

环氧丙烷（PO）和环氧氯丙烷（ECH）作为重要的有机化工原料，在化工行业中应用广泛。环氧丙烷主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇等，这些产品是制造聚氨酯泡沫、弹性体、表面活性剂等的关键原料。环氧氯丙烷则是生产环氧树脂、氯醇橡胶等产品的重要中间体。然而，在其生产过程中会产生大量成分复杂、污染物浓度高的废水。若未经有效处理直接排放，将对水体、土壤等生态环境造成严重破坏，危害人类健康。因此，研究和开发高效的环氧丙烷、环氧氯丙烷化工综合废水处理技术具有重要的现实意义。

2 环氧丙烷、环氧氯丙烷化工废水的来源与特点

2.1 环氧丙烷废水来源与特点

2.1.1 来源

环氧丙烷的生产工艺主要有氯醇法、共氧化法和直接氧化法。以氯醇法为例，废水主要来源于丙烯次氯酸化和环氧丙烷皂化两个工序。在次氯酸化过程中，丙烯与氯气、水反应生成氯丙醇，反应后的洗涤水含有未反应的原料、副产物等；皂化工序中，氯丙醇与石灰乳反应生成环氧丙烷，产生大量含氯化钙、有机物等的废水。

2.1.2 特点

高盐度：废水中含有大量的氯化钙、氯化钠等盐类物质，如氯醇法产生的废水盐含量可达 100g/L 以上。高盐度会对微生物的生长和代谢产生抑制作用，增加生物处理难度。

高有机物含量：含有未反应的丙烯、氯丙醇、丙二醇等有机物，化学需氧量（COD）通常在5000-20000mg/L之间，部分甚至更高，这些有机物浓度高且成分复杂，部分难以生物降解。

强碱性：皂化反应后废水pH 值可达到10-14，碱性废水直接排放会改变水体的酸碱平衡，影响水生生物生存。

2.2 环氧氯丙烷废水来源与特点

2.2.1 来源

环氧氯丙烷生产工艺主要有丙烯高温氯化法、醋酸丙烯酯法、甘油氯化法等。以丙烯高温氯化法为例，废水主要来自于二氯丙醇合成、环化反应以及产品精制等过程。二氯丙醇合成过程中，丙烯与氯气反应生成二氯丙醇，反应后的水洗废水含有未反应原料、副产物等；环化反应中，二氯丙醇与碱反应生成环氧氯丙烷，产生的废水含有环氧氯丙烷、二氯丙醇、氯化钠以及碱性物质等。

2.2.2 特点

高盐高COD：废水中含有大量的氯化钠、氯化钙等盐类，同时COD 高达10000-50000mg/L，甚至更高。高浓度的有机物和盐类使得废水处理难度极大。

含毒性物质：含有环氧氯丙烷、二氯丙醇等有毒有害有机物，这些物质对微生物具有很强的抑制和毒害作用，常规生物处理方法难以直接处理。

水质水量波动大：生产过程的阶段性和连续性特点导致废水水质和水量在不同时间段变化较大，给废水处理系统的稳定运行带来挑战。

3 环氧丙烷、环氧氯丙烷化工废水处理技术

3.1 物理处理技术

3.1.1 沉淀法

沉淀法是利用重力作用使废水中的悬浮颗粒沉淀下来。在环氧丙烷、环氧氯丙烷废水处理中，可通过自然沉淀去除较大颗粒的悬浮物。例如，在预处理阶段设置沉淀池，可去除部分泥沙、不溶性杂质等。但对于废水中的细小颗粒和溶解性污染物，沉淀法的去除效果有限。为提高沉淀效果，常与混凝剂配合使用，如聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）等。混凝剂能使废水中的胶体和细微悬浮物聚集成较大颗粒，加速沉淀分离。然而，混凝沉淀法对废水中溶解性有机物和盐类的去除能力较弱。

3.1.2 过滤法

过滤法是通过过滤介质截留废水中的悬浮颗粒。常用的过滤介质有砂滤、活性炭过滤、膜过滤等。砂滤可去除废水中粒径较大的颗粒，一般作为初步过滤手段。活性炭过滤则利用活性炭的吸附性能，在去除悬浮物的同时，能吸附部分有机物和色素等，可改善废水的水质。膜过滤技术如微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）在废水处理中应用逐渐广泛。微滤和超滤可去除废水中的细菌、胶体、大分子有机物等；纳滤能截留二价及以上的离子和部分小分子有机物；反渗透可有效去除水中的溶解性盐类、小分子有机物和微生物等，使出水水质接近纯水。但膜过滤存在膜污染问题，需要定期清洗或更换膜组件，运行成本较高。

3.2 化学处理技术

3.2.1 中和法

针对环氧丙烷废水的强碱性和环氧氯丙烷废水可能的酸碱性波动，中和法是重要的预处理步骤。对于碱性废水，可加入硫酸、盐酸等酸性物 节废水pH 值至中性或适宜后续处理的范围。例如，在环氧丙烷废水处理中，通过投加适量的硫 0-14 调节至7-9，为后续生物处理创造适宜条件。中和法操作简单，但需要准确控制酸碱投加量，避免过度中和产生新的污染。

3.2.2 氧化法

氧化法是利用氧化剂将废水中的有机物氧化分解为二氧化碳和水等无害物质。常见的氧化剂有臭氧（O3）、过氧化氢（H2O2）、二氧化氯（ClO2）等，以及基于这些氧化剂的高级氧化技术，如芬顿氧化（Fenton）、类芬顿氧化、光催化氧化等。

臭氧氧化：臭氧具有强氧化性，能直接与废水中的有机物发生反应，破坏其分子结构，提高废水的可生化性。例如，在处理环氧氯丙烷废水时，臭氧可将难降解的环氧氯丙烷、二氯丙醇等有机物氧化为小分子有机酸，降低其毒性，有利于后续生物处理。但臭氧氧化设备投资较大，运行成本较高，且臭氧在水中溶解度较低，影响氧化效率。

芬顿氧化：芬顿试剂由过氧化氢和亚铁离子组成，在酸性条件下，亚铁离子催化过氧化氢分解产生具有极强氧化性的羟基自由基（・OH），能有效氧化降解废水中的有机物。对于环氧丙烷、环氧氯丙烷废水中的难降解有机物，芬顿氧化可显著降低其 COD 含量。但芬顿氧化过程中会产生大量含铁污泥，需要后续处理，且反应条件较为苛刻，对pH 值等控制要求严格。

3.3 生物处理技术

3.3.1 厌氧生物处理

厌氧生物处理是在无氧条件下，利用厌氧微生物将废水中的有机物分解为甲烷、二氧化碳等气体和简单无机物。对于高浓度有机废水，厌氧生物处理 能源 (♯^′♯) ）等优点。在处理环氧丙烷、环氧氯丙烷废水时，可采用上流式厌氧污 。例如，UASB 反应器中，废水从底部进入，与厌氧颗粒污泥充分接触，有 机物被 能有效降低废水中的COD，但对水质和运行条件要求较高，如废水的pH 值、温度、营养物 严格控制，且处理后的出水通常还需要后续好氧处理进一步降低污染物浓度。

3.3.2 好氧生物处理

好氧生物处理是在有氧条件下，利用好氧微生物的代谢作用将废水中的有机物分解为二氧化碳和水。常见的好氧生物处理工艺有活性污泥法、生物膜法等。

活性污泥法：通过向曝气池中通入空气，使活性污泥中的好氧微生物与废水充分混合接触，降解有机物。在处理环氧丙烷、环氧氯丙烷废水时，可采用传统活性污泥法、序批式活性污泥法（SBR）、氧化沟等工艺。SBR工艺通过进水、反应、沉淀、排水等阶段的循环操作，对水质水量波动较大的废水有较好的适应性。

4 结论

综上所述，环氧丙烷、环氧氯丙烷化工废水由于其高盐度、高有机物含量、含毒性物质以及水质水量波动大等特点，处理难度较大。单一的处理技术往往难以达到理想的处理效果，综合运用物理、化学和生物处理技术是目前处理这类废水的有效途径。在实践中不同企业应根据自身废水特点和处理目标，选择合适的处理工艺组合，保证废水处理效果，这样不仅实现环保达标，而且还能在一定程度上实现资源回收利用，降低生产成本。

参考文献

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