内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
第六章 甲醇生产工程中的废水处理
甲醇是一种强烈的神经和血管毒性物质。可经过呼吸道、肠胃道和皮肤吸收而导致中毒，甲醇进入人体后，经过酶的作用，先氧化为甲醛，后氧化为甲酸。甲醛对视网膜细胞有特殊的毒性作用，能抑制视网膜氧化和磷酸化过程，使视网膜细胞发生恶化，甚至发展成视神经萎缩，导致视力丧失。同时，甲醛也能使神经系统功能发生障碍，导致行为越轨。甲醛还会对肝脏产生毒副作用，削弱肝脏功能：甲酸盐可抑制视神经细胞色素氧化酶，造成视觉障碍；甲酸蓄积还可以产生酸中毒：甲醇及其代谢产物使大脑皮质细胞机能紊乱，产生精神神经症状。另一方面，甲醇进入人体后，一般较难排出，即使排出，也需较长时间。它在体闪各组织中的含量与各组织的含水量成正比。有报道说，普通成年人一次摄入lOmL甲醇，即可发生双目失明：摄入30mL甲醇，即有致死的可能。
随着日益严重的水环境污染问题，为缓解水资源的供需矛盾，迫切需要研究开发高效、经济及方便可行的污水处理与回用新工艺。因此污水再生处理与利用受到了国内外的重视和关注。
6.1 甲醇废水处理现状
甲醇废水具有强烈的刺激性气味；CODcr高达数万mg / L，其手要成分为甲醇、乙醇、高级醇及醛类；还含有一些长链化合物，当废水冷却时以有色蜡状物析出。
尽管国内外对甲醇废水的治理技术目前都还处于不断完善阶段，但从已建成的甲醇污水处理装置及运行情况来看，以生物化学法处理甲醇废水居多，占据主导地位；其次是用物理分离(热力学)方法(如高温汽化法、汽提等方法)处理甲醇废水也较为有效。由于甲醇为小分子和强极性物质，和水混溶，因此离子交换和活性炭吸附等物理方法都不能很好地将其去除。目前，国内外常见的甲醇废水的处理方法有：物化处理法、化学处理法、生物处理法等。
6.1.1 物化处理法
甲醇废水的常见的物化处理方法有蒸馏汽提法、萃取法、吸附法、汽化法、焚烧法、膜技术等。利用吸附法去除废水中甲醇主要用于低浓度甲醇废水的处理。由于甲醇为小分子极性物质，能与水混溶，因此用活性炭吸附效果不佳。
39
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
6.1.2 化学处理法
含甲醇废水的化学处理法有湿式氧化法、空气催化氧化法、化学氧化法和电解氧化法等。甲醇很容易用湿式氧化的方法分解，如浓度为5000mg / L的甲醇废水，经过湿式氧化后，甲醇的去除率为76.8%。用于处理含甲醇废水的化学氧化荆主要育臭氧、氯系氧化剂以及其他一些氧化剂。采用臭氧氧化处理时，中间产物是甲醛，最终产物是二氧化碳。如果用A1203·Si02做催化剂，甲醇的去除率可达95%。含高CODcr的甲醇废水以次氯酸钾溶液混合，通过凝胶型SiO2，可得到好的处理效果。
6.1.3 生物处理法
以有机物为主要污染物的废水，只要毒性没达到严重抑制作用，一般都可以用生物法处理，一般认为生物方法是去除废水中有机物最经济最有效的方法，特剐对于BOD浓度高的有机废水更适宜。目前，国内外对甲醇废水生物处理方法主要有曝气法、UASB工艺、A/O工艺、氧化沟工艺、生物流化床、近年来还发展了生物活性炭、固定化细胞技术等技术。
6.2 膜法生物组合处理工艺及原理
根据近年来关于化工有机废水处理工艺运行中的经验，低浓度有机工业废水采用生物组合工艺和后续物化深度处理工艺的联合是行之有效的。在进水后先设厌氧水解调节池以提高废水可生化性，再用膜微孔曝气生物接触氧化好氧处理去除废水中大部分COD。然后用兼氧细菌接种缺氧处理去除废水中部分COD，并提高废水的可生化性。再用好氧内循环曝气生物塔处理去除废水中剩余的COD。处理工艺系统以生物降解有机物为主，后设配套的活性炭深度处理工艺，以确保整个处理工艺出水满足要求。处理工艺流程如图6-1所示【10】。
6-1 膜法生物组合处理工艺
1 水调节池 2 污水泵 3 好氧/缺氧反应池 4 好氧内循环生物反应塔
40
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
5 混凝沉淀池 6 过滤器 7 消毒反应罐
由于废水水质和水量波动较大，因此生化处理前必须设水解调节池，确保生物后续处理作用稳定。由于排放的废水含有对好氧菌有抑制性的非甲醇有机物，COD去除效果差。因此，采用生物厌氧接触氧化反应池，确保有机物在生物反应器内部分COD降解，同时提高废水的可生物降解性，为后续好氧生物处理创造有利条件。废水经膜微孔曝气生物接触氧化创O/A工艺处理后，COD去除率高，可生化性提高，对后续好氧生物也无抑制作用.因此有利于进行后续好氧生物处理。在膜微孔曝气生化塔内充分曝气供氧的条件下，废水中剩余的有机物在好氧菌作用下充分利用水中溶解氧得到充分降解和去除，废水COD达回用要求。好氧生化塔处理后出水仍含有一定量的悬浮物、细菌和杂质，需再经过后续物化混凝和活性炭过滤处理，通过生物絮凝和物化混凝协同作用，将水中的悬浮物杂质细菌和部分难降解有机物有效除去，使出水COD等指标达回用水质要求。
41
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
结论
低压法(5．0~8．0 MPa)是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成技术，选用高活性的铜系催化剂。铜系催化剂的活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低
(240~270℃)，在较低的压力下可获得较高的甲醇收率，选择性好，副反应少，从而改善了合成的甲醇产品的质量，降低了原料的消耗。此外，由于压力低，不仅动力消耗比高压法降低很多，而且工艺设备的制造也比高压法容易，投资得以降低。因此低压法比高压法优越性显著。
三塔流程较双塔流程复杂，但操作费用及能耗较双塔流程低，从长远角度看，应更有优势。根据双效多精馏原理，要实现两塔的热量互用，必须满足加压塔塔顶馏份的露点温度大于常压塔塔底液的泡点温度。综合考虑能耗和投资等因素，对于大、中型甲醇精馏装置，三塔精馏工艺更具有优越性；而对于小规模甲醇精馏装置，简单成熟的双塔流程是比较合理的选择。
本设计中甲醇水冷器采用套管式换热器选用光滑型套管式换热器，用外径为219mm。壁厚ts为6mm的无缝钢管做内管，用外径为480mm，壁厚为10mm的无缝钢管做外管。套管的有效长度为273.6m, 传热面积为190.2m2。套管每组的长度为10m,共28组。
本文设计了甲醇的合成和精馏的工艺，简单介绍了甲醇的一些性质和用途，由于设计者能力有限，难免有一些漏洞，希望各位老师指出错误，我将虚心地接受并加以改进。
42