（1）废水的来源
①湿法生产线工艺废水 湿法生产线在生产贝斯过程中，每天将排放170t （若DMF含量低的话，水量会更多）含20%左右DMF的废水。这些废水集中储存在特制的废水罐中，达到一定量后，再送往DMF回收车间，回收DMF。
在DMF回收车间回收DMF后，将产生大量的废水。这部分废水量根据精馏塔的规模确定。一般，废水量为精馏塔规模的80%左右。如精馏塔的规模为每小时进水15t，则每天的进水量为360t，每天产生的废水量为280t左右。
这部分废水成分复杂，既有微量的DMF （500～3000mg/L），也有在回收过程中由DMF分解出来的微量的二甲胺（500～2000mg/L），还有许多不知名的微量的低沸点、溶于水的有机物杂质。这部分水的COD浓度在2000mg/L左右，并且温度较高，一般到达污水调节池时温度还能到达60～70℃。
②洗塔水、洗槽水、料桶清洗水 此处的洗塔水指的是清洗DMF精馏塔和干湿法生产线DMF废气吸收塔产生的水，尤其是精馏塔，其再沸器和蒸发器等很容易结垢，影响DMF的回收效率，需要不定期地进行清洗。洗槽水指的是清洗湿法生产线的凝固槽和水洗槽产生的水，在连续生产一段时间后，槽底下会有大量的沉淀物积存，需要清洗。料桶清洗水指的是清洗每天使用完的浆料桶等产生的水。这些清洗水有一个特点，量不大，如洗塔水和洗槽水，可能要一两个月才进行一次，一次也就是几十吨水，平均到每天可能也就是两三吨水；如料桶清洗水虽然每天都有，但也就是三五吨水。因此废水量不大，但浓度很高，COD一般都在10000～20000mg/L。
③揉纹水、洗地水、生活废水等 这部分废水跟普通工业废水相近，浓度不高，COD一般在1000mg/L以内，废水量每天在30～50t。
（2）废水的特点
合成革工艺废水与其他工业废水相比有如下特点：
①温度较高 塔顶水排放时温度达到60～70℃。用汽提法处理二甲胺后的塔顶水温度往往会在90℃以上。
②氨氮含量高 由于废水中含有DMF、二甲胺等物质，而这些物质有一个共同的特点——含有有机胺基团。废水在处理过程中，这些有机胺基团逐渐被分解而转化为无机氨氮。因此，如果废水处理工艺中的脱氨工艺不是很过关的话，往往会出现废水处理前氨氮含量低、废水处理后氨氮浓度反而高的情况。
③废水水量不稳定 一个合成革企业在正常生产时，其废水的产生量基本上是稳定的，一般在180～190t，但由于含DMF废水提取DMF需要将废水聚集到一定的量后才开始，连续提取一段时间，废水量不足时，停下来，等下一次提取。一般的企业，其DMF精馏回收装置的设计能力为每小时进水15t，一天可处理废水360t，提取70t的DMF后，余留废水280 t待进一步处理。因此，在DMF精馏回收装置工作时，废水量就大，每天可以达到350 t左右（取决于DMF精馏回收装置的进水能力）；DMF精馏回收装置停止工作时，废水量就小，一般每天在50～60t。
④各股废水浓度高低悬殊 前已介绍，揉纹水的COD浓度只有1000mg/L以内，而洗塔水等的COD浓度可以高达20000mg/L以上，浓度可以相差20多倍。
⑤废水含有特殊的恶臭 塔顶水中含有高浓度的二甲胺，而二甲胺会散发出类似于鱼腥味的恶臭，嗅阈浓度很低，只有0.09 mg/m3。而且，二甲胺的沸点又很低，纯二甲胺的沸点为6.9℃，40%二甲胺水溶液为51.5℃，所以当70～80℃的塔顶水排放时，气味特别难闻。
（3）湿法废水DMF精馏回收
①精馏原理 精馏的基本原理是利用溶液中不同组分的挥发性不同。溶液经加热后有一部分汽化时，由于各个组分具有不同的挥发性，液相和气相的组成不一样：挥发性高的组分，即沸点较低的组分（或称作 “轻组分”）在气相中的浓度比在液相中的浓度要大；挥发性较低的组分，即沸点较高的组分（又称作 “重组分”）在液相中的浓度比在气相中的浓度要大。同样道理，物料蒸气被冷却后有一部分成为冷凝液（即部分冷凝），冷凝液中重组分浓度要比气相中重组分浓度高。
多组分溶液经过上述的一次部分汽化和部分冷凝过程进行分离的方法称作 “简单蒸馏”。如果将蒸馏所得的冷凝液再一次进行部分汽化，气相中的轻组分就会更高，这样的部分汽化—部分冷凝过程进行多次以后，最终可以在气相中得到较纯的轻组分，在液相中得到较纯的重组分。多组分溶液经过上述的多次部分汽化—部分冷凝过程而达到分离的方法，即为 “精馏”。
精馏的多次部分汽化—部分冷凝过程是集中在一个设备里进行的，这种设备称作精馏塔。典型的连续精馏操作流程如图9-6所示。
塔身内安装足够数量的塔板（或装有足够高度的填料），以利于上升蒸气和回流液体充分接触。在每一块塔板上相当于一次蒸馏。在塔身内进行了多次的汽化—冷凝过程，可以在塔顶得到浓度很高的轻组分，在塔釜得到浓度很高的重组分。
②精馏基本知识
a.压强：物体单位表面积上所受的力称为压力强度，简称压强，用Pa表示。
b.工程大气压：1 atm=1 kgf/cm2，即平常所说的 “一个压力”。
c.物理大气压：760mm水银柱高所产生的压强为一个物理大气压。
d.换算公式
1 物理大气压=760mmHg=10.336mH2O=1.034kgf/cm2=0.1013MPa
1atm= 735.5mmHg= 10mH2O=1kgf/cm2=0.098MPa
图9-6 连续精馏操作流程
1—精馏塔 2—再沸塔 3—冷凝塔
1 MPa=10.2 kgf/cm2
e.常压：开口通大气的设备为常压设备，承受的压力为大气压力，压力表读数为0。
f.表压：受压超过大气压力的设备，其压力表指示的是超过大气压力的那部分数值，这个数值称为表压。
g.真空度：压力低于大气压力的设备，其压力表指示的是低于大气压力的差值，此值称为真空度。
h.换算关系：绝对压力=大气压力+表压
i.精馏：把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸气多次部分冷凝，使混合物分离为所要求的组分的操作过程。
j.沸点：当纯液体物质的饱和蒸气压等于外压时，液体就会沸腾，此时的温度，称该物质在指定压力下的沸点。通常说的 “某物质的沸点”就是指外压等于760mmHg时的纯物质的沸点，又称标准沸点。
k.蒸发：对溶液加热，使一部分溶剂汽化而使溶液得到浓缩或析出固体物质的操作过程。
l.冷凝：物质由气态转化成液态的过程，是放热过程。
m.汽化：物质由液态转化成气态的过程，是吸热过程。
n.冷却：使热物体的温度降低而不发生相变化的过程。
o.回流比：在精馏过程中，混合液加热后所产生的蒸气由塔顶逸出，进入塔顶冷凝器，蒸气在此冷凝成液体，将其中的一部分冷凝液返回塔顶沿塔板流下，这部分液体就是回流液。将剩下的部分冷凝液排掉或作为产品的即为塔顶馏出量。回流液体量与馏出量的质量之比就叫回流比，通常用R表示：
R=m 1/m2
式中 R——回流比；
m1——单位时间内塔顶回流液质量，k g/h；
m2——单位时间内馏出量，k g/h。
p.全回流：在精馏过程中，把停止进料、出料，将塔顶冷凝液全部作为回流液的操作称作全回流。全回流操作多数用在精馏塔的开车初期或用在生产不正常时。(www.xing528.com)
q.压力降：塔釜和塔顶压力差。
r.雾沫夹带：气体自下而上流动时，自下层塔板带至上层塔板的液体雾滴。
s.液体泄漏：塔板上的液体从上升气体通道倒流入下层塔板上的现象。
t.返混现象：当上升气体在塔板上使液体形成涡流时，浓度高的液体和浓度低的液体混在一起，破坏了液体沿流动方向的浓度变化，这种现象称返混现象。
u.进料板位置：最适宜进料板位置就是指在相同理论板数和同样操作条件下，具有最大分离能力的进料板位置，或在同一操作条件下所需理论板数为最小的进料板位置。
v.精馏收率：精馏产品数量与投入原料中该物质的质量之比。
w.减压精馏的优缺点：避免高温分解和聚合；低分离温度，减少热耗且节能；增加相对挥发度，提高分离能力；防止剧毒物质的泄漏，减少环境污染，保护健康；设备气密性要求严。
x.液泛：下层塔板上的液体涌至上层塔板，破坏了塔的正常操作，这种现象称液泛。
y.淹塔：塔釜液面过高，淹没塔板，致使精馏无法进行。
③DMF的精馏过程
随着生产的发展和节能降耗的要求，原来的单塔回收逐渐改为双塔回收，双塔回收大部分又改为三塔回收。这里主要介绍一下三塔回收的工艺流程。典型的DMF三塔串联减压精馏工艺流程如图9-7所示。
图9-7 DMF三塔串联减压精馏工艺流程
三塔DMF回收装置具有产量大、能耗低的突出特点，但设备较多，投资较大，控制较为复杂。
在三塔流程中，脱水塔Ⅰ工作压力为12kPa，塔顶温度为50℃左右；脱水塔Ⅱ工作压力改为加压，塔顶温度为110℃；精馏塔工作压力调整为40kPa，塔顶温度为75℃。与双塔流程相比，精馏塔的塔顶蒸汽不再直接冷凝，而是作为热源供新增脱水塔Ⅰ再沸器加热使用，脱水塔Ⅰ再沸器不需由锅炉供热，因此，处理量更大，节能效果更好。与双塔相比，产量可增加50%左右，而所需热量（导热油或蒸汽）和冷却水基本不变。其经济效益是相当可观的，但要求冷却水洁净且温度较低。
三塔DMF回收装置主要指标如下：
a.粗DMF浓度：含DMF 20%左右。
b.回收DMF：DMF纯度≥99.95%，水含量≤0.05%，甲酸含量≤50mg/kg，二甲胺含量≤50mg/kg。
c.塔顶水中：DMF含量≤0.02%。
d.净化水：DMF含量≤0.02%。
由进料泵将粗DMF送入过滤器中，粗DMF的固体杂质被过滤掉后，经流量表计量后再送入脱水塔Ⅰ塔釜中，粗DMF进料量由脱水塔Ⅰ塔釜液位调节仪控制。进入脱水塔Ⅰ中的稀溶剂被脱水塔Ⅰ再沸器中的来自精馏塔的塔顶蒸汽加热而汽化，脱水塔Ⅰ的真空由真空泵产生。塔顶蒸汽进入塔顶冷凝器中，被循环水冷凝成水，流入塔顶水罐中。塔顶水中的一部分由回流排水泵经流量调节仪计量后，作为回流水打回脱水塔Ⅰ顶部，其余部分由塔顶水罐液位调节仪调节，送入脱胺塔中。真空泵排出的气体、水进入气水分离器，然后气体排入脱胺塔塔顶冷凝器，水循环使用。真空由真空调节仪来调节，测压点在脱水塔Ⅰ的塔顶管上。
经脱水后的浓缩液，由脱水塔Ⅰ再沸器底部，被浓缩泵送入脱水塔Ⅱ塔釜。脱水塔Ⅱ塔底液位由液位调节仪控制。进入脱水塔Ⅱ中的浓缩液被脱水塔Ⅱ再沸器中的来自锅炉导热油加热而汽化，脱水塔Ⅱ在加压状态下工作。脱水塔Ⅱ塔釜温度由调节仪调节。塔顶蒸汽进入粗DMF蒸发器中，被冷凝成液体，流入塔顶水罐中。塔顶水中的一部分由回流排水泵经流量调节仪计量后，作为回流水打回脱水塔Ⅱ顶部，其余部分由液位调节仪控制，送入脱胺塔中。经进一步脱水后的浓缩液，在脱水塔Ⅱ再沸器底部，被浓缩泵送入蒸发器。蒸发器液位由液位调节仪控制。
蒸发器中的浓缩液被来自脱水塔Ⅱ的蒸汽加热而汽化，进入旋风分离器中，液体和固形物被分离后再返回蒸发器中，气体则由分离器上部逸出，进入精馏塔中部（29块板）。
精馏塔塔釜的液体被精馏塔再沸器来自锅炉的导热油加热而汽化，精馏塔下段温度由调节仪调节。塔顶蒸汽进入脱水塔Ⅰ再沸器中，被冷凝成液体，流入塔顶水罐中。塔顶水中的一部分由回流排水泵经流量调节仪计量后，作为回流水打回精馏塔顶部，其余部分由塔顶水罐液位调节仪控制，送入脱胺塔中。
蒸发器和精馏塔在负压下工作，真空由水环式真空泵完成，排出的气体、水进入气水分离器。真空由真空调节仪来调节，测压点开在精馏塔的塔顶管上。
浓缩液在精馏塔得到比较完全的分离，设备运转稳定后，塔下段基本为纯净的DMF。回收DMF由塔下段经脱酸塔呈气相采出，液位调节仪用来控制精馏塔塔釜液位。回收DMF进入DMF冷凝预热器，为粗DMF预热的同时，自身得到冷凝。再进入DMF冷却器中，被循环水进一步冷却后，进入回收DMF泵，经流量表计量后，打入回收DMF储罐中。
脱水塔Ⅰ、脱水塔Ⅱ、精馏塔的塔顶水送入脱胺塔顶部，喷淋而下，脱胺塔中装有丝网填料，塔顶水中的二甲胺等被脱胺塔底部的加热蒸汽带走。除去二甲胺的塔顶水集中在脱胺塔下部，由脱胺塔排水泵和液位调节仪，送入净化水储罐中，以备使用。
蒸发器中残渣随着运转时间的增加而增多，为保持蒸发器中的含渣量为一定值，维持设备长时间运转，由蒸发器的残液泵抽出残液，排入残液蒸发罐中。
精馏塔再沸器积存的含有甲酸的残液，由再沸器残液泵抽出残液，排入残液蒸发罐中，以维持精馏塔塔釜液中甲酸含量为一定值。
残液蒸发罐的夹套中通有导热油，残液被加热而蒸发，蒸发出来的残液蒸气排至粗DMF蒸发器。残液蒸发罐中的残液不断被蒸发，最后被蒸成黏稠状黑色残渣，由底部放出，送残渣处理中心处理。残液蒸发接近终点时，停止向残液蒸发罐进料，待排完残渣后，再向残液蒸发罐加料，即残液蒸发罐为间歇操作。残液蒸发罐上接有自来水管，用以清洗设备，或稀释残渣。
残液蒸发罐在真空下工作。
（4）废水处理工艺
设计废水处理工艺时，要根据合成革工艺废水的特点，对一些特殊的废水要先进行预处理，达到一定的水质要求后再进入主废水处理池。合成革废水处理的难点在于脱氮。虽然脱氮的方法有很多，如化学沉淀法、吹脱法、离子交换法、蒸馏气提法、膜分离法等。但这些方法要么处理效果不理想，要么运行费用很高，都难以得到应用。目前采用最多的还是生物脱氮法，即在微生物的作用下，废水中的有机胺经过硝化、反硝化转化成氮气而脱氮。其基本工艺流程如图9-8所示。
图9-8 合成革废水处理工艺流程图
（5）废水处理工艺的讨论
①塔顶水的预处理 塔顶水的特点是温度高、氨氮含量高、有二甲胺臭味，根据这些特点，塔顶水的预处理主要要解决温度高和臭味的问题，因为温度高会对整个污水处理系统造成冲击，臭味本身就对环境造成污染。
一般在塔顶水进入调节池之前，先进行冷却。但要注意，对塔顶水冷却要采用热交换器，而不能采用冷却塔。因为采用冷却塔喷淋虽然可以将温度降低，但却将二甲胺的臭味散发到空中，造成大气污染。
根据二甲胺的特性，一般可用酸进行中和，使二甲胺转化成不挥发的二甲胺盐而消除臭味；也可应用某些金属离子，与二甲胺形成不挥发的络合物而消除臭味。
不管是降温，还是除臭，都需要在密闭的管道中进行，这样才可避免臭味散发。
②高浓度废水的预处理 高浓度废水一般指的是洗塔水或洗槽水。这些水除COD含量高以外，悬浮物含量也较高。而且这些水产生的时候，都是在生产停止的期间，如洗塔水是在精馏塔停止工作时产生的，洗槽水是在湿法线停止生产时产生的。生产停止时，也是废水产生量较少的时候。这时，如果相对大量的高浓度废水进入废水处理系统，必将对系统产生较大的冲击，有可能会使系统瘫痪，因此，必须对这些废水进行预处理。
预处理的方法一般是专门为高浓度废水设置一个调节池，高浓度废水进入调节池之后，控制出水的水量与较低浓度的废水混合，使进入总调节池的废水浓度控制在系统允许的范围之内。若高浓度废水的悬浮物太高，还要将这股废水过滤后再进入总调节池。
③生化处理工艺 图9-8中从调节池以后是一个典型的生化处理A/O （Anoxic/Oxic）过程。由于合成革工艺废水中有机胺的含量太高，仅靠一级A/O处理还是难以达标，因此，实际工作中，可能还会再增加一级A/O流程，或者增加一个好氧过程等。即使如此，它的脱氮效果还是不太理想。特别是单个企业要达到一级排放标准，还是相当困难。因此，合成革工艺废水的脱氮工艺，还有待进一步研究加以完善。
④物化补充工艺 在生化处理工艺前再增加一节物化絮凝沉淀工艺，这对COD的去除有较大的帮助。
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