申请日2014.11.27
公开(公告)日2016.06.22
IPC分类号C02F9/10; C02F9/14; C01D5/00; C02F1/469; C02F1/44
摘要
一种黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，包括以下步骤：A.将黏胶纤维酸性废水通过过滤器进行过滤，去除废水中的悬浮物，滤过液进入下一步骤处理;B.将滤过液导入一级电渗析系统，得到一级浓水和一级淡水，一级淡水经生化处理后排放，或进一步进行处理;一级浓水进入下一步骤处理;C.将电渗析所得一级浓水导入多效蒸发器浓缩后，送入结晶罐结晶，得到硫酸钠结晶，结晶母液为浓硫酸，并含有硫酸钠和硫酸锌，可直接作为浓硫酸回用到凝固浴中。本发明采用电渗析技术为核心的组合工艺，实现了硫酸、硫酸锌、硫酸钠及水的回收，解决了锌排放的难题及固体废弃物的难题，实现了资源的综合利用。
权利要求书
1.一种黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、预处理
将黏胶纤维酸性废水通过过滤器进行过滤，去除废水中的悬浮物，滤过液进入下一步骤处理;
B、电渗析
将滤过液导入一级电渗析系统，得到一级浓水和一级淡水，一级淡水经生化处理后排放，或进一步进行处理;一级浓水进入下一步骤处理;
C、浓缩结晶
将电渗析所得一级浓水导入多效蒸发器浓缩后，送入结晶罐结晶，得到硫酸钠结晶，结晶母液为浓硫酸，并含有硫酸钠和硫酸锌，可直接作为浓硫酸回用到凝固浴中。
2.根据权利要求1所述的黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于，步骤B所述的进一步进行处理的方法是，将一级淡水再经过纳滤膜或者反渗透膜处理，得到的滤液为纯净的工艺用水，可直接回用;浓缩液导入二级电渗析系统，得到二级浓水和二级淡水，二级浓水导入多效蒸发器进一步回收硫酸、硫酸钠和硫酸锌，二级淡水经生化处理后排放。
3.根据权利要求1所述的黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于：所述预处理还包括将黏胶纤维酸性废水经过换热器将温度降到≤40℃，该换热器放在过滤器前或者过滤器后。
4.根据权利要求1所述的黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于：步骤A所述过滤器采用微孔过滤器，过滤孔径为0.02微米-20微米，过滤方法为死端过滤或错流过滤。
5.根据权利要求1所述的黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于：步骤A所述过滤器采用超滤膜过滤器或者微滤膜过滤器，过滤孔径为0.02-1μm，过滤方法为死端过滤或错流过滤。
6.根据权利要求5所述的黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于：所述错流过滤膜表面流速控制在1～6米/秒，操作压力控制在0.1～1MPa，操作温度控制在1～90℃。
7.根据权利要求5所述的黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于：所述错流过滤膜表面流速控制在2～5米/秒，操作压力控制在0.2～0.8MPa，操作温度控制在5～70℃。
8.根据权利要求1或2所述的黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于：所述一级电渗析系统或二级电渗析系统的极水采用0.5%～1.0%硫酸钠水溶液，或者经过电渗析纯化的浓水;初始浓水槽采用自来水或软化水或纯水。
9.根据权利要求1或2所述的黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于：所述一级电渗析系统或二级电渗析系统采用多机并联、或多机串联、或多机并联串联相结合的方式，以提高浓水中盐水的浓度。
10.根据权利要求2所述的黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于：所述纳滤膜对硫酸镁的截留率≥96%，操作温度控制在10-50℃，操作压力控制在1-5Mpa。
11.根据权利要求2所述的黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于：所述反渗透膜对氯化钠的截留率大于98%，操作压力控制在1～5Mpa，操作温度控制在1～40℃。
说明书
黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺
技术领域
本发明涉及三废处理，尤其涉及一种黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺。
背景技术
粘胶纤维是以天然纤维为原料制成的再生纤维素纤维。黏胶纤维生产过程中产生大量的废水。这些废水中主要含有硫酸、硫酸锌、硫酸钠、二硫化碳、硫化氢、溶解的有机物、悬浮物等，是纺织工业的主要污染源之一，对环境带来很大危害。
酸性废水主要产生于纺丝车间、酸站和后处理工序。包括洗纺丝机水、酸站洗涤过滤器排水、洗丝水及后处理酸洗水。此外，清洗蒸发设备、结晶设备也产生一定量的酸性废水。酸性废水主要含有硫酸、硫酸钠、硫酸锌等，其PH值：1-2，COD：300-1000mg/L，Zn2+：50-70mg/L。酸性废水的主要污染物质为硫酸、硫酸锌和硫酸钠。其中硫酸和硫酸锌的浓度比较高。治理难度较大。
目前黏胶酸性废水处理多与碱性废水中和后，再采用物化生化两级处理。一般酸性废水与碱性废水混合后pH2.5左右，经吹脱去除挥发性物质后，采用石灰乳调节pH至10-11，将锌离子沉淀，清液采用活性污泥法处理，经沉降，排水实现达标排放。但是由于锌离子沉淀的最佳pH值较窄，石灰乳投加过程中反应不完全，或投量不合适，即可造成锌离子沉淀不完全，导致后续生化出水不达标。同时该工艺带来大量的难以处理的含锌固体废物，并造成大量的资源浪费。因此寻找既能解决上述难题，又能实现资源回收的技术方案为黏胶行业的迫切需要。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、预处理
将黏胶纤维酸性废水通过过滤器进行过滤，去除废水中的悬浮物，滤过液进入下一步骤处理;
B、电渗析
将滤过液导入一级电渗析系统，得到一级浓水和一级淡水，一级淡水经生化处理后排放，或进一步进行处理;一级浓水进入下一步骤处理;
C、浓缩结晶
将电渗析所得一级浓水导入多效蒸发器浓缩后，送入结晶罐结晶，得到硫酸钠结晶，结晶母液为浓硫酸，并含有硫酸钠和硫酸锌，可直接作为浓硫酸回用到凝固浴中。
步骤B所述的进一步进行处理的方法是，将一级淡水再经过纳滤膜或者反渗透膜处理，得到的滤液为纯净的工艺用水，可直接回用;浓缩液导入二级电渗析系统，得到二级浓水和二级淡水，二级浓水导入多效蒸发器进一步回收硫酸、硫酸钠和硫酸锌，二级淡水经生化处理后排放。
所述预处理还包括将黏胶纤维酸性废水经过换热器将温度降到≤40℃，该换热器放在过滤器前或者过滤器后。
步骤A所述过滤器采用微孔过滤器，过滤孔径为0.02微米-20微米，过滤方法为死端过滤或错流过滤。
步骤A所述过滤器采用超滤膜过滤器或者微滤膜过滤器，过滤孔径为0.02-1μm，过滤方法为死端过滤或错流过滤。
所述错流过滤膜表面流速控制在1～6米/秒，操作压力控制在0.1～1MPa，操作温度控制在1～90℃。
所述错流过滤膜表面流速控制在2～5米/秒，操作压力控制在0.2～0.8MPa，操作温度控制在5～70℃。
所述一级电渗析系统或二级电渗析系统的极水采用0.5%～1.0%硫酸钠水溶液，或者经过电渗析纯化的浓水;初始浓水槽采用自来水或软化水或纯水。
所述一级电渗析系统或二级电渗析系统采用多机并联、或多机串联、或多机并联串联相结合的方式，以提高浓水中盐水的浓度。
所述纳滤膜对硫酸镁的截留率≥96%，操作温度控制在10-50℃，操作压力控制在1-5Mpa。
所述反渗透膜对氯化钠的截留率大于98%，操作压力控制在1～5Mpa，操作温度控制在1～40℃。
本发明黏胶纤维酸性废水的综合利用工艺采用电渗析技术为核心的组合工艺，实现了硫酸、硫酸锌、硫酸钠及水的回收，解决了锌排放的难题及固体废弃物的难题，实现了资源的综合利用。
预处理对来水进行处理，使能够满足电渗析的进料要求。电渗析实现酸和盐与产生COD的有机物分离，同时实现酸和盐的初步浓缩。蒸发浓缩进一步将经过电渗析初步浓缩的酸和盐浓缩、结晶，得到硫酸钠结晶，实现硫酸钠的回用。硫酸及硫酸锌留在结晶母液中，回用到凝固浴中，实现硫酸与硫酸锌的回用。
本发明中所涉及的电渗析系统包括由交流电变为直流电的电源、输送泵和电渗析器。电渗析器的主要部件为阴离子交换膜(简称阴膜)、阳离子交换膜(简称阳膜)、隔板和电极。隔板构成的隔室为液流经过的通道。物料经过的隔室为脱盐室，浓水经过的隔室为浓缩室。即把物料的盐分脱除，同时在浓水室对盐分进行浓缩。通常阴膜、阳膜与浓水和淡水隔板交替排列，并加上一对电极就组成一台电渗析器。
离子交换膜是由高分子材料制成的对离子具有选择透过性的薄膜。主要分阳离子交换膜(CM，简称阳膜)和阴离子交换膜(AM，简称阴膜)两种。阳膜由于膜体固定基带有负电荷离子，可选择透过阳离子;阴膜由于膜体固定基带有正电荷离子，可选择透过阴离子。阳膜透过阳离子，阴膜透过阴离子的性能称为膜的选择透过性。
电渗析器最基本的工作单元称为膜对。一个膜对构成一个淡化室和一个浓缩室。在直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，阳离子透过阳膜，阴离子透过阴膜，脱盐室的离子向浓缩室迁移，浓缩室的离子由于膜的选择透过性而无法向脱盐室迁移。这样淡化室的盐分浓度逐渐降低，相邻浓缩室的盐分浓度相应逐渐升高。
为了保证电渗析系统的稳定运行以及延长使用寿命，其对进水有严格要求。黏胶洗丝废水主要含有：硫酸、硫酸钠、硫酸锌、单质硫、纤维、糖类等，呈黄色浑浊液。其中悬浮物含量高，难以满足电渗析的进水要求。不经过合适的预处理，无法保证电渗析系统连续稳定运行。
本工艺中采用微孔过滤技术或者超微滤技术进行预处理。经过预处理，废水中的悬浮物，如纤维、单质硫等不溶性物质被去除，滤过液进入电渗析系统。
经过预处理的废水清液进入电渗析系统。废水分成两部分：浓水和淡水。其中盐分包括硫酸钠、硫酸锌、硫酸等进入浓水端，实现与COD的分离，同时实现浓缩。而淡水端中酸及硫酸锌、硫酸钠被脱除，PH升高，该废水无需中和，脱锌，可直接进入生化系统处理，实现达标排放。而浓水端的浓水，由于COD被去除绝大部分，并经过初步浓缩。该浓水进入蒸发器进行蒸发浓缩，得到硫酸钠结晶。结晶母液为浓硫酸，并含有一定量的硫酸钠和硫酸锌，可直接作为浓硫酸回用到凝固浴中。使得硫酸及硫酸锌得到回收利用。
采用上述工艺，无固体废弃物的排放，硫酸钠、硫酸、硫酸锌得到回用，水实现达标排放。
上述经过一级电渗析处理的淡水，再经过纳滤膜或者反渗透膜处理，得到纯净的工艺用水，实现水回用。浓缩液经过二级电渗析处理，浓水进入蒸发器进一步回收硫酸和硫酸钠及硫酸锌。二级电渗析的淡水进入生化处理。这样就进一步提高了硫酸、硫酸钠、硫酸锌的回收率，减少了排放，同时实现水的回收。
具体实施方式
100M3洗丝水，其电导率为20-70ms/cm，硫酸含量5-10g/L，TDS1-6%，硫酸钠含量15-65g/L，硫酸锌含量400-1000mg/L，COD400-4000。由泵送入换热器，将温度降低到40摄氏度以下，输入微孔过滤器或者超滤或者微滤装置过滤，去除悬浮物，储于罐中。该滤液经泵送入一级电渗析系统。经过一级电渗析系统，得到淡水，其电导率≤3ms/cm。硫酸钠去除95%以上，硫酸去除90%以上。该淡水进入生化系统处理，达标排放。浓水中硫酸钠浓度达到10%，硫酸2%。最高可以达到20%硫酸钠。浓液经过带有热泵装置的多效蒸发器浓缩后，进入结晶罐结晶，得到硫酸钠结晶及浓硫酸。硫酸钠结晶作为商品出售。由于结晶过程中去除有机物的干扰，得到质量很好的无水硫酸钠。分离硫酸钠后的母液主要为浓硫酸及硫酸锌，回用到酸浴中。整个工艺实现闭路循环。
改进工艺的实施过程：上述一级电渗析的淡水100M3，电导率≤3ms/cm，经泵进入纳滤膜或者反渗透系统。在压力的驱动下，水透过膜，得到透过液，未透过膜的部分为浓缩液。透过液回用于工艺中。纳滤及反渗透产水率70-90%。纳滤或者反渗透的浓缩液进入二级电渗析。
实施例1
洗丝水80-95摄氏度，经过板式换热器将水温降到40摄氏度，经泵进入5微米微孔过滤器，滤液置于罐中。经过微孔过滤器的清液从罐中由泵输送进入电渗析系统中淡水槽，极水槽加入0.5%硫酸钠。浓水槽中加入软化水。开启淡水槽、浓水槽、极水槽的循环泵，控制压力≤0.1Mpa，控制浓水压力较淡水压力高0.005MPa。操作温度40摄氏度。开启整流器，在电的驱动下，淡水槽中的硫酸钠、硫酸锌、硫酸进入浓水侧，淡水侧COD被截留，盐被分离。当淡水槽的电导率低于2000us/cm，淡水排放。加入新的经过微孔过滤器的清液，重复上述操作。到淡水槽中液体电导率低于2000us/cm。排放淡水。重复进行3次，浓水达到盐含量10%。淡水电导率2000us/cm，COD4000。该淡水进入生化系统处理，水实现达标排放。
浓水进入带有多效蒸发器蒸发后，液体进入结晶罐进一步浓缩，离心，得到硫酸钠结晶，干燥，温度，得到无水硫酸钠结晶。结晶母液为浓硫酸以及硫酸锌。回用到酸浴中。
实施例2：
经过实施例1中一级电渗析的淡水，电导率3000us/cm，COD4000，进入反渗透系统。操作压力1.5MPa，操作温度小于40摄氏度。得到净化水。水中电导率小于100us/cm。水回收率80%。反渗透浓水，电导率15000us/cm，COD19000，进入二级电渗析处理。二级电渗析极水、浓水均采用一级电渗析浓水。二级电渗析淡水，其COD约20000mg/L，电导率2000us/cm，进入废水生化处理系统。浓水盐含量10%，送入多效蒸发器。
实施例3：
经过实施例1中一级电渗析的淡水，电导率2000us/cm，COD4000，进入纳滤系统。操作压力1.5MPa，操作温度小于40摄氏度。得到净化水。水中电导率小于60us/cm。水回收率80%。纳滤浓缩液，电导率9300us/cm，COD18000，进入二级电渗析处理。二级电渗析极水、浓水均采用一级电渗析浓水。二级电渗析淡水，其COD约20000mg/L，电导率2000us/cm，进入废水生化处理系统，实现达标排放。浓水盐含量10%，送入多效蒸发器。
实施例4：
洗丝水80-95摄氏度，经过管式换热器将水温降到40摄氏度，经泵进入微滤膜系统，过滤孔径0.1微米，操作压力0.5-0.6MPa，运行温度40摄氏度，滤液置于罐中。滤液经泵送入电渗析系统中。