申请日2016.08.29
公开(公告)日2017.03.29
IPC分类号C02F9/04
摘要
本实用新型公开一种涤纶碱减量废水的处理系统，所述涤纶碱减量废水的处理系统包括：预处理系统、浓缩池、膜浓缩系统以及双极膜系统。本实用新型通过膜浓缩系统‑双极膜系统的耦合可以大幅度去除涤纶碱减量废水中CODCr，去除率可达80%以上;通过将膜浓缩系统的透过液回用至涤纶碱减量生产工段，可以使得涤纶碱减量工艺中乙二醇的质量分数增加，从而促进涤纶减量，使得涤纶织物的减量率升高，从而提高涤纶碱减量工艺的生产效率;通过膜浓缩系统‑双极膜系统的耦合来处理涤纶碱减量废水，可以实现涤纶碱减量废水中对苯二甲酸、水、氢氧化钠以及乙二醇的回收和综合利用。
摘要附图
权利要求书
1.一种涤纶碱减量废水的处理系统，其特征在于，所述涤纶碱减量废水的处理系统用于对涤纶碱减量生产工段上产生的废水进行处理，所述涤纶碱减量废水的处理系统包括：
- 预处理系统，所述预处理系统用于对涤纶碱减量废水进行预处理，以满足进入膜浓缩系统的水质要求;
- 浓缩池，所述浓缩池用于贮存和沉淀经预处理系统预处理后的废水和膜浓缩系统浓缩处理后的浓缩液;
- 膜浓缩系统，所述膜浓缩系统用于对来自浓缩池的上清液进行浓缩处理，所述膜浓缩系统的浓缩液循环至浓缩池中，所述膜浓缩系统的透过液回用至涤纶碱减量生产工段;以及
- 双极膜系统，所述双极膜系统用于对来自浓缩池的上清液进行处理并产生酸和碱用于回用至涤纶碱减量生产工段。
2.根据权利要求1中所述的涤纶碱减量废水的处理系统，其特征在于，所述预处理系统包括：袋式过滤器，所述袋式过滤器用于去除废水中含有的低聚合度聚合物。
3.根据权利要求2中所述的涤纶碱减量废水的处理系统，其特征在于，所述袋式过滤器的过滤精度为5-10μm。
4.根据权利要求1中所述的涤纶碱减量废水的处理系统，其特征在于，所述浓缩池内设置斜管结构，所述斜管结构用于通过物理沉降的方法去除废水中低聚合度聚合物。
5.根据权利要求1中所述的涤纶碱减量废水的处理系统，其特征在于，所述膜浓缩系统包括：超滤装置和纳滤装置，所述超滤装置用于去除来自浓缩池的上清液中的大分子有机物，所述超滤装置的浓缩液循环至浓缩池中，所述超滤装置的透过液输送至纳滤装置进行浓缩处理，所述纳滤装置用于对废水中的对苯二甲酸及其钠盐和低聚脂进行截留，所述纳滤装置的浓缩液循环至浓缩池中，所述纳滤装置的透过液回用至涤纶碱减量生产工段。
6.根据权利要求5中所述的涤纶碱减量废水的处理系统，其特征在于，所述超滤装置的超滤膜的截留分子量为30 kDa。
7.根据权利要求5中所述的涤纶碱减量废水的处理系统，其特征在于，所述纳滤装置采用能耐受pH=11~12的特种纳滤膜。
8.根据权利要求7中所述的涤纶碱减量废水的处理系统，其特征在于，所述纳滤装置的纳滤膜的截留分子量为150~300 Da。
9.根据权利要求1中所述的涤纶碱减量废水的处理系统，其特征在于，所述双极膜系统设置酸沉池，所述双极膜系统的酸室料液输送至酸沉池，所述酸沉池中酸液静置分层后，上层循环至浓缩池中，下层回用至涤纶碱减量生产工段。
说明书
一种涤纶碱减量废水的处理系统
技术领域
本实用新型属于废水处理领域，尤其是涉及一种涤纶碱减量废水的处理系统。
背景技术
涤纶是合成纤维中的一个重要品种，它是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物(聚对苯二甲酸乙二醇酯)经纺丝和后处理制成的纤维，大量用于衣料、床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物等纺织品以及其他工业用纤维制品，如过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带等。随着国内经济持续快速增长和国内居民消费能力的不断提高，国内地区涤纶短纤维的需求量也不断增长。国内涤纶系列产品产能以惊人的速度增长着，涤纶纤维产能的迅速增长，使得中国正逐渐发展成为世界涤纶类产品的重要加工基地。
涤纶的用途很广，大量用于制造衣着和工业中制品。阻燃涤纶因具有永久阻燃性，应用范围很广，除了产业用纺织品、建筑内装饰、交通工具内装饰等发挥无可替代的作用外，还在防护服领域内发挥着不少的作用。根据阻燃防护服国家标准规定，冶金、林业、化工、石油、消防等部门应使用阻燃防护服。中国应使用阻燃防护服的人数在百万以上，阻燃防护服市场潜力巨大。除了纯阻燃涤纶外，可根据用户的特殊要求，生产阻燃、防水、拒油、抗静电等多功能系列产品。如对阻燃涤纶织物进行防水、拒油整理，可提高阻燃服的功能性;采用阻燃涤纶与导电纤维交织以生产抗静电的阻燃织物;利用阻燃纤维与高性能纤维进行混纺交织，可生产高性能阻燃织物;采用阻燃纤维与棉、粘胶等纤维混纺，以改善防护服的舒适性，同时减少二次烧伤。
涤纶碱减量工艺主要利用浓碱液对涤纶织物的大分子酯键进行水解，使织物获得柔顺感的一种生产工艺，此工艺排放的碱减量废水化学需氧量(CODCr)在8000～20000 mg/L之间，pH值高达12~14，废水中的主要成分为对苯二甲酸及其钠盐、乙二醇、过量的NaOH及少量以不同聚合度存在的聚合物。目前，碱减量废水的一般处理方法是先通过物化法回收废水中的对苯二甲酸，再与印染过程中产生的其他工艺废水混合后进行生化处理，但这种处理方法只考虑了废水中对苯二甲酸的回收，而忽略了对碱减量废水中其他有效资源的回用。膜分离技术作为新 的分离净化和浓缩方法，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点，故在污水处理、海水淡化、精细化工、医药合成等领域中发展相当迅速。与传统水处理方法相比，它可实现废水的资源化循环利用和有用物质的回收。因此，将膜处理技术应用到涤纶碱减量废水的处理工艺中具有非常广阔的市场前景。
电驱动膜技术是指在电场力作用下离子通过选择性离子交换膜的膜分离过程，其核心部分为阴阳离子交换膜，即利用阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过的特性对溶液中离子进行选择性分离的技术。在电场力作用下，溶液中的阴阳离子发生定向迁移，从一部分水体迁移到另一部分水体，从而达到溶液分离、提纯和浓缩的目的。双极膜的出现，使电渗析的用途得到扩展。双极膜是由阴离子交换膜和阳离子交换膜复合而成的，在两层中间通常称为中间催化层。其原理为：在双极膜两侧加上电压时，溶液中的离子会发生定向迁移，与此同时水分子会透过阴阳离子交换膜进入到中间催化层，在两侧活性基团作用下发生电解生成氢离子和氢氧根离子，以此来充当电荷负载，消耗的水又通过周围溶液中的水向膜中间层渗透而得到补充。与常规电渗析相比，在双极膜作用下水解离速率被提高5千万倍以上，因此能耗大大降低，电渗析的应用范围也大大延伸。双极膜电渗析也属于电渗析应用范围，是通过将双极膜与离子交换膜相结合，组成不同的隔室(酸室、碱室和料液室)，使其在酸碱制备领域有独特的优势。在一定的电压作用下，阴阳离子能分别通过阴阳离子交换膜，与双极膜产生的氢离子和氢氧根离子结合产生对应的酸和碱。
发明内容
本实用新型的目的在于，针对涤纶碱减量工艺产生废水的处理过程中所产生的问题，提供一种涤纶碱减量废水的处理系统。
为此，本实用新型采用如下解决方案：
一种涤纶碱减量废水的处理系统，所述涤纶碱减量废水的处理系统用于对涤纶碱减量生产工段上产生的废水进行处理，所述涤纶碱减量废水的处理系统包括：
- 预处理系统，所述预处理系统用于对涤纶碱减量废水进行预处理，以满足进入膜浓缩系统的水质要求;
- 浓缩池，所述浓缩池用于贮存和沉淀经预处理系统预处理后的废水和膜浓缩系统浓缩处理后的浓缩液;
- 膜浓缩系统，所述膜浓缩系统用于对来自浓缩池的上清液进行浓缩处理，所述膜浓缩系统的浓缩液循环至浓缩池中，所述膜浓缩系统的透过液回用至涤纶碱减量生产工段;以及
- 双极膜系统，所述双极膜系统用于对来自浓缩池的上清液进行处理并产生酸和碱用于回用至涤纶碱减量生产工段。双极膜系统中双极膜装置的酸室中为富含对苯二甲酸的料液，碱室中为含有氢氧化钠的料液。
优选地，所述预处理系统包括：袋式过滤器，所述袋式过滤器用于去除废水中含有的低聚合度聚合物。
优选地，所述袋式过滤器的过滤精度为5-10 μm。
优选地，所述浓缩池内设置斜管结构，所述斜管结构用于通过物理沉降的方法去除废水中低聚合度聚合物。
优选地，所述膜浓缩系统包括：超滤装置和纳滤装置，所述超滤装置用于去除来自浓缩池的上清液中的大分子有机物，所述超滤装置的浓缩液循环至浓缩池中，所述超滤装置的透过液输送至纳滤装置进行浓缩处理，所述纳滤装置用于对废水中的对苯二甲酸及其钠盐和低聚脂进行截留，所述纳滤装置的浓缩液循环至浓缩池中，所述纳滤装置的透过液回用至涤纶碱减量生产工段。
优选地，所述超滤装置的超滤膜的截留分子量为30 kDa。
优选地，所述超滤装置的回收率控制为90%。
优选地，所述纳滤装置采用能耐受pH=11~12的特种纳滤膜。
优选地，所述纳滤装置的纳滤膜的截留分子量为150~300 Da。
优选地，所述纳滤装置的回收率控制为80%。
优选地，所述双极膜系统设置酸沉池，所述双极膜系统的酸室料液输送至酸沉池，所述酸沉池中酸液静置分层后，上层循环至浓缩池中，下层回用至涤纶碱减量生产工段。
本实用新型具有以下优点：
(1)通过膜浓缩系统-双极膜系统的耦合可以大幅度去除涤纶碱减量废水中CODCr，去除率可达80%以上，且双极膜系统得到的含氢氧化钠的碱室料液可以回用于生产，得到的富含对苯二甲酸的酸室料液也可以回用于生产，从而可以对涤纶碱减量废水进行综合利用;
(2)通过将膜浓缩系统的透过液回用至涤纶碱减量生产工段，可以使得涤纶碱减量工艺中乙二醇的质量分数增加，从而促进涤纶减量，使得涤纶织物的减量率升高，在含有一定量乙二醇的减量工艺过程中，可以适当地降低减量工艺时间且可以达到相同的减量效果，从而提高涤纶碱减量工艺的生产效率;
(3)通过膜浓缩系统-双极膜系统的耦合来处理涤纶碱减量废水，可以实现涤纶碱减量废水中对苯二甲酸、水、氢氧化钠以及乙二醇的回收和综合利用;
(4)通过采用双极膜系统无需投加硫酸就可以实现传统生产过程中通过添加硫酸而析出对苯二甲酸的目的，既安全又环保，还能够节省运行成本;
(5)采用本实用新型所提供的涤纶碱减量废水的处理系统兼具经济效益和社会效益，具有研究和社会推广价值。
