公布日：2022.08.16
申请日：2021.07.26
分类号：C02F9/10(2006.01)I;C07C51/48(2006.01)I;C07C63/06(2006.01)I;C07C63/26(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种PTA废水处理系统及应用方法，属于废水处理领域。所述PTA废水处理系统包括PTA精制废水池和碱洗废水池，PTA精制废水池依次与萃取反应器、过滤装置I相连，碱洗废水池连接至萃取反应器和过滤装置I之间的管路上；过滤装置I连接至电渗析装置I的进水口，电渗析装置I的产水口出口与反渗透装置I的进水口相连，反渗透装置I的产水口出口与回用水池相连，反渗透装置I的浓水口出口连接至过滤装置I与电渗析装置I之间的管路上；电渗析装置I的浓水口出口连接至反应池，反应池依次与酸化池、蒸发装置I、结晶釜I、离心机I、溴化钠收集罐连接。
权利要求书
1.一种PTA废水处理系统，其特征在于，所述PTA废水处理系统包括PTA精制废水池（1）和碱洗废水池（2），PTA精制废水池（1）依次与萃取反应器（5）、过滤装置I（6）相连，碱洗废水池（2）连接至萃取反应器（5）和过滤装置I（6）之间的管路上；过滤装置I（6）连接至电渗析装置I（7）的进水口，电渗析装置I（7）的产水口出口与反渗透装置I（8）的进水口相连，反渗透装置I（8）的产水口出口与回用水池（9）相连，反渗透装置I（8）的浓水口出口连接至过滤装置I（6）与电渗析装置I（7）之间的管路上；电渗析装置I（7）的浓水口出口连接至反应池（10），反应池（10）依次与酸化池（13）、蒸发装置I（16）、结晶釜I（17）、离心机I（18）、溴化钠收集罐（20）连接；反应池（10）还与碳酸钠加药系统（11）以及钴、锰收集桶（12）相连，酸化池（13）还与提取剂投加装置（14）以及有机酸收集罐（15）相连；所述离心机I（18）出液口连接至溴化钠提纯单元（33）入口，离心机I（18）出料口连接至乙酸钠收集罐（19）；所述PTA废水处理系统还包括高浓度废水池（4），所述高浓度废水池（4）中的高浓度废水为COD大于50000mg/L；所述高浓度废水池（4）与电渗析装置I（7）和反应池（10）之间的管路连接；所述PTA废水处理系统还包括氧化尾气碱液洗涤废水池（3），所述氧化尾气碱液洗涤废水池（3）与电渗析装置II（22）的进水口连接，电渗析装置II（22）的产水口出口与反渗透装置II（28）连接，反渗透装置II（28）的产水口出口与回用水池（9）连接，反渗透装置II（28）的浓水口出口与氧化尾气碱液洗涤废水池（3）与电渗析装置II（22）之间的管路连接；电渗析装置II（22）的浓水口出口依次与过滤装置II（23）、结晶釜II（26）、离心机II（27）、蒸发装置I（16）连接；所述离心机II（27）出液口连接至蒸发装置I（16），离心机II（27）出料口连接至碳酸氢钠/碳酸钠收集桶（24）。
2.根据权利要求1所述的一种PTA废水处理系统，其特征在于，有机酸收集罐（15）与溶解池（34）相连；蒸发装置I（16）冷凝水连通至回用水池（9），蒸发装置I（16）浓缩液出料口连通至结晶釜I（17）；所述过滤装置II（23）的出料口与碳酸氢钠/碳酸钠收集桶（24）连接，过滤装置II（23）的出液口与结晶釜II（26）连接；溴化钠提纯单元（33）出口与溴化钠收集罐（20）连接；所述溴化钠收集罐（20）还与溴素提取装置（21）连接。
3.根据权利要求2所述的一种PTA废水处理系统，其特征在于，所述溴化钠提纯单元（33）包括纳滤装置、萃取装置、离子交换装置中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种PTA废水处理系统，其特征在于，所述萃取反应器（5）有机相出液口与生产PTA的氧化单元（29）连接，萃取反应器（5）水相出口与过滤装置I（6）相连；萃取反应器（5）有机相出液口中液体包括对苯二甲酸、对甲基苯甲酸和苯甲酸，所使用的萃取剂包括对二甲苯或醋酸正丙酯。
5.根据权利要求1所述的一种PTA废水处理系统，其特征在于，所述电渗析装置II（22）的进水口还设有离子交换单元（32），离子交换单元（32）与氧化尾气碱液洗涤废水池（3）之间的管路上还设有除氧化剂单元，除氧化剂单元，是为了去除水中的氧化剂防止膜氧化，离子交换单元（32）和电渗析装置II（22）之间的管路上还依次设有除氧化剂单元和氢氧化钠投加装置（31）；氢氧化钠投加装置（31）将电渗析装置II（22）出水的浓水pH值调节至
9.5-10之间；过滤装置II（23）与结晶釜II（26）之间的管路上还设有蒸发装置II（30），过滤装置II（23）与蒸发装置II（30）之间的管路上还连有二氧化碳投加装置或氢氧化钠投加装置。
6.根据权利要求1所述的一种PTA废水处理系统，其特征在于，所述提取剂投加装置（14）中的提取剂为乙酸，所述有机酸收集罐中的有机酸包括对甲基苯甲酸、对苯二甲酸和苯甲酸；所述钴、锰收集桶（12）中收集的为碳酸钴、碳酸锰。
7.根据权利要求6所述的一种PTA废水处理系统，其特征在于，所述乙酸替换为甲酸、草酸、盐酸、硫酸或磷酸。
8.根据权利要求1所述的一种PTA废水处理系统，其特征在于，电渗析装置I（7）和反应池（10）之间设有离子交换装置。
9.根据权利要求1所述的一种PTA废水处理系统，其特征在于，所述电渗析装置I（7）和电渗析装置II（22）采用反渗透装置或其他具有脱盐浓缩性能的装置替换，作用是进行脱盐及浓缩，把来水中的盐转移到浓水里；所述过滤装置I（6）和过滤装置II（23）包括特种微滤膜或锰砂除铁除锰过滤器或其他微滤、超滤袋式过滤器或精密过滤器。
10.权利要求1-6、8、9中任一项所述的PTA废水处理系统的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）PTA精制废水进入萃取反应器，将PTA精制废水中对苯二甲酸、对甲基苯甲酸和苯甲酸提取出来，对苯二甲酸、对甲基苯甲酸和苯甲酸直接返回生产PTA的氧化单元回用；（2）碱洗废水加入至萃取反应器与过滤装置I连通的管道上，步骤（1）中萃取反应器水相和碱洗废水的混合将废水的pH调节至中性，混合后的废水进入过滤装置I将废水中悬浮物去除，使出水SDI≤3；过滤后的废水进入电渗析装置I，通过电渗析装置I将废水中的盐类离子转移到电渗析装置I的浓水侧，电渗析装置I的产水进入反渗透装置I，经过反渗透装置I处理得到的产水达到工业用水水质，直接连通至回用水池作为工业水回用；反渗透装置I处理得到的浓水进入电渗析装置I循环处理；（3）电渗析装置I浓水流入反应池，当所处理的PTA废水中含有高浓度的COD废水，其COD与电渗析装置I浓水相近，直接与电渗析装置I浓水出口并联，一同进入反应池；向反应池中投加碳酸钠，将废水中钴、锰以碳酸钴、碳酸锰的形式分离出来；反应池出水流入酸化池，向酸化池中加入提取剂将废水酸化，将对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸提取出来，对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸进入溶解池，加入有机溶剂将其溶解后喷到炉膛或掺拌到煤里燃烧；酸化池出水流入蒸发装置I，通过蒸发浓缩后冷却结晶将废水中的乙酸钠提取出来，剩余母液以溴化钠为主，收集的溴化钠进行溴素提取；蒸发装置I产生的冷凝水流入回用水池；（4）PTA废水中的氧化尾气碱液洗涤废水通过除氧化剂单元，去除水中氧化性物质，再通过离子交换单元，去除水中二价及二价以上离子，再流入另一除氧化剂单元，以去除水中的氧化剂防止膜氧化，再向废水中通过氢氧化钠投加装置投加氢氧化钠，将浓水pH值调节至9.5-10之间，保证浓水中碳酸氢钠不会在设备中结晶析出，再流入电渗析装置II，通过电渗析装置II将废水中的碳酸钠、碳酸氢钠、溴化钠转移到电渗析装置II的浓水侧；进一步通过过滤装置II，过滤或不过滤浓水中的碳酸氢钠；电渗析装置II产水流入反渗透装置II，反渗透装置II产水流入回用水池；反渗透装置II浓水流入电渗析装置II循环处理；过滤装置II处理得到的浓水进入结晶釜II，向结晶釜II中投加二氧化碳或氢氧化钠，结晶后离心，固体进入碳酸氢钠/碳酸钠收集桶收集，液体加入氢溴酸或乙酸后流入蒸发装置I，进一步处理。
11.根据权利要求10所述的应用方法，其特征在于，步骤（4）中，废水进入电渗析装置II处理所得浓水进入结晶釜II前，进入蒸发装置II处理；步骤（3）中电渗析装置I浓水流入反应池前进入离子交换装置进行离子交换，除去钴、锰离子，除去钴、锰离子的液体进入酸化池酸化，含有钴、锰离子的液体进入反应池，向反应池中加入碳酸钠，分离钴、锰离子进入钴、锰离子收集桶，液体进入酸化池。
发明内容
本发明提供了一种PTA废水处理系统及应用方法，所述PTA废水包括精制废水、碱洗废水、高浓度废水、氧化尾气碱液洗涤废水。通过采用物理化学法及膜分离法将废水中的有用资源提取出来的同时将废水处理后作为工业用水回用。
为解决上述技术问题，本发明通过如下技术方案实施：
一种PTA废水处理系统，所述PTA废水处理系统包括PTA精制废水池和碱洗废水池，PTA精制废水池依次与萃取反应器、过滤装置I相连，碱洗废水池连接至萃取反应器和过滤装置I之间的管路上；过滤装置I连接至电渗析装置I的进水口，电渗析装置I的产水口出口与反渗透装置I的进水口相连，反渗透装置I的产水口出口与回用水池相连，反渗透装置I的浓水口出口连接至过滤装置I与电渗析装置I之间的管路上；电渗析装置I的浓水口出口连接至反应池，反应池依次与酸化池、蒸发装置I、结晶釜I、离心机I、溴化钠收集罐连接；
所述PTA废水处理系统还包括高浓度废水池，所述高浓度废水池中的高浓度废水为COD大于50000mg/L；所述高浓度废水池与电渗析装置I和反应池之间的管路连接；
所述PTA废水处理系统还包括氧化尾气碱液洗涤废水池，所述氧化尾气碱液洗涤废水池与电渗析装置II的进水口连接，电渗析装置II的产水口出口与反渗透装置II连接，反渗透装置II的产水口出口与回用水池连接，反渗透装置II的浓水口出口与氧化尾气碱液洗涤废水池与电渗析装置II之间的管路连接；电渗析装置II的浓水口出口依次与过滤装置II、结晶釜II、离心机II、蒸发装置I连接。
进一步地，上述技术方案中，反应池还与碳酸钠加药系统以及钴、锰收集桶相连，酸化池还与提取剂投加装置以及有机酸收集罐相连，有机酸收集罐与溶解池相连，向溶解池中加入有机溶剂将对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸溶解后喷到炉膛或掺拌到煤里燃烧；蒸发装置I冷凝水连通至回用水池，蒸发装置I浓缩液出口连通至结晶釜I；所述过滤装置II的出料口与碳酸氢钠/碳酸钠收集桶连接，过滤装置II的出液口与结晶釜II连接。
进一步地，上述技术方案中，所述萃取反应器有机相出液口与生产PTA的氧化单元连接，萃取反应器水相出口与过滤装置I相连；萃取反应器有机相出液口中液体包括对苯二甲酸、对甲基苯甲酸和苯甲酸，所使用的萃取剂包括对二甲苯或醋酸正丙酯。
进一步地，上述技术方案中，所述离心机I出液口连接至溴化钠提纯单元入口，溴化钠提纯单元出口与溴化钠收集罐连接，离心机I出料口连接至乙酸钠收集罐；所述溴化钠收集罐还与溴素提取装置连接；
进一步地，所述溴化钠提纯单元包括萃取装置、纳滤装置或离子交换装置，所述萃取装置包括以三辛胺或其他具有相同功能的有机溶剂作为萃取剂，正辛醇、煤油作为稀释剂，萃取分离。分离后，加碱反萃，回收萃取剂于乙酸钠。所述纳滤装置为将水中二价及二价以上离子、有机盐及有机物与溴化钠分离，提高溴化钠溶液纯度。得到的溴化钠溶液再经过浓缩及蒸发后可得到纯度大于98.5％的溴化钠固体。所述离子交换装置即采用树脂吸附，目的同样是为了将有机物、有机盐和无机盐进行分离。
进一步地，上述技术方案中，所述电渗析装置II的进水口还设有离子交换单元，离子交换单元与氧化尾气碱液洗涤废水池之间的管路上还设有除氧化剂单元，除氧化剂单元，是为了去除水中的氧化剂防止膜氧化，离子交换单元(32)和电渗析装置II(22)之间的管路上还依次设有除氧化剂单元和氢氧化钠投加装置(31)；氢氧化钠投加装置将浓水pH值调节至
9.5-10之间；电渗析装置II与结晶釜II之间的管路上还设有蒸发装置II，过滤装置II与蒸发装置II之间的管路上还连有二氧化碳投加装置或氢氧化钠投加装置。
电渗析装置II进水口设有的离子交换单元，用于去除水中二价及二价以上离子。离子交换单元前还设有除氧化剂单元，用于去除水中氧化性物质保护后续装置，除氧化剂单元可以是投加还原剂反应，也可以采用特种离子交换装置。除氧化剂单元也可设置于电渗析装置II浓水进水口。
进一步地，上述技术方案中，所述离心机II出液口连接至蒸发装置I，离心机II出料口连接至碳酸氢钠/碳酸钠收集桶。
进一步地，上述技术方案中，所述提取剂投加装置中的提取剂包括甲酸、乙酸、草酸、盐酸、硫酸、磷酸，所述有机酸收集罐中的有机酸包括对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸；所述钴、锰收集桶中收集的为碳酸钴、碳酸锰。
本发明所述产水指的是比进入该装置的水浓度小的水，浓水指的是比进入该装置的水浓度大的水。
进一步地，上述技术方案中，电渗析装置I和反应池之间设有离子交换装置。
进一步地，上述技术方案中，所述电渗析装置I和电渗析装置II均可以采用反渗透装置或其他具有脱盐浓缩性能的装置替换，作用是进行脱盐及浓缩，把来水中的盐转移到浓水里；所述过滤装置I和过滤装置II包括特种微滤膜或锰砂除铁除锰过滤器或其他微滤、超滤袋式过滤器或精密过滤器。
本发明中处理氧化尾气碱液洗涤废水池的废水涉及的系统(氧化尾气碱液洗涤废水系统)可以单独使用，同样可以适用于高浓度混合有机酸焚烧废气碱液吸收废水处理，以及酸性气体如二氧化碳、二氧化硫等气体通过碱液吸收产生的废水处理。
本发明所述反渗透装置I和反渗透装置II的作用是深度处理电渗析装置或替换电渗析装置的装置流出的产水。
本发明中所使用的电渗析装置有两个进水口，一个进需处理的废水，一个进浓缩水，采用的是浓水循环模式，即浓水出水进入浓水通中，浓水桶中浓水再经水泵进入电渗析浓水进水口
一种PTA废水处理系统的应用方法，包括如下步骤：
(1)PTA精制废水进入萃取反应器，将PTA精制废水中对苯二甲酸、对甲基苯甲酸和苯甲酸提取出来，对苯二甲酸、对甲基苯甲酸和苯甲酸直接返回生产PTA的氧化单元回用；
(2)碱洗废水加入至萃取反应器与过滤装置I连通的管道上，步骤(1)中萃取反应器水相和碱洗废水的混合将废水的pH调节至中性，混合后的废水进入过滤装置I将废水中悬浮物去除，使出水SDI≤3；过滤后的废水进入电渗析装置I，通过电渗析装置I将废水中的盐类离子转移到电渗析装置I的浓水侧，电渗析装置I的产水进入反渗透装置I，经过反渗透装置I处理得到的产水可以达到工业用水水质，直接连通至回用水池作为工业水回用；反渗透装置I处理得到的浓水进入电渗析装置I循环处理；
(3)电渗析装置I浓水流入反应池，当所处理的PTA废水中含有高浓度的COD废水，其COD与电渗析装置I浓水相近，可以直接与电渗析装置I浓水出口并联，一同进入反应池；向反应池中投加碳酸钠，将废水中钴、锰以碳酸钴、碳酸锰的形式分离出来；反应池出水流入酸化池，向酸化池中加入提取剂将废水酸化，将对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸提取出来，对甲基苯甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸进入溶解池，加入有机溶剂将其溶解后喷到炉膛或掺拌到煤里燃烧；酸化池出水流入蒸发装置I，通过蒸发浓缩后冷却结晶将废水中的乙酸钠提取出来，剩余母液以溴化钠为主，收集的溴化钠进行溴素提取；蒸发装置I产生的冷凝水流入回用水池；
(4)PTA废水中的氧化尾气碱液洗涤废水通过除氧化剂单元，去除水中氧化性物质，再通过离子交换单元，去除水中二价及二价以上离子，再流入另一除氧化剂单元，以去除水中的氧化剂防止膜氧化，再向废水中通过氢氧化钠投加装置投加氢氧化钠，将浓水pH值调节至9.5-10之间，保证浓水中碳酸氢钠不会在设备中结晶析出，再流入电渗析装置II，通过电渗析装置II将废水中的碳酸钠、碳酸氢钠、溴化钠转移到电渗析装置II的浓水侧；进一步通过过滤装置II，过滤或不过滤浓水中的碳酸氢钠；电渗析装置II产水流入反渗透装置II，反渗透装置II产水流入回用水池；反渗透装置II浓水流入电渗析装置II循环处理；过滤装置II处理得到的浓水进入结晶釜II，向结晶釜II中投加二氧化碳或氢氧化钠，结晶后离心，固体进入碳酸氢钠/碳酸钠收集桶收集，液体加入氢溴酸或乙酸后流入蒸发装置I，进一步处理。
进一步地，上述技术方案中，步骤(4)中，废水进入电渗析装置II处理所得浓水进入结晶釜II前，进入蒸发装置II处理。
进一步地，上述技术方案中，步骤(3)中电渗析装置I浓水流入反应池前进入离子交换装置进行离子交换，除去钴、锰离子，除去钴、锰离子的液体进入酸化池酸化，含有钴、锰离子的液体进入反应池，向反应池中加入碳酸钠，分离钴、锰离子进入钴、锰离子收集桶，液体进入酸化池。
进一步地，溴化钠收集罐中收集的溴化钠是以溴化钠为主，并混有乙酸钠的混合液，为了提高溴化钠的纯度，可以采用萃取装置，如三辛胺作为碱性萃取剂，正辛醇、煤油作为稀释剂，萃取分离。分离后，加碱反萃，回收萃取剂于乙酸钠。或采用纳滤装置，将水中二价及二价以上离子、有机盐及有机物与溴化钠分离，提高溴化钠溶液纯度。得到的溴化钠溶液再经过浓缩及蒸发后可得到纯度大于98.5％的溴化钠固体。或采用离子交换装置，采用树脂吸附，目的同样是为了将有机物、有机盐和无机盐进行分离。
进一步地，最后剩余的高纯、高浓的溴化钠溶液可以提取溴化钠固体、溴素、氢溴酸或者销售给溴素厂作原料。
（发明人：韩国美;毛治强;孙杰）
