CN103693792A - 一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法 - Google Patents

Abstract

一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，将碱减量废水和染整废水并入废水调节池或将碱减量废水并入废水调节池，向调节池中加入酸后出现固形物，将固形物清除后的废水转入转盘式固液分离装置中；再加入聚丙烯酰胺絮凝剂和聚合氯化铝絮凝剂，将固形物和固-液分离出的污泥在蒸浓罐中进行蒸浓，同时通过冷凝收集蒸馏水；将固-液分离的废水转入多效蒸发器中进行蒸发，通过冷凝收集蒸馏水；对蒸发器中剩余残渣并入污泥浓缩罐继续进行处理。本发明以定岛型超细纤维合成革生产为基本系统，嵌入生产废水和固形废物收集处理、综合利用技术，解决了生产过程废水零排放的技术瓶颈，可以生产出环境友好型、高质量的定岛型超细纤维合成革产品。

Description

一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法

技术领域

本发明涉及超细纤维合成革生产制造过程中废水、废物处理及其综合利用技术，特别涉及一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法。

背景技术

中国是合成革的生产大国，其生产总量排名世界第一，年产量占世界总产量的56％以上。根据国家统计局信息资料显示，目前从事人造革、合成革、超细纤维合成革的加工企业包括从事后处理加工企业已经超过了4000家。据中国人造革合成革网的调查统计，2010年全国PU合成革生产线统计为1575条，30多条超细纤维合成革生产线。2011年按国家统计局数据显示：规模以上企业（新的划分标准：年销售收入2000万以上企业）495家，产量241万吨，增长9.57%；工业生产总值925.35亿元，增长29.55%；利税69.85亿元，增长32.12%；利润总额47.86亿元，增长36.15%。根据中国塑料加工工业协会人造革合成革专业委员会预测，2011～2014年期间，超纤纤维合成革的需求年均增速将达到20.56%。

生产超细纤维合成革的超细纤维多用海岛溶离法进行生产。传统技术生产体系中，大多数海组分选择PE（聚苯乙烯），岛组分选择PA6（尼龙6）。这种海岛纤维基本采用甲苯减量法进行溶离，即利用热的甲苯溶解PS，从而得到PA6超细纤维。这种工艺要用到大量的甲苯，不但污染环境，对工人的身体健康造成威胁，而且甲苯易燃，操作危险性很大。所以，开发无溶剂化的海岛纤维溶离技术是超细纤维合成革清洁生产的核心技术之一。

无溶剂化的海岛纤维溶离技术，已经工业化应用的技术是碱减量技术。这种技术主要针对PA6/COPET（水溶性聚酯）、PET（聚酯）/COPET等海岛纤维的溶离，即利用强碱，在强碱性条件下将COPET组分水解溶掉，形成PA6、PET等超细纤维。这种技术使用大量的强碱（一般采用10%的氢氧化钠），溶离液中的碱和聚酯消解物也有一定的污染，废液的处理难度较大，成为实施碱减量清洁生产系统实施的技术瓶颈。

定岛型超细纤维合成革生产过程中采用碱减量技术，可以避免非定型岛超细纤维合成革生产过程中使用甲苯而产生的环境危害和对人体的危害，可以开发出环境友好型的超细纤维合成革，彻底解决溶剂型生产系统带来的溶剂污染问题和溶剂残留带来的产品安全问题。定岛型超细纤维合成革已经成为合成革行业未来发展的趋势。但是，定岛型超细纤维合成革生产过程中采用碱减量技术也会产生大量的含碱和聚酯消解物的废水。目前，在国内外范围内采用碱减量技术的生产企业还是沿用中和、沉降、压滤、生化处理的传统技术对废水进行处理；传统处理技术需要较大的占地和污处费用，产生的沉降物几乎没有综合利用的价值。目前，全球范围内对碱减量废液进行处理和资源化综合利用的研究和应用尚属空白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其能够达到废水零排放。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

(1)废水收集：

分别构筑碱减量废水收集池和染整废水收集池，构建废水调节池，将碱减量废水收集在碱减量废水收集池中，将染整废水收集在染整废水收集池中；

(2)废水中和与初步沉淀：

将碱减量废水和染整废水并入废水调节池或将碱减量废水并入废水调节池，再向调节池中加入酸并在搅拌下进行中和反应，当pH值为6.5-7.5时停止加酸，废水调节池内漂浮有固形物，将固形物清除后的废水转入转盘式固液分离装置中；

(3)废水固-液分离：

向转盘式固液分离装置中加入聚丙烯酰胺絮凝剂和聚合氯化铝絮凝剂；开通气浮，进行固-液分离；同时监测废水pH值，并使废水pH值维持在6.5-7.5；其中，加入聚丙烯酰胺絮凝剂的质量为废水质量的0.1%～5%，加入聚合氯化铝絮凝剂的质量为废水质量的0.5%～5%；

(4)污泥蒸浓和干化：

将固形物和固-液分离出的污泥在蒸浓罐中进行蒸浓，得到浓缩污泥，同时通过冷凝收集蒸馏水；

(5)废水多效蒸发：

将固-液分离的废水转入多效蒸发器中进行蒸发，通过冷凝收集蒸馏水；对蒸发器中剩余残渣并入污泥浓缩罐继续进行处理，完成废水的零排放。

所述的酸为甲酸、乙酸或盐酸。

所述的聚丙烯酰胺絮凝剂的平均分子量为200万～1500万。

所述的聚合氯化铝絮凝剂为粉状，且聚合氯化铝絮凝剂中Al₂O₃质量含量≥25%～28%。

所述固-液分离的时间为2-3小时。

所述蒸浓的温度为120℃，时间为1-1.5小时。

所述的多效蒸发器为六效蒸发器。

将步骤（4）中的浓缩污泥倾入搅拌机，掺入粉煤、黏土、粉煤灰，混匀后，采用压榨式成型机将污泥制成蜂窝煤样固体混合燃料，干化后进入固体焚烧炉进行燃烧；产生的热量应用于生产和废水多效蒸发。

所述粉煤的用量为浓缩污泥质量的5%～10%，黏土的用量为浓缩污泥质量的1%～5%，粉煤灰的用量为浓缩污泥质量的3%～5%。

将冷凝收集的蒸馏水回用于生产。

相对于现有技术，本发明具有的有益效果：

本发明以定岛型超细纤维合成革（碱减量）生产为基本系统，嵌入生产废水和固形废物收集处理、综合利用技术，解决了生产过程废水零排放的技术瓶颈，可以生产出环境友好型、高质量的定岛型超细纤维合成革产品。本发明的优点有以下几个方面：

(1)根据废水特点，采取清浊分流的方法，尽最大可能将废水循环利用，最后混合后进行综合回收利用处理，最大程度减少废水的处理量。

(2)采用多效蒸发技术，从废水中有效回收蒸馏水，减少水资源消耗，实现了废水零排放；

(3)本发明的应用可以提高企业生产技术水平、装备水平和产品质量水平，可以实现环境友好型生产，为超细纤维合成革的可持续发展奠定了基础。

进一步的，本发明是碱减量废水和染整废水进行综合处理和综合利用的系统新技术，可以达到废水零排放，回收蒸馏水回用于生产，聚酯消解物通过燃烧和热交换系统为废水浓缩以及生产提供热源。本发明可以提高我国超细纤维合成革工业在国际产业中的技术水平和地位，为我国超细纤维合成革产业注入持续发展的动力。

采用定岛型超细纤维合成革制造过程废水零排放方法可以取得三个最明显的好处：

(1)环境效益：传统的生产技术会带来污水中的BOD、COD、SS、盐类和色度的处理难度，处理费用高，不能产生综合利用效益。而本发明的应用完全消除了BOD、COD、SS、盐类和色度产生的环境污染，达到废水零排放和固体废物综合利用的目的。

(2)社会效益：对于新建或进行技术升级的合成革工厂，有机固废、废水和盐类减排一直是限制其发展的瓶颈问题。而本发明的应用，可以完全摆脱有机固废、废水和盐类排放给企业发展带来的限制，实现真正意义上的节能减排；同时有利于企业技术水平和装备水平的升级，有利于环境友好型产品的开发，为企业参与更多的国际化商贸带来更多的机遇。

(3)经济效益：本发明的应用，可以完全改变传统技术对污染物处理只有投入，没有效益的单纯环境治理概念；通过回收利用蒸馏水，有机固形废物，通过燃烧产生热量作为生产和废水处理的补充能源，实现了原材料利用最大化，废弃物利用资源化。有机废物燃烧产生热能利用，可以显著节约工厂的综合运行成本；通过装备改造，加强运行管理，还可以取得较好的能源效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

参见图1，本发明包括以下几方面内容：

1.不同工段的废水分池收集

定岛型超细纤维合成革生产过程中，废水来源分为碱减量废水和染整废水两个方面。碱减量废水直接进行回收处理；染整废水可以将浅色废水直接用于深色基布的染整，然后并入碱减量废水进行回收处理；染整过程中的水洗水也可以直接用于深色基布的染整，然后并入碱减量废水进行回收处理。因此，分池收集废水有利于实施废水的工序内部直接循环使用，染整工序平均每工作日减少用水量50%～65%，显著降低了废水处理量。

2.废水中固形物的初步沉淀

碱减量废水中的碱性较强（含NaOH约1%左右），主要固形物为COPET（水溶性聚酯），加入酸性物质进行中和，当pH值达到6.5-7.5时，大量的COPET水解产物就会聚集成固体物漂浮在废液上层，将其清理收集，进行干化处理；废水进行固液分离处理。染整废水属于酸性，适量的将染整废水混入碱减量废水中可以起到中和作用，可以减少酸的用量。

本发明除采用甲酸、乙酸调节pH值外，还可以采用盐酸调节pH值，采用甲酸、乙酸或盐酸做为中和剂，主要的目的是它们不含硫和氮，以至于在污泥焚烧时不产生硫和氮的氧化物馏分，在固体焚烧炉的尾气净化装置中不用考虑氧化硫和氧化氮的回收，减少了设备资金投入。

由于COPET固形物有一定的黏着性，因此对废水调节池的构造采用了敞开式，易清理，便于固形物传送到指定的堆积位置的针对性设计。

3.废水固-液分离

除去COPET水解产物的废水中，主要固形物为部分水溶性的COPET小分子物质、染料、纤维屑、整理剂、盐类，向废水中加入非离子型聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂和聚合氯化铝(PAC)絮凝剂，可以有效地将其大部进行絮凝，再通过气浮和采用机械刮板，将其从废水中分离出去，聚合氯化铝絮凝剂中Al₂O₃质量含量≥25%～28%。

4.污泥蒸浓和干化

将污泥和收集的COPET固形物放入蒸浓釜，加热蒸出水分，通过冷凝器收集蒸馏水，排出半干化的浓缩污泥；向浓缩污泥中加入粉煤、黏土和粉煤灰，混匀；采用压榨式成型机将浓缩污泥制成蜂窝煤样固体混合燃料，通过自然晾晒或烘道干燥，使其水分含量达到20%以下，然后送入固体焚烧炉进行燃烧，有机固形废物转化为CO₂，燃烧后的炉渣中，除中性盐组分含量有一定增加外，与传统锅炉炉渣无区别。

5.废水多效蒸发

采用6效蒸发装置，对经过处理的碱减量废水、染整废水进行蒸发，通过冷凝器收集蒸馏水，回用于生产。对蒸馏水进行测试分析，如有必要，可进行二次蒸馏，达到生产用蒸馏水的标准。

下面通过具体实施例进行详细说明。

实施例1

产量为7.5万米/天的定岛型超细纤维合成革的工厂，碱减量污水产生量大约1500吨/天，每年可回收蒸馏水36万吨，蒸馏水制造成本按5元/吨计，仅蒸馏水一项，年节约成本180万元。本发明废水处理成本约为每米产品0.56元，传统技术污水处理成本约为每米产品0.8元，本发明降低了污处成本。本实施例以处理碱减量废水为例，介绍具体的生产方法。

(1)废水收集：

构筑碱减量废水收集池，构建废水调节池；将每天产生的1500吨碱减量废水收集于碱减量废水收集池（容量为2500m³）中储存，可以持续储存到次日下午2:30。

(2)废水中和与初步沉淀：

将碱减量废水泵入废水调节池，再向废水调节池中加入甲酸，搅拌下进行中和反应，当废水表面出现COPET凝聚物时，测量废液pH值，pH值达到6.5-7.5后，停止加甲酸，持续反应1小时；同时将漂浮的COPET凝聚物（约1.5吨）移出废水调节池，转入干化处理；将废水转入转盘式固液分离装置中。

(3)废水固-液分离：

废水泵入转盘式固液分离装置后，向固液分离装置中加入废水质量0.1%～5%的非离子型聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂和废水质量0.5%～5%的聚合氯化铝(PAC)絮凝剂，开通气浮，进行固-液分离2小时～3小时，收集污泥（约1吨）。同时监测废液pH值，并通过加甲酸维持pH值为6.6-7.5。

(4)污泥蒸浓和干化：

将污泥和COPET凝聚物置入蒸浓罐中进行蒸浓（1吨的蒸浓罐3个，用2备1），温度控制在120℃，蒸浓1小时～1.5小时，得到浓缩污泥，通过冷凝收集蒸馏水，并回用于生产。

将浓缩污泥倾入搅拌机，掺入浓缩污泥质量5%～10%的粉煤，浓缩污泥质量1%～5%的黏土，浓缩污泥3%～5%的粉煤灰，混匀后，采用压榨式成型机将污泥制成蜂窝煤样固体混合燃料，干化后进入固体焚烧炉进行燃烧；产生热量应用于生产和废水多效蒸发。

(5)废水多效蒸发：

经固-液分离的废水，进入6效蒸发器中进行蒸发（4台蒸发器，用3备1），通过冷凝收集蒸馏水，并回用于生产；剩余残渣（固形物）并入污泥蒸浓罐继续进行处理，从而完成废水的零排放。

实施例2

产量为7.5万米/天的定岛型超细纤维合成革的工厂，碱减量污水产生量大约1500吨/天，染整废水2000吨/天，每年可回收蒸馏水84万吨，蒸馏水制造成本按5元/吨计，仅蒸馏水一项，年节约成本420万元。本发明废水处理成本约为每米产品1.3元，传统技术污水处理成本约为每米产品1.5元，本发明降低了污处成本。本实施例以处理碱减量废水和染整废水为例，介绍具体的生产方法。

(1)废水收集：

分别构筑碱减量废水收集池和染整废水收集池，构建废水调节池，将每天产生的1500吨碱减量废水收集于碱减量废水收集池（容量为2000m³）中储存，可以持续储存到次日下午2:30；将每天产生的2000吨染整废水收集于染整废水池（容量为1500m³的池子两个）储存，可以持续储存到次日下午6:00。

(2)废水中和与初步沉淀：

将碱减量废水和染整废水（碱减量废水和染整废水质量比为3:4）泵入废水调节池（容量为1500m³池子两个），再向废水调节池中加入乙酸，搅拌下进行中和反应，当废水表面出现COPET凝聚物时，测量废液pH值，pH值达到6.5-7.5后，停止加乙酸，持续反应1小时；同时将漂浮的COPET凝聚物（约1.5吨）移出废水调节池；然后将废水转入转盘式固液分离装置中。

(3)废水固-液分离：

废水泵入转盘式固液分离装置后，再向固液分离装置中加入废水质量2%～5%的非离子型聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂和废水质量2%～5%聚合氯化铝(PAC)絮凝剂，开通气浮，进行固-液分离2小时～3小时，收集污泥（约2吨）。同时监测废液pH值，并通过加乙酸维持pH值为6.6-7.5。

(4)污泥蒸浓和干化：

将污泥和COPET凝聚物置入蒸浓罐中进行蒸浓（1吨的蒸浓罐4个，用3备1），温度控制在120℃，蒸浓1小时～1.5小时得到浓缩污泥，通过冷凝装置冷凝后收集蒸馏水于蒸馏水储罐，并回用于生产。

将浓缩污泥倾入搅拌机，掺入浓缩污泥质量10%～15%的粉煤，浓缩污泥质量3%～8%的黏土，浓缩污泥质量1%～3%的粉煤灰，混匀后，采用压榨式成型机将浓缩污泥制成蜂窝煤样固体混合燃料，干化后进入固体焚烧炉进行燃烧；产生热量应用于生产和废水多效蒸发。

(5)废水多效蒸发：

经固-液分离的废水，进入6效蒸发器中进行蒸发（5台蒸发器，用4备1），通过冷凝装置冷凝后收集蒸馏水于蒸馏水储罐，并回用于生产；剩余残渣并入污泥蒸浓罐继续进行处理。

本发明在采用碱减量技术生产定岛型超细纤维合成革的系统中，结合应用废水收集、处理、回收新技术，形成一种在全生产过程中废水完全回收利，达到废水零排放的生产技术方法，彻底突破了原来生产系统存在废水排放量大、处理难度大、环境负荷大的技术瓶颈。新的生产技术系统，采用完全收集碱减量、染整废水进入收集池；在调节池中对废水进行混合、中和，加入特效絮凝剂；在转盘式固-液分离装置中，通过气浮和刮板分离进行固-液分离，得到废水和污泥；在蒸浓罐中对污泥进行蒸浓，收集冷凝出的蒸馏水，并用于生产，收集干化污泥；采用多效蒸发器对废水进行蒸发，收集冷凝出的蒸馏水，并用于生产，剩余残渣并入污泥蒸浓罐；得到的干化污泥在固体焚烧炉中燃烧，产生的热量应用于生产和废水处理。燃烧过程中不产生硫、氮氧化物，不产生重金属，不造成二次污染。

Claims (10)

1.一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)废水收集：

分别构筑碱减量废水收集池和染整废水收集池，构建废水调节池，将碱减量废水收集在碱减量废水收集池中，将染整废水收集在染整废水收集池中；

(2)废水中和与初步沉淀：

将碱减量废水和染整废水并入废水调节池或将碱减量废水并入废水调节池，再向调节池中加入酸并在搅拌下进行中和反应，当pH值为6.5-7.5时停止加酸，废水调节池内漂浮有固形物，将固形物清除后的废水转入转盘式固液分离装置中；

(3)废水固-液分离：

向转盘式固液分离装置中加入聚丙烯酰胺絮凝剂和聚合氯化铝絮凝剂；开通气浮，进行固-液分离；同时监测废水pH值，并使废水pH值维持在6.5-7.5；其中，加入聚丙烯酰胺絮凝剂的质量为废水质量的0.1%～5%，加入聚合氯化铝絮凝剂的质量为废水质量的0.5%～5%；

(4)污泥蒸浓和干化：

将固形物和固-液分离出的污泥在蒸浓罐中进行蒸浓，得到浓缩污泥，同时通过冷凝收集蒸馏水；

(5)废水多效蒸发：

将固-液分离的废水转入多效蒸发器中进行蒸发，通过冷凝收集蒸馏水；对蒸发器中剩余残渣并入污泥浓缩罐继续进行处理，完成废水的零排放。

2.根据权利要求1所述的一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其特征在于，所述的酸为甲酸、乙酸或盐酸。

3.根据权利要求1所述的一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺絮凝剂的平均分子量为200万～1500万。

4.根据权利要求1所述的一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其特征在于，所述的聚合氯化铝絮凝剂为粉状，且聚合氯化铝絮凝剂中Al₂O₃质量含量≥25%～28%。

5.根据权利要求1所述的一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其特征在于，所述固-液分离的时间为2-3小时。

6.根据权利要求1所述的一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其特征在于，所述蒸浓的温度为120℃，时间为1-1.5小时。

7.根据权利要求1所述的一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其特征在于，所述的多效蒸发器为六效蒸发器。

8.根据权利要求1所述的一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其特征在于，将步骤（4）中的浓缩污泥倾入搅拌机，掺入粉煤、黏土、粉煤灰，混匀后，采用压榨式成型机将污泥制成蜂窝煤样固体混合燃料，干化后进入固体焚烧炉进行燃烧；产生的热量应用于生产和废水多效蒸发。

9.根据权利要求8所述的一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其特征在于，所述粉煤的用量为浓缩污泥质量的5%～10%，黏土的用量为浓缩污泥质量的1%～5%，粉煤灰的用量为浓缩污泥质量的3%～5%。

10.根据权利要求1所述的一种定岛型超细纤维合成革制造过程中废水零排放方法，其特征在于，将冷凝收集的蒸馏水回用于生产。

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