CN103708668B - 一种精对苯二甲酸母液废水的处理方法 - Google Patents

一种精对苯二甲酸母液废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

<b>本发明涉及一种精对苯二甲酸母液废水的处理方法，它依次包括以下步骤：A、向精对苯二甲酸母液废水中加入重金属捕捉剂后，通过陶瓷膜分离装置得到澄清液和重金属浓缩液；B、将步骤A所得的澄清液引入反渗透装置中，得到废水浓缩液以及可直接用作工业用水的产水；C、将步骤B所得的废水浓缩液引入一级电驱动膜装置中，得到有机物清液和一次浓缩盐水；D、将一次浓缩盐水引入二级电驱动膜装置中得到二次浓缩盐水；E、将二次浓缩盐水引入蒸发器中，得到三次浓缩盐水；F、将三次浓缩盐水引入第一离心机中进行固液分离得到重金属残渣。本发明的目的是提供一种精对苯二甲酸母液废水的处理方法，分离回收重金属，实现污染零排放</b><b>。</b>

Description

一种精对苯二甲酸母液废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种精对苯二甲酸母液废水的处理方法，尤其是一种零排放的精对苯二甲酸母液废水的处理方法。
背景技术
精对苯二甲酸（PureTerephthalicAcid,PTA）是重要的大宗有机原料之一，是聚酯纤维的重要原料之一，广泛用于化学纤维、轻工、电子、建筑等各个方面。目前，PTA通常由对二甲苯（PX）经高温高压催化氧化，然后再经精制制得。在精制过程中，会产生大量的PTA母液废水。PTA母液废水中，除COD含量高外，还含有一定的钴、锰等重金属离子，若直接排放，不仅造成资源的巨大浪费，也会导致环境污染。且钴、锰等重金属离子的可生化能力比较差，很难利用常规废水处理方法来进行处理。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种精对苯二甲酸母液废水的处理方法，对PTA母液废水纯化，产水用作工业用水及纯化设备用水重复利用，分离回收其中的钴、锰离子等重金属，实现污染零排放。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种精对苯二甲酸母液废水（以下简称PTA母液废水）的处理方法，它依次包括以下步骤：
A、向精对苯二甲酸母液废水中加入重金属捕捉剂后，通过陶瓷膜分离装置进行分离以截留重金属沉淀物及固体杂质，得到澄清液和重金属浓缩液；
B、将步骤A所得的澄清液引入反渗透装置中，对澄清液中的有机物以及残留的离子进行浓缩，得到废水浓缩液以及可直接用作工业用水的产水；
C、将步骤B所得的废水浓缩液引入一级电驱动膜装置中，将有机物和离子分离，得到有机物清液和一次浓缩盐水；
D、将步骤C所得的一次浓缩盐水引入二级电驱动膜装置中，将残留的离子浓缩得到二次浓缩盐水和可直接用作工业用水的淡水；
E、将步骤D所得的二次浓缩盐水引入蒸发器中，得到结晶物和三次浓缩盐水；
F、将步骤E所得的结晶物和三次浓缩盐水引入第一离心机中进行固液分离得到重金属残渣和盐水。
优选地，步骤A中陶瓷膜分离装置的陶瓷膜为密集型陶瓷膜，其孔径为100～200nm，加入重金属捕捉剂后的精对苯二甲酸母液废水一次通过所述陶瓷膜分离装置进行全量过滤后，得到所述废水浓缩液以及澄清液。
优选地，步骤A中，将加入重金属捕捉剂后的精对苯二甲酸母液废水降温至30℃以下后，再通过陶瓷膜分离装置分离。
优选地，精对苯二甲酸母液废水储存在一储存池内，向所述储存池的内循环管路内加入所述重金属捕捉剂后，将所述储存池内的精对苯二甲酸母液废水引入陶瓷膜分离装置中。
更优选地，将步骤A所得的重金属浓缩液引入第二离心机中进行固液分离，得到重金属固态残渣和回用至所述储存池的清水。
优选地，步骤B中，先向所述澄清液加压1.5MPa后引入反渗透装置中。
优选地，所述反渗透装置具有三级渗透机构，所述澄清液依次通过反渗透装置的一级渗透机构、二级渗透机构、三级渗透机构。
优选地，步骤C中，将有机物浓缩液引入生物处理装置中以去除有机物，所得的排放水回流至陶瓷膜分离装置中。
优选地，步骤E中的蒸发器为MVR蒸发器。
更优选地，步骤F所得的盐水回流至所述MVR蒸发器。
优选地，所述一级电驱动膜装置和二级电驱动膜装置所需的水来自于步骤B所得的产水。
本发明采用以上方案，具有如下优点：通过密集型陶瓷膜分离装置截留住绝大部分的重金属，并经过离心分离的方式将重金属以固体的形式分离并回收；通过两次电驱动膜装置逐步将残留的重金属离子浓缩，蒸发后最终也以离心分离的方式将残留的重金属以固体的形式分离并回收，实现将PTA母液废水中的所有重金属全部分离回收；处理的中间过程产生的水均在处理过程中回用并重复利用，反渗透所得的产水达到工业用水的标准并直接用作工业用水，实现了废水处理的零排放。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。
精对苯二甲酸母液废水的处理方法，所处理的PTA母液废水含有的污染物主要有：有机物，钴、锰等重金属离子及其它离子，以及部分固体杂质等。其中，钴、锰的含量一般达到10ppm左右。该处理方法主要包括A-F六个步骤，六个步骤依次进行。
步骤A：向储存有PTA母液废水的储存池中加入重金属捕捉剂，重金属捕捉剂通过储存池的内循环管路加入，将储存池中的PTA母液废水持续地引入陶瓷膜分离装置中，陶瓷膜分离装置的陶瓷膜为密集型陶瓷膜，其孔径为100～200nm，优选为150nm左右，储存池中PTA母液废水一次通过陶瓷膜分离装置进行全量过滤分离以截留重金属沉淀物及固体杂质，得到澄清液和重金属浓缩液。此处的一次通过是指所有的PTA母液废水通过陶瓷膜后即可完全截留所有重金属沉淀物及固体杂质，分离所得的澄清液不需再次循环通过陶瓷膜分离装置进行二次或多次分离。
重金属捕捉剂是一种与重金属离子强力螯合的化工药剂，因能在常温和很宽的PH值条件范围内，与废水中的Cu2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等各种重金属离子进行化学反应，并在短时间内迅速生成不溶性、低含水量、容易过滤去除的絮状沉淀，从而达到从污水中去除重金属离子的目的。
陶瓷膜分离装置的陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等经高温烧结而成的具有多孔结构的紧密陶瓷过滤材料。本发明陶瓷膜分离装置所使用的陶瓷膜为密集型陶瓷膜，膜孔径在100-1000nm之间。常规陶瓷膜设备均采用“错流过滤”的运行方式，需要很大的循环流量，电能消耗很大。密集型陶瓷膜采用“全量过滤”的运行方式，无需循环流量，能耗很低。密集型陶瓷膜设备具有很高的过滤精度，大分子物质及固体颗粒均可被该陶瓷膜截留。
加入重金属捕捉剂的PTA母液废水须先冷却后再引入陶瓷膜分离装置，通常是由70℃冷却至30℃或以下，以降低污染物在PTA母液废水中的溶解度，将尽可能多的重金属沉淀物及固体杂质通过陶瓷膜截留。
将步骤A所得的重金属浓缩液引入第二离心机中进行固液分离，得到可回收去除的重金属固态残渣和清水，清水回用至所述储存池。
步骤B：将步骤A所得的澄清液通过增压泵等加压1.5MPa后，再引入反渗透装置中，对澄清液中的有机物（COD约为3000ppm）以及残留的重金属离子（钴、锰的含量均小于1ppm）进行浓缩，得到废水浓缩液以及符合工业用水标准的产水（电导率小于50μs/cm、重金属检不出、COD小于20ppm），产生可直接用作如电厂锅炉用水等工业用水。
本发明所用的反渗透装置为连续浓缩反渗透装置。连续浓缩反渗透设备是一种由多级膜构成的多级渗透机构串联组合的专用设备，能耐受料液中很高的有机物含量，浓缩倍率5倍以上。本实施例中所述的反渗透装置具有三级渗透机构，所述澄清液依次通过反渗透装置的一级渗透机构、二级渗透机构、三级渗透机构。
步骤C：将步骤B所得的废水浓缩液引入一级电驱动膜装置中，将废水浓缩液中的有机物（COD约为10000ppm）和重金属离子分离，得到有机物清液（电导率小于1000μs/cm）和一次浓缩盐水（含盐量约为13000ppm）。
电驱动膜装置通过在外加直流电场作用下，利用特种离子交换膜的透过性，使水中阴、阳离子作定向迁移，从而达到使水中的离子与水分离的目的。电驱动膜装置包括压板，钛涂铱电极板，极框，特种阴、阳膜、浓水隔板、淡水隔板以及水泵、高频电源整流器等辅助设备。电驱动膜装置在工业废水脱盐以及盐分浓缩上具有很好的应用效果。
将步骤C所得的有机物浓缩液引入工厂废水处理通常所使用的生物处理装置中以去除有机物，所得的产水回用至陶瓷膜分离装置中重复使用，减少废水处理过程中的排放直至零排放。生物处理装置是指主要目前广泛应用的借助微生物的分解作用把废水中有机物转化为简单的无机物，使污水得到净化的装置。包括活性污泥法和生物膜法等。
步骤D：将步骤C所得的一次浓缩盐水引入二级电驱动膜装置中，将残留的重金属离子进一步浓缩得到二次浓缩盐水（含盐量约为100000ppm）以及可直接用作工业用水的淡水（电导率小于1000μs/cm、重金属含量小于0.1ppm、COD小于20ppm），所得的淡水也可直接回用至二级电驱动膜装置中。
步骤E：将步骤D所得的二次浓缩盐水引入MVR蒸发器中，得到结晶物和三次浓缩盐水。
蒸发器（MechanicalVaporRecompression）为“机械式蒸汽再压缩”蒸发器。重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项技术，吨水蒸发成本小于25元。
步骤F：将步骤E所得的结晶物和三次浓缩盐水引入第一离心机中进行固液分离得到重金属残渣和盐水，盐水回流至MVR蒸发器中提高废水的利用次数，减少废水处理过程中的排放直至零排放。
所述一级电驱动膜装置和二级电驱动膜装置所需的水均来自于步骤B所得的产水。
通过密集型陶瓷膜分离装置截留住绝大部分的重金属，并经过离心分离的方式将重金属以固体的形式分离并回收；通过两次电驱动膜装置逐步将残留的重金属离子浓缩，蒸发后最终也以离心分离的方式将残留的重金属以固体的形式分离并回收，实现将PTA母液废水中的所有重金属全部分离回收；处理的中间过程产生的水均在处理过程中回用并重复利用，反渗透所得的产水达到工业用水的标准并直接用作工业用水，实现了废水处理的零排放。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种精对苯二甲酸母液废水的处理方法，其特征在于，它依次包括以下步骤：
A、向精对苯二甲酸母液废水中加入重金属捕捉剂后，通过陶瓷膜分离装置进行分离以截留重金属沉淀物及固体杂质，得到澄清液和重金属浓缩液，陶瓷膜分离装置的陶瓷膜的孔径为100～200nm，加入重金属捕捉剂后的精对苯二甲酸母液废水一次通过所述陶瓷膜分离装置进行全量过滤后，得到所述重金属浓缩液以及澄清液；
B、将步骤A所得的澄清液引入反渗透装置中，对澄清液中的有机物、残留的离子进行浓缩，得到废水浓缩液以及可直接用作工业用水的产水；
C、将步骤B所得的废水浓缩液引入一级电驱动膜装置中，将有机物和离子分离，得到有机物清液和一次浓缩盐水，将有机物浓缩液引入生物处理装置中以去除有机物，所得的排放水回流至陶瓷膜分离装置中；
D、将步骤C所得的一次浓缩盐水引入二级电驱动膜装置中，将残留的离子浓缩得到二次浓缩盐水和可直接用作工业用水的淡水；
E、将步骤D所得的二次浓缩盐水引入蒸发器中，得到结晶物和三次浓缩盐水；
F、将步骤E所得的结晶物和三次浓缩盐水引入第一离心机中进行固液分离得到重金属残渣和盐水；
步骤E中的蒸发器为MVR蒸发器，步骤F所得的盐水回流至所述MVR蒸发器。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤A中，将加入重金属捕捉剂后的精对苯二甲酸母液废水降温至30℃以下后，再通过陶瓷膜分离装置分离。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：精对苯二甲酸母液废水储存在一储存池内，向所述储存池的内循环管路内加入所述重金属捕捉剂后，将所述储存池内的精对苯二甲酸母液废水引入陶瓷膜分离装置中。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：将步骤A所得的重金属浓缩液引入第二离心机中进行固液分离，得到重金属固态残渣和回用至所述储存池的清水。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤B中，先向所述澄清液加压1.5MPa后引入反渗透装置中。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述反渗透装置具有三级渗透机构，所述澄清液依次通过反渗透装置的一级渗透机构、二级渗透机构、三级渗透机构。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述一级电驱动膜装置和二级电驱动膜装置所需的水来自于步骤B所得的产水。
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