CN107500464B - 一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法,包括以下步骤：酸性废水的预处理；预处理后的酸性废水利用膜过滤浓缩系统进行处理，将酸性废水过滤浓缩，滤液回用至粘胶纤维生产系统；将膜过滤浓缩系统分离出的酸性废水浓缩液经过蒸发系统进一步蒸发浓缩，并将得到的最终浓缩液和产生的冷凝水回用至粘胶纤维生产系统。本发明将粘胶纤维工厂排放的酸性废水处理后，实现水循环使用，并回收利用其中所含的硫酸和硫酸盐。降低粘胶纤维工厂外排水的含盐量，降低污水处理成本和生产成本。

Description

一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法
技术领域
本发明涉及一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，属于粘胶纤维生产领域，尤其是粘胶纤维酸性废水的处理领域。
背景技术
粘胶纤维工厂纺练车间排放的酸性废水含有硫酸、硫酸钠、硫酸锌，现在的处理方式是：酸性废水排放至污水处理厂和其它污水混合后统一处理，大量含盐废水的外排不但影响后续废水的生化处理效果，还浪费能源。研究改变酸性水处理工艺，回收酸性水中的硫酸、硫酸钠及硫酸锌，不但可以降低外排水里酸和盐含量，降低生化处理难度，降低污水处理成本，更符合环保和节能降本的发展趋势。随着行业竞争和环保政策的日益严格，粘胶企业开始重视酸性水的回用处理。现已有粘胶企业采用的蒸发的方式对酸性废水进行浓缩回用，蒸发系统存在投资大，运行费用高的缺点，成本高能耗大成为酸性水浓缩回用工艺发展的最大制约。目前，膜过滤浓缩技术以其能耗低，效率高的优点在处理含盐废水领域得到广泛应用，但此技术不适合处理含高浓盐废水。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，其工艺可行，节能高效，并可实现资源循环利用，达到节能减排的目的。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，包括以下步骤：
(1)酸性废水的预处理；
(2)预处理后的酸性废水利用膜过滤浓缩系统进行处理，将酸性废水过滤浓缩，滤液回用至粘胶纤维生产系统；
(3)将膜过滤浓缩系统分离出的酸性废水浓缩液经过预热后进入蒸发系统进一步蒸发浓缩，并将得到的最终浓缩液和产生的冷凝水回用至粘胶纤维生产系统。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述酸性废水为在粘胶纤维生产过程中排放的夹带酸浴的纤维冲洗水，排放位置在纤维切断前或纤维切断后。
粘胶纤维的制备方法通常包括粘胶的制备、纺丝成型、后处理三个步骤，一般是由纤维素原料提取出纯净的α－纤维素(称为浆粕)，用烧碱、二硫化碳处理，得到橙黄色的纤维素黄原酸钠，再溶解在稀氢氧化钠溶液中，成为粘稠的纺丝原液，称为粘胶。粘胶经过滤、熟成(在一定温度下放置约18～30h，以降低纤维素黄原酸酯的酯化度)、脱泡后，进行湿法纺丝，凝固浴(酸浴)由硫酸、硫酸钠和硫酸锌组成。粘胶中的纤维素黄原酸钠与凝固浴中的硫酸作用而分解，纤维素再生而析出，所得纤维素纤维经水洗、脱硫、漂白、干燥后成为粘胶纤维。本发明处理的废水是在粘胶纤维工厂生产粘胶纤维的生产线中，纺练车间进行湿法纺丝时产生的夹带酸浴的纤维冲洗水，该废水从纺练车间排放出来的位置在湿法纺丝的纤维切断前或纤维切断后。
进一步，所述酸性废水的温度为85-98℃，各组份浓度为硫酸5-13g/L、硫酸钠15-40g/L、硫酸锌0.3-1.1g/L，浊度为30-50ntu。
因为凝固浴由硫酸、硫酸钠和硫酸锌组成，其冲洗水也自然含有这些物质。而浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中的悬浮物一般是泥土、砂粒、微细的有机物和无机物、浮游生物、微生物和胶体物质等。水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关，而且与它们的大小、形状及折射系数等有关。由此可见，酸性废水中明显还含有一定量的悬浮物。
进一步，步骤(1)中所述酸性废水的预处理具体为：酸性废水集中收集后，恒温搅拌并自然沉降，然后过滤去除水中悬浮物。
更具体的，将酸性废水用泵输送到收集罐中集中收集，保持恒温搅拌预先设定的时间后，停止搅拌，靠重力作用自然沉降。
进一步，所述收集罐为碳钢衬高温胶设备，并带有搅拌器。
本发明的收集罐可以由耐高温的碳钢衬胶储罐改造而成，其耐温范围在100-110℃，其上加装搅拌器，并配合一些现有的检测系统和控制系统，可以进行本发明步骤(1)。具体的，搅拌器为框式或浆式搅拌器，搅拌器的转速50-100rpm。
进一步，酸性废水恒温搅拌的温度为85-95℃，搅拌采用框式或桨式搅拌器，其转速50-100rpm，时间为1.5-3h；自然沉降的时间为1-2h，在自然沉降后将酸性废水的温度降至30-38℃；过滤采用0.1um-10um孔径的微过滤设备。
微过滤是指将颗粒从流体(气体或液体)中分离出来的一种技术，属于过滤技术中的一种，它与其他的分离方法及适用范围有所不同，介于常规过滤和超滤之间。
综上所述，本发明步骤(1)酸性废水的预处理的具体步骤是：酸性废水经过集中收集至带搅拌的设备后搅拌，然后经过自然沉降，将水中溶解的胶体物质和其它杂质析出并沉降下来，然后降温至30-38℃后，用过滤设备将析出的沉降物和悬浮物过滤去除。其原理是：酸性废水中溶的胶体物质和其它杂质会随着搅拌不断碰撞团聚成大颗粒，停止搅拌自然沉降1-2小时，形成的大颗粒胶体粒子会析出沉积在收集罐底部，然后经过过滤设备除去析出的沉降物和悬浮物，将水的浊度降至8-15ntu。
本发明采用搅拌、沉降、降温和过滤的方式除去酸性废水中的胶体物质和其它悬浮物，降低废水的浊度并将其降温，提高下一步利用膜过滤浓缩系统进行进一步处理的运行效率，降低运行成本，延长膜使用周期，缩短膜清洗时间，对膜过滤浓缩技术应用于粘胶纤维酸性废水处理具有推动和指导意义。
步骤(1)中自然沉降后的降温是利用换热降温和真空闪发降温的方式，降温的目的是使酸性废水达到经过膜过滤浓缩系统所需要的温度，过高的温度会对膜过滤浓缩系统产生破坏，而且不利于过滤浓缩的进行。而具体降温，可以是一部分通过换热降温的方式，另一部分通过真空闪发降温的方式，具体处理量的比例可以根据实际生产及换热的需要进行调整。换热降温采用的是换热器，为换热器提供冷源的是步骤(2)中酸性废水经过膜过滤浓缩系统处理后的酸性废水浓缩液，真空闪发降温时产生的二次蒸汽用于步骤(3)的蒸发系统，酸性废水降温过程不额外引入冷源，并充分收集降温时的热能利用至蒸发系统。
进一步，步骤(2)中所述膜过滤浓缩系统采用超滤、反渗透或超滤、电渗析的膜组合处理方式，或者，采用陶瓷膜、反渗透或陶瓷膜、电渗析的膜组合处理方式。
本发明中的膜过滤浓缩系统可以采用以超滤为主的膜过滤浓缩方式，即采用超滤+反渗透或者超滤+电渗析的膜组合处理方式，也可以采用以陶瓷膜为主的膜过滤浓缩方式，即陶瓷膜+反渗透或者陶瓷膜+电渗析的膜组合处理方式。超滤和陶瓷膜均是以压力为推动力的膜分离技术，在一定的压力下，只允许水、盐、小分子物质透过膜，而水中的悬浮物被截留在膜内，两者均用于酸性废水的进一步预处理，将酸性废水的浊度将至1ntu以下，使水质达到进反渗透或电渗析系统进一步浓缩的要求。
进一步，膜过滤浓缩系统处理后的酸性废水浓缩液的温度为33-40℃；各组份浓度为硫酸25-30g/L、硫酸钠75-90g/L、硫酸锌2-2.5g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出的滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
进一步，步骤(3)中膜过滤浓缩系统处理后的酸性废水浓缩液先经过预热后再进入蒸发系统，预热后的温度为82-90℃。
步骤(2)得到的酸性废水浓缩液的初始温度并不高，为了后续更好的进行蒸发浓缩，需要先进行预热，而预热所用热源为之前步骤(1)经过搅拌之后的温度较高的酸性废水，也就是说，步骤(1)搅拌之后的温度较高的酸性废水与这里膜过滤浓缩系统处理后的温度较低的酸性废水浓缩液互为冷热源，通过换热器对两处液体进行换热，提供热能的综合利用，减少能耗和运行成本。
进一步，所述蒸发系统采用多效蒸发装置、多级闪蒸装置或MVR蒸发器，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液中各组份浓度为硫酸115-120g/L、硫酸钠345-360g/L、硫酸锌9.5-12g/L。
进一步，将经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
膜过滤浓缩系统适合处理低浓度的酸性废水，先对预处理后的粘胶纤维生产过程中排放的夹带酸浴的纤维冲洗水进行膜过滤浓缩，初步提升酸性和盐浓度。而蒸发系统适合处理高浓度的酸性废水，可以进一步提高废水中酸性和盐浓度，使得浓缩后的酸性废水可以用于粘胶纤维生产车间中的酸浴系统。两个系统中产生的滤液和冷凝水也可以作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
本发明将粘胶纤维工厂排放的酸性废水处理后，回收的水循环使用，并回收利用其中所含的硫酸和硫酸盐，实现酸性废水的零排放。酸性废水回收利用后，粘胶纤维工厂的外排水中只含有低碱性废水和其他设备冲洗水，排水的含盐量会大幅降低，同时可以降低污水处理成本和生产成本。
本发明的有益效果是：采用膜过滤浓缩系统和蒸发系统相结合的生产工艺对酸性废水进行浓缩处理，充分发挥蒸发系统和膜过滤浓缩系统分别对高低浓度废水处理的技术优势，可以节省设备投资和运行费用，提高运行效率。本发明既可以降低外排水盐含量，实现资源循环使用，降低污水处理成本和生产成本,对整个粘胶纤维产业的良性发展具有推动和指导意义。
附图说明
图1为本发明处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法的工艺流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、预处理系统，2、膜过滤浓缩系统，3、蒸发系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明针对的对象是粘胶纤维工厂纺练车间排放的夹带酸浴的纤维冲洗水，排放位置在纤维切断前或纤维切断后，水温85-98℃，含硫酸5-13g/L、硫酸钠15-40g/L、硫酸锌0.3-1.1g/L，浊度30-50ntu。将酸性废水先经过预处理系统1进行预处理，具体为先集中收集至带搅拌器的收集罐后，恒温搅拌(温度为85-95℃，搅拌时间为1.5-3h)，然后经过自然沉降(沉降时间是1-2h)，将水中溶解的胶体物质和其它杂质析出并沉降下来，并利用换热降温和真空闪发降温的方式降温至30-38℃，再用0.1μm-10μm孔径的微过滤设备将析出的沉降物和悬浮物过滤去除，将浊度降低至8-15ntu。预处理后的酸性废水即可导入到膜过滤浓缩系统2进行进一步处理，膜过滤浓缩系统2采用超滤、反渗透或超滤、电渗析的膜组合处理方式，或者，采用陶瓷膜、反渗透或陶瓷膜、电渗析的膜组合处理方式，膜过滤浓缩系统2处理分离出的滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统，而膜过滤浓缩系统2处理后的酸性废水浓缩液的温度为33-40℃；各组份浓度为硫酸25-30g/L、硫酸钠75-90g/L、硫酸锌2-2.5g/L，先经过预热后再进入蒸发系统3，预热后的温度为82-90℃。将膜过滤浓缩系统2分离出的酸性废水浓缩液经过蒸发系统3进一步蒸发浓缩，蒸发系统3采用多效蒸发装置、多级闪蒸装置或MVR蒸发器，经过蒸发系统3处理后得到的最终浓缩液中各组份浓度为硫酸115-120g/L、硫酸钠345-360g/L、硫酸锌9.5-12g/L，经过蒸发系统3处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统3产生的冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
以下用具体实施例和对比例来说明上述问题。
实施例1
将85℃的200m3/h酸性废水(经检测，含硫酸5g/L、硫酸钠15g/L、硫酸锌0.3g/L，浊度50ntu)集中到带搅拌器的收集罐后，保持恒温85℃，搅拌3小时。酸性废水中溶解的胶体和其它杂质会随着搅拌不断碰撞团聚成大颗粒，停止搅拌自然沉降2小时后形成的大颗粒胶体粒子会析出随着重力作用沉积在收集罐底部。根据排水温度和换热要求将酸性废水按比例分成两部分进行降温处理，占总排放量75％的高温酸性废水利用多级真空闪发的方式降温至30℃，真空闪发系统产生的5.6t/h的大于60℃的二次蒸汽进入蒸发系统使用，占总排放量25％的高温酸性废水与膜过滤浓缩系统分离出来的33℃的浓缩液利用换热器换热降温至35℃，同时将膜过滤浓缩液加热至82℃。两部分降温后的酸性废水混合后经过5μm孔径的微过滤设备除去析出的沉降物和悬浮物，将酸性废水的浊度从50ntu降至15ntu。
预处理后浊度降至15ntu的酸性废水到膜过滤浓缩系统进行进一步处理，膜过滤装置采用超滤+反渗透的组合方式。经过膜过滤浓缩系统处理后得到40m3/h的酸性废水浓缩液，温度为33℃；各组份浓度为硫酸25g/L、硫酸钠75g/L、硫酸锌2g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出的160m3/h滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
将预热至82℃的酸性废水膜过滤浓缩液经过蒸发系统进一步蒸发浓缩，蒸发系统采用多效蒸发装置，经过蒸发系统处理后得到的最终8.5m3/h的浓缩液中各组份浓度为硫酸115g/L、硫酸钠345g/L、硫酸锌9.5g/L，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的31.5m3/h冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
实施例2
将85℃的200m3/h酸性废水(经检测，含硫酸5g/L、硫酸钠15g/L、硫酸锌0.3g/L，浊度50ntu)集中到带搅拌器的收集罐后，保持恒温85℃，搅拌2.5小时。酸性废水中溶解的胶体和其它杂质会随着搅拌不断碰撞团聚成大颗粒，停止搅拌自然沉降1.5小时后形成的大颗粒胶体粒子会析出随着重力作用沉积在收集罐底部。根据排水温度和换热要求将酸性废水按比例分成两部分进行降温处理，占总排放量80％的高温酸性废水利用多级真空闪发的方式降温至30℃，真空闪发系统产生的5.6t/h的大于60℃的二次蒸汽进入蒸发系统使用，占总排放量20％的高温酸性废水与膜过滤浓缩系统分离出来的33℃的浓缩液利用换热器换热降温至35℃，同时将膜过滤浓缩液加热至82℃。两部分降温后的酸性废水混合后经过5μm孔径的微过滤设备除去析出的沉降物和悬浮物，将酸性废水的浊度从50ntu降至15ntu。
预处理后浊度降至15ntu的酸性废水到膜过滤浓缩系统进行进一步处理，膜过滤浓缩装置采用超滤+电渗析的膜组合方式。经过膜过滤浓缩系统处理后得到33m3/h的酸性废水浓缩液，温度为33℃；各组份浓度为硫酸30g/L、硫酸钠90g/L、硫酸锌2.5g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出的167m3/h滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
将预热至82℃的酸性废水浓缩液经过蒸发系统进一步蒸发浓缩，蒸发系统采用多级闪蒸装置，经过蒸发系统处理后得到的最终8.4m3/h的浓缩液中各组份浓度为硫酸115g/L、硫酸钠345g/L、硫酸锌9.5g/L，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的24.6m3/h冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
实施例3
将90℃的200m3/h酸性废水(经检测，含硫酸10g/L、硫酸钠30g/L、硫酸锌0.8g/L，浊度40ntu)集中到带搅拌器的收集罐后，保持恒温88℃，搅拌2小时。酸性废水中溶解的胶体和其它杂质会随着搅拌不断碰撞团聚成大颗粒，停止搅拌自然沉降1.5小时后形成的大颗粒胶体粒子会析出随着重力作用沉积在收集罐底部。根据排水温度和换热要求将酸性废水按比例分成两部分进行降温处理，占总排放量52％的高温酸性废水利用多级真空闪发的方式降温至30℃，真空闪发系统产生的4.6t/h的大于60℃的二次蒸汽进入蒸发系统使用，占总排放量48％的高温酸性废水与膜过滤浓缩系统分离出来的35℃的浓缩液利用换热器换热降温至38℃，同时将膜过滤浓缩液加热至85℃。两部分降温后的酸性废水混合后经过10μm孔径的微过滤设备除去析出的沉降物和悬浮物，将酸性废水的浊度从40ntu降至10ntu。
预处理后浊度降至10ntu的酸性废水到膜过滤浓缩系统进行进一步处理，膜过滤浓缩装置采用陶瓷膜+反渗透的膜组合方式。经过膜过滤浓缩系统处理后得到80m3/h的酸性废水浓缩液，温度为35℃；各组份浓度为硫酸25g/L、硫酸钠75g/L、硫酸锌2g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出的120m3/h滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
将预热至85℃的酸性废水浓缩液经过蒸发系统进一步蒸发浓缩，蒸发系统采用多效蒸发装置，经过蒸发系统处理后得到的最终17.4m3/h的浓缩液中各组份浓度为硫酸115g/L、硫酸钠345g/L、硫酸锌9.5g/L，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的62.6m3/h冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
实施例4
将95℃的200m3/h酸性废水(经检测，含硫酸10g/L、硫酸钠30g/L、硫酸锌0.8g/L，浊度40ntu)集中到带搅拌器的收集罐后，保持恒温88℃，搅拌2小时。酸性废水中溶解的胶体和其它杂质会随着搅拌不断碰撞团聚成大颗粒，停止搅拌自然沉降1小时后形成的大颗粒胶体粒子会析出随着重力作用沉积在收集罐底部。根据排水温度和换热要求将酸性废水按比例分成两部分进行降温处理，占总排放量60％的高温酸性废水利用多级真空闪发的方式降温至30℃，真空闪发系统产生的5.4t/h的大于60℃的二次蒸汽进入蒸发系统使用，占总排放量40％的高温酸性废水与膜过滤浓缩系统分离出来的35℃的浓缩液利用换热器换热降温至38℃，同时将膜过滤浓缩液加热至85℃。两部分降温后的酸性废水混合后经过10μm孔径的微过滤设备除去析出的沉降物和悬浮物，将酸性废水的浊度从40ntu降至10ntu。
预处理后浊度降至10ntu的酸性废水到膜过滤浓缩系统进行进一步处理，膜过滤浓缩装置采用陶瓷膜+电渗析的膜组合方式。经过膜过滤浓缩系统处理后得到66.5m3/h的酸性废水浓缩液，温度为35℃；各组份浓度为硫酸30g/L、硫酸钠90g/L、硫酸锌2.5g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出的滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统，膜过滤浓缩系统采用超滤、反渗透、电渗析的膜组合处理方式，膜过滤浓缩系统处理分离出的133.5m3/h滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
将预热至85℃的酸性废水浓缩液经过蒸发系统进一步蒸发浓缩，蒸发系统采用MVR装置，经过蒸发系统处理后得到的最终16.5m3/h的浓缩液中各组份浓度为硫酸120g/L、硫酸钠360g/L、硫酸锌10g/L，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的50m3/h冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
实施例5
将98℃的200m3/h酸性废水(经检测，含硫酸13g/L、硫酸钠40g/L、硫酸锌1.1g/L，浊度30ntu)集中到带搅拌器的收集罐后，保持恒温95℃，搅拌1.5小时。酸性废水中溶解的胶体和其它杂质会随着搅拌不断碰撞团聚成大颗粒，停止搅拌自然沉降1小时后形成的大颗粒胶体粒子会析出随着重力作用沉积在收集罐底部。根据排水温度和换热要求将酸性废水按比例分成两部分进行降温处理，占总排放量40％的高温酸性废水利用多级真空闪发的方式降温至30℃，真空闪发系统产生的4.7t/h的大于60℃的二次蒸汽进入蒸发系统使用，占总排放量60％的高温酸性废水与膜过滤浓缩系统分离出来的35℃的浓缩液利用换热器换热降温至38℃，同时将膜过滤浓缩液加热至90℃。两部分降温后的酸性废水混合后经过10μm孔径的微过滤设备除去析出的沉降物和悬浮物，将酸性废水的浊度从30ntu降至8ntu。
预处理后浊度降至8ntu的酸性废水到膜过滤浓缩系统进行进一步处理，膜过滤浓缩装置采用超滤+反渗透的膜组合方式。经过膜过滤浓缩系统处理后得到104m3/h的酸性废水浓缩液，温度为35℃；各组份浓度为硫酸25g/L、硫酸钠75g/L、硫酸锌2g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出的96m3/h滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
将预热至90℃的酸性废水浓缩液经过蒸发系统进一步蒸发浓缩，蒸发系统采用多效蒸发装置，经过蒸发系统处理后得到的最终22.5m3/h的浓缩液中各组份浓度为硫酸115g/L、硫酸钠345g/L、硫酸锌9.5g/L，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的73.5m3/h冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
实施例6
将98℃的200m3/h酸性废水(经检测，含硫酸13g/L、硫酸钠40g/L、硫酸锌1.1g/L，浊度30ntu)集中到带搅拌器的收集罐后，保持恒温95℃，搅拌1小时。酸性废水中溶解的胶体和其它杂质会随着搅拌不断碰撞团聚成大颗粒，停止搅拌自然沉降1小时后形成的大颗粒胶体粒子会析出随着重力作用沉积在收集罐底部。根据排水温度和换热要求将酸性废水按比例分成两部分进行降温处理，占总排放量50％的高温酸性废水利用多级真空闪发的方式降温至30℃，真空闪发系统产生的5.9t/h的大于60℃的二次蒸汽进入蒸发系统使用，占总排放量50％的高温酸性废水与膜过滤浓缩系统分离出来的35℃的浓缩液利用换热器换热降温至38℃，同时将膜过滤浓缩液加热至90℃。两部分降温后的酸性废水混合后经过10μm孔径的微过滤设备除去析出的沉降物和悬浮物，将酸性废水的浊度从30ntu降至8ntu。
预处理后浊度降至8ntu的酸性废水到膜过滤浓缩系统进行进一步处理，膜过滤浓缩装置采用超滤+电渗析的膜组合方式。经过膜过滤浓缩系统处理后得到86.5m3/h的酸性废水浓缩液，温度为35℃；各组份浓度为硫酸30g/L、硫酸钠90g/L、硫酸锌2.5g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出113.5m3/h的滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
将预热至90℃的酸性废水浓缩液经过蒸发系统进一步蒸发浓缩，蒸发系统采用多级闪蒸装置，经过蒸发系统处理后得到的最终21.5m3/h的浓缩液中各组份浓度为硫酸120g/L、硫酸钠360g/L、硫酸锌10g/L，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的65m3/h冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
对比例1
将85℃的200m3/h酸性废水(经检测，含硫酸5g/L、硫酸钠15g/L、硫酸锌0.3g/L，浊度50ntu)集中到带搅拌器的收集罐后，保持恒温85℃，搅拌3小时。酸性废水中溶解的胶体和其它杂质会随着搅拌不断碰撞团聚成大颗粒，停止搅拌自然沉降2小时后形成的大颗粒胶体粒子会析出随着重力作用沉积在收集罐底部。根据排水温度和换热要求将酸性废水按比例分成两部分进行降温处理，占总排放量75％的高温酸性废水利用多级真空闪发的方式降温至30℃，真空闪发系统产生的5.6t/h的大于60℃的二次蒸汽进入蒸发系统使用，占总排放量25％的高温酸性废水与膜过滤浓缩系统分离出来的33℃的浓缩液利用换热器换热降温至35℃，同时将膜过滤浓缩液加热至82℃。两部分降温后的酸性废水混合后经过5μm孔径的微过滤设备除去析出的沉降物和悬浮物，将酸性废水的浊度从50ntu降至15ntu。
预处理后浊度降至15ntu的酸性废水到膜过滤浓缩系统进行进一步处理，膜过滤装置采用超滤+反渗透的组合方式。经过膜过滤浓缩系统处理后得到40m3/h的酸性废水浓缩液，温度为33℃；各组份浓度为硫酸25g/L、硫酸钠75g/L、硫酸锌2g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出的160m3/h滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
对比例2
将95℃的200m3/h酸性废水(经检测，含硫酸10g/L、硫酸钠30g/L、硫酸锌0.8g/L，浊度40ntu)集中后不经过预处理，直接进入多效蒸发系统蒸发浓缩处理，得到17m3/h的浓缩液中各组份浓度为硫酸115g/L、硫酸钠345g/L、硫酸锌9.5g/L，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的183m3/h冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
对比例3
将98℃的200m3/h酸性废水(经检测，含硫酸13g/L、硫酸钠40g/L、硫酸锌1.1g/L，浊度30ntu)集中后，不进行搅拌沉降，只利用5μm孔径的微过滤设备粗过滤一下，直接进入膜过滤浓缩系统进行进一步处理，膜过滤浓缩装置采用超滤+反渗透的膜组合方式。经过膜过滤浓缩系统处理后得到85m3/h的酸性废水浓缩液，温度为35℃；各组份浓度为硫酸30g/L、硫酸钠90g/L、硫酸锌2.5g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出115m3/h的滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
将预热至90℃的酸性废水浓缩液经过蒸发系统进一步蒸发浓缩，蒸发系统采用多级闪蒸装置，经过蒸发系统处理后得到的最终20m3/h的浓缩液中各组份浓度为硫酸120g/L、硫酸钠360g/L、硫酸锌10g/L，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的65m3/h冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
对比例4
将98℃的200m3/h酸性废水(经检测，含硫酸13g/L、硫酸钠40g/L、硫酸锌1.1g/L，浊度30ntu)集中到带搅拌器的收集罐后，保持恒温95℃，搅拌1小时。酸性废水中溶解的胶体和其它杂质会随着搅拌不断碰撞团聚成大颗粒，停止搅拌自然沉降1小时后形成的大颗粒胶体粒子会析出随着重力作用沉积在收集罐底部。利用多级真空闪发的方式降温至35℃，真空闪发系统产生的10t/h的大于60℃的二次蒸汽进入蒸发系统使用，降温后的酸性废水混合后经过5μm孔径的微过滤设备除去析出的沉降物和悬浮物，将酸性废水的浊度从30ntu降至8ntu。
预处理后浊度降至8ntu的酸性废水到膜过滤浓缩系统进行进一步处理，膜过滤浓缩装置采用超滤+电渗析的膜组合方式。经过膜过滤浓缩系统处理后得到86.5m3/h的酸性废水浓缩液，温度为36℃；各组份浓度为硫酸30g/L、硫酸钠90g/L、硫酸锌2.5g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出113.5m3/h的滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
36℃的酸性废水浓缩液进入蒸发系统蒸发浓缩处理，蒸发采用多级闪蒸装置，经过蒸发系统处理后得到的最终21.5m3/h的浓缩液中各组份浓度为硫酸120g/L、硫酸钠360g/L、硫酸锌10g/L，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的65m3/h冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
对比分析
本发明和对比例中回收率和运行数据分析：
Figure BDA0001421535620000151
经过对比分析，采用本发明的生产工艺(实施例1-6)，可以有效回收酸性废水中的硫酸、硫酸锌、硫酸钠并实现水回用，同时，延长超滤膜和陶瓷膜的清洗周期，并且对热量进行平衡和利用，可以降低多效蒸发系统的运行成本。对比例1虽然膜清洗周期和膜组合分离1m3滤液的成本和本发明效果一致，但是，经过膜处理后的酸性废水浓缩液中，硫酸和硫酸钠、硫酸锌的浓度远低于酸浴要求的浓度，没有回收利用的价值。对比例2中酸性废水不利用膜浓缩装置对酸性废水进行初步浓缩，直接利用蒸发系统蒸发浓缩，虽然蒸发每吨水成本和本发明一致，但蒸发系统蒸出水量多，会造成总运行成本增加。对比例3中酸性废水不经过预处理，会造成超滤膜和陶瓷膜清洗周期缩短，膜频繁清洗造成膜系统分离1m3水成本增加。对比例4中酸性废水膜浓缩液不经过预热直接用蒸发装置蒸发浓缩，造成蒸发系统能耗增加，蒸发1t水成本在50元左右。
通过上述对比分析，可以看出，本发明利用简单有效的方法将酸性废水中溶解的胶体和其它杂质去除，提高膜过滤浓缩系统的运行效率，降低运行成本；充分平衡和利用酸性废水的降温和升温的热能，降低系统整体能耗；酸性废水经过处理后，所含的硫酸和硫酸盐可以回用至粘胶纤维工厂的酸浴系统，产生的滤液和冷凝水可以作为生产用水回应至生产。实现酸性废水循环使用，节省酸性废水处理费用，减少生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)酸性废水的预处理，具体为：酸性废水集中收集后，恒温搅拌并自然沉降，经过降温达到30-38℃，然后过滤去除水中悬浮物；酸性废水恒温搅拌的温度为85-95℃，搅拌采用框式或桨式搅拌器，其转速50-100rpm，时间为1.5-3h；自然沉降的时间为1-2h，在自然沉降后将酸性废水的温度降至30-38℃；过滤采用0.1um-10um孔径的微过滤设备；沉降后的酸性废水分成两部分，分别使用换热器降温和真空闪发两种形式进行降温，两种形式的处理量的比例根据酸性废水的排风温度及预热后的温度要求进行自动调整；为换热器降温提供冷源的是步骤(2)中的酸性废水经过膜过滤后的后的浓缩液；真空闪发降温时产生的二次蒸汽用于步骤(3)的蒸发系统；
(2)预处理后的酸性废水利用膜过滤浓缩系统进行处理，将酸性废水过滤浓缩，滤液回用至粘胶纤维生产系统；
(3)将膜过滤浓缩系统分离出的酸性废水浓缩液经过预热后进入蒸发系统进一步蒸发浓缩，并将得到的最终浓缩液和产生的冷凝水回用至粘胶纤维生产系统；酸性废水浓缩液预热使用换热器，为其提供热源的是步骤(1)中的经过搅拌沉降后的酸性废水。
2.根据权利要求1所述一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，其特征在于，所述酸性废水为在粘胶纤维生产过程中排放的夹带酸浴的纤维冲洗水，排放位置在纤维切断前或纤维切断后。
3.根据权利要求2所述一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，其特征在于，所述酸性废水的温度为85-98℃，各组份浓度为硫酸5-13g/L、硫酸钠15-40g/L、硫酸锌0.3-1.1g/L，浊度为30-50ntu。
4.根据权利要求1至3任一项所述一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，其特征在于，步骤(2)中所述膜过滤浓缩系统采用超滤、反渗透或超滤、电渗析的膜组合处理方式，或者，采用陶瓷膜、反渗透或陶瓷膜、电渗析的膜组合处理方式。
5.根据权利要求4所述一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，其特征在于，膜过滤浓缩系统处理后的酸性废水浓缩液的温度为33-40℃；各组份浓度为硫酸25-30g/L、硫酸钠75-90g/L、硫酸锌2-2.5g/L，膜过滤浓缩系统处理分离出的滤液作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
6.根据权利要求1至3任一项所述一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，其特征在于，步骤(3)中膜过滤浓缩系统处理后的酸性废水浓缩液先经过预热后再进入蒸发系统，预热后的温度为82-90℃。
7.根据权利要求6所述一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，其特征在于，所述蒸发系统采用多效蒸发装置、多级闪蒸装置或MVR蒸发器，经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液中各组份浓度为硫酸115-120g/L、硫酸钠345-360g/L、硫酸锌9.5-12g/L。
8.根据权利要求7所述一种处理粘胶纤维工厂酸性废水的方法，其特征在于，将经过蒸发系统处理后得到的最终浓缩液回用至粘胶纤维生产系统中的酸浴步骤，蒸发系统产生的冷凝水作为生产用水回用至粘胶纤维生产系统。
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