CN109264827A - 处理废聚酯瓶片洗涤废水的陶瓷膜分离处理方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理废聚酯瓶片洗涤废水的陶瓷膜分离处理方法和系统，该系统包括陶瓷膜组件、用于储存多种膜清洗剂的清洗箱、第一泵、第二泵、第三泵、第四泵、压缩二氧化碳储罐、文丘里喷嘴、气体过滤器、供料箱、液体过滤器、废水原液箱、时间继电器、加热器、温度控制器和压力表等。所述的系统和方法采用陶瓷膜分离技术可以高效处理碱性难降解洗涤废水，陶瓷膜组件反冲洗效率高。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种处理废聚酯瓶片洗涤废水的陶瓷膜分离处理方法和系统。
背景技术
聚酯(Polyethylene terephthalate，简称PET)属于线型饱和聚酯树脂，具有较好的结晶性、耐热性和尺寸稳定性，现已广泛应用在食品饮料包装材料中。随着城市生活水平和消费结构的不断调整，全国瓶级聚酯消耗量以每年30％的速度增长，目前，瓶级聚酯使用量约达300万吨，而北京市每年约产生15万吨废旧聚酯瓶。与此同时，城市废物回收利用行业一直处于无序、分散、自发回收交易的状态，造成资源浪费和二次环境污染。
针对聚酯包装循环利用体系尚不健全的现状，国内某工业园区内的再生瓶级聚酯切片生产厂商利用“瓶到瓶级”工艺将废旧聚酯瓶生产加工成再生瓶级聚酯切片。该厂实现从“商品聚酯瓶—消费后废聚酯瓶—再生瓶级聚酯切片—商品聚酯瓶”的闭式循环，生产的再生瓶级聚酯切片与原生瓶级聚酯切片品质基本一致。目前，废旧聚酯瓶供不应求，该厂只能采取“以销定产”的生产经营模式。
为达到聚酯瓶再生纯度需求和食品级包装卫生水平，清洗过程加入烧碱、表面活性剂和消泡剂等化学药剂，清除瓶盖、标签、胶黏剂、果汁和食用油等残余液以及泥沙等污染物，同时将清洗系统保持在高温状态。按清洗程序先后顺序，洗涤废水分为前洗和后洗两股，在高温深层清洗前段系统会排出一定量的浓液即前洗废水，其中含有绝大部分清洗剂和瓶料污染物，在清洗后段排出的后洗废水浓度相对较低，经水力筛粗过滤后回到清洗系统循环利用。
处理废聚酯瓶片洗涤废水高温且呈强碱性，难以用常规有机膜进行分离处理，给传统的生化处理工艺和固-液分离体系设计及运行造成较大困难。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种处理废聚酯瓶片洗涤废水的陶瓷膜分离处理方法和系统，本发明的方法和系统采用陶瓷膜分离技术可以高效处理碱性难降解洗涤废水，陶瓷膜组件反冲洗效率高。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种处理废聚酯瓶片洗涤废水的陶瓷膜分离处理系统，其特征在于，该系统包括陶瓷膜组件、用于储存多种膜清洗剂的清洗箱、第一泵、第二泵、第三泵、第四泵、压缩二氧化碳储罐、文丘里喷嘴、气体过滤器、供料箱、液体过滤器和废水原液箱；
所述陶瓷膜组件设置有废水进液口、滤液出口、废水出液口、进气口和出气口，所述陶瓷膜组件的滤液出口通过第一阀门、第一泵和第十二阀门与清洗箱的出水口连通以进行膜清洗剂反冲洗，所述压缩二氧化碳储罐的出气口通过文丘里喷嘴和第二阀门与所述陶瓷膜组件的进气口连通以进行二氧化碳反冲洗，所述陶瓷膜组件的出气口通过第三阀门与气体过滤器的进气口连通，所述气体过滤器的出气口通过第四阀门、第二泵与所述压缩二氧化碳储罐的进气口连通以将二氧化碳压缩回压缩二氧化碳储罐；所述陶瓷膜组件的废水进液口设置有控制进液的第五阀门、滤液出口设置有控制出液的第六阀门、废水出液口设置有控制放空的第七阀门；
所述废水原液箱通过第三泵、第十阀门、液体过滤器与所述供料箱的进料口连通，所述供料箱的出料口通过第十一阀门与所述第四泵的入口连通，所述第四泵的出口通过第五阀门与所述陶瓷膜组件的废水进液口连通。
可选的，所述压缩二氧化碳储罐的出气口通过第八阀门与气体过滤器的出气口连通，所述气体过滤器设置有反冲物料出口，所述反冲物料出口上设置有第九阀门。
可选的，所述第一泵通过第一时间继电器与所述陶瓷膜组件的滤液出口连通以控制膜清洗剂反冲洗时机，所述文丘里喷嘴通过第二时间继电器与所述陶瓷膜组件的进气口连通以控制二氧化碳反冲洗时机。
可选的，所述第一泵和第三泵为液泵，所述第二泵为气体压缩泵，所述第四泵为料液循环泵。
可选的，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门和第十二阀门均为电磁阀。
可选的，所述供料箱中设置有用于加热其中废水的加热器，所述加热器设置有温度控制器。
本发明实施例还提供一种处理废聚酯瓶片洗涤废水的陶瓷膜分离处理方法，其特征在于，该方法包括：将废聚酯瓶片洗涤废水从本发明系统的废水原液箱通入并经液体过滤器进入供料箱中，然后进入陶瓷膜组件进行过滤后排出，其中，采用清洗箱的膜清洗剂和压缩二氧化碳储罐中的压缩二氧化碳对陶瓷膜组件进行脉冲式反冲洗。
可选的，所述废聚酯瓶片洗涤废水的pH为12-14，SS浓度为600-1200毫克/升，总溶解固体(TDS)质量浓度为1800-11000毫克/升，化学需氧量(COD)为1200-10000毫克/升，生化需氧量(BOD)/化学需氧量(COD)为0.1-0.3，浊度为360-600Nephelometric TurbidityUnit(NTU)，平均微粒粒径为55-90微米。
可选的，所述供料箱中废水的温度为45-55℃，所述陶瓷膜组件的平均错流速率为1-2.5米/秒，跨膜压差为0.1-0.6兆帕。
本发明实施例具有如下优点：
通过陶瓷膜组件对废聚酯瓶片洗涤废水进行处理，以去除其中的颗粒物，实现废水中高温的碱液的回用。另外，与现有陶瓷膜反冲洗装置不同，本实施例装置使用二氧化碳固体颗粒对陶瓷膜表面结垢之处进行微爆破处理，从而提高反冲洗效果，且无需采用化学试剂，二氧化碳使用后还可以回收返用；同时，本实施例装置具备“在线反冲洗”、“离线正向清洗”以及“离线正向清洗+反冲洗”等功能，可根据实际情况进行选用。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的陶瓷膜在线反冲洗装置的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例中，为了表述方便，如未提及管线且无特殊说明，所述的“连通”均需要设置管线。
实施例1
本实施例提供一种处理废聚酯瓶片洗涤废水的陶瓷膜分离处理系统，如图1所示，该系统包括陶瓷膜组件1、用于储存多种膜清洗剂的清洗箱2、第一泵3、第二泵4、第三泵100、第四泵108、压缩二氧化碳储罐5、文丘里喷嘴6、气体过滤器7、供料箱101、液体过滤器102和废水原液箱103；所述陶瓷膜组件1设置有废水进液口、滤液出口、废水出液口、进气口和出气口，所述陶瓷膜组件1的滤液出口通过第一阀门31、第一泵3和第十二阀门106与清洗箱2的出水口连通以进行膜清洗剂反冲洗，所述压缩二氧化碳储罐5的出气口通过文丘里喷嘴6和第二阀门51与所述陶瓷膜组件1的进气口连通以进行二氧化碳反冲洗，所述陶瓷膜组件1的出气口通过第三阀门71与气体过滤器7的进气口连通，所述气体过滤器7的出气口通过第四阀门72、第二泵4与所述压缩二氧化碳储罐5的进气口连通以将二氧化碳压缩回压缩二氧化碳储罐5；所述陶瓷膜组件1的废水进液口设置有控制进液的第五阀门11、滤液出口设置有控制出液的第六阀门12、废水出液口设置有控制放空的第七阀门13；所述废水原液箱103通过第三泵100、第十阀门104、液体过滤器102与所述供料箱101的进料口连通，所述供料箱101的出料口通过第十一阀门105与所述第四泵108的入口连通，所述第四泵108的出口通过第五阀门11与所述陶瓷膜组件1的废水进液口连通。
陶瓷膜组件是指采用陶瓷材料制备的管壁上具有微孔的陶瓷管，本实施例可以采用国产(江苏久吾高科技股份有限公司)陶瓷膜组件，主要性能参数为：采用19通道ф4陶瓷膜，支撑体/膜：α-Al2O3/改性ZrO2，陶瓷膜元件长度500mm，单根膜面积Se＝0.12m2，每套膜组件内装1根陶瓷膜元件，不锈钢304材质，工作压力：0.1～0.6兆帕。
本实施例处理废水时，废水先从废水原液箱103通过第三泵100、第十阀门104进入液体过滤器102中进行粗过滤掉大颗粒，液体过滤器其规格型号可以为1ZWC1-E，ф90mm，H＝500mm，不锈钢304材质，采用100μm多层烧结滤芯，工作压力：0.4兆帕。之后废水经流量计110进入供料箱101中进行储存和预热，所述供料箱101中设置有用于加热其中废水的加热器107，加热器107采用电阻丝进行加热，以控制废水的温度为45-55℃，还设置有温度控制器，以控制加热器的加热温度，温度控制器的型号为XMTG-3000，电压：AC 220V，测量范围：0～100℃，双排高亮度数码管显示，4～20mA输出。来自供料箱的废水经第十一阀门后从第四泵108和流量计109进入陶瓷膜组件1的废水进液口进行过滤掉小颗粒，滤液从第六阀门12离开系统进行进一步的处理。所述陶瓷膜组件1的平均错流速率可以为1-2.5米/秒，跨膜压差可以为0.1-0.6兆帕。
由于陶瓷膜组件耐压力高，可以采用二氧化碳微爆的方式去除膜污染物。在具体操作时，同时开启第二阀门51、第三阀门71和第四阀门72，关闭第一阀门31、第五阀门11、第六阀门12和第七阀门13，此时来自压缩二氧化碳储罐5的高压常温二氧化碳通过文丘里喷嘴，文丘里喷嘴为截面发生变化的管子，内径由两端向中间逐渐缩小，气体二氧化碳在文丘里喷嘴中喷射过程中发生二氧化碳由气相转变成固、气两相共存体系的相变过程，形成含有较小二氧化碳固体颗粒的气流。该气流通过第二阀门51进入陶瓷膜组件1与其中的陶瓷膜接触，二氧化碳固体颗粒在陶瓷膜中压力迅速降低，进而发生微爆，使陶瓷膜表面的膜污染物被爆落并随着气流从出气口离开陶瓷膜组件，并经过第三阀门71进入气体过滤器7中，气体过滤器用于将气流中固体颗粒和部分携带的液体过滤，从而将二氧化碳返用，其规格型号可以为1ZWC1-E，ф90mm，H＝500mm，不锈钢304材质，采用100μm多层烧结滤芯，工作压力：0.4兆帕，其中还可以设置有用于吸收液体的硅胶颗粒。通过气体过滤器的二氧化碳经过第四阀门72和第二泵4压缩至0.4-0.6兆帕后返回压缩二氧化碳储罐中循环使用。接着可以关闭第二阀门51、第三阀门71和第四阀门72，打开第一阀门31和第十二阀门106，此时来自清洗箱2的膜清洗剂经第十二阀门106、第一泵3和第一阀门31进入陶瓷膜组件中进行脉冲式反清洗，在脉冲反洗的同时，打开第五阀门11和第七阀门13，保持第六阀门12关闭，陶瓷膜组件1过滤过程同步进行，反冲洗结束时关闭第一阀门31和第十阀门106并打开第六阀门12。
膜清洗剂可以是一种或多种使用，多种膜清洗剂可以顺次或混合使用，第六阀门12出来的滤液本身也可以作为膜清洗剂使用。
实施例2
本实施例提供气体过滤器的膜污染物清理方法，如图1所示，所述压缩二氧化碳储罐5的出气口通过第八阀门52与气体过滤器7的出气口连通，所述气体过滤器7设置有反冲物料出口，所述反冲物料出口上设置有第九阀门73。具体操作方式为：关闭第三阀门71和第四阀门72，打开第九阀门73和第八阀门52，此时压缩二氧化碳通过第八阀门52进入气体过滤器7中，附着在气体过滤器7上的膜污染物和液体等从第九阀门73反冲洗走。
实施例3
本实施例提供在线反冲洗时机的控制方式，如图1所示，所述第一泵3通过第一时间继电器8与所述陶瓷膜组件1的滤液出口连通以控制膜清洗剂在线反冲洗时机，所述文丘里喷嘴6通过第二时间继电器9与所述陶瓷膜组件1的进气口连通以控制二氧化碳在线反冲洗时机。所述第一阀门31、第二阀门51、第三阀门71、第四阀门72、第五阀门11、第六阀门12、第七阀门13、第八阀门52、第九阀门73、第十阀门104、第十一阀门105和第十二阀门106均为电磁阀。时间继电器是指当加入(或去掉)输入的动作信号后，其输出电路需经过规定的准确时间才产生跳跃式变化(或触头动作)的一种继电器。是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上，用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件。本实施例第一时间继电器和第二时间继电器均可以为数显时间继电器，型号：DH48S-S，电压：DC 24V，工作方式：循环延时，延时规格：1秒～99秒/1分钟～99分钟/1小时～99小时，延时误差：≤0.5％。两个时间继电器均与第一阀门31、第二阀门51、第三阀门71、第四阀门72、第五阀门11、第六阀门12、第七阀门13、第八阀门52和第九阀门73信号连接。当到二氧化碳反冲洗时间时，第二时间继电器9控制第二阀门51、第三阀门71和第四阀门72开启，同时关闭第一阀门31、第五阀门11、第六阀门12和第七阀门13。待二氧化碳反冲洗结束到达膜清洗剂反冲洗阶段，第一时间继电器8控制关闭第二阀门51、第三阀门71和第四阀门72，打开第一阀门31和第十二阀门106，此时来自清洗箱2的膜清洗剂经第一阀门31、第一泵3和第十二阀门106进入陶瓷膜组件中进行脉冲式反清洗，在脉冲反洗的同时，打开第五阀门11和第七阀门13，保持第六阀门12关闭，陶瓷膜组件1过滤过程同步进行，反冲洗结束时关闭第一阀门31和第十阀门106并打开第六阀门12。
实施例4
本实施例提供第一泵、第二泵和第三泵的型式，所述第一泵、第三泵、第三泵为液泵，液泵型号可以为SMVN2-7型立式多级离心泵，不锈钢304材质，设计流量：2.4m3/h，扬程：47m，功率：0.75kW，电压：AC 380V。所述第二泵4为气体压缩泵。
另外，为了方便测定各管线的压力，如图1所示，管线上可以设置一个或多个压力表，压力表型号可以为TV810数显式压力表，电压：DC 24V，测量范围：-200～1000kPa，精确度：0.5％，LED数字显示，4～20mA输出，图中以符号P表示。
实施例5
本实施例提供一种处理废聚酯瓶片洗涤废水的陶瓷膜分离处理方法，如图1所示，该方法包括：将废聚酯瓶片洗涤废水实施例1-4所提供的系统的废水原液箱103通入并经液体过滤器102进入供料箱101中，然后进入陶瓷膜组件1进行过滤后排出，其中，采用清洗箱2的膜清洗剂和压缩二氧化碳储罐5中的压缩二氧化碳对陶瓷膜组件1进行脉冲式反冲洗。具体操作方式本实施例不再赘述。
本实施例所处理的废聚酯瓶片洗涤废水性质如下：pH为12-14，SS浓度为600-1200毫克/升，总溶解固体质量浓度为1800-11000毫克/升，化学需氧量为1200-10000毫克/升，生化需氧量/化学需氧量为0.1-0.3，浊度为360-600Nephelometric Turbidity Unit，平均微粒粒径为55-90微米。
实施例5
除了在线反冲洗外，本发明还可以实现离线正向清洗，例如从陶瓷膜组件的废水进液口注入清洗剂(例如稀盐酸或清水等)对陶瓷膜组件进行离线正向清洗，当然，也可以采用清洗箱进行离线的反向冲洗或采用滤液进行在线反冲洗。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种处理废聚酯瓶片洗涤废水的陶瓷膜分离处理系统，其特征在于，该系统包括陶瓷膜组件(1)、用于储存多种膜清洗剂的清洗箱(2)、第一泵(3)、第二泵(4)、第三泵(100)、第四泵(108)、压缩二氧化碳储罐(5)、文丘里喷嘴(6)、气体过滤器(7)、供料箱(101)、液体过滤器(102)和废水原液箱(103)；
所述陶瓷膜组件(1)设置有废水进液口、滤液出口、废水出液口、进气口和出气口，所述陶瓷膜组件(1)的滤液出口通过第一阀门(31)、第一泵(3)和第十二阀门(106)与清洗箱(2)的出水口连通以进行膜清洗剂反冲洗，所述压缩二氧化碳储罐(5)的出气口通过文丘里喷嘴(6)和第二阀门(51)与所述陶瓷膜组件(1)的进气口连通以进行二氧化碳反冲洗，所述陶瓷膜组件(1)的出气口通过第三阀门(71)与气体过滤器(7)的进气口连通，所述气体过滤器(7)的出气口通过第四阀门(72)、第二泵(4)与所述压缩二氧化碳储罐(5)的进气口连通以将二氧化碳压缩回压缩二氧化碳储罐(5)；所述陶瓷膜组件(1)的废水进液口设置有控制进液的第五阀门(11)、滤液出口设置有控制出液的第六阀门(12)、废水出液口设置有控制放空的第七阀门(13)；
所述废水原液箱(103)通过第三泵(100)、第十阀门(104)、液体过滤器(102)与所述供料箱(101)的进料口连通，所述供料箱(101)的出料口通过第十一阀门(105)与所述第四泵(108)的入口连通，所述第四泵(108)的出口通过第五阀门(11)与所述陶瓷膜组件(1)的废水进液口连通。
2.根据权利要求1所述的陶瓷膜分离处理系统，其特征在于，所述压缩二氧化碳储罐(5)的出气口通过第八阀门(52)与气体过滤器(7)的出气口连通，所述气体过滤器(7)设置有反冲物料出口，所述反冲物料出口上设置有第九阀门(73)。
3.根据权利要求1所述的陶瓷膜分离处理系统，其特征在于，所述第一泵(3)通过第一时间继电器(8)与所述陶瓷膜组件(1)的滤液出口连通以控制膜清洗剂反冲洗时机，所述文丘里喷嘴(6)通过第二时间继电器(9)与所述陶瓷膜组件(1)的进气口连通以控制二氧化碳反冲洗时机。
4.根据权利要求1所述的陶瓷膜分离处理系统，其特征在于，所述第一泵(3)和第三泵(100)为液泵，所述第二泵(4)为气体压缩泵，所述第四泵(108)为料液循环泵。
5.根据权利要求2所述的陶瓷膜分离处理系统，其特征在于，所述第一阀门(31)、第二阀门(51)、第三阀门(71)、第四阀门(72)、第五阀门(11)、第六阀门(12)、第七阀门(13)、第八阀门(52)、第九阀门(73)、第十阀门(104)、第十一阀门(105)和第十二阀门(106)均为电磁阀。
6.根据权利要求1所述的陶瓷膜分离处理系统，其特征在于，所述供料箱(101)中设置有用于加热其中废水的加热器(107)，所述加热器(107)设置有温度控制器。
7.一种处理废聚酯瓶片洗涤废水的陶瓷膜分离处理方法，包括权利要求1-6中任意一项所述的陶瓷膜分离处理系统，其特征在于，该方法包括：将废聚酯瓶片洗涤废水从废水原液箱(103)通入并经液体过滤器(102)进入供料箱(101)中，然后进入陶瓷膜组件(1)进行过滤后排出，其中，采用清洗箱(2)的膜清洗剂和压缩二氧化碳储罐(5)中的压缩二氧化碳对陶瓷膜组件(1)进行脉冲式反冲洗。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述废聚酯瓶片洗涤废水的pH为12-14，SS浓度为600-1200毫克/升，总溶解固体质量浓度为1800-11000毫克/升，化学需氧量为1200-10000毫克/升，生化需氧量/化学需氧量为0.1-0.3，浊度为360-600NephelometricTurbidity Unit，平均微粒粒径为55-90微米。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述供料箱(101)中废水的温度为45-55℃，所述陶瓷膜组件(1)的平均错流速率为1-2.5米/秒，跨膜压差为0.1-0.6兆帕。
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