CN109970274B - 一种处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法 - Google Patents

一种处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，属于废水处理方法领域。所述方法包括酸性废水的处理方法和碱性废水的处理方法，本发明最大限度地从废水中回收酸、碱和半纤维，酸、碱经浓缩后可回用至生产线，半纤维素可作为副产品出售，为企业节约了生产成本，也带来了额外收益；本发明将废水中的盐转化为酸、碱和水回收利用，解决了硫酸钠作为废盐无法处理的问题，减少了企业固废的排放量；使用本发明的方法在粘胶纤维生产过程中，全工艺段几乎无废水废物的排放，废水最终以水、酸、碱和半纤维的形式回收利用，有机物通过生化法去除，方法简单，绿色环保，具有良好的工业应用前景。

Description

一种处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法
技术领域
本发明属于废水处理方法领域，具体为一种处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法。
背景技术
粘胶纤维是以天然纤维为原料，经过碱液浸渍、压榨、粉碎、老化、二硫化碳磺化、溶解、混合、过滤、成熟、注射、酸浴纺丝、后处理、烘干等多到工序制备而成。过程中，主要会产生碱性废水和酸性废水，碱性废水中含有约20-80g/L的碱、40-120g/L的半纤维素及二硫化碳、硫化钠等物质，酸性废水则含有2-10％左右的硫酸、10-15％的硫酸钠及硫酸锌。通常将酸、碱废水混合，使用物化-生化工艺去除废水中的COD及有毒物质后实现达标排放，具体工艺为：废水混合→曝气→加碱沉淀→中和→生化→排放。如丹东化纤工业1987年建成的污水处理站(2004，刘天禄)，苏北某化纤厂2010年(2012，张学富)和皖南某粘胶纤维企业于2017年(2017，肖中新)也均建设了类似污水处理站。
对于废水处理而言，上述可以实现废水达标排放，但其缺陷也非常明显：废水中所含大量酸、碱均作为废物处理掉，现今碱的价格日趋上涨，这是对资源极大的浪费；由于早期环保标准中，硫酸钠并不作为限制指标，依照上述工艺，势必有大量硫酸钠废盐排入环境，造成当地水质、生态的破坏；环保要求日益严格的情况下，原本可顺利排放的废水很可能已不再达标，对企业而言，是一项风险。
针对硫酸钠问题，很多企业采用了蒸发结晶法并将硫酸钠作为副产品出售，但从相关企业的反馈可知，现今硫酸钠的销路变差，甚至直接赠送也无法消耗日益累积的硫酸钠废盐，只能将其作为固废处理。
出于环保性及经济性的考虑，对酸、碱废水进行分质处理更为恰当。同时可以结合现今较为热门的双极膜工艺，实现废盐的资源化处理。
双极膜电渗析技术广泛在无机盐制备酸、碱、有机酸和有机碱的清洁生产领域获得研究开发，双极膜是一种同时包含阴离子交换层和阳离子交换层的离子交换膜，中间还含有催化层，其特殊结构使其在一定电压下可以高效解离水分子，获得氢离子和氢氧根离子。双极膜电渗析器可以在不引入其他物质，也不大量产生H2、O2(除极板外)的情况下，同时获得酸和碱。实现低价值无机盐向高价值酸、碱的转化，真正达到废水的资源化处理。双极膜技术可以实现上述未解决的硫酸钠处理问题。但双极膜的进水条件苛刻，对有机物、重金属离子等均存在较高的要求，该工艺不能单独存在，必须设置合理的预处理工艺。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中废水资源化程度不足的缺陷，并提供一种回收效率高、绿色环保的处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法。
在粘胶纤维的生产制备过程中，会产生碱性废水和酸性废水，本发明的构思是将碱性废水和酸性废水进行综合处理，以水、酸、碱和半纤维素的形式最大限度地从废水中回收可用资源。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，该方法包括酸性废水的处理方法和碱性废水的处理方法，
所述酸性废水的处理方法包括如下步骤：
S11、将酸性废水与纯水同时通入扩散渗析装置，酸性废水中的酸迁移至纯水中，酸性废水成为残液，主要成分为盐与少量酸，纯水接收酸后成为酸回收液；
S12、往步骤S11的残液中加入碱液，调节pH为9～11，待沉淀完全后过滤除去沉淀，得上清液，将上清液通过离子交换柱；
S13、将步骤S12离子交换所得溶液通过双极膜电渗析装置得酸液、碱液和盐溶液；
S14、将步骤S13所得的盐溶液送入电渗析装置，所得的浓缩液返回至双极膜电渗析装置中，所得的淡化液经生化法处理后再送入反渗透装置，回收淡水；
S15、将步骤S13所得的酸液与步骤S11所得的酸液混合，蒸发浓缩后回用或者直接回用；
所述碱性废水的处理方法包括如下步骤：
S21、将碱性废水通过脱碱装置，脱碱过程中析出半纤维素，并得到碱液；
S22、将半纤维素压滤、干燥后得半纤维素产品；
S23、将步骤S21所得碱液与酸性废水处理方法步骤S13所得的碱液混合，蒸发浓缩后回用或者直接回用。
作为优选，所述脱碱装置为电渗析装置或者纳滤装置。
作为优选，所述生化法为活性污泥法或生物膜法。
作为优选，所述酸性废水的处理方法中，步骤S15所得的混合酸液经蒸发浓缩后回用至粘胶纤维的生产过程中。
作为优选，所述离子交换柱中的树脂为螯合树脂。
作为优选，所述酸性废水的处理方法中，步骤S14所得淡水，用于作为双极膜电渗析和/或脱碱装置的进水。
作为优选，所述酸性废水的处理方法中，步骤S15产生的蒸发冷凝水，用于作为双极膜电渗析和/或脱碱装置的进水。
作为优选，所述碱性废水的处理方法中，步骤S23产生的蒸发冷凝水，用于作为双极膜电渗析和/或脱碱装置的进水。
作为优选，所述酸性废水的处理方法中，步骤S12中用于调节pH的碱液为1mol/L～10mol/L的氢氧化钠溶液。
作为优选，所述酸性废水中含有硫酸和硫酸盐；所述碱性废水中含有碱和半纤维素。
本发明的有益效果为：
1.本发明最大限度地从废水中回收酸、碱和半纤维素，酸、碱经浓缩后可回用至生产线，半纤维素可作为副产品出售，为企业节约了生产成本，也带来了额外收益；
2.本发明将废水中的盐转化为酸、碱和水回收利用，解决了硫酸钠作为废盐无法处理的问题，减少了企业固废的排放量；
3.使用本发明的方法在粘胶纤维生产过程中，全工艺段几乎无废水废物的排放，废水最终以水、酸、碱和半纤维素的形式回收利用，有机物通过生化法去除，方法简单，绿色环保，具有良好的工业应用前景。
附图说明
图1为本发明处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，结合附图，对本发明的技术方案进一步阐述说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例中处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，该方法包括酸性废水的处理方法和碱性废水的处理方法。
其中：酸性废水中含质量分数为10％的硫酸，12％的硫酸盐，酸性废水的处理方法包括如下步骤：
S11、酸性废水与纯水同时通入扩散渗析装置，酸性废水中的酸迁移至纯水中，酸性废水成为残液，主要成分为盐与少量酸，纯水接收酸后成为酸回收液。酸回收液的硫酸质量分数为8％，其中含硫酸钠的质量分数为0.3％；残液中各物质的质量分数为：2％的硫酸、12％的硫酸盐；
S12、往上述残液中加入5mol/L的氢氧化钠，调节pH为10，沉淀池中停留2小时，待沉淀完全后过滤除去沉淀，得上清液，上清液中含15％的硫酸钠，将上清液通过离子交换柱，树脂为螯合树脂，其产水、Zn、Ca、Mg、Fe的总含量低于1ppm；
S13、将步骤S12离子交换所得溶液通过双极膜电渗析装置得10％的硫酸、8％的氢氧化钠溶液和2％的盐溶液；
S14、将步骤S13所得的盐溶液送入电渗析装置浓缩至15％，对应产生的淡水含量为0.5％，所得的浓缩液返回至双极膜电渗析装置中，所得的淡化液经活性污泥法处理后，出水仍含有0.5％的盐溶液，使用反渗透浓缩至2％，返回电渗析进水，反渗透产水回用；
S15、步骤S11扩散渗析回收的8％硫酸与步骤S13双极膜电渗析回收的10％硫酸，混合后质量分数为9％，直接回用。
另外，碱性废水的处理方法包括如下步骤：
S21、碱性废水含40g/L半纤维素，80g/L NaOH，分两级脱碱，先使用均相膜电渗析将废水脱碱至30g/L，所得NaOH溶液为100g/L。再用异相膜电渗析将废水脱碱至3g/L，所得NaOH浓度为40g/L，脱碱过程中废水中的半纤维素大量析出；
S22、将半纤维素压滤、干燥后得半纤维素产品；
S23、步骤S21脱碱回收的100g/L NaOH和40g/L的氢氧化钠混合后质量分数为65g/L，再与步骤S13中双极膜电渗析回收的8％的NaOH混合后质量分数为7％，一半直接回用，剩余部分蒸发浓缩至30％后回用。
另外，各步骤所得的淡水以及蒸发冷凝水均可作为双极膜电渗析或脱碱装置的进水进行回用。
本实施例将粘胶纤维生产过程中的废水，最大限度地以水、酸、碱和半纤维素的形式回收利用，有机物通过生化法去除，解决了废水处理的同时实现了资源化利用，创造了额外的经济效益。
实施例2：
如图1所示，本实施例中处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，该方法包括酸性废水的处理方法和碱性废水的处理方法。
其中：酸性废水中含质量分数为4％的硫酸，10％的硫酸盐，酸性废水的处理方法包括如下步骤：
S11、酸性废水与纯水同时通入扩散渗析装置，酸性废水中的酸迁移至纯水中，酸性废水成为残液，主要成分为盐与少量酸，纯水接收酸后成为酸回收液。酸回收液的硫酸质量分数为3.2％，其中含硫酸钠的质量分数为0.3％；残液中各物质的质量分数为：0.8％的硫酸、10％的硫酸盐；
S12、往上述残液中加入5mol/L的氢氧化钠，调节pH为10，沉淀池中停留2小时，待沉淀完全后过滤除去沉淀，得上清液，上清液中含11％的硫酸钠，将上清液通过离子交换柱，树脂为螯合树脂，其产水、Zn、Ca、Mg、Fe的含量低于1ppm；
S13、将步骤S12所得离子交换溶液通过双极膜电渗析装置得10％的硫酸、8％的氢氧化钠溶液和2％的盐溶液；
S14、将步骤S13所得的盐溶液送入电渗析装置浓缩至10％，对应产生的淡水含量为0.5％，所得的浓缩液返回至双极膜电渗析装置中，所得的淡化液经活性污泥法处理后，出水仍含有0.5％的盐溶液，使用反渗透浓缩至2％，返回电渗析进水，反渗透产水回用；
S15、步骤S11扩散渗析回收的3.2％硫酸与步骤S13双极膜电渗析回收的10％硫酸，混合后质量分数为6％，蒸发浓缩后回用。
另外，碱性废水的处理方法包括如下步骤：
S21、碱性废水含100g/L半纤维素，100g/L NaOH，碱性废水进入纳滤进行脱碱，并加入纯水洗涤，最终得40g/L NaOH溶液，脱碱过程中废水中的半纤维素大量析出；
S22、将半纤维素压滤、干燥后得半纤维素产品；
S23、步骤S21脱碱回收的40g/L NaOH溶液与S13中双极膜电渗析回收的8％的NaOH混合后质量分数为5％，蒸发浓缩至30％后回用。
另外，各步骤所得的淡水以及蒸发冷凝水均可作为双极膜电渗析或脱碱装置的进水进行回用。
本实施例将粘胶纤维生产过程中的废水，最大限度地以水、酸、碱和半纤维素的形式回收利用，有机物通过生化法去除，解决了废水处理的同时实现了资源化利用，创造了额外的经济效益。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，其特征在于，所述方法包括酸性废水的处理方法和碱性废水的处理方法，
所述酸性废水的处理方法包括如下步骤：
S11、将酸性废水与纯水同时通入扩散渗析装置，酸性废水中的酸迁移至纯水中，酸性废水成为残液，主要成分为盐与少量酸，纯水接收酸后成为酸回收液；
S12、往步骤S11的残液中加入碱液，调节pH为9～11，待沉淀完全后过滤除去沉淀，得上清液，将上清液通过离子交换柱；
S13、将步骤S12离子交换所得溶液通过双极膜电渗析装置得酸液、碱液和盐溶液；
S14、将步骤S13所得的盐溶液送入电渗析装置，所得的浓缩液返回至双极膜电渗析装置中，所得的淡化液经生化法处理后再送入反渗透装置，回收淡水；
S15、将步骤S13所得的酸液与步骤S11所得的酸液混合，蒸发浓缩后回用或者直接回用；
所述碱性废水的处理方法包括如下步骤：
S21、将碱性废水通过脱碱装置，脱碱过程中析出半纤维素，并得到碱液；
S22、将半纤维素压滤、干燥后得半纤维素产品；
S23、将步骤S21所得碱液与酸性废水处理方法步骤S13所得的碱液混合，蒸发浓缩后回用或者直接回用。
2.根据权利要求1所述的处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，其特征在于，所述脱碱装置为电渗析装置或者纳滤装置。
3.根据权利要求1所述的处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，其特征在于，所述生化法为活性污泥法或生物膜法。
4.根据权利要求1所述的处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，其特征在于，所述酸性废水的处理方法中，步骤S15所得的混合酸液经蒸发浓缩后回用至粘胶纤维的生产过程中。
5.根据权利要求1所述的处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，其特征在于，所述离子交换柱中的树脂为螯合树脂。
6.根据权利要求1所述的处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，其特征在于，所述酸性废水的处理方法中，步骤S14所得淡水，用于作为双极膜电渗析和/或脱碱装置的进水。
7.根据权利要求1所述的处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，其特征在于，所述酸性废水的处理方法中，步骤S15产生的蒸发冷凝水，用于作为双极膜电渗析和/或脱碱装置的进水。
8.根据权利要求1所述的处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，其特征在于，所述碱性废水的处理方法中，步骤S23产生的蒸发冷凝水，用于作为双极膜电渗析和/或脱碱装置的进水。
9.根据权利要求1所述的处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，其特征在于，所述酸性废水的处理方法中，步骤S12中用于调节pH的碱液为1mol/L～10mol/L的氢氧化钠溶液。
10.根据权利要求1所述的处理粘胶纤维行业酸性废水和碱性废水的方法，其特征在于，所述酸性废水中含有硫酸和硫酸盐；所述碱性废水中含有碱和半纤维素。
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