CN112624482A - 一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法及系统。本发明的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法包括以下步骤：（1）中和：向中和槽中投加NaOH将酸性废水中和至中性；（2）错流过滤：采用错流过滤器将中和后的废水中的悬浮物脱出；（3）膜分离：采用碟管式反渗透设备对错流过滤后的废水进行处理，废水进入碟管式反渗透设备的设备中，废水中残余有机物和经中和反应后生成的溶解性盐被脱除，形成的清液由碟管式反渗透设备的净水出口排出，含有机物和盐分的浓缩液由浓缩液出口排出；（4）蒸发浓缩：错流过滤和膜分离步骤排出的浓缩液进入蒸发设备，蒸发设备对高盐浓缩液进行蒸发浓缩，使浓缩液中的水和废固分离出来。

Description

一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法及系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法及系统。
背景技术
氯化聚乙烯（CPE）是聚乙烯分子中部分氢原子被氯取代后生成的一种高分子氯化物，按分子中氯含量由低到高可分为轻质塑料、弹性塑料、橡胶弹性体、半弹性皮革状聚合物及高氯化聚乙烯等，具有优良的耐寒、耐老化、耐臭氧、耐油、耐燃性能，开发利用前景广阔。
我国是世界第一大氯化聚乙烯生产和出口国，据2017年国内CPE主要生产企业及生产情况统计显示，目前氯化聚乙烯生产工艺大多采用水相悬浮法，将HDPE在水相中悬浮氯化，用水脱出反应生成的HCl，废水量很大；少数采用盐酸相悬浮法，在20%盐酸介质中对HDPE悬浮氯化，采用转盘平面过滤机进行脱酸、水洗，物料不需中和直接干燥，排出酸气用碱吸收，盐酸相悬浮法是当前世界上最先进的生产方法，流程短，产品质量稳定，且废水排放减到最低，将是氯化聚乙烯生产工艺的发展趋势。
根据目前文献及专利检索，已有研究人员对水相法氯化聚乙烯生产废水进行循环利用（陈小强，等.《氯化聚乙烯生产废水循环利用实例》）及处理（刘晖,等.《水相悬浮氯化聚乙烯的废水处理》），专利《氯化聚乙烯废水的处理方法》（CN101607773）提供了一种物化预处理加生化处理方法。水相法氯化聚乙烯生产废水处理流程通常为：首先用石灰乳对工艺废水进行中和，中和后出水使用絮凝剂进行多级絮凝沉淀，出水进入清水池，各级沉淀分离出的絮凝沉淀悬浮物汇集进入干化池进行后续处理。但酸相法氯化聚乙烯生产工艺是采用HCl作介质，废水中Cl-含量远高于水相法，水相法氯化聚乙烯生产废水处理方法无法对酸相法氯化聚乙烯生产废水处理，现有技术也缺少一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理的相关工艺方法以及氯化聚乙烯废水处理或资源化利用的工艺方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法，适用于处理Cl-含量高的氯化聚乙烯生产废水。同时，本发明还提供一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统。
本发明酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法采用如下技术方案：一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法，其包括以下步骤：（1）中和：将酸性废水排入中和槽，向中和槽中投加NaOH将酸性废水中和至中性；（2）错流过滤：采用错流过滤器将中和后的废水中的悬浮物脱出，废水进入错流过滤器中，废水的流向和错流过滤器的滤膜相切，废水中的悬浮物被滤膜截留；（3）膜分离：采用碟管式反渗透设备对错流过滤后的浓水进行处理，废水进入碟管式反渗透设备的设备中，在导流盘的导流作用下进入经过膜片，废水中残余有机物和经中和反应后生成的溶解性盐被脱除，形成的清液由碟管式反渗透设备的净水出口排出，含有机物和盐分的浓缩液由浓缩液出口排出；（4）蒸发浓缩：错流过滤和膜分离步骤排出的浓缩液进入蒸发设备，蒸发设备对高盐浓缩液进行蒸发浓缩，使浓缩液中的水和废固分离出来。
步骤（1）中，所投加的NaOH为质量分数为32%的NaOH溶液。
经过步骤（1）中和处理的废水，进入中间槽暂存，然后废水由中间槽通入错流过滤器。
经过碟管式反渗透设备形成的清液和蒸发系统形成的清液均送入清水罐。
步骤（3）中采用两级膜分离，一级DTRO设备产生的浓缩液送入二级DTRO设备进行二次脱盐，二级DTRO设备产生的浓缩液进入蒸发设备。
本发明酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统采用如下技术方案：一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统，其包括依次连接在一起的反应槽、错流过滤器、出水储存槽、碟管式反渗透设备以及蒸发设备，酸性废水在反应槽内进行中和反应后进入错流过滤器，错流过滤器的浓水出口与出水储存槽连接，出水储存槽与碟管式反渗透设备的废水进口连接，错流过滤器的浓水出口和碟管式反渗透设备的浓缩液出口均与蒸发设备的废水进口连接。
所述错流过滤器包括壳体和间隔设置于壳体内的陶瓷膜过滤管，壳体上位于陶瓷膜过滤管的两侧分别设有废水进口和清水出口，陶瓷膜过滤管靠近废水进口的一端设有配水盘，配水盘的外缘密封安装在壳体内壁上，配水盘上开设有用于陶瓷膜过滤管支撑的支撑孔，陶瓷膜过滤管靠近清水出口的一端设有浓水总管，浓水总管一端从壳体上穿出、另一端为封闭端且位于壳体内，各陶瓷膜过滤管均一端密封安装在支撑孔内、另一端并联在浓水总管上；壳体内位于废水进口内侧还设有进水分布器。
所述反应槽后设有用于存放中和后废水的中间槽，中间槽和错流过滤器的废水进口连接；所述蒸发设备采用MVR蒸发系统。
所述碟管式反渗透设备上还连接有清水罐，碟管式反渗透设备和蒸发系统的清液出口均通过管道与清水罐连接。
所述碟管式反渗透设备包括一级DTRO设备和二级DTRO设备，一级DTRO设备的浓缩液出口与二级DTRO设备的废水进口连接，二级DTRO设备的浓缩液出口与蒸发设备的废水进口连接；所述一级DTRO设备和二级DTRO设备均包括中心拉杆、膜片组件和导流盘，膜片组件和导流盘间隔套设在中心拉杆上，每个膜片组件包括上下贴合在一起的两个膜片和位于上下两个膜片之间的支架层，膜片组件内侧紧贴中心拉杆，导流盘和中心拉杆之间设有密封圈，密封圈的上下两侧分别紧贴膜片，密封圈的外侧紧贴导流盘内侧，密封圈的内侧与中心拉杆之间具有净水通道。
本发明的有益效果是：本发明是采用中和、错流过滤、碟管式反渗透膜分离、蒸发浓缩的工艺对酸相法氯化聚乙烯生产废水进行处理，由于错流过滤器中的流道的内表面是精度很高的过滤层，流体流向和过滤层相切，由于流体可以将截留的物质带走，所以不会形成滤饼层，错流过滤器渗透能力可以长期稳定地维持在很高的水平上，错流过滤效果好；采用碟管式反渗透设备脱除错流过滤后废水中残余有机物和经中和反应后生成的溶解性盐，具有分离效果好的特点，最后采用蒸发设备对高盐浓缩液进行蒸发浓缩，使浓缩液中的水和废固分离出来，实现废水零排放。本发明是针对酸相悬浮法氯化聚乙烯生产工艺的废水处理方法和系统，使酸相氯化聚乙烯废水处理达标，实现废水资源化利用。本发明的水处理效果好，处理时不需要絮凝剂，非常适合处理Cl-含量高的氯化聚乙烯生产废水。
附图说明
图1是本发明酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统流程图；
图2是本发明酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统中DTRO设备的示意图；
图3是本发明酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统中错流过滤器的示意图。
图中：1-反应槽，101-搅拌器，2-中间槽，3-中间槽提升泵，4-错流过滤器，41-壳体，41a-废水进口，41b-清水出口，42-配水盘，43-陶瓷膜过滤管，44-浓水总管，45-进水分布器，401-中心拉杆，402-导流盘，403-膜片，404-支架，405-密封圈，5-出水储存槽，6-一级DTRO增压泵，7-一级DTRO设备，8-清水罐，9-回用水泵，10-浓水槽，11-二级DTRO增压泵，12-二级DTRO设备，13-蒸发设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种实施例的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法，包括以下步骤：
（1）中和：将酸性废水排入中和槽，向中和槽中投加质量分数为32%的NaOH溶液将酸性废水中和至中性经过中和处理的废水，进入中间槽暂存。
（2）错流过滤：废水由中间槽通入错流过滤器，采用错流过滤器将中和后的废水中的悬浮物脱出，废水进入错流过滤器中，废水的流向和错流过滤器的滤膜相切，废水中的悬浮物被滤膜截留。错流过滤采用的错流元件为表层过滤原理用以脱除废水中的悬浮物，流体的流向和滤膜相切，在元件管状流道的内表面以较大的雷诺数流过，不易堵塞，流道的内表面是精度很高的过滤层（0.04微米），由于流体可以将截留的物质带走，所以不会形成滤饼层，渗透能力可以长期稳定地维持在很高的水平上。
（3）膜分离：采用碟管式反渗透设备对错流过滤后的浓水进行处理，浓水进入碟管式反渗透设备的设备中，在导流盘的导流作用下进入经过膜片，废水中残余有机物和经中和反应后生成的溶解性盐被脱除，形成的清液由碟管式反渗透设备的净水出口排出，含有机物和盐分的浓缩液由浓缩液出口排出；本步骤是采用两级膜分离，碟管式反渗透设备包括一级DTRO设备和二级DTRO设备，一级DTRO设备产生的浓缩液送入二级DTRO设备进行二次脱盐，二级DTRO设备产生的浓缩液进入蒸发设备。
一级DTRO设备用于脱除废水中残余有机物和经中和反应后生成的溶解性盐，经一级DTRO设备分离的浓缩液富集了原水中的大部分有机物、盐分等，经一级DTRO设备分离的浓缩液送入浓水槽，然后送入二级DTRO设备进行二次脱盐。DTRO设备采用全自动控制，根据程序进行过滤产水、加药、停机冲洗、以及在线CIP清洗。二级DTRO设备接收一级DTRO设备浓缩液进行二次脱盐，透过清液自流入清水罐，二级DTRO设备浓缩液进入下一步蒸发浓缩步骤。
（4）蒸发浓缩：错流过滤和膜分离步骤排出的浓缩液进入蒸发设备，蒸发设备采用MVR蒸发系统，利用蒸发设备对高盐浓缩液进行蒸发浓缩，使浓缩液中的水和废固分离出来，实现废水零排放。蒸发系统分离出来的固体进行废固处理，经过碟管式反渗透设备形成的清液和蒸发设备形成的清液均送入清水罐，本实施例中一级DTRO设备和二级DTRO设备的透过清液自然流入清水罐。
本发明一种实施例的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统的实施例如图1所示，本实施例的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统包括依次连接在一起的反应槽1、错流过滤器4、出水储存槽5、碟管式反渗透设备以及蒸发设备13，反应槽1内设有搅拌器101，酸性废水在反应槽1内进行中和反应后进入错流过滤器4，错流过滤器4的浓水出口与出水储存槽5连接，出水储存槽5与碟管式反渗透设备的废水进口连接，错流过滤器的浓水出口和碟管式反渗透设备的浓缩液出口均与蒸发设备13的废水进口连接。
所述反应槽1后设有用于存放中和后废水的中间槽2，中间槽2和错流过滤器4的废水进口连接，通过中间槽提升泵3将中间槽2内的废水提升至错流过滤器4。所述蒸发设备13采用MVR蒸发系统。所述碟管式反渗透设备上还连接有清水罐8，碟管式反渗透设备和蒸发系统13的清液出口均通过管道与清水罐8连接。
错流过滤器的结构如图3所示，错流过滤器包括壳体和间隔设置于壳体41内的陶瓷膜过滤管43，壳体上位于陶瓷膜过滤管43的两侧分别设有废水进口41a和清水出口41b，陶瓷膜过滤管43靠近废水进口41a的一端设有配水盘42，配水盘42的外缘密封安装在壳体41内壁上，配水盘42上开设有用于陶瓷膜过滤管43支撑的支撑孔，陶瓷膜过滤管43靠近清水出口41b的一端设有浓水总管44，浓水总管44一端从壳体1上穿出、另一端为封闭端且位于壳体1内，各陶瓷膜过滤管43均一端密封安装在支撑孔内、另一端并联在浓水总44管上。壳体41内位于废水进口41a内侧还设有进水分布器45。经过中和反应的废水经废水进口进入错流过滤器壳体内，经进水分布器进行进水初级分配，再经配水盘进行二级再分配后，进入陶瓷膜过滤管内部，水流沿陶瓷膜过滤管的内壁切线方向流动，并在压力作用下，对悬浮物截留，清水沿垂直管壁方向流出，经壳体另一侧的清水出口排出进入出水储存槽；浓水截留在陶瓷过滤管内，经浓水总管汇总后排出进入蒸发设备。
本实施例中碟管式反渗透设备包括一级DTRO设备7和二级DTRO设备12，一级DTRO设备7的浓缩液出口与二级DTRO设备12的废水进口连接，一级DTRO设备7的浓缩液出口与二级DTRO设备12的废水进口之间连接有浓水槽，二级DTRO设备12的浓缩液出口与蒸发设备13的废水进口连接。通过一级DTRO增压泵6将出水储存槽内的废水提升至一级DTRO设备7的废水进口，一级DTRO设备7的浓缩液出口上连接有浓水槽10，通过二级DTRO增压泵11将浓水槽10中的浓缩液提升至二级DTRO设备12的废水进口。
一级DTRO设备7和二级DTRO设备12均包括中心拉杆401、膜片组件和导流盘402，膜片组件和导流盘402间隔套设在中心拉杆1上，每个膜片组件包括上下贴合在一起的两个膜片403和位于上下两个膜片402之间的支架层404，膜片组件内侧紧贴中心拉杆401，导流盘402和中心拉杆401之间设有密封圈405，密封圈405的上下两侧分别紧贴膜片403，密封圈405的外侧紧贴导流盘401内侧，密封圈405的内侧与中心拉杆401之间具有净水通道。
DTRO设备结构如图2所示，DTRO设备由膜片组件、导流盘402、密封圈405、中心拉杆401和耐压套管组成，膜片组件与导流盘间隔叠放，密封圈405采用O形橡胶圈，O形橡胶圈置于导流盘402两面凹槽内，用中心拉杆401穿在一起，置于耐压套管中，两端用金属端板（图中未显示）密封，形成碟管式膜组件。每个膜片组件由两张同心八角状反渗透膜片组成，两个膜片403中间夹一层丝状支架层404，使通过膜片403的净水可以快速流向出口。三层八角状材料外环用超声波技术焊接，内环开口，为净水出口。O形橡胶圈防止原水进入透过液通道。导流盘402带凸点支撑，料液在过滤过程中形成湍流状态，减少膜表面结垢、污染和浓差极化现象。
被处理液体以最短距离快速经过滤膜，然后180°逆转到另一膜面，再流至下一膜面，形成由导流盘圆周至圆心，再到圆周的切向过滤。DTRO设备中渗滤液的流向如虚线箭头所示，净水流向如实线箭头所示。
所述清水罐汇集一级DTRO设备和二级DTRO设备的产水，达标排放或回用于厂内生产用水。
所述蒸发设备采用MVR工艺，对DTRO高盐浓水蒸发浓缩，实现废水零排放。
下面结合具体的应用实例对本发明的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法和系统做出说明：
（1）水量为1250t/d的废水，主要成分为COD（56.26mg/L）、HCl（0.305%），首先进入反应槽；（2）然后在反应槽中投加32%NaOH调节废水至中性，生成NaCl浓度为4900mg/L，进入中间槽；（3）经中间槽贮存后，废水经中间槽提升泵提升至错流过滤器，错流过滤器水回收率为98.40%，COD去除率40%，出水水量1230t/d，COD含量34mg/L，进入一级DTRO设备；（4）一级DTRO设备水回收率70%，脱盐率97%，清水产生量为861t/d，NaCl浓度220mg/L，COD浓度1.54mg/L，达标外排或回用；一级DTRO浓水产量369t/d，NaCl浓度15800mg/L，COD浓度108.9mg/L，进入浓水槽，经提升泵送至二级DTRO设备进行二次脱盐；（5）二级DTRO设备水回收率83%，脱盐率90%，清水产生量306.3t/d，NaCl浓度1600mg/L，COD浓度10.89mg/L，与一级DTRO清水混合后外排或回用，二级DTRO浓水产量62.7t/d，NaCl浓度83400mg/L，COD浓度576.59mg/L。（6）二级DTRO浓水进入MVR蒸发浓缩系统，经MVR蒸发浓缩系统，产生9.7t/d含70%NaCl固体的废渣。
本发明是采用中和、错流过滤、碟管式反渗透膜分离、蒸发浓缩的工艺对酸相法氯化聚乙烯生产废水进行处理，由于错流过滤器中的流道的内表面是精度很高的过滤层，流体流向和过滤层相切，由于流体可以将截留的物质带走，所以不会形成滤饼层，错流过滤器渗透能力可以长期稳定地维持在很高的水平上，错流过滤效果好；采用两级碟管式反渗透设备脱除错流过滤后废水中残余有机物和经中和反应后生成的溶解性盐，具有分离效果好的特点，最后采用蒸发设备对高盐浓缩液进行蒸发浓缩，使浓缩液中的水和废固分离出来，实现废水零排放。本发明是针对酸相悬浮法氯化聚乙烯生产工艺的废水处理方法和系统，使酸相氯化聚乙烯废水处理达标，实现废水资源化利用。本发明的水处理效果好，处理时不需要絮凝剂，非常适合处理Cl-含量高的氯化聚乙烯生产废水。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）中和：将酸性废水排入中和槽，向中和槽中投加NaOH将酸性废水中和至中性；（2）错流过滤：采用错流过滤器将中和后的废水中的悬浮物脱出，废水进入错流过滤器中，废水的流向和错流过滤器的滤膜相切，废水中的悬浮物被滤膜截留；（3）膜分离：采用碟管式反渗透设备对错流过滤后的浓水进行处理，废水进入碟管式反渗透设备的设备中，在导流盘的导流作用下进入经过膜片，废水中残余有机物和经中和反应后生成的溶解性盐被脱除，形成的清液由碟管式反渗透设备的净水出口排出，含有机物和盐分的浓缩液由浓缩液出口排出；（4）蒸发浓缩：错流过滤和膜分离步骤排出的浓缩液进入蒸发设备，蒸发设备对高盐浓缩液进行蒸发浓缩，使浓缩液中的水和废固分离出来。
2.根据权利要求1所述的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法，其特征在于：步骤（1）中，所投加的NaOH为质量分数为32%的NaOH溶液。
3.根据权利要求1所述的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法，其特征在于：经过步骤（1）中和处理的废水，进入中间槽暂存，然后废水由中间槽通入错流过滤器。
4.根据权利要求1所述的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法，其特征在于：经过碟管式反渗透设备形成的清液和蒸发系统形成的清液均送入清水罐。
5.根据权利要求1所述的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理工艺方法，其特征在于：步骤（3）中采用两级膜分离，一级DTRO设备产生的浓缩液送入二级DTRO设备进行二次脱盐，二级DTRO设备产生的浓缩液进入蒸发设备。
6.一种酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统，其特征在于：其包括依次连接在一起的反应槽、错流过滤器、出水储存槽、碟管式反渗透设备以及蒸发设备，酸性废水在反应槽内进行中和反应后进入错流过滤器，错流过滤器的浓水出口与出水储存槽连接，出水储存槽与碟管式反渗透设备的废水进口连接，错流过滤器的浓水出口和碟管式反渗透设备的浓缩液出口均与蒸发设备的废水进口连接。
7.根据权利要求6所述的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统，其特征在于：所述错流过滤器包括壳体和间隔设置于壳体内的陶瓷膜过滤管，壳体上位于陶瓷膜过滤管的两侧分别设有废水进口和清水出口，陶瓷膜过滤管靠近废水进口的一端设有配水盘，配水盘的外缘密封安装在壳体内壁上，配水盘上开设有用于陶瓷膜过滤管支撑的支撑孔，陶瓷膜过滤管靠近清水出口的一端设有浓水总管，浓水总管一端从壳体上穿出、另一端为封闭端且位于壳体内，各陶瓷膜过滤管均一端密封安装在支撑孔内、另一端并联在浓水总管上；壳体内位于废水进口内侧还设有进水分布器。
8.根据权利要求6所述的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统，其特征在于：所述反应槽后设有用于存放中和后废水的中间槽，中间槽和错流过滤器的废水进口连接；所述蒸发设备采用MVR蒸发系统。
9.根据权利要求6所述的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统，其特征在于：所述碟管式反渗透设备上还连接有清水罐，碟管式反渗透设备和蒸发系统的清液出口均通过管道与清水罐连接。
10.根据权利要求6所述的酸相法氯化聚乙烯生产废水处理系统，其特征在于：所述碟管式反渗透设备包括一级DTRO设备和二级DTRO设备，一级DTRO设备的浓缩液出口与二级DTRO设备的废水进口连接，二级DTRO设备的浓缩液出口与蒸发设备的废水进口连接；所述一级DTRO设备和二级DTRO设备均包括中心拉杆、膜片组件和导流盘，膜片组件和导流盘间隔套设在中心拉杆上，每个膜片组件包括上下贴合在一起的两个膜片和位于上下两个膜片之间的支架层，膜片组件内侧紧贴中心拉杆，导流盘和中心拉杆之间设有密封圈，密封圈的上下两侧分别紧贴膜片，密封圈的外侧紧贴导流盘内侧，密封圈的内侧与中心拉杆之间具有净水通道。
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