CN117534260A - 一种聚丙烯腈原丝油剂废水的处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种聚丙烯腈原丝油剂废水的处理方法及装置。所述的处理装置包括调节罐、油剂反应罐和沉淀池，油剂反应罐上方设置两个分别用于存储破乳剂和絮凝剂的高位槽和高位槽，先将碱液加入至油剂废水中，调节pH值至7‑9，搅拌状态下加入破乳剂、絮凝剂进行破乳，静置沉淀得到水相和油相，油相经沉淀、过滤、压干后作固废处理，水相送至污水处理系统进一步处理至水质达标后排放。本发明的处理装置简单，处理方法具有处理效率高、操作便捷、成本低等特点，可以避免使用强酸强碱等破乳剂，同时降低了废水COD，减轻了后续废水处理压力。

Description

一种聚丙烯腈原丝油剂废水的处理方法及装置

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种聚丙烯腈原丝油剂废水的处理方法及装置。

背景技术

目前，高性能碳纤维被广泛应用于国防军工、航空航天及风力发电等领域。油剂是碳纤维生产过程中必不可少的重要助剂，在纺丝、预氧化和低温碳化阶段给予纤维有效的保护，是生产制备出高品质碳纤维的关键。

通常在聚丙烯腈原丝生产过程中，油剂与水按比例配制成混合液后，以浸渍等方式对热水牵伸后的纤维进行上油处理。然而，长时间运行下油剂会出现破乳等现象，需要定期清理油槽、更换油剂；此外油剂开发而产生的试验油剂，都会造成大量待处理的油剂废水，因其含较高COD/BOD，给碳纤维生产增加了高昂的环保成本。中国专利CN 113026149A公开了一种聚丙烯腈原丝废油剂的处理方法，该方法使用强碱对废油剂进行破乳处理，分离混合物得到油液和清夜，油液回收作为新油剂原料进行使用，该方法需使用大量强酸，操作要求较高，且分离后油液因组成复杂重新用作原材料所需处理步骤也较为繁琐。中国专利CN 103523958 A公开了一种高浓度纺丝油剂废水预处理系统，该方法通过隔油池去除油剂，使用Fenton反应去除COD，在经过混凝沉淀去除产生的生化污泥，该方法需要在废水中加入大量的酸碱和铁盐，操作复杂，且废水盐分增大对后期处理要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、简单便捷、不使用酸碱、处理效率高的聚丙烯腈原丝油剂废水的处理方法及装置。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种聚丙烯腈原丝油剂废水的处理装置，包括调节罐1、油剂反应罐2和沉淀池5，所述的调节罐1的出水口通过输送泵6与油剂反应罐2相连接，油剂反应罐2上方设置两个分别用于存储破乳剂和絮凝剂的高位槽3和高位槽4，油剂反应罐2上部的出水口与污水系统相连接，油剂反应罐2底部的出油口与沉淀池5相连接，沉淀池5的出水口与污水系统相连接。

进一步地，油剂反应罐2内设有搅拌器。

一种聚丙烯腈原丝油剂废水的处理方法，包括以下步骤：

(1)将碱液加入至聚丙烯腈原丝油剂废水中，调节pH值至7-9；

(2)搅拌状态下，在油剂废水中依次加入阳离子反相破乳剂溶液和絮凝剂溶液进行破乳，静置沉淀得到水相和油相，所述的阳离子反相破乳剂为聚季铵盐类离子反相破乳剂或直链烷基胺盐离子反相破乳剂；

(3)水相经污水系统进行再处理，油相经沉淀进一步油水分离，油相过滤后压干作固废处置，水相经污水系统进行再处理。

进一步地，步骤(1)中，聚丙烯腈原丝油剂废水为聚二甲基硅氧烷乳液，聚二甲基硅氧烷的浓度为1-10wt％。

进一步地，步骤(1)中，碱液为氨水或氢氧化钠溶液。

进一步地，步骤(2)中，絮凝剂为无机絮凝剂或有机高分子絮凝剂，无机絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝或聚合氯化铝铁，有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺或其衍生物；优选地，絮凝剂为聚合氯化铝或聚丙烯酰胺。

进一步地，步骤(2)中，阳离子反相破乳剂的添加量为聚丙烯腈原丝油剂中聚二甲基硅氧烷质量的0.5-5倍，絮凝剂的添加量为破乳剂用量的1-1.2倍。

进一步地，步骤(2)中，阳离子反相破乳剂溶液的浓度为1％～5wt％，絮凝剂溶液的浓度为0.5％～5wt％。

进一步地，步骤(2)中，阳离子反相破乳剂和絮凝剂的加入时间间隔30-60分钟。

进一步地，步骤(2)中，搅拌转速为500-1200rpm。

进一步地，上述处理方法具体为：

(1)在调节罐内加入碱液，油剂反应罐中加入聚丙烯腈原丝油剂废水，通过输送泵将碱液加入至油剂反应罐中，搅拌条件下调节油剂废水的pH值至7-9；

(2)持续搅拌状态下，在油剂废水中依次加入高位槽中存储的阳离子反相破乳剂和絮凝剂，进行破乳，静置沉淀得到水相和油相；

(3)水相经油剂反应罐上部的出水口输送至污水系统中进行再处理，油相经油剂反应罐底部的出油口输送至沉淀池中进一步油水分离，油相过滤后压干作固废处置，水相经沉淀池出水口输送至污水系统中进行再处理。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明首先调节聚丙烯腈原丝油剂废水的pH值7-9，然后使用阳离子反相破乳剂对油剂废水进行破乳处理，随后絮凝、沉淀、回收、处理。阳离子反相破乳剂可以有效改善水包油型乳液的界面张力，使胶体颗粒失去稳定的排斥力和吸引力，形成絮体，进一步通过化学桥联完成废水中油水分离。本发明的处理装置简单，处理方法具有处理效率高、操作便捷、成本低等特点，可以避免使用强酸强碱等破乳剂，在破乳、絮凝过程中还可以一定程度上降低废水COD，减轻后续废水处理压力。

附图说明

图1为聚丙烯腈原丝油剂废水的处理装置的结构示意图，其中1：调节罐、2：油剂反应罐、3：存储破乳剂的高位槽、4：存储絮凝剂的高位槽、5：沉淀池、6：输送泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明的聚丙烯腈原丝油剂废水的处理装置，包括调节罐1、油剂反应罐2和沉淀池5，所述的调节罐1的出水口通过输送泵6与油剂反应罐2相连接，油剂反应罐2上方设置两个分别用于存储破乳剂和絮凝剂的高位槽3和高位槽4，油剂反应罐2上部的出水口与污水系统相连接，油剂反应罐2底部的出油口与沉淀池5相连接，沉淀池5的出水口与污水系统相连接。

本发明的聚丙烯腈原丝油剂废水的处理方法为：

(1)在调节罐内加入碱液，油剂反应罐中加入聚丙烯腈原丝油剂废水，通过输送泵将碱液加入至油剂反应罐中，搅拌条件下调节油剂废水的pH值至7-9；

(2)持续搅拌状态下，在油剂废水中依次加入高位槽中存储的阳离子反相破乳剂和絮凝剂，进行破乳，静置沉淀得到水相和油相；

(3)水相经油剂反应罐上部的出水口输送至污水系统中进行再处理，油相经油剂反应罐底部的出油口输送至沉淀池中进一步油水分离，油相过滤后压干作固废处置，交由专门机构处理，水相经沉淀池出水口输送至污水系统中进行再处理，经处理后水质符合国家污水综合排放标准。

下述实施例中，聚季铵盐类离子反相破乳剂来自中海油天津化工研究设计院有限公司，直链烷基胺盐离子反相破乳剂和烷基吡啶盐阳离子反相破乳剂来自无锡智清环保科技有限公司。

实施例1

对T800级聚丙烯腈原丝生产过程中的油剂废水进行处理，该油剂有效成分为氨基改性聚二甲基硅氧烷和环氧改性聚二甲基硅氧烷，油剂废水浓度为1％。500kg聚丙烯腈原丝油剂废水在调节罐内进行pH调节处理，加入适量氨水搅拌至废水pH至7-9；通过输送泵送至油剂反应罐内，1000rpm转速下加入质量分数为2％的聚季铵盐类阳离子反相破乳剂125kg，搅拌30min，加入质量分数为5％的聚合氯化铝50kg，搅拌30min后静置；上层水相送至污水系统再处理，下层油相送至沉淀池进一步固液分离，油相经沉淀、过滤、压干后作固废处置，水相送至厂区污水处理系统。

实施例2

对T700级聚丙烯腈原丝生产过程中的油剂废水进行处理，该油剂有效成分为氨基改性聚二甲基硅氧烷和聚醚改性聚二甲基硅氧烷，油剂废水浓度为2.5％。500kg聚丙烯腈原丝油剂废水在调节罐内进行pH调节处理，加入适量氨水搅拌至废水pH至7-9；通过输送泵送至油剂反应罐内，1000rpm转速下加入质量分数为5％的聚季铵盐类阳离子反相破乳剂200kg，搅拌30min，加入质量分数为4％的聚合氯化铝275kg，搅拌30min后静置；上层水相送至污水系统再处理，下层油相送至沉淀池进一步油水分离，油相经沉淀、过滤、压干后作固废处置，水相送至厂区污水处理系统。

实施例3

对T800级聚丙烯腈原丝试验过程中的油剂废水进行处理，该油剂有效成分为氨基改性聚二甲基硅氧烷，油剂废水浓度为5％。500kg聚丙烯腈原丝油剂废水在调节罐内进行pH调节处理，加入适量氨水搅拌至废水pH至7-9；通过输送泵送至油剂反应罐内，1000rpm转速下加入质量分数为1％的聚季铵盐类阳离子反相破乳剂1500kg，搅拌30min，加入质量分数为0.5％的聚合氯化铝3600kg，搅拌30min后静置；上层水相送至污水系统再处理，下层油相送至沉淀池进一步油水分离，油相经沉淀、过滤、压干后作固废处置，水相送至厂区污水处理系统。

实施例4

对T700级聚丙烯腈原丝生产过程中的油剂废水进行处理，该油剂有效成分为氨基改性聚二甲基硅氧烷和聚醚改性聚二甲基硅氧烷，油剂废水浓度为2.5％左右。500kg聚丙烯腈原丝油剂废水在调节罐内进行pH调节处理，加入适量氨水搅拌至废水pH至7-9；通过输送泵送至油剂反应罐内，1000rpm转速下加入质量分数为5％的直链烷基阳离子反相破乳剂1250kg，搅拌30min，加入质量分数为2.5％的聚丙烯酰胺2500kg，搅拌30min后静置；上层水相送至污水系统再处理，下层油相送至沉淀池进一步油水分离，油相经沉淀、过滤、压干后作固废处置，水相送至厂区污水处理系统。

对比例1

对T800级聚丙烯腈原丝生产过程中的油剂废水进行处理，该油剂有效成分为氨基改性聚二甲基硅氧烷和环氧改性聚二甲基硅氧烷，油剂废水浓度为1％。500kg聚丙烯腈原丝油剂废水在调节罐内进行pH调节处理，加入适量氨水搅拌至废水pH至7-9；通过输送泵送至油剂反应罐内，1000rpm转速下加入质量分数为2％的非离子型乳化剂聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚125kg，搅拌30min，加入质量分数为5％的聚合氯化铝50kg，搅拌30min后静置；静置后发现反应罐内仍存在超50％的油剂废水未完成破乳，无法进行后续处理。

表1各实施例和对比例的实验条件和处理效果

本发明提供的方法可以有效处理不同成分的油剂废水，对于常见的聚丙烯腈原丝油剂废水均可以处理。本发明首先调节废水pH值7-9，使用阳离子反相破乳剂对油剂废水进行破乳处理，随后絮凝、沉淀、回收、处理。阳离子反相破乳剂可以有效改善水包油型乳液的界面张力，使胶体颗粒失去稳定的排斥力和吸引力，形成絮体，进一步通过化学桥联完成废水中油水分离。本方法具有处理效率高，操作便捷，成本低等特点，可以避免使用强酸强碱等破乳剂，在破乳、絮凝过程中降低废水COD值10％左右，减轻后续废水处理压力。

Claims (10)

1.一种聚丙烯腈原丝油剂废水的处理装置，其特征在于，包括调节罐（1）、油剂反应罐（2）和沉淀池（5），所述的调节罐（1）的出水口通过输送泵（6）与油剂反应罐（2）相连接，油剂反应罐2）上方设置两个分别用于存储破乳剂和絮凝剂的高位槽（3）和高位槽（4），油剂反应罐（2）上部的出水口与污水系统相连接，油剂反应罐（2）底部的出油口与沉淀池（5）相连接，沉淀池（5）的出水口与污水系统相连接。

2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，油剂反应罐（2）内设有搅拌器。

3.一种聚丙烯腈原丝油剂废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将碱液加入至聚丙烯腈原丝油剂废水中，调节pH值至7-9；

（2）搅拌状态下，在油剂废水中依次加入阳离子反相破乳剂溶液和絮凝剂溶液进行破乳，静置沉淀得到水相和油相，所述的阳离子反相破乳剂为聚季铵盐类离子反相破乳剂或直链烷基胺盐离子反相破乳剂；

（3）水相经污水系统进行再处理，油相经沉淀进一步油水分离，油相过滤后压干作固废处置，水相经污水系统进行再处理。

4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，聚丙烯腈原丝油剂废水为聚二甲基硅氧烷乳液，聚二甲基硅氧烷的浓度为1-10wt%；碱液为氨水或氢氧化钠溶液。

5.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，步骤（2）中，絮凝剂为无机絮凝剂或有机高分子絮凝剂。

6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，无机絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝或聚合氯化铝铁，有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺或其衍生物,。

7.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，步骤（2）中，阳离子反相破乳剂的添加量为聚丙烯腈原丝油剂中聚二甲基硅氧烷质量的0.5-5倍，絮凝剂的添加量为破乳剂用量的1-1.2倍，阳离子反相破乳剂溶液的浓度为1%~5wt%，絮凝剂的浓度为0.5%~5wt%。

8.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，步骤（2）中，阳离子反相破乳剂和絮凝剂的加入时间间隔30-60分钟。

9.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，步骤（2）中，搅拌转速为500-1200rpm。

10.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，具体为：

（1）在调节罐内加入碱液，油剂反应罐中加入聚丙烯腈原丝油剂废水，通过输送泵将碱液加入至油剂反应罐中，搅拌条件下调节油剂废水的pH值至7-9；

（2）持续搅拌状态下，在油剂废水中依次加入高位槽中存储的阳离子反相破乳剂和絮凝剂，进行破乳，静置沉淀得到水相和油相；

（3）水相经油剂反应罐上部的出水口输送至污水系统中进行再处理，油相经油剂反应罐底部的出油口输送至沉淀池中进一步油水分离，油相过滤后压干作固废处置，水相经沉淀池出水口输送至污水系统中进行再处理。