CN211770639U - 一种粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，该系统包括预处理单元、资源化回收单元；预处理单元包括均质均量池、离心分离装置，资源化回收单元包括膜分离装置、超重力分离器、乙醇投加装置、乙醇回收装置。实际应用结果表明：经该系统处理后的废水达到厂内生产回用要求，同时可回收8%~10%的纤维素，可回收85%~95%的半纤维素，回收的纤维素可进行厂内回用，回收的半纤维素可作为原料外卖木糖醇、造纸等生产企业，在实现废水处理的同时，更大限度的实现了废水资源化，具有极大的经济价值。本申请通过对系统的优化设计，在保证系统稳定、可靠运行的同时，有效降低系统运行成本。

Description

一种粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统

技术领域

本实用新型涉及化工设备领域，尤其是粘胶短纤维废水处理领域，具体为一种粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统。更具体地，本申请提供一种粘胶短纤维废水处理系统，其能减少后端处理负荷，实现纤维素的回收利用，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

背景技术

粘胶短纤维又叫人造纤维（俗称人造棉），其是由天然纤维素（如棉短绒、木材、竹子、芦苇、麻等）经加工制备而成。与其他化纤产品相比，粘胶短纤维具有不可比拟的优点，其不仅物理机械性能优良，而且能够服用。同时，粘胶短纤维吸湿性好，手感柔软，容易染色，不生静电。另外，粘胶短纤维的基本原料来源于植物中的纤维素，易于储存，且原料可再生，具有资源丰富、制造成本低的特点。基于粘胶短纤维的特性，其已成为我国化纤行业中仅次于涤纶的重要品种。

现有的粘胶短纤维的生产工艺流程通常包括混粕、浸渍、压榨、粉碎、老成、磺化、溶解、纺丝注射、纺丝、后处理及烘干等。在粘胶短纤维生产过程中，其产生的废水主要包括碱性废水和酸性废水。其中，碱性废水主要来源于碱站排放的废液、清洗碱罐的废水、浸渍和压榨过程中产生的废水；该废水具有碱含量高、低聚合度的纤维素含量高的特点。酸性废水主要来源于纺丝、酸站排放的废水、后处理排放的废水，主要污染物为硫酸、硫酸锌和硫酸钠等。

针对粘胶短纤维废水，中国专利申请CN201620725788.7公开了一种粘胶短纤维废水高效物化预处理系统，其包括酸性废水收集池、碱性废水收集池、初沉池、酸化池、氧化池、缓冲池、二沉池、出水池、第一浓缩池、第二浓缩池、脱水机、第一芬顿试剂加药系统、第二芬顿试剂加药系统、石灰乳加药系统和PAM加药系统。该方案中，改进了粘胶短纤维生产废水物化处理工段，初沉池可以去除废水中的易于沉淀的悬浮物，减少酸化曝气过程中析出粘性纤维素的量，从而削弱了此种粘性物质堵塞管道的可能性；用部分酸性废水来中和碱性废水，达到曝气吹脱去除硫化物的目的。

而本申请中，主要针对粘胶短纤维前端生产废水进行处理。粘胶短纤维前端生产废水是指，在浸渍压榨过程中，所产生的碱性废水。针对粘胶短纤维前端生产废水，通常采用纳滤技术，将低聚合度的纤维素从废水中分离出来，但其浓缩液中依然含有大量的碱，通常只能中和进入废水处理系统，也有人采用透析法对浓液进行透析，但耗水量大，处理成本较高。

为此，迫切需要一种新的方法和/或装置，以解决上述问题，实现废水中物料的资源化利用。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有粘胶短纤维前端生产废水处理方法中，采用纳滤将低聚合度的纤维素从废水中分离出来，其产生的浓缩液中含有大量的碱，通常经中和处理后进入废水系统，或采用透析法对浓缩液进行透析，但其存在耗水量大、处理成本高的问题，提供一种粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统。本申请能实现对粘胶短纤维前端生产废水的资源化利用，有效回收废水中的纤维素、半纤维素，减少资源浪费，具有较高的经济价值。同时，本申请采用模块化设计，适应性强，运行稳定可靠，且能实现对所用乙醇的回收利用，具有较好的应用前景。本申请构思巧妙，设计合理，通过对系统的优化设计，在保证系统稳定、可靠运行的同时，有效降低系统运行成本。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，包括预处理单元、资源化回收单元；

所述预处理单元包括：

均质均量池，其用于对加入的粘胶短纤维前端生产废水进行均质均量处理；

离心分离装置，其与均质均量池相连，均质均量池处理后的废水经离心分离装置处理后，分别得到第一固体物和第一滤液，得到的第一固体物能够进行回用；

所述资源化回收单元包括：

膜分离装置，其与离心分离装置相连，用于对离心分离装置分离得到的第一滤液进行分离，分别得到浓液、清液，所得的清液为碱液且能进行回用；

超重力分离器，其与膜分离装置相连，用于对膜分离装置产生的浓液进行处理，得到第二固体物和第二滤液（得到的第二固体物可进行回用，也可向外出售）；

乙醇投加装置，其与超重力分离器相连，用于向超重力分离器内添加乙醇，以使超重力分离器内溶液中所含的半纤维素能分离出来；

乙醇回收装置，其与超重力分离器双向连接连，超重力分离器得到的第二滤液能送入乙醇回收装置中进行乙醇回收处理并得到回收乙醇、碱性滤液，乙醇回收装置回收得到的回收乙醇则能返回超重力分离器中进行回用。

还包括乙醇暂存装置，所述乙醇暂存装置与乙醇回收装置相连且乙醇回收装置中回收得到的乙醇能送入乙醇暂存装置中进行暂存。

还包括纤维素暂存装置，所述纤维素暂存装置与离心分离装置相连且离心分离装置分离得到的第一固体物能送入纤维素暂存装置中。

还包括碱液暂存装置，所述碱液暂存装置与膜分离装置相连且膜分离装置分离得到的清液能送入碱液暂存装置中。

所述碱液暂存装置与乙醇回收装置相连且乙醇回收装置分离得到的碱性滤液能送入碱液暂存装置中。

还包括半纤维素暂存装置，所述半纤维素暂存装置与超重力分离器相连且超重力分离器分离得到的第二固体物能送入半纤维素暂存装置中。

所述乙醇投加装置中投加的乙醇为含水乙醇或无水乙醇。

所述膜分离装置为纳滤装置。

针对前述问题，本申请提供一种粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，其能有效解决前述问题。采用本申请的废水资源化利用系统，其能回收废水中的大部分有用物料；其中的碱液得到了有效的回收利用，且无需消耗大量水源，处理成本低，具有较好的效果。本申请的资源化利用系统对粘胶短纤维前端生产废水处理时，具有处理成本低，处理效果好的优点，能有效降低后续处理单元负荷，延长后端设备使用寿命，降低废水处理成本，实现前端生产废水的资源化利用。

本申请的装置包括预处理单元、资源化回收单元两部分。

其中，预处理单元包括：均质均量池、离心分离装置。本申请中，离心分离装置与均质均量池相连；预处理单元主要用于降低废水粘度，减少后续处理单元负荷，延长后端设备使用寿命。在预处理单元中，待处理的粘胶短纤维前端生产废水先进入均质均量池，进行均质均量；而后，均质均量池的出水进入离心分离装置中，转速控制在4000 r/min~6000 r/min，实现固液分离，分别得到第一固体物和第一滤液；分离出的第一固体物主要为纤维素，可进行厂内回用，也可进入纤维素暂存装置中进行暂存；第一滤液则进入膜分离装置中。本申请中，纤维素暂存装置与离心分离装置相连，纤维素暂存装置用于暂存离心分离装置分离得到的第一固体物。

本申请中，资源化回收单元主要用于将废水中的NaOH和半纤维素进行分离后，分别达到资源化利用。资源化回收单元包括膜分离装置、超重力分离器、乙醇投加装置、乙醇回收装置。其中，膜分离装置与离心分离装置相连，膜分离装置用于对离心分离装置的第一滤液进行分离；经离心分离装置处理后，所得的第一滤液进入膜分离装置中；膜分离装置主要采用纳滤膜，分别得到浓液、清液；其中，膜分离装置得到的清液主要含NaOH，可用于厂内生产回用；膜分离装置得到的浓液主要含半纤维素和其裹挟部分NaOH，浓液进入超重力分离装置。

超重力分离器分别与乙醇投加装置、膜分离装置、乙醇回收装置相连。其中，乙醇投加装置用于向超重力分离器内添加乙醇，以使超重力分离器内溶液中所含的半纤维素能分离出来。超重力分离器用于对膜分离装置产生的浓液进行处理，得到第二固体物和第二滤液。超重力分离器与乙醇回收装置相连，超重力分离器得到的第二滤液通过管道送入乙醇回收装置中，进行乙醇回收处理，并分别得到回收乙醇、碱性滤液；经乙醇回收装置回收得到的乙醇再返回超重力分离器中，进行回用。本申请中，浓液进入超重力分离器的同时，乙醇投加装置向超重力分离器中加入无水乙醇，无水乙醇投加量按照0.5~0.8倍浓液体积量进行投加，超重力装置转速控制在6000 r/min~10000 r/min；超重力分离器处理后，分别得到第二固体物和第二滤液；其中，分离所得第二固体物主要含半纤维素，满足资源化利用要求，可进行回用，也可向外出售；第二滤液主要含NaOH和乙醇，第二滤液被进入乙醇回收装置中，分别得到回收乙醇、碱性滤液。本申请中，乙醇回收装置主要用于NaOH和乙醇的分离，分离得到的回收乙醇回用至超重力分离器，分离剩余的NaOH液体（即碱性滤液）可进行厂内生产回用，也可送入碱液暂存装置进行暂存。

进一步，本申请还包括乙醇暂存装置、半纤维素暂存装置，乙醇暂存装置用于对乙醇回收装置多余的乙醇溶液进行暂存，半纤维素暂存装置用于超重力分离器分离得到的半纤维素进行暂存。

本申请中，乙醇投加装置中投加的乙醇为含水乙醇或无水乙醇；优选地，乙醇投加装置为无水乙醇投加装置。进一步，本申请的膜分离装置为纳滤装置。

经实际测定，采用本申请的粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，碱液回收率为85~95%，纤维素回收率为8~10%，半纤维素回收率为85~95%，具有极高的经济价值。本申请中，回收的纤维素可进行厂内回用，也可外卖，回收的半纤维素可作为原料外卖木糖醇、造纸等生产企业。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

（1）与现有粘胶短纤维前端生产废水处理技术相比，本申请通过预处理单元的采用，减少了后端处理负荷，并可实现纤维素的回收，纤维素回收率为8%~10% ，有效减少资源浪费；

（2）与现有技术相比，本申请的系统设置了资源化回收单元，并基于乙醇投加装置的采用，能提高后端可回收利用纤维素及半纤维素的纯度，回收的半纤维素中碱液含量低于10%，便于半纤维素的资源化利用；

（3）经测定，经本申请系统处理后的废水达到厂内生产回用要求，碱液回收利用率为85%~95%；同时，可回收8%~10%的纤维素，回收的纤维素可进行厂内回用；另外，可回收85%~95%的半纤维素，回收的半纤维素可作为原料，外卖木糖醇、造纸等生产企业；

（4）本申请的系统中还包括乙醇回收装置，用以对水中的乙醇进行回收再利用，可大大降低运行成本；

（5）本系统采用模块化设计，可操作性高，适应性强，且能实现粘胶短纤维前端生产废水中各种物料的资源化利用，具有较高的经济价值；

（6）本申请构思巧妙，设计合理，通过对系统的优化设计，在保证系统稳定、可靠运行的同时，有效降低系统运行成本。

附图说明

图1为实施例1中系统的结构示意图。

图中标记：1、预处理单元，2、资源化回收单元，3、均质均量池，4、离心分离装置，5、膜分离装置，6、超重力分离器，7、乙醇投加装置，8、乙醇回收装置。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图所示，本实施例的粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，包括预处理单元、资源化回收单元。其中，预处理单元包括：均质均量池、离心分离装置。本实施例中，均质均量池与离心分离装置相连。粘胶短纤维前端生产废水先进入均质均量池内，进行均质均量处理；而后，再将将均质均量池处理后的物料送入离心分离装置中，进行离心分离，分别得到第一固体物和第一滤液，将第一固体物取出。其中，第一固体物的主要成分为纤维素；通常产生粘胶短纤维前端生产废水的企业大都为纤维素生产厂家，因而其可直接进行厂内回用。优选地，本实施例的系统还包括纤维素暂存装置，纤维素暂存装置与离心分离装置相连；经处理得到的第一固体物也送入纤维素暂存装置中，进行暂存，后续进行相应的利用和/或处理。

资源化回收单元包括膜分离装置、超重力分离器、乙醇投加装置、乙醇回收装置。膜分离装置与离心分离装置相连，超重力分离器与膜分离装置相连，乙醇投加装置与超重力分离器相连，乙醇回收装置与超重力分离器通过管道双向连接。本实施例中，膜分离装置优选采用纳滤装置，离心分离装置分离得到的第一滤液进行膜分离，并分别得到浓液、清液；其中，膜分离装置所得的清液为碱液；如前所述，通常产生粘胶短纤维前端生产废水的企业大都为纤维素生产厂家，因而所得的碱液可直接进行厂内回用。优选地，本实施例还包括碱液暂存装置，碱液暂存装置与膜分离装置相连；经膜分离装置处理得到的清液也可送入碱液暂存装置中，进行暂存，后续进行相应的利用和/或处理。

膜分离装置产生的浓液进入超重力分离器中，并通过乙醇投加装置向超重力分离器内加入乙醇溶液（优选地，添加的乙醇为无水乙醇），以使超重力分离器内溶液中所含的半纤维素能分离出来；而后，在超重力分离器的作用下，分别得到第二固体物和第二滤液。其中，第二固体物的主要成分为半纤维素，得到的半纤维素可进行回用，也可向外出售；优选地，本实施例中还包括与超重力分离器相连的半纤维素暂存装置，超重力分离器分离得到的第二固体物可送入半纤维素暂存装置中暂存。本实施例中，乙醇回收装置与超重力分离器通过两根管道相连；一方面，超重力分离器得到的第二滤液通过管道送入乙醇回收装置中，进行乙醇回收处理，分别得到回收的乙醇、碱性滤液；另一方面，乙醇回收装置得到的乙醇能返回超重力分离器中，进行回用；优选地，本实施例的系统还包括乙醇暂存装置，乙醇回收装置回收得到的乙醇可送入乙醇暂存装置中，进行暂存。本实施例中，对使用的乙醇进行回收利用，能够有效降低系统运行成本。优选地，乙醇回收装置与碱液暂存装置相连，乙醇回收装置分离得到的碱性滤液能送入碱液暂存装置中。

在工厂某次实际生产中，废水进入均质均量池均质均量后，出水进入离心分离装置，离心分离装置转速5000r/min，滤渣进行厂内回用，滤液进入膜分离装置。同时，膜分离装置工作温度50℃，进口压力18bar，出口压力8bar，产水率75%，清液进行厂内回用，浓液进入超重力分离装置。超重力分离装置转速8000r/min，无水乙醇投加量为0.6倍浓液体积，分离的固体外卖，分离滤液进入乙醇回收装置，经回收的乙醇回用至超重力分离，液体进行厂内回用。本实施例的系统运行水质如下表1所示。

表1 运行水质统计表

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，其特征在于，包括预处理单元、资源化回收单元；

所述预处理单元包括：

均质均量池，其用于对加入的粘胶短纤维前端生产废水进行均质均量处理；

离心分离装置，其与均质均量池相连，均质均量池处理后的废水经离心分离装置处理后，分别得到第一固体物和第一滤液；

所述资源化回收单元包括：

膜分离装置，其与离心分离装置相连，用于对离心分离装置分离得到的第一滤液进行分离，分别得到浓液、清液；

超重力分离器，其与膜分离装置相连，用于对膜分离装置产生的浓液进行处理，得到第二固体物和第二滤液；

乙醇投加装置，其与超重力分离器相连，用于向超重力分离器内添加乙醇，以使超重力分离器内溶液中所含的半纤维素能分离出来；

乙醇回收装置，其与超重力分离器双向连接连，超重力分离器得到的第二滤液能送入乙醇回收装置中进行乙醇回收处理并得到回收乙醇、碱性滤液，乙醇回收装置回收得到的回收乙醇则能返回超重力分离器中进行回用。

2.根据权利要求1所述粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，其特征在于，还包括乙醇暂存装置，所述乙醇暂存装置与乙醇回收装置相连且乙醇回收装置中回收得到的乙醇能送入乙醇暂存装置中进行暂存。

3.根据权利要求1所述粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，其特征在于，还包括纤维素暂存装置，所述纤维素暂存装置与离心分离装置相连且离心分离装置分离得到的第一固体物能送入纤维素暂存装置中。

4.根据权利要求1所述粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，其特征在于，还包括碱液暂存装置，所述碱液暂存装置与膜分离装置相连且膜分离装置分离得到的清液能送入碱液暂存装置中。

5.根据权利要求4所述粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，其特征在于，所述碱液暂存装置与乙醇回收装置相连且乙醇回收装置分离得到的碱性滤液能送入碱液暂存装置中。

6.根据权利要求1所述粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，其特征在于，还包括半纤维素暂存装置，所述半纤维素暂存装置与超重力分离器相连且超重力分离器分离得到的第二固体物能送入半纤维素暂存装置中。

7.根据权利要求1所述粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，其特征在于，所述乙醇投加装置中投加的乙醇为含水乙醇或无水乙醇。

8.根据权利要求1~7任一项所述粘胶短纤维前端生产废水资源化利用系统，其特征在于，所述膜分离装置为纳滤装置。

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