CN220467672U - 双甘膦生产废水资源化处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提出一种双甘膦生产废水资源化处理系统，包括预处理装置、扩散透析装置、第一电渗析装置和第二电渗析装置，扩散透析装置与预处理装置连接；第一电渗析装置与扩散透析装置连接；第二电渗析装置与第一电渗析装置连接，第二电渗析装置与扩散透析装置连接。本实用新型采用扩散渗析联合耦合电渗析工艺对双甘膦生产废水中的盐酸和甲醛进行有效分离，并将盐酸返回到双甘膦生产过程中的酸化段，甲醛返回到缩合段，解决了废酸无去向的问题，而且减轻了污水处理站的处理负荷，缓解了环保压力。
Description
技术领域
本实用新型涉及高含盐酸和甲醛废水资源化利用的技术领域，尤其涉及一种双甘膦生产废水资源化处理系统。
背景技术
双甘膦(PMIDA)，化学名称N-(膦酰基甲基)亚氨基二乙酸，是生产广谱灭生性芽后除草剂草甘膦的主要原料，也是农药、医药、橡胶、电镀、染料行业中的重要中间体。双甘膦合成工艺路线有三氯化磷法和亚磷酸法。其合成路径是以亚氨基二乙酸或亚氨基二乙酸盐为起始原料，在酸性条件下，与甲醛和亚磷酸或三氯化磷进行缩合反应生成双甘膦，最后加入一定量NaOH溶液调节pH结晶、过滤、洗涤、离心得到双甘膦湿粉。在缩合反应过程中，为了提高缩合反应速率，往往采用真空脱水来提高反应物浓度，进而提高反应速率。由此可知，双甘膦生产过程中主要产生两股废水：一是缩合反应脱水，据了解，脱出的水量为亚氨基二乙酸和盐酸(三氯化磷)投加量的50％；二是离心母液(本实用新型不涉及)。缩合反应脱水为高含盐酸和甲醛的废水，如果排放到污水处理站，需加碱调节pH，且碱投加量较大，一方面造成生产成本增加，另一方面带来了环保压力。因此，如何有效处理缩合脱水或将盐酸与甲醛分离进行资源化利用，成为企业迫切需要解决的难题。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种双甘膦生产废水资源化处理系统，以解决背景技术中遇到的一个或者多个技术问题。
本实用新型实施例提供了一种双甘膦生产废水资源化处理系统，包括：
预处理装置，所述预处理装置用于将双甘膦生产废水进行预处理去除杂质；
扩散透析装置，所述扩散透析装置包括料液进口和进水口，所述料液进口与所述预处理装置连接以接收双甘膦生产废水，所述进水口用于通入第一回收液；所述扩散透析装置用于扩散透析并获得甲醛残液和第一回收酸；其中，所述第一回收液的浓度低于所述双甘膦生产废水的浓度；
第一电渗析装置，所述第一电渗析装置包括第一浓缩室进口和第一淡化室进口，所述第一淡化室进口与所述扩散透析装置连接以通入所述甲醛残液，所述第一浓缩室进口用于通入第二回收液；所述第一电渗析装置用于进行第一次电渗析并获得甲醛淡化液和第一酸浓缩液；
第二电渗析装置，所述第二电渗析装置包括第二浓缩室进口和第二淡化室进口；所述第二淡化室进口与所述第一电渗析装置连接以通入所述第一酸浓缩液，所述第二淡化室进口和所述第二浓缩室进口均与所述扩散透析装置连接以通入所述第一回收酸，所述第二浓缩室进口用于通入第三回收液；所述第二电渗析装置用于进行第二次电渗析并获得甲醛淡化液和第二酸浓缩液。
在一种较佳的实施方式中，所述扩散透析装置包括第一阴离子交换膜、隔板和夹板，所述第一阴离子交换膜和所述隔板交替叠放形成膜堆，所述夹板设置在所述膜堆两侧，且所述第一阴离子交换膜两侧分别形成渗析室和扩散室，所述料液进口与所述渗析室连通，所述进水口与所述扩散室连通。
在一种较佳的实施方式中，所述第一阴离子交换膜为均相膜，所述第一阴离子交换膜的厚度偏差的绝对值不大于10％，所述第一阴离子交换膜的氢离子渗析系数不小于5*10-7m/s，所述第一阴离子交换膜的酸/盐分离因子不小于15。
在一种较佳的实施方式中，所述第一电渗析装置和所述第二电渗析装置均包括第二阴离子交换膜、阳离子交换膜、淡化室隔板、浓缩室隔板、夹板以及电极板；所述第二阴离子交换膜、淡化室隔板、阳离子交换膜和浓缩室隔板依次交替堆放形成膜堆，所述夹板和电极板设置在所述膜堆两侧，所述淡化室隔板和所述浓缩室隔板上一侧设置有溶液通道，所述淡化室隔板和所述浓缩室隔板正反交替设置以形成淡化室和浓缩室，所述淡化室用于通入浓度较高的进液，所述浓缩室用于通入浓度较低的进液，所述第一电渗析装置和所述第二电渗析装置用于在所述电极板通电时进行电渗析，以使所述淡化室内的离子在电场驱动下定向迁移至浓缩室。
在一种较佳的实施方式中，第二阴离子交换膜为一价离子选择透过性膜，所述第二阴离子交换膜的厚度为100μm，所述第二阴离子交换膜的迁移率大于0.95，所述第二阴离子交换膜的含水率为20％～40％，所述第二阴离子交换膜的交换容量不小于1.3mol/kg(干膜)，所述第二阴离子交换膜的膜面电阻不大于6Ω·cm2，所述第二阴离子交换膜的选择透过率不小于90％；所述阳离子交换膜为氢离子选择透过性膜，所述阳离子交换膜的厚度为150μm，所述阳离子交换膜的迁移率大于0.97，所述阳离子交换膜的含水率为30％～70％，所述阳离子交换膜的交换容量不小于1.1mol/kg(干膜)，所述阳离子交换膜的膜面电阻不大于5Ω·cm2，所述阳离子交换膜的选择透过率不小于92％。
在一种较佳的实施方式中，所述隔板包括橡胶边框和涤纶内网，所述隔板厚度0.5～2.0mm；所述夹板为不锈钢；所述扩散渗析装置、所述第一电渗析装置和所述第二电渗析装置均为板框式；所述电极板的阳极包括钛涂钌铱，所述电极板的阴极包括石墨。
在一种较佳的实施方式中，所述预处理装置包括精密过滤器或微孔过滤器，所述预处理装置的过滤精度为0.45μm～50μm。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：采用扩散渗析联合耦合电渗析工艺对双甘膦生产废水中的盐酸和甲醛进行有效分离，并将盐酸返回到双甘膦生产过程中的酸化段，甲醛返回到缩合段，解决了废酸无去向的问题，而且减轻了污水处理站的处理负荷，缓解了环保压力。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本实用新型进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本实用新型公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本实用新型范围的限制。
图1示出根据本实用新型实施例双甘膦生产废水资源化处理系统的整体结构连接图。
图2示出根据本实用新型实施例双甘膦生产废水资源化处理系统中扩散透析装置的内部结构简图。
图3示出根据本实用新型实施例双甘膦生产废水资源化处理系统中第一电渗析装置和第二电渗析装置的内部结构简图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
图1示出根据本实用新型实施例双甘膦生产废水资源化处理系统的整体结构连接图。
本实用新型实施例提供了一种双甘膦生产废水资源化处理系统，参见图1所示，系统包括预处理装置110、扩散透析装置120、第一电渗析装置130和第二电渗析装置140。
预处理装置110用于将双甘膦生产废水进行预处理去除杂质。
参见图2所示，扩散透析装置120包括料液进口125和进水口124，料液进口125与预处理装置110连接以接收双甘膦生产废水，进水口124用于通入第一回收液；扩散透析装置120用于扩散透析并获得甲醛残液和第一回收酸；其中，第一回收液的浓度低于双甘膦生产废水的浓度。
参见图3所示，第一电渗析装置130包括第一浓缩室进口138和第一淡化室进口137，第一淡化室进口137与扩散透析装置120连接以通入甲醛残液，第一浓缩室进口138用于通入第二回收液；第一电渗析装置130用于进行第一次电渗析并获得甲醛淡化液和第一酸浓缩液。
参见图3所示，第二电渗析装置140包括第二浓缩室进口148和第二淡化室进口147；第二淡化室进口147与第一电渗析装置130连接以通入第一酸浓缩液，第二淡化室进口147和第二浓缩室进口148均与扩散透析装置120连接以通入第一回收酸，第二浓缩室进口148用于通入第三回收液；第二电渗析装置140用于进行第二次电渗析并获得甲醛淡化液和第二酸浓缩液。
本实施例采用扩散渗析联合耦合电渗析工艺对双甘膦生产废水中的盐酸和甲醛进行有效分离，并将盐酸返回到双甘膦生产过程中的酸化段，甲醛返回到缩合段，解决了废酸无去向的问题，而且减轻了污水处理站的处理负荷，缓解了环保压力。
在一种具体实施例中，参见图2所示，扩散透析装置120包括第一阴离子交换膜121、隔板122和第一夹板123，第一阴离子交换膜121和隔板122交替叠放形成膜堆，第一夹板123设置在膜堆两侧，且第一阴离子交换膜121两侧分别形成渗析室126和扩散室127，料液进口125与渗析室126连通，进水口124与扩散室127连通。
进一步地，第一阴离子交换膜121为均相膜，第一阴离子交换膜121的厚度偏差的绝对值不大于10％，第一阴离子交换膜121的氢离子渗析系数不小于5*10-7m/s，第一阴离子交换膜121的酸/盐分离因子不小于15。
在一种具体实施例中，参见图3所示，第一电渗析装置130和第二电渗析装置140均包括第二阴离子交换膜131、阳离子交换膜132、淡化室隔板133、浓缩室隔板134、第二夹板135以及电极板136a(阴极)、136b(阳极)；第二阴离子交换膜131、淡化室隔板133、阳离子交换膜132和浓缩室隔板134依次交替堆放形成膜堆，第二夹板135和电极板136a、136b设置在膜堆两侧，淡化室隔板133和浓缩室隔板134上一侧设置有溶液通道，淡化室隔板133和浓缩室隔板134正反交替设置以形成淡化室142和浓缩室143，淡化室142用于通入浓度较高的进液，浓缩室143用于通入浓度较低的进液，第一电渗析装置130和第二电渗析装置140用于在电极板136a、136b通电时进行电渗析，以使淡化室142内的离子在电场驱动下定向迁移至浓缩室143。
进一步地，第二阴离子交换膜131为一价离子选择透过性膜，第二阴离子交换膜131的厚度为100μm，第二阴离子交换膜131的迁移率大于0.95，第二阴离子交换膜131的含水率为20％～40％，第二阴离子交换膜131的交换容量不小于1.3mol/kg(干膜)，第二阴离子交换膜131的膜面电阻不大于6Ω·cm2，第二阴离子交换膜131的选择透过率不小于90％；阳离子交换膜131为氢离子选择透过性膜，阳离子交换膜132的厚度为150μm，阳离子交换膜132的迁移率大于0.97，阳离子交换膜132的含水率为30％～70％，阳离子交换膜132的交换容量不小于1.1mol/kg(干膜)，阳离子交换膜132的膜面电阻不大于5Ω·cm2，阳离子交换膜132的选择透过率不小于92％。
进一步地，隔板122、淡化室隔板133和浓缩室隔板134均包括橡胶边框和涤纶内网，隔板122、淡化室隔板133和浓缩室隔板134的厚度0.5～2.0mm；第一夹板123和第二夹板135均为不锈钢；扩散渗析装置120、第一电渗析装置130和第二电渗析装置140均为板框式；电极板的阳极136b包括钛涂钌铱，电极板的阴极136a包括石墨。
进一步地，预处理装置110包括精密过滤器或微孔过滤器，预处理装置110的过滤精度为0.45μm～50μm。
具体实施例
具体实施例
缩合脱水水质指标如下：
表1缩合脱水水质指标
首先，双甘膦生产废水(盐酸：15％，甲醛：2.7％)进入精密过滤器，过滤精度5um，采用不锈钢滤芯；过滤出水分别接入扩散渗析装置120的料液进口125和进水口124，流量比1：1，扩散渗析装置120的第一阴离子交换膜121的离子交换容量1.0mmol/g，厚度(湿)150um，水含量(25℃)50％。料液脱酸后成为残液(盐酸：3.5％，甲醛：2.025％)，第一回收液接收酸后成为第一回收酸(盐酸：11.5％，甲醛：0.675％)。然后甲醛残液同第二回收液分别接入第一电渗析装置130的第一浓缩室进口138和第一淡化室进口137，流量比1：1。第一电渗析装置的第二阴离子交换膜131的离子交换容量1.0mmol/g，厚度(湿)70um，水含量(25℃)25％，膜面电阻5.0Ω·cm2；第一电渗析装置的阳离子交换膜132的离子交换容量1.0mmol/g，厚度(湿)70um，水含量(25℃)25％，膜面电阻5.0Ω·cm2。残液脱酸后成为甲醛淡化液(盐酸：0.1％，甲醛：1.9％)，第二回收液接收酸后成为第一酸浓缩液(盐酸：3.4％，甲醛：0.125％)。接下来，将第一回收酸按体积比(1.5：1)分成两部分，分别为回收酸①和回收酸②，分别接入第二电渗析装置的第二淡化室进口147和第二浓缩室进口148，第二电渗析装置140的第二阴离子交换膜131厚度(湿)140um，膜面电阻2.4Ω·cm2；第二电渗析装置140的阳离子交换膜132厚度(湿)170um，膜面电阻3.0Ω·cm2。回收酸①脱酸后成为淡化液②(盐酸：7.5％，甲醛：0.675％)，回收酸②接收酸后成为浓缩液②(盐酸：17.25％，甲醛：0.675％)。由此，分别得到了浓度较高的盐酸(17.25％)和甲醛(1.9％，且盐酸浓度小于0.1％)，后续盐酸将作为吸收氯化氢气体的吸收液提浓至31％再返回到双甘膦生产过程中的酸化段，甲醛则返回到缩合段，另外浓缩液①和淡化液②混合后既可以返回工艺前端预处理装置110，亦可同样作为吸收氯化氢气体的吸收液提浓至11.5％再返回到第二电渗析装置140。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种双甘膦生产废水资源化处理系统，其特征在于，包括：
预处理装置，所述预处理装置用于将双甘膦生产废水进行预处理去除杂质；
扩散透析装置，所述扩散透析装置包括料液进口和进水口，所述料液进口与所述预处理装置连接以接收双甘膦生产废水，所述进水口用于通入第一回收液；所述扩散透析装置用于扩散透析并获得甲醛残液和第一回收酸；其中，所述第一回收液的浓度低于所述双甘膦生产废水的浓度；
第一电渗析装置，所述第一电渗析装置包括第一浓缩室进口和第一淡化室进口，所述第一淡化室进口与所述扩散透析装置连接以通入所述甲醛残液，所述第一浓缩室进口用于通入第二回收液；所述第一电渗析装置用于进行第一次电渗析并获得甲醛淡化液和第一酸浓缩液；
第二电渗析装置，所述第二电渗析装置包括第二浓缩室进口和第二淡化室进口；所述第二淡化室进口与所述第一电渗析装置连接以通入所述第一酸浓缩液，所述第二淡化室进口和所述第二浓缩室进口均与所述扩散透析装置连接以通入所述第一回收酸，所述第二浓缩室进口用于通入第三回收液；所述第二电渗析装置用于进行第二次电渗析并获得甲醛淡化液和第二酸浓缩液。
2.如权利要求1所述的双甘膦生产废水资源化处理系统，其特征在于，所述扩散透析装置包括第一阴离子交换膜、隔板和夹板，所述第一阴离子交换膜和所述隔板交替叠放形成膜堆，所述夹板设置在所述膜堆两侧，且所述第一阴离子交换膜两侧分别形成渗析室和扩散室，所述料液进口与所述渗析室连通，所述进水口与所述扩散室连通。
3.如权利要求2所述的双甘膦生产废水资源化处理系统，其特征在于，所述第一阴离子交换膜为均相膜，所述第一阴离子交换膜的厚度偏差的绝对值不大于10％，所述第一阴离子交换膜的氢离子渗析系数不小于5*10-7m/s，所述第一阴离子交换膜的酸/盐分离因子不小于15。
4.如权利要求2所述的双甘膦生产废水资源化处理系统，其特征在于，所述第一电渗析装置和所述第二电渗析装置均包括第二阴离子交换膜、阳离子交换膜、淡化室隔板、浓缩室隔板、夹板以及电极板；所述第二阴离子交换膜、淡化室隔板、阳离子交换膜和浓缩室隔板依次交替堆放形成膜堆，所述夹板和电极板设置在所述膜堆两侧，所述淡化室隔板和所述浓缩室隔板上一侧设置有溶液通道，所述淡化室隔板和所述浓缩室隔板正反交替设置以形成淡化室和浓缩室，所述淡化室用于通入浓度较高的进液，所述浓缩室用于通入浓度较低的进液，所述第一电渗析装置和所述第二电渗析装置用于在所述电极板通电时进行电渗析，以使所述淡化室内的离子在电场驱动下定向迁移至浓缩室。
5.如权利要求4所述的双甘膦生产废水资源化处理系统，其特征在于，第二阴离子交换膜为一价离子选择透过性膜，所述第二阴离子交换膜的厚度为100μm，所述第二阴离子交换膜的迁移率大于0.95，所述第二阴离子交换膜的含水率为20％～40％，所述第二阴离子交换膜的交换容量不小于1.3mol/kg(干膜)，所述第二阴离子交换膜的膜面电阻不大于6Ω·cm2，所述第二阴离子交换膜的选择透过率不小于90％；所述阳离子交换膜为氢离子选择透过性膜，所述阳离子交换膜的厚度为150μm，所述阳离子交换膜的迁移率大于0.97，所述阳离子交换膜的含水率为30％～70％，所述阳离子交换膜的交换容量不小于1.1mol/kg(干膜)，所述阳离子交换膜的膜面电阻不大于5Ω·cm2，所述阳离子交换膜的选择透过率不小于92％。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的双甘膦生产废水资源化处理系统，其特征在于，所述预处理装置包括精密过滤器或微孔过滤器，所述预处理装置的过滤精度为0.45μm～50μm。
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