本發(fā)明涉及三廢處理，尤其涉及一種黏膠纖維酸性廢水的綜合利用工藝。
背景技術(shù)：
粘膠纖維是以天然纖維為原料制成的再生纖維素纖維。黏膠纖維生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢水。這些廢水中主要含有硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉、二硫化碳、硫化氫、溶解的有機(jī)物、懸浮物等，是紡織工業(yè)的主要污染源之一，對環(huán)境帶來很大危害。
酸性廢水主要產(chǎn)生于紡絲車間、酸站和后處理工序。包括洗紡絲機(jī)水、酸站洗滌過濾器排水、洗絲水及后處理酸洗水。此外，清洗蒸發(fā)設(shè)備、結(jié)晶設(shè)備也產(chǎn)生一定量的酸性廢水。酸性廢水主要含有硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅等。其中酸性廢水是造成危害最大的一種水，其酸含量高，硫酸鈉含量高，并且其它污染物也較高，處理難度較大。黏膠生產(chǎn)工藝中，酸性廢水的溫度和濃度根據(jù)各廠家工藝條件的不同優(yōu)點(diǎn)偏差，通常溫度90-95度，硫酸10-20g/L，硫酸鈉40-60g/L，硫酸鋅1-2g/L，其余為有機(jī)物及硫化物。
目前黏膠酸性廢水處理多與堿性廢水中和后，再采用物化生化兩級處理。一般酸性廢水與堿性廢水混合后pH3.0左右，經(jīng)吹脫去除揮發(fā)性物質(zhì)后，采用石灰乳調(diào)節(jié)pH至10-11，將鋅離子沉淀，清液采用活性污泥法處理，經(jīng)沉降，排水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。但是由于鋅離子沉淀的最佳pH值較窄，石灰乳投加過程中反應(yīng)不完全，或投量不合適，即可造成鋅離子沉淀不完全，導(dǎo)致后續(xù)生化出水不達(dá)標(biāo)。同時(shí)該工藝帶來大量的難以處理的含鋅固體廢物，并造成大量的資源浪費(fèi)。因此尋找既能解決上述難題，又能實(shí)現(xiàn)資源回收的技術(shù)方案為黏膠行業(yè)的迫切需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的，就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種低成本的黏膠纖維酸性廢水的綜合利用工藝。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種黏膠纖維酸性廢水的綜合利用工藝，包括以下步驟：
A、預(yù)處理
將黏膠纖維酸性廢水通過過濾器進(jìn)行過濾，去除廢水中的懸浮物，濾過液進(jìn)入下一步驟處理；
B、反滲透
將濾過液導(dǎo)入反滲透系統(tǒng)，得到膜濃縮液和膜透過液，膜透過液直接作為工藝用水回用，膜濃縮液進(jìn)入C步驟處理；
C、濃縮結(jié)晶
經(jīng)過反滲透處理得到的膜濃縮液導(dǎo)入多效蒸發(fā)器濃縮后，送入結(jié)晶罐結(jié)晶，得到硫酸鈉結(jié)晶，結(jié)晶母液為硫酸，并含有硫酸鈉和硫酸鋅，可直接回用到凝固浴中。
所述預(yù)處理還包括將黏膠纖維酸性廢水經(jīng)過換熱器將溫度降到≤40℃，該換熱器放在過濾器前或者過濾器后。
步驟A所述過濾器采用超濾膜過濾器或者微濾膜過濾器，過濾孔徑為0.01-1μm，過濾方法為死端過濾或錯流過濾或采用死端過濾、錯流過濾中的一種或兩種形式的結(jié)合，膜元件采用管式、板式、碟式、卷式或毛細(xì)管式。
采用錯流過濾時(shí)，膜表面流速控制在2～6米/秒，操作壓力控制在0.1～1MPa，操作溫度控制在1～90℃。
采用死端過濾時(shí)，膜元件采用外壓式中空纖維膜，并設(shè)計(jì)濾液反洗及空氣擦洗，當(dāng)膜的跨膜壓差超過設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)啟動反洗程序；濾液通過產(chǎn)水段進(jìn)入到進(jìn)水測，將膜表面污染物帶走，從而恢復(fù)膜通量。
所述反滲透系統(tǒng)采用耐污染及耐酸反滲透膜元件，該耐污染及耐酸反滲透膜元件對氯化鈉的截流率在98％以上。
所述反滲透系統(tǒng)的設(shè)備包括反滲透進(jìn)水泵、反滲透進(jìn)料過濾器、反滲透高壓泵和反滲透單元，各設(shè)備通過管道相連，從過濾器來的濾過液依次經(jīng)反滲透進(jìn)水泵、反滲透進(jìn)料過濾器和反滲透高壓泵進(jìn)入反滲透單元，經(jīng)反滲透處理后，膜透過液直接作為工藝用水回用，膜濃縮液進(jìn)入步驟C，進(jìn)一步濃縮。
所述反滲透系統(tǒng)包括串聯(lián)的多級反滲透設(shè)備，從過濾器來的濾過液首先進(jìn)入第一級反滲透設(shè)備，第一級反滲透設(shè)備的膜濃縮液進(jìn)入第二級反滲透設(shè)備，第二級反滲透設(shè)備的膜濃縮液進(jìn)入第三級反滲透設(shè)備，最后一級反滲透設(shè)備的膜濃縮液至濃縮液中轉(zhuǎn)罐；各級反滲透設(shè)備的膜透過液匯總集中收集作為反滲透產(chǎn)水，該反滲透產(chǎn)水可作為生產(chǎn)用水回用。
所述多級反滲透設(shè)備每級各包括串連設(shè)置的一臺反滲透循環(huán)泵和一組反滲透膜組，上一級反滲透設(shè)備的反滲透膜組的膜濃縮液進(jìn)入下一級反滲透設(shè)備的反滲透循環(huán)泵或進(jìn)入濃縮液中轉(zhuǎn)罐，最后一級反滲透設(shè)備的反滲透膜組的膜濃縮液直接進(jìn)入濃縮液中轉(zhuǎn)罐；各級反滲透設(shè)備的反滲透膜組的膜透過液集中收集作為反滲透產(chǎn)水，該反滲透產(chǎn)水可作為生產(chǎn)用水回用。
所述反滲透系統(tǒng)的操作壓力控制在1-10Mpa。
經(jīng)過預(yù)處理的濾過液進(jìn)入反滲透設(shè)備，操作壓力控制在1-10Mpa，總?cè)芙夤腆w從5-8％，濃縮到15-20％。為降低濃縮過程能耗，可在反滲透設(shè)備中采用能量回收裝置。水回收率達(dá)到60-80％，反滲透濾出液的水質(zhì)滿足工藝過程用水要求。
本發(fā)明黏膠纖維酸性廢水的綜合利用工藝通過采用膜組合工藝，實(shí)現(xiàn)了硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉及水的回收，解決了鋅排放的難題及固體廢棄物的難題，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用。同時(shí)由于采用膜組合技術(shù)脫水濃縮，大大降低了蒸發(fā)的成本，使得整個(gè)工藝相比只用蒸發(fā)來脫水，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。
預(yù)處理對來水進(jìn)行處理，使能夠滿足反滲透的進(jìn)料要求。特別是采用超高壓設(shè)計(jì)，高濃縮倍數(shù)運(yùn)行，反滲透系統(tǒng)的負(fù)荷增加，更容易產(chǎn)生污染。因此對于預(yù)處理提出更高的要求。
蒸發(fā)濃縮進(jìn)一步將經(jīng)過反滲透初步濃縮的酸和鹽濃縮、結(jié)晶，得到硫酸鈉結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)硫酸鈉的回用。硫酸及硫酸鋅留在結(jié)晶母液中，回用到凝固浴中，實(shí)現(xiàn)硫酸與硫酸鋅的回用。
為了保證反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及延長使用壽命，其對進(jìn)水有嚴(yán)格要求。黏膠洗絲廢水主要含有：硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅、單質(zhì)硫、纖維、糖類等，呈黃色渾濁液。其中懸浮物含量高，難以滿足反滲透的進(jìn)水要求。不經(jīng)過合適的預(yù)處理，無法保證反滲透系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
本工藝中采用微孔過濾技術(shù)或者超微濾技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理。經(jīng)過預(yù)處理，廢水中的懸浮物，如纖維、單質(zhì)硫等不溶性物質(zhì)被去除，濾過液進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。
經(jīng)過預(yù)處理的廢水清液進(jìn)入一級反滲透系統(tǒng)。廢水分成兩部分：膜濃縮液和膜透過液。其中鹽分包括硫酸鈉、硫酸鋅、硫酸等進(jìn)入膜濃縮液端，實(shí)現(xiàn)初步濃縮。而膜透過液端中酸及硫酸鋅、硫酸鈉被脫除，可直接作為工藝用水實(shí)現(xiàn)回用。而膜濃縮液端經(jīng)過初步濃縮的膜濃縮液，進(jìn)入二級反滲透進(jìn)一步濃縮。二級反滲透采用超高壓設(shè)計(jì)，將廢水中的無機(jī)鹽、酸等進(jìn)一步濃縮，濃縮液再進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，進(jìn)行硫酸鈉結(jié)晶。
經(jīng)過蒸發(fā)器濃縮、結(jié)晶，其母液為濃硫酸，并含有一定量的硫酸鈉和硫酸鋅，可直接作為硫酸回用到凝固浴中。使得硫酸及硫酸鋅得到回收利用。
采用上述膜組合工藝，低成本的實(shí)現(xiàn)了硫酸鈉、硫酸、硫酸鋅的回用，同時(shí)無固體廢棄物的排放，水實(shí)現(xiàn)回用。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
90-95攝氏度的酸性廢水，其組成為：硫酸10-20g/L，硫酸鈉40-60g/L，硫酸鋅1-2g/L，其余為有機(jī)物及硫化物。該水置入儲罐停留數(shù)小時(shí)后，由泵送入換熱系統(tǒng)，酸性廢水溫度降低到40攝氏度，然后進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過超濾后懸浮物徹底去除，濾液澄清透明，濾液進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。經(jīng)過一級反滲透系統(tǒng)處理，操作壓力≤4Mpa，溫度≤40攝氏度，膜濃縮液中總的TDS達(dá)到8-10％，膜濃縮液進(jìn)入二級反滲透系統(tǒng)。二級反滲透，操作壓力≤10MPa，濃縮到總的TDS達(dá)到10-18％。該膜濃縮液經(jīng)過帶有熱泵裝置的多效蒸發(fā)器濃縮后，進(jìn)入結(jié)晶罐結(jié)晶，邊進(jìn)料，邊結(jié)晶，致硫酸濃度達(dá)到回用要求，經(jīng)離心分離，得到硫酸鈉結(jié)晶以及結(jié)晶母液。經(jīng)過硫酸鈉結(jié)晶經(jīng)干燥得到無水硫酸鈉。結(jié)晶母液回用到凝固浴中。
硫酸鈉結(jié)晶作為商品出售。分離硫酸鈉后的母液主要為濃硫酸及硫酸鋅，回用到酸浴中，實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)。
改進(jìn)工藝的實(shí)施過程：二級反滲透的膜濃縮液，經(jīng)過換熱系統(tǒng)換熱后進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。換熱的熱源來自來水(酸性廢水)，或者與來水換熱的水。
實(shí)施例2
10M3酸性廢水90-95攝氏度，其TDS為4％。置入罐中停留，經(jīng)過板式換熱器將水溫降到40攝氏度，經(jīng)泵進(jìn)入中空纖維超/微濾系統(tǒng)，濾液置于罐中。中空纖維膜超/微濾系統(tǒng)，采用膜孔徑0.1微米。系統(tǒng)采用恒流設(shè)計(jì)，隨著過濾的進(jìn)行，系統(tǒng)的跨膜壓差逐漸增加。待達(dá)到設(shè)定壓差后系統(tǒng)自動反洗。超濾水回收率達(dá)到98％。超濾濾液進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。
經(jīng)過微濾的濾液從罐中由泵輸送進(jìn)入反滲透系統(tǒng)中，操作壓力從3到10MPa，隨著濃縮的進(jìn)行，濃縮液端濃度的增加，壓力逐漸提高。至濃縮液TDS達(dá)到18％，濃縮液進(jìn)入二級反滲透。濾出液經(jīng)過活性炭柱，直接回用到工藝中?？刂茰囟取?0攝氏度。
濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)濃縮結(jié)晶。反滲透濾液直接回用?；蛘呓?jīng)過活性炭吸附后，回用。
反滲透的膜濃縮液進(jìn)入多效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，直至形成過飽和溶液，送入結(jié)晶器，不斷產(chǎn)生的晶體，物料通過離心機(jī)進(jìn)行固液分離，清液送回清液罐和溢流清液混合后多效蒸發(fā)器繼續(xù)蒸發(fā)、結(jié)晶，固相排出系統(tǒng)。。得到硫酸鈉結(jié)晶，干燥，溫度，得到無水硫酸鈉結(jié)晶。如此多次重復(fù)，直到離心清液的酸濃度滿足回用濃度。結(jié)晶母液為濃硫酸以及硫酸鋅?；赜玫剿嵩≈?。
實(shí)施例3
10M3酸性廢水90-95攝氏度，其TDS為8％。置入罐中停留，經(jīng)泵進(jìn)入陶瓷超/微濾系統(tǒng)，濾液置于罐中。陶瓷膜超/微濾系統(tǒng)，采用膜孔徑0.1微米。系統(tǒng)采用恒流設(shè)計(jì)，隨著過濾的進(jìn)行，系統(tǒng)的跨膜壓差逐漸增加。超濾水回收率達(dá)到98％。超濾濾液經(jīng)過板式換熱器將水溫降到40攝氏度，直接進(jìn)入碟式反滲透系統(tǒng)。操作壓力4MPa到10MPa。隨著濃縮液的濃度增加，壓力逐步升高。濃縮液中TDS從8％達(dá)到20％。濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)濃縮結(jié)晶。二級反滲透濾液直接經(jīng)過活性炭吸附后，直接回用。
反滲透的膜濃縮液進(jìn)入帶有多效蒸發(fā)器蒸發(fā)后，后續(xù)工藝同實(shí)施例2。