一种从纤维素醚生产废水中分离纤维素醚残留物的方法与流程

本发明涉及化工生产领域，也属于水处理环保领域，尤其涉及一种从纤维素醚生产废水中分离纤维素醚残留物的方法。

背景技术：

纤维素醚生产废水，是一种高盐、高浓的有机废水，其中化学需氧量（cod）成分通常超过5万ppm，甚至超过10万ppm。纤维素醚生产废水的成分非常复杂，首先其中含有超过1%的纤维素醚残留物，还含有大量的无机盐，如硝酸钠、氯化钠等，以及乙二醇、丙二醇和由其形成的缩合物，多元混合醇等成分。

传统的废水处理方法，包括生化法，很难将纤维素醚生产废水处理达标。唯一可行的方法是将废水中的各种污染物成分分离，并作为有用资源进行回收。这样一方面可以使资源获得循环利用，另一方面可以将废水的污染物水平降低至常规方法可以有效处理。一举两得。然而，要将这些污染物成分回收，其前提是先将废水残留的纤维素醚分离出去，否则，其它成分无法纯化达到产品的质量水平。其原因是，纤维素醚是一种胶黏物质，它的存在将导致其它成分，包括无机盐、有机盐及醇类等物质的分离和纯化变得异常困难，无法达到工艺目的。

技术实现要素：

针对上述问题，我们需要一种从纤维素醚类废水中分离大分子纤维素醚残留物的工艺方法。这一方法的核心是，通过沉降和膜分离技术将废水中残留的纤维素醚大分子分离出去，为此类废水中各种资源的回收奠定其工艺基础。

上述的工艺方法具体地说，就是一整套工艺流程。其过程包括两个实施工序，每个工序涵盖若干个实施步骤。第一个工序是高粘度纤维素醚的分离，所谓高粘度纤维素醚指的是分子量在5万道尔顿以上的纤维素醚分子。第二个工序是中低粘度纤维素醚的分离，所谓中低粘度的纤维素醚指的是分子量低于5万道尔顿的纤维素醚分子。

本发明的目的在于提供一种从纤维素醚生产废水中分离纤维素醚残留物的方法，为从纤维素醚废水中分离脱除纤维素残留物提供一个低成本且工艺可行的工艺方法。

本发明是这样实现的：一种从纤维素醚生产废水中分离纤维素醚残留物的方法，包括以下工序：

第一工序，将纤维素醚生产废水中的高粘度纤维素醚分离出来，其中，当纤维素醚呈水溶状态，采用沉降法处理；当纤维素醚呈胶团状态时，采用气浮加真空过滤法处理；

第二工序，利用膜分离法将第一工序处理过的废水中的中低粘度纤维素醚的分离出来，获得淡水。

沉降法是指使废水进入沉降槽后，较低粘度的成分在上层，高粘度的成分沉降在底部集中收集的一种废水处理方法。

气浮加真空过滤法，是指通过气浮机将废水水面上胶团状的纤维素醚收集起来，再利用过滤机对胶团状的纤维素醚进行过滤，获得纤维素醚虑饼的方法。

膜分离法是采用膜堆的分子筛结构，只允许小分子通过，大分子不能通过，从而达到分离目的的一种方法。

采用上述技术方案，先根据纤维素醚生产废水的分子量不同，分成不同的工序进行处理，每个工序的处理方法不同，上述处理方法均为废水处理方法中常用的技术。在第一个工序中分离去除高粘度纤维素醚的目的是降低废水的粘度，避免在下个工序膜分离中因粘度过高造成堵塞。通过上述处理方法的组合处理，纤维素醚的回收率高，废水处理工序简单，获得了一种成本低廉，工艺简单可行的工艺方法。

作为本发明的进一步改进，所述纤维素醚为水溶性纤维素醚，所述沉降法包括以下步骤：

步骤a1，通过提升泵将纤维素醚生产废水泵入沉降槽中；

步骤a2，经过多个的沉降槽依次沉降后，将从出口排出的上清液收集于集水池中，获得第一工序处理过的废水；

步骤a3，间歇性从沉降槽底部的胶黏物排管中收集纤维素醚。

所述的沉降法通过多个沉降槽的依次沉降，达到将纤维素醚生产废水中分离出高粘度纤维素醚的目的，上述的沉降法适用于分离温度在45℃以下时因溶解度不断提高而显水溶状态的纤维素醚。上述的技术方案在第一个工序中分离去除高粘度纤维素醚的目的是降低废水的粘度，避免在下个工序膜分离中因粘度过高造成堵塞。

作为本发明的进一步改进，所述纤维素醚为水溶性纤维素醚，所述气浮加真空过滤法包括以下步骤：

步骤b1，气浮，利用气浮机，在曝气条件下通过气浮机上旋转的刮刀将悬浮于水面上胶团状的纤维素醚刮下来进入纤维素醚收集槽；

步骤b2，真空过滤，利用真空转鼓过滤机，对纤维素醚收集槽里的含胶团水溶液进行真空过滤，在转鼓的连续旋转中，通过刮刀将附着在转鼓滤网表面的虑饼刮下进入集渣槽，获得第一工序处理过的废水；

步骤b3，收集虑饼，作为废渣处理或用于纤维素醚回收。

所述的气浮加真空过滤法适用于在45℃以下温度条件因溶解度下降而呈胶团状且漂浮在水面上的纤维素醚。上述的技术方案在第一个工序中分离去除高粘度纤维素醚的目的是降低废水的粘度，避免在下个工序膜分离中因粘度过高造成堵塞。

作为本发明的进一步改进，所述纤维素醚为水溶性纤维素醚，所述膜分离法包括以下步骤：

步骤c1，预过滤，利用过滤泵将第一工序处理过的废水打入过滤器，经过过滤器的滤液进入预滤液储罐中，获得预过滤废水；

步骤c2，膜分离，利用高压泵将预过滤废水打入膜系统中进行分离，经分离后将已脱除纤维素醚的淡水收集在淡水罐中，并将含纤维素醚的浓水收集在浓水罐中；

步骤c3，膜反洗，利用反洗泵将反洗罐中的清水逆方向打入膜系统，清水回流到反洗罐，形成循环清洗，直到清洗完毕。

所述的膜分离法指的是超滤或纳滤技术，超滤和纳滤膜分离的原理是膜片以不同的密度结构形成一个分子筛，只允许小分子通过，大分子不能通过，从而达到分离的目的。不能通过的临界分子量称为截留分子量。本发明所采用的膜片截留分子量为150-300道尔顿。

采用上述技术方案，所述膜分离法适用于分离纤维素醚生产废水中的中低粘度纤维素醚。

作为本发明的进一步改进，所述膜系统包括至少两个串联的膜堆，所述各膜堆包括至少两个并联的膜组，所述各模组包括膜壳和安装在各膜壳内部的膜件，第一个膜堆与高压泵连接，最后一个膜堆分别与淡水罐、浓水罐连接。

进一步的，所述各膜组设有外水道和内水道，废水从同一个膜组中的外水道经过膜分离后进入内水道。

进一步的，同一个膜堆的各膜组的外水道相互并联，再与相邻膜堆的外水道串联形成公共外水道；同一个膜堆的各膜组的内水道相互并联，再与相邻膜堆的内水道串联形成公共内水道。

进一步的，第一个膜堆的外水道与高压泵连接，最后一个膜堆的公共外水道与浓水罐连接，最后一个膜堆的公共内水道与淡水罐连接。

进一步的，所述预过滤废水的压力为0.9-1.6mpa，所述预过滤废水的温度不超过45℃.

进一步的，所述步骤c3中，清水从最后一个膜堆的公共外水道进入各膜堆，最后从膜堆的公共内水道回流到反洗罐。

本发明采用的是膜堆串联式系统，每个膜堆含一个或多个并联膜壳，每个膜壳含一个或多个串联膜件。采用上述技术方案，对中低粘度纤维素醚的分离效果最好。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过上述沉降法/气浮加真空过滤法和膜分离法的组合处理，纤维素醚的回收率高，废水处理工序简单，获得了一种成本低廉，工艺简单可行的工艺方法。

附图说明

图1是本发明提供的一种从纤维素醚生产废水中分离纤维素醚残留物的方法的流程图。

图2是本发明提供的一种从纤维素醚生产废水中分离纤维素醚残留物的方法的局部结构示意图。

附图说明：1-膜堆，2-模组，3-外水道，4-内水道，30-公共外水道，40-公共内水道，100-高压泵，200-浓水罐，300-淡水罐，400-反洗罐。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

本实施例将结合图1、图2对本发明进一步说明。

一种从纤维素醚生产废水中分离纤维素醚残留物的方法，其特征在于，包括以下工序：

第一工序，将纤维素醚生产废水中的高粘度纤维素醚分离出来，其中，当纤维素醚呈水溶状态，采用沉降法处理；当纤维素醚醚呈胶团状态时，采用气浮加真空过滤法处理；

第二工序，利用膜分离法将第一工序处理过的废水中的中低粘度纤维素醚的分离出来，获得淡水。

第一个工序是高粘度纤维素醚的分离，所谓高粘度纤维素醚指的是分子量在5万道尔顿以上的纤维素醚分子。第二个工序是中低粘度纤维素醚的分离，所谓中低粘度的纤维素醚指的是分子量低于5万道尔顿的纤维素醚分子。

沉降法是指使废水进入沉降槽后，较低粘度的成分在上层，高粘度的成分沉降在底部集中收集的一种废水处理方法。

气浮加真空过滤法，是指通过气浮机将废水水面上胶团状的纤维素醚收集起来，再利用过滤机对胶团状的纤维素醚进行过滤，获得纤维素醚虑饼的方法。

膜分离法是采用膜堆的分子筛结构，只允许小分子通过，大分子不能通过，从而达到分离目的的一种方法。

采用实施例1的技术方案，先根据纤维素醚生产废水的分子量不同，分成不同的工序进行处理，每个工序的处理方法不同，上述处理方法均为废水处理方法中常用的技术。在第一个工序中分离去除高粘度纤维素醚的目的是降低废水的粘度，避免在下个工序膜分离中因粘度过高造成堵塞。通过上述处理方法的组合处理，纤维素醚的回收率高，废水处理工序简单，获得了一种成本低廉，工艺简单可行的工艺方法。

实施例2

实施例2是对实施例1中的沉降法和气浮加真空过滤法的优选方案。

在实施例1的基础上，所述纤维素醚为水溶性纤维素醚。

所述沉降法包括以下步骤：

步骤a1，通过提升泵将纤维素醚生产废水泵入沉降槽中；

步骤a2，经过多个的沉降槽依次沉降后，将从出口排出的上清液收集于集水池中，获得第一工序处理过的废水；

步骤a3，间歇性从沉降槽底部的胶黏物排管中收集纤维素醚。

进一步的，所述气浮加真空过滤法包括以下步骤：

步骤b1，气浮，利用气浮机，在曝气条件下通过气浮机上旋转的刮刀将悬浮于水面上胶团状的纤维素醚刮下来进入纤维素醚收集槽；

步骤b2，真空过滤，利用真空转鼓过滤机，对纤维素醚收集槽里的含胶团水溶液进行真空过滤，在转鼓的连续旋转中，通过刮刀将附着在转鼓滤网表面的虑饼刮下进入集渣槽，获得第一工序处理过的废水；

步骤b3，收集虑饼，作为废渣处理或用于纤维素醚回收。

在第一个工序中针对不同纤维素醚在不同温度条件下物理状态的差异采用两个不同的工艺方法。

如图1所示，针对第一种状态的废水，即温度在45℃以下时因溶解度不断提高而显水溶状态的纤维素醚，采用的是沉降技术方案，沉降工艺采用串联式组合式沉降槽，如三联装或四联装组合方式。具体工艺方法是，首先将输水管从车间废水储罐连接到提升泵然后连到组合装置的进水口，同时从装置的出水口接管到集水池。启动提升泵后，通过提升泵将工艺废水送入串联式组合式沉降槽，废水依次通过所有的槽并从出水口排出，出水自流入集水池中，同时阶段性从沉降槽底部收集高粘度纤维素醚残留物。

针对第二种状态的废水，即在45℃以下温度条件因溶解度下降而呈胶团状且漂浮在水面上的纤维素醚采用的是气浮加真空法技术方案，其具体步骤是：步骤b1,气浮，就是利用一台气浮机，在曝气条件下通过气浮机上旋转的刮刀将悬浮于水面上胶团状的纤维素醚刮下来进入纤维素醚收集槽；步骤b2,真空过滤，就是利用一台真空转鼓过滤机，对纤维素醚收集槽里的含胶团水溶液进行真空过滤，在转鼓的连续旋转中，通过刮刀将附着在转鼓滤网表面的纤维素醚渣饼刮下进入集渣槽；步骤b3,收集虑饼，作为废渣处理或用于纤维素醚回收。以上两种物理状态的温度条件也是下个工序膜分离工艺运行的温度条件。

采用实施例2的技术方案，在第一个工序中分离去除高粘度纤维素醚的目的是降低废水的粘度，避免在下个工序膜分离中因粘度过高造成堵塞。

实施例3

实施例3是在实施例1或实施例2的基础上，对膜分离法做出优选的方案。

所述膜分离法包括以下步骤：

步骤c1，预过滤，利用过滤泵将第一工序处理过的废水打入过滤器，经过过滤器的滤液进入预滤液储罐中，获得预过滤废水；

步骤c2，膜分离，利用高压泵将预过滤废水打入膜系统中进行分离，经分离后将已脱除纤维素醚的淡水收集在淡水罐中并将含纤维素醚的浓水收集在浓水罐中；

步骤c3，膜反洗，利用一台反洗泵将反洗罐中的清水逆方向打入膜系统，出水回流到反洗罐，形成循环清洗，直到清洗完毕。

进一步的，如图2所示，所述膜系统包括四个串联的膜堆1，所述各膜堆1包括三个并联的膜组2，所述各模组2包括多个膜壳和安装在各膜壳内部的膜件，第一个膜堆与高压泵100连接，最后一个膜堆分别与淡水罐300、浓水罐200连接。

进一步的，所述各膜组2设有外水道3和内水道4，废水从同一个膜组2中的外水道3经过膜分离后进入内水道4。具体的，每个膜壳两端轴心线上分别有一个淡水出口，膜壳一侧靠近一端设有一个浓水进口，另一侧靠近另一端设有一个浓水出口，膜组的并联方式就是通过连接管a将各膜壳同一侧的浓水进口连在一起，再通过连接管b将各膜壳同一侧的浓水出口连在一起，废水从连接管a进入，经过各模组后从连接管b出来，形成外水道3；同时通过连接管c将所有膜壳同一端的淡水出口连接在一起，形成内水道4。

进一步的，同一个膜堆的各膜组的外水道3相互并联，再与相邻膜堆的外水道3串联形成公共外水道30；同一个膜堆的各膜组的内水道4相互并联，再与相邻膜堆的内水道4串联形成公共内水道40。

进一步的，第一个膜堆与高压泵100连接，最后一个膜堆的外水道3与浓水罐200连接，最后一个膜堆的公共内水道40与淡水罐300连接。

进一步的，所述预过滤废水的压力为0.9-1.6mpa，所述预过滤废水的温度不超过45℃。

进一步的，所述步骤c3中，清水从最后一个膜堆的公共外水道30进入各膜堆，最后从膜堆的公共内水道40回流到反洗罐400。

所述的膜分离法指的是超滤或纳滤技术，其中所述的膜是指由各种化学原料制成并已广泛商业化的高分子膜产品。在其使用过程中，膜片以卷式或平板式组成一个单元，称为膜件，若干个膜件以串联或并联形式组成一个膜系统。本发明采用的是膜堆串联式系统，每个膜堆含一个或多个并联膜壳，每个膜壳含一个或多个串联膜件。超滤和纳滤膜分离的原理是膜片以不同的密度结构形成一个分子筛，只允许小分子通过，大分子不能通过，从而达到分离的目的。不能通过的临界分子量称为截留分子量。本发明所采用的膜片截留分子量为150-300道尔顿。

如图1所示，第二工序包括三个步骤：步骤c1为预过滤，其工艺目的是在废水进入膜系统之前除去废水中的悬浮物和粘度过大的纤维素醚残留物，以免造成膜系统的堵塞，影响其工作性能。其过程是通过一台过滤泵和过滤器来完成，所述的过滤泵属于自吸离心泵。预过滤采用的过滤器可以是袋式过滤器，滤芯过滤器或陶瓷过滤器，过滤精度为1微米。具体过程是，启动过滤泵，将经过第一个工序处理过的废水打入过滤器，过滤后将滤液收集于预滤液储罐中；步骤c2为膜分离，其过程是通过一个高压泵和膜系统来完成的，所述的高压泵属于多级高压离心泵。高压泵通过管道与预滤液罐和膜分离系统连接，高压泵进出两端分别安装一个正向单向阀。高压泵的电机功率由一个变频器控制，从而控制膜分离系统的进水压力。具体的分离过程是，分离程序启动后，高压泵将预滤液储罐中的废水送入膜分离系统的第一个膜堆，进水随着公共外水道依次进入其它膜堆。进水压力维持在0.9-1.6mpa。透过分离膜的淡水进入公共内水道流入淡水罐中，最终经过蒸发脱盐获得达标的水。而未透过分离膜的浓水，其纤维素醚的浓度随流经膜堆的级数依次增加，到最后一级膜堆时达到最高，随后自流入浓水罐。在两个工序中收集的纤维素醚残留物可用于回收纤维素醚产品；步骤c3是对膜系统的反洗。膜系统在连续使用一定时间后透水性就会降低，为了保证膜系统的长期性能的稳定性，在连续分离运行一定时间后要进行反洗一次。其过程由反洗系统完成，所述的反洗系统具体地说就是由反洗泵、膜系统和反洗循环罐组成的回路，所述的反洗泵属于离心泵，具体过程是，当反洗程序开启后，反洗泵将反洗罐中的清水打入膜系统，清水是从膜外侧水道并从分离程序进水时的相反方向进入膜系统，出水流回循环罐，连续循环清洗30分钟，然后恢复分离程序。

所述的一种从纤维素醚生产废水中分离纤维素醚残留物的方法适用于水溶性纤维素醚，可以有效脱除所述废水中的纤维素醚残留物，工艺可靠且成本低廉，对纤维素醚类高浓废水的处理具有重要意义：一方面可以直接用于回收纤维素醚，另一方面为废水中其它成分的回收利用创造条件。

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