一种酯化废水回用膜处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种酯化废水回用膜处理系统。根据本系统，包括依次相连的原水箱、原水泵、絮凝沉淀釜、多介质过滤泵、多介质过滤器、双级微滤装置、一级增压泵、一级反渗透装置、二级增压泵、二级反渗透装置和紫外/臭氧反应器。本系统采用双级微滤加两级反渗透双膜工艺，并结合紫外/臭氧工艺，可有效回用处理酯化废水。本发明所述的絮凝沉淀釜对酯化废水进行预处理并将沉淀物回用，其中需调节pH后，投加絮凝剂；本发明所述的反渗透装置产生的浓缩液一部分回用于工艺用水，一部分回流至絮凝沉淀釜再处理。本系统处理效果好，运行成本低，可广泛应用于酯化废水的综合回收与利用。
【专利说明】一种酯化废水回用膜处理系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境科学领域，具体地，本发明涉及一种酯化废水回用膜处理系统。本发明适用于化工行业的废水处理，尤其是高浓度酯化废水的高效处理。
【背景技术】
[0002]随着我国聚酯产业的快速发展，生产过程中排放的酯化废水也不断增多，对环境安全构成极大威胁。酯化废水是有机醇跟有机酸(或无机酸)在酯化反应过程中产生的废水，由于酯化反应过程可逆，且反应极其缓慢，常选用浓硫酸作为催化剂，因此废水的PH值低，酸性强，同时废水中含有二甘醇，乙醛、乙二醇、2-甲基-1，3- 二氧环戊烷、对苯二甲酸等有机物，导致酯化废水成分复杂，污染物质相对分子量小，含苯环结构，难以生物降解，COD值高，处理难度大。截至2012年底，世界聚酯产能达到7000万吨，我国聚酯产能达到了 3800万吨，占世界总产能的54%，我国已经成为全球聚酯产业链最长、最有影响力的生产大国。而每生产I吨聚酯产品，在酯化反应阶段直接生成的废水达到0.187吨，以我国3800万吨聚酯年产能计算，排放的酯化废水达到710.6万吨，占整个聚酯化纤行业污水排放总量的10%以上。
[0003]随着工业废水允许排放标准的提高，对酯化废水处理工艺提出了更高的要求。目前酯化废水处理方法主要有三大类:第一类是物化处理方法，包括:汽提+水解+精馏法、微波辐射、超临界水氧化技术、蒸馏法+芬顿催化氧化法等；第二类是生物处理法，包括:活性污泥+生物接触氧化法、复合生物曝气、接触氧化+纯氧曝气法等；第三类是综合处理法，包括:陶瓷催化氧化+活性污泥法、浮选+生物过滤+臭氧催化氧化法、汽提吹脱+厌氧+活性污泥法+兼氧+好氧等。
[0004]物化法。该方法可用于酯化废水的回用，也可用于酯化废水的降解。例如，(I)汽提+水解+精馏法。浙江大学采用该工艺从聚酯废水中回收乙二醇和乙醛，原料酯化废水先经过汽提，极大浓缩后再进行蒸发浓缩和精馏提纯，有效地降低了蒸发浓缩和提纯的规模。但由于处理时间长、费用高，限制了其大规模工业化应用的可能；(2)微波辐射处理法。在微波下，活性炭吸收微波能量，使得活性炭表面产生一些“热点”，这些“热点”的能量比其它部分高得多，温度可达到1000°C以上，当废水中的有机物被吸附到这些热点附近时就可能被催化氧化而降解，废水中的有机物不仅仅是通过活性炭吸附，更重要的是通过活性炭吸附-微波诱导氧化的协同作用而得以去除。实验结果显示，经稀释的酯化废水(C0D为648mg/L)，与12~16目的JX-106型椰壳活性炭混合，在微波辐射功率为500W下，辐射5min,废水COD值降为70mg/L。但实验室条件与工业实际条件差距较大，而且酯化废水的COD 一般大于20000mg/L，稀释后处理成本太高，无实用性。
[0005]生物处理法。该法是目前应用最广泛的酯化废水处理技术，包括厌氧与好氧技术的应用。例如，(I)活性污泥+生物接触氧化法。上海石化总厂将聚酯生产废水,经过pH调节后进入曝气池，随后进入沉淀池，之后，采用普通活性污泥法+生物接触氧化法，COD的去除率可达到82%~92%。但若要出水COD小于100mg/L，则进水的COD值必须控制小于1250mg/L,即好氧处理单元容积负荷不能高。该工艺的不足之处是对水质、水量变化比较敏感，不耐有机负荷冲击，产泥量大，能耗较高，产水难以达标；(2) UASB处理技术。西班牙Catalana de Polimers公司在巴塞罗那的UASB酯化废水处理设施，其反应器体积为600m3，流速为0.5m/s，酯化废水和纤维废水设计流量分别为108m3/d(C0D为30g/L)和96m3/d(C0D为4.5g/L)，回流比R=5，有机负荷为每克VSS每天产生0.6gC0D,产泥量很少，出水COD低于3g/L。不能达标排放。
[0006]综合处理法。该方法将物化法与生物方法结合处理酯化废水。例如，(I)浮选+生物过滤+臭氧催化氧化法+沙滤。辽阳化纤公司在处理酯化废水时，通过“浮选+生物过滤+臭氧催化氧化+沙滤”对酯化废水生物处理二沉池的出水开展进一步的处理，使得出水COD浓度可低至13mg/L，出水的浊度降低至0.35mg/L，含油量低至0.26mg/L，总铁离子含量降低到0.025mg/L，所处理后的污水可以符合循环冷却水补充水的标准，但处理成本较高；(2)汽提吹脱+厌氧+活性污泥法+兼氧+好氧。酯化废水预处理可大大减轻甲醛、乙醛等有机物对生化反应的毒副作用，通过车间汽提设备将废水中乙醛类物质吹脱，提高后续处理的效率。所有废水汇集到混合水调节池混合均匀后全部进入厌氧反应池进行处理，降低废水中生化抑制性物质的浓度。然后通过“活性污泥法+兼氧+好氧”处理工艺，COD值可从 5000mg/L 降至 100mg/L 以下。
[0007]目前，酯化废水处理仍以消解去除为主，如，生化处理法利用微生物对酯化废水中的有机污染物进行分解、去除；氧化法利用化学氧化剂对有机物直接消解，进而去除。这些方法将污染物作为废物进行处理，投资费用高，处理成本高，而且只有投入没有产出。其实酯化废水中的有机物均是未反应的原料和部分产品，如果把酯化废水中的水脱除，其中的有机物可以作为原料再进入反应釜继续反应。由此看来，开发新型酯化废水处理技术，将酯化废水作为资源而非污染物，进而间接减少酯化废水对环境造成的危害，势在必行。
[0008]膜处理法作为一种新型分离技术，既能对废水`中的有机物与水进行有效分离，又具有节能低耗、高效、无污染、设备简单、操作方便的特点，因此在酯化废水回用处理方面显示了广阔的发展前景。
[0009]反渗透技术作为较为成熟的膜分离技术，具有脱盐率高、环保、适应水质范围广等优点，已广泛地应用于环保、化工、医药、食品、石油等领域中水或废水的脱盐。但以脱除有机物为目的的反渗透技术尚未引起足够重视，尤其是小分子有机物的回收或去除。传统分离方法在分离小分子有机物时，存在效率低、能耗高、费用高等问题。反渗透技术完全克服以上问题，可将酯化废水中的绝大部分有机物浓缩回用，从而不但解决了酯化废水污染问题，还带来一定的经济效益。而且，当前反渗透膜的截留效率、抗有机溶剂、抗氧化、耐污染性都比过去有大幅度的提升。
[0010]为了确保产水COD完全达标排放，两级反渗透的产水通过紫外/臭氧反应器，利用紫外/臭氧的联合作用去除残余C0D，使得最终产水达到国家排放标准。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于提供一种酯化废水回用膜处理系统。
[0012]本发明所述酯化废水回用膜处理系统，包括以下步骤:
[0013]I)酯化废水预处理；[0014]2)经预处理酯化废水通过双级微滤去浊；
[0015]3)去浊后的废水通过两级反渗透进行浓缩；
[0016]4)反渗透的产水经紫外/臭氧反应器进一步脱除有机物；
[0017]其中，
[0018]所述步骤I)预处理前，酯化废水应进行碱处理，使酯化废水pH控制在6.5~8.5之间。
[0019]所述步骤3)反渗透的操作压力为1.0~5.0MPa ；
[0020]反渗透所产浓水采用回流再处理和引流再利用两种方式处理；
[0021]二级反渗透的透过水经紫外/臭氧反应器氧化后产水达到国家排放标准。
[0022]根据本发明的系统，其中，所述酯化废水预处理步骤可以使用本领域常规预处理技术，如加药混凝、沉淀、过滤，其中所述过滤包括多介质过滤器、超滤、盘式过滤器，本发明的过滤方法优选使用多介质过滤器。
[0023]根据本发明的系统，其中，所述的絮凝沉淀是将酯化废水中的颗粒物和大分子通过絮凝沉淀去除。在水中投加絮凝剂(无机或有机或复配)后，通过搅拌，酯化废水中的分散颗粒物、大分子有机物与絮凝剂在分子力的相互作用下生成絮状体，且在沉降过程中它们互相碰撞、凝聚，尺寸和质量不断变大，沉速不断增加，形成絮凝体、矾花，絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的悬浮物和大分子有机物。在此，需要优化絮凝剂种类、投加量和搅拌时间，确保酯化废水的絮凝效果。
`[0024]根据本发明的系统，其中，所述的多介质过滤器有较好的去浊效果，在出水浊度及运行平稳等方面处于较高水平。当多介质过滤使用一定时间后，由于滤料表层截留或外表面吸附一定数量的杂物或污溃，使滤后水质变差，流量降低，进出水管道压力差加大，此时应对过滤器进行反冲洗。反冲洗是利用水流逆向通过滤料层，使滤层膨胀、悬浮，借水流剪切力和颗粒碰撞摩擦力清洗滤料层，并将滤层内污物排出。在反洗时应控制反洗水量、流速、滤床膨胀高度、时间等参数，使反洗效果达到最佳。
[0025]根据本发明的系统，其中，所述的双级微滤装置是将5 μ m和0.22 μ m的微滤过滤器串联使用。微滤以微滤过滤器为过滤介质，其允许大分子有机物和无机盐等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，属于精密过滤，具有高效、方便及经济的特点。该双级微滤装置的优势在于:能将液体中大于0.22 μ m的微粒几乎全部拦截；孔隙率大(占总体积的70%~80%)，过滤速度快；具有良好的化学稳定性，无纤维和碎屑脱落，不会重新产生微粒影响滤出水的水质；即使压力波动也不会影响过滤效果；占地面积小，操作简便，系统运行稳定可靠，易于控制、维修，处理效率高。本发明采用双级微滤，能有效提高微滤效果，确保出水水质符合反渗透膜的进水要求。
[0026]根据本发明的系统，其中，所述的两级反渗透装置所产浓水采用回流再处理和引流再利用两种处理方式，两级反渗透能够有效提高膜处理产水水质。反渗透是利用反渗透膜选择性透过水而截留溶质的分离过程。反渗透是压力驱动型膜分离技术，以反渗透膜为过滤介质，将酯化废水中的水和有机物分离。反渗透对酯化废水中的二甘醇、己二酸等小分子物质的截留率一般达到80%以上，具有深度浓缩小分子有机物的效果，同时可制得纯水。
[0027]根据本发明的系统，经两级反渗透处理后的水中有机物含量已很低，反渗透产水COD含量100~200mg/L时，还需要进一步通过紫外/臭氧联合氧化反应器处理，使得产水完全达标排放。臭氧发生器是利用高压电离(或化学、光化学反应)，使空气中的部分氧气分解聚合为臭氧，是氧的同素异形转变过程，亦可利用电解水法获得。臭氧的不稳定性使其很难实现瓶装贮存，一般只能利用臭氧发生器现场生产，随产随用。但是单独使用臭氧，效率较低，紫外/臭氧联合使用，其效率会大幅度提高。
[0028]本发明公开一种酯化废水回用膜处理系统。本方法是将酯化废水首先通过絮凝沉淀和多介质过滤处理去除水中的悬浮物；然后再通过双级微滤装置进一步降低原水的浊度；接着通过两级反渗透浓缩，浓缩液一部分回用于工艺用水，一部分回流至絮凝沉淀釜继续进行处理；二级反渗透渗透液进入紫外/臭氧反应器，进一步降低水中有机物含量后，直接排放或者回收利用。本发明的系统解决了现有技术处理酯化废水，其最终出水难以达标排放的问题。本发明的系统可以广泛解决酯化废水的综合处理与利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是根据本发明的实施例的酯化废水回用膜处理系统的流程图。
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图1和实施例对本发明做进一步说明:
[0031]实施例1
[0032]利用本发明所涉及的酯化废水回用膜处理系统处理酯化废水的具体步骤:
[0033]I)絮凝沉淀:初始的酯化废水COD为45000mg/L，SS为700mg/L。经过调节池调节酯化废水的PH后，进入混凝沉淀池，絮凝剂通过加药管加入，利用搅拌使废水中的酯类物质和悬浮物充分絮凝沉淀，沉淀污泥排至污泥池。经过絮凝沉淀后的废水主要指标为:C0D为 12000mg/L, SS 为 50mg/L。
[0034]2)多介质过滤:将步骤I)处理后的酯化废水通过多介质过滤器，降低废水的中的悬浮物。处理后的废水主要指标为:C0D为8400mg/L，SS为10mg/L。
[0035]3)双级微滤:将步骤2)处理后的酯化废水经双级微滤装置进一步除去废水中的悬浮颗粒物，处理后出水的主要指标为=COD为8000mg/L，SS为3mg/L。
[0036]4)将步骤3)处理后的酯化废水经过两级反渗透过滤，获得的净水导入生产用水系统，浓水一部分导至步骤I)循环净化，一部分进入酯化反应釜回收利用。经过上述步骤处理后的净水主要指标为:C0D为120mg/L，SS为Omg/L。
[0037]5)将步骤4)处理后的酯化废水通过紫外/臭氧反应器进一步去除有机物。经过紫外/臭氧氧化后的产水主要指标为=COD为70mg/L，SS为Omg/L，达到国家排放标准。
[0038]实施例2
[0039]利用本发明所涉及的酯化废水回用膜处理系统处理酯化废水的具体步骤:
[0040]I)絮凝沉淀:初始的酯化废水COD为28000mg/L。经过调节池调节酯化废水的pH后，进入混凝沉淀池，絮凝剂通过加药管加入，利用搅拌使废水中的酯类物质和悬浮物充分絮凝沉淀，沉淀污泥排至污泥池。经过絮凝沉淀后的废水主要指标为:C0D为8000mg/L。
[0041]2)多介质过滤:将步骤I)处理后的酯化废水通过多介质过滤器，降低废水的中的悬浮物。处理后的废水主要指标为:C0D为7200mg/L。
[0042]3)双级微滤:将步骤2)处理后的酯化废水经双级微滤装置进一步除去废水中的悬浮颗粒物，处理后出水的主要指标为=COD为7000mg/L。
[0043]4)将步骤3)处理后的酯化废水经过两级反渗透过滤，获得的净水导入生产用水系统，浓水一部分导至步骤I)循环净化，一部分进入酯化反应釜回收利用。经过上述步骤处理后的净水主要指标为:C0D为100mg/L。
[0044]5)将步骤4)处理后的酯化废水通过紫外/臭氧反应器进一步去除有机物。经过紫外/臭氧氧化后的产水主要指标为:C0D为60mg/L，达到国家排放标准。
[0045]实施例3
[0046]利用本发明所涉及的酯化废水回用膜处理系统处理酯化废水的具体步骤:
[0047]I)絮凝沉淀:初始的酯化废水COD为18000mg/L。经过调节池调节酯化废水的pH后，进入混凝沉淀池，絮凝剂通过加药管加入，利用搅拌使废水中的酯类物质和悬浮物充分絮凝沉淀，沉淀污泥排至污泥池。经过絮凝沉淀后的废水主要指标为:C0D为7000mg/L。
[0048]2)多介质过滤:将步骤I)处理后的酯化废水通过多介质过滤器，降低废水的中的悬浮物。处理后的废水王要指标为:C0D为6000mg/L。
[0049]3)双级微滤:将步骤2)处理后的酯化废水经双级微滤装置进一步除去废水中的悬浮颗粒物，处理后出水的主要指标为=COD为5500mg/L。
[0050]4)将步骤3)处理后的酯化废水经过两级反渗透过滤，获得的净水导入生产用水系统，浓水一部分导至步骤I)循环净化，一部分进入酯化反应釜回收利用。经过上述步骤处理后的净水主要指标为:C0D为80mg/L。
[0051]5)将步骤4)处理后的酯化废水通过紫外/臭氧反应器进一步去除有机物。经过紫外/臭氧氧化后的产水主要指标为`:C0D为50mg/L，达到国家排放标准。
【权利要求】
1.一种酯化废水回用膜处理系统，其特征在于，所述系统包括以下步骤:1)酯化废水预处理；2)经预处理酯化废水通过双级微滤去浊；3)去浊后的废水通过两级反渗透进行浓缩；4)反渗透的产水经紫外/臭氧反应器进一步脱除有机物；其中，所述步骤3)反渗透的操作压力为1.0~5.0MPa ；反渗透所产浓水采用回流再处理和引流再利用两种方式处理；二级反渗透的透过水经紫外/臭氧反应器氧化后产水达到国家排放标准。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预处理包含絮凝沉淀和多介质过滤。其中，所述絮凝沉淀前酯化废水应 进行碱处理，使酯化废水PH控制在6.5~8.5之间。
【文档编号】C02F9/08GK103864251SQ201410101330
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】贠延滨, 刘超 申请人:北京林业大学