一種高堿度pta中水回用工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高堿度精對苯二甲酸（PTA）中水回用工藝，其特征在于它對所述的高堿度PTA中水依次進(jìn)行混凝處理，錳砂過濾處理，超濾處理，頻繁倒極電滲析（EDR）處理，EDR處理得到的淡水部分進(jìn)行生產(chǎn)回用，濃水進(jìn)行直接排放。本發(fā)明的實際優(yōu)勢：1.工藝組合合理，采用混凝和錳砂過濾進(jìn)行預(yù)處理，有效降低中水濁度和重金屬離子濃度；采用超濾工藝，進(jìn)一步除去水中懸浮微粒、膠體、微生物；EDR技術(shù)對高堿度中水具有較高的透過速率和脫鹽性能。2.降低投資和運(yùn)行成本。3.將高堿度PTA中水進(jìn)行脫鹽處理后，淡水出水水質(zhì)達(dá)到國家《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923?2005）中冷卻用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，變廢為寶，實現(xiàn)中水資源化利用。濃水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級A標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918?2002），直接外排。
【專利說明】
一種高堿度PTA中水回用工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種高堿度PTA中水資源化利用的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國精對苯二甲酸(PTA)產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)80年代，90年代后期步入初步發(fā)展階段，自2000年以來，隨著下游聚酯滌綸產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國PTA產(chǎn)業(yè)逐漸進(jìn)入快速成長時期。2005年我國PTA的生產(chǎn)能力只有640.5萬噸，2014年達(dá)到4316.0萬噸。同時，PTA的應(yīng)用又比較集中，世界上90%以上的PTA用于生產(chǎn)聚對苯二甲酸乙二醇酯(簡稱聚酯，PET)。
[0003]精對苯二甲酸(PTA)是重要的化工產(chǎn)品和化纖原料，廣泛用于與化學(xué)纖維、輕工、電子、建筑等國民經(jīng)濟(jì)的各個方面。我國是化纖生產(chǎn)大國，僅PTA的生產(chǎn)原料對苯二甲酸(TA)的產(chǎn)量就約占世界總產(chǎn)量的30%，PTA生產(chǎn)廢水已經(jīng)成為水環(huán)境的重大污染源之一。精對苯二甲酸(PTA)生產(chǎn)工藝需要使用大量的脫離子水，進(jìn)行高純度精制生產(chǎn)，I噸PTA消耗的脫鹽水一般為3?4噸。
[0004]PTA中水為PTA廢水經(jīng)過生化處理后的出水，含有懸浮物、粘泥、細(xì)菌等污染物，其水質(zhì)具有較高的堿度、較多的重金屬離子種類、較多的懸浮物(SS)等特點(diǎn)，其中鹽成份主要為碳酸鹽和碳酸氫鹽，鹽含量約為1000-3000mg/L，對應(yīng)堿度約為1500-3500mg/L，重金屬離子種類包括C02+、Mn2+、Fe2+，C02+、Mn2+ < 2mg/L、Fe2+ <0.5mg/L,SS < 20mg/L，C0D < 50mg/L。
[0005]近年來，PTA生產(chǎn)企業(yè)為節(jié)約用水，降低排污量，紛紛積極嘗試、考察各種中水回用技術(shù)，選擇切實可行的中水回用方案。目前化纖行業(yè)企業(yè)PTA中水排放水符合一級排放標(biāo)準(zhǔn)，但是由于廢水排放水含鹽量較高，且含有鈷、錳、鐵等金屬離子，其中鹽分主要為碳酸鹽和碳酸氫鹽，采用一般傳統(tǒng)處理技術(shù)難以實現(xiàn)對鹽份的脫除，從而也無法達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
[0006]中國專利公開號CN101134628、CN105037131A等均主要選擇采用超濾、反滲透雙膜法工藝進(jìn)行PTA中水的回用，首先，雖然超濾可以有效去除懸浮物、粘泥等污染物，但是對C02+、Mn2+、Fe2+等金屬離子沒有截留作用，高堿度條件下，容易造成后續(xù)膜工藝中膜結(jié)垢問題，同時一定含量的C02+、Mn2+、Fe2+等金屬離子容易滋生細(xì)菌，容易對膜造成污染。其次，采用反滲透工藝，由于堿度高，堵膜風(fēng)險大，同時運(yùn)行成本較高；最后，采用反滲透處理，濃水濃縮倍數(shù)較低，否則容易造成濃水外排C0D>50mg/L，不滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級A標(biāo)準(zhǔn)》，這種情況下，導(dǎo)致中水回用率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高堿度PTA中水回用的方法，能夠?qū)Ω邏A度PTA中水進(jìn)行綜合處理，節(jié)約用水，降低排污量，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，不僅能有效降低環(huán)境負(fù)擔(dān)，而且可以使中水實現(xiàn)資源化利用。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
高堿度PTA中水回用的工藝，其特征在于它對高堿度PTA中水依次進(jìn)行如下步驟處理:
I)、混凝和錳砂過濾系統(tǒng)預(yù)處理； 2)、超濾系統(tǒng)處理(UF);
3)、頻繁倒極電滲析系統(tǒng)處理(EDR)。
[0008]在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案: 在步驟(I)中，通過混凝和錳砂過濾預(yù)處理對錳、鐵、鈷離子含量去除率90%以上，中水濁度降低80%以上;經(jīng)過步驟(I)處理后水質(zhì)參數(shù)為:錳、鐵離子濃度<0.01mg/L，鈷離子濃度<0.05mg/L，SS<2mg/L。對金屬離子濃度的有效控制，可以解決高堿度條件下金屬離子結(jié)垢問題、后續(xù)工序細(xì)菌滋生問題、膜污染問題等，可以確保超濾和電滲析更加高效、穩(wěn)定運(yùn)行。
[0009]在步驟(I)中，混凝助劑選用聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、植物多酚等中一種或多種，混凝助劑的針對性使用，可以使膠粒與混凝劑作用，通過壓縮雙電層和電中和等機(jī)理，失去或降低穩(wěn)定性，生成微?；蛭⑿趿！ｅi砂過濾器整體采用不銹鋼材質(zhì)，具有良好的耐腐蝕性能，裝置中有序地添加粗砂、細(xì)砂、無煙煤、錳砂等介質(zhì)，對水中的微粒、膠體、金屬離子(鐵、錳、鈷)、有機(jī)物等污染物有明顯的去除作用。
[0010]在步驟(2)中，超濾回收率控制在95%以上，進(jìn)一步除去水中的懸浮微粒、膠體、微生物，去除率達(dá)到99%以上，經(jīng)過步驟(2)處理后水質(zhì)SS<0.lmg/L AS的有效控制，可以完全滿足H)R進(jìn)水水質(zhì)要求，確保EDR連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，降低膜污染風(fēng)險。
[0011]超濾系統(tǒng)所采用的膜組件采用高分子中空纖維材料，膜材料選自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)，其表面具有致密的活化層，內(nèi)部具有一定強(qiáng)度的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)支撐層，使之膜組件整體具有很好的機(jī)械性能和耐化學(xué)穩(wěn)定性。所以，在處理高堿度PTA中水時，可以長期穩(wěn)定運(yùn)行，具有較長的使用壽命。
[0012]在步驟(3)中，EDR以超濾產(chǎn)水為水源，采用多級EDR連續(xù)脫鹽后，電滲析淡水產(chǎn)水直接回用于前段PTA合成生產(chǎn)工藝，電滲析的濃水側(cè)，30-80%濃水進(jìn)行循環(huán)運(yùn)行，滿足中水回用率2 80%，合理的回用率設(shè)計，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0013]EDR電滲析頻繁倒極能有效抑制高堿度PTA中水在電滲析濃縮過程中產(chǎn)生的結(jié)垢問題，水中帶電荷的膠體及菌膠團(tuán)的運(yùn)動方向頻繁倒換，降低了黏泥性物質(zhì)在膜面上的附著和積累，降低了有機(jī)污染可能性，具有良好的自清潔作用；
陽極室產(chǎn)生的酸可以對電極自身清洗，可克服陰極板上的沉淀;EDR比常規(guī)電滲析設(shè)備操作電流高，原水回收率高。
[0014]EDR電滲析系統(tǒng)可分為三級電滲析處理:第一級電滲析處理采用致密度較高的合金膜，第二級和第三級采用普通的異相膜;第一級電滲析淡水產(chǎn)水進(jìn)第二級電滲析繼續(xù)脫鹽處理，第一級濃水30-80%回流至一級濃水儲罐繼續(xù)循環(huán)，其余直接外排;第二級電滲析淡水產(chǎn)水進(jìn)第三級電滲析繼續(xù)脫鹽處理，其中第二級電滲析與第三級電滲析共用濃水儲罐，30-80%回流至二級濃水儲罐連續(xù)循環(huán)，其余直接外排。第三級電滲析淡水產(chǎn)水進(jìn)行PTA合成生產(chǎn)工藝回用，濃水30-60%連續(xù)循環(huán)，處理后濃水其余部分COD < 50mg/L，SS < lmg/L等指標(biāo)滿足濃水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級A標(biāo)準(zhǔn)KGB18918-2002)，可直接夕卜排。
[0015]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明工藝提出了一種高堿度PTA中水回用方法，首先采用混凝和錳砂過濾預(yù)處理，一方面可有效降低金屬離子濃度、水質(zhì)濁度，另一方面可降低后續(xù)膜工藝中膜的污染風(fēng)險;其次采用超濾(UF)處理，可有效去除懸浮物、污泥、細(xì)菌等，可保證電滲析進(jìn)水水質(zhì)要求，確保電滲析長期穩(wěn)定運(yùn)行;最后采用頻繁倒極電滲析(EDR)處理，對高堿度中水具有較高的透過速率和脫鹽性能，EDR具有自動倒極功能，具有非常優(yōu)異的自清潔作用，可以有效地解決高堿度條件下，水質(zhì)易結(jié)垢問題。采用EDR工藝，淡水有機(jī)物不迀移，濃水COD < 50mg/L，濃縮倍數(shù)可達(dá)10-20%，中水回用率大于80%。同時各工藝組合合理，匹配度較高，EDR相對于反滲透而言，具有更低的能耗。具體技術(shù)效果如下:
(I)、采用混凝、錳砂過濾的預(yù)處理方法，有效地降低了 PTA中水中錳、鐵、鈷等重金屬離子的含量和懸浮固體總量，防止膜的污染和堵塞，延長了超濾膜的實驗壽命，也滿足了 EDR對水質(zhì)中金屬離子濃度要求，使得中水在后續(xù)雙膜集成工藝處理中得到更加高效、穩(wěn)定的處理。
[0016](2)、超濾膜技術(shù)可去除水中的懸浮微粒、膠體、微生物等雜質(zhì)，有效地降低原水濁度，可確保EDR裝置高效、穩(wěn)定運(yùn)行。超濾膜采用高分子中空纖維材料，具有良好的耐化學(xué)穩(wěn)定性，具有較長的使用壽命。
[0017](3)、電滲析技術(shù)對無機(jī)鹽的脫除率較高并且穩(wěn)定，COD不迀移，符合化纖廢水回用要求，淡水實現(xiàn)無機(jī)鹽的脫除后達(dá)到回用指標(biāo)，而濃水只有無機(jī)鹽濃縮而COD幾乎不增加，符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。EDR電滲析頻繁倒極能有效抑制高堿度PTA中水在電滲析濃縮過程中產(chǎn)生的結(jié)垢問題，具有良好的自清潔作用。
[0018](4)、利用膜分離技術(shù)，具有高效、常溫運(yùn)行、無相變等節(jié)能特點(diǎn)，把PTA中水中的高堿度鹽分進(jìn)行分離，做到清潔生產(chǎn)的同時，還具有較低的投資成本和運(yùn)行成本的優(yōu)勢，最終較經(jīng)濟(jì)的為企業(yè)解決PTA中水回用難題，節(jié)約企業(yè)用水，降低了排污量，有效地降低了環(huán)境負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，創(chuàng)造實際經(jīng)濟(jì)效益。
[0019]綜上，本發(fā)明可以實現(xiàn)中水實現(xiàn)資源化利用，節(jié)約企業(yè)用水，降低排污量，不僅能有效降低環(huán)境負(fù)擔(dān)，而且企業(yè)可以實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，創(chuàng)造實際經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明高堿度PTA中水回用工藝的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]參照附圖，對進(jìn)入本發(fā)明工藝的高堿度PTA中水先進(jìn)行混凝和錳砂過濾的預(yù)處理工藝，混凝助劑選用聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)，通過混凝沉淀水中的大顆粒懸浮物和機(jī)械雜質(zhì)等。錳砂過濾器整體采用不銹鋼材質(zhì)，裝置中添加粗砂、細(xì)砂、無煙煤、錳砂等物質(zhì)，通過錳砂過濾可以去除大部分的錳、鐵和鈷等重金屬離子，對錳、鐵、鈷離子含量去除率90%以上，中水濁度降低80%以上，處理后水質(zhì)參數(shù)為:錳、鐵離子濃度<0.01mg//L，鈷離子濃度<0.05mg/L，SS<2mg/L，防止后續(xù)工藝中膜的污染和堵塞，保證超濾和電滲析膜集成系統(tǒng)高效、穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。
[0022]錳砂產(chǎn)水進(jìn)入超濾系統(tǒng)，利用超濾膜去除小顆粒懸浮物、微生物和膠體。超濾的回收率可控制在95%以上，對SS的去除率可以達(dá)到99%以上。超濾出水水質(zhì)達(dá)到如下指標(biāo):堿度為 1500-3500mg/L，SS < 0.lmg/L，COD < 50mg/L，錳、鐵離子濃度 < 0.0 lmg/L，鈷離子濃度 <
0.05mg/Lo
[0023]其中超濾膜組件采用中空纖維膜，其中膜材料可選自聚偏氟乙烯，具有良好的機(jī)械性能和耐化學(xué)穩(wěn)定性，可長期穩(wěn)定運(yùn)行，具有較長的使用壽命。
[0024]頻繁倒極電滲析(EDR)系統(tǒng)，以超濾產(chǎn)水為水源，對其進(jìn)行連續(xù)脫鹽處理，電滲析淡水產(chǎn)水回用于PTA合成生產(chǎn)工藝，電滲析的濃水側(cè)，保持30-80%循環(huán)運(yùn)行，其余外排，滿足中水回用率2 80%ο
[0025]EDR電滲析系統(tǒng)分為三級電滲析處理:第一級電滲析處理采用致密度較高的合金膜，第二級和第三級采用普通的異相膜;第一級電滲析淡水產(chǎn)水進(jìn)第二級電滲析繼續(xù)脫鹽處理，第一級濃水30-80%回流至一級濃水儲罐，其余外排;第二級電滲析淡水產(chǎn)水進(jìn)第三級電滲析繼續(xù)脫鹽處理，其中第二級電滲析與第三級電滲析共用濃水儲罐，30-80%回流至二級濃水儲罐，其余外排;第三級電滲析淡水產(chǎn)水回用于TA合成生產(chǎn)工藝，濃水30-80%回流至濃水儲罐，其余外排。
[0026]以下對上述的雙膜處理系統(tǒng)做進(jìn)一步描述:
1.超濾(UF)系統(tǒng)
本發(fā)明工藝中超濾系統(tǒng)具有高精度、長壽命、大通量和低成本等特點(diǎn)，運(yùn)行過程中采用錯流過濾的運(yùn)行方式，濃水進(jìn)行回流，并輔以頻繁氣、水反洗技術(shù)，以保證膜系統(tǒng)穩(wěn)定的產(chǎn)水量，并提高系統(tǒng)的水利用率，也使系統(tǒng)能連續(xù)高效、穩(wěn)定運(yùn)行。
[0027]超濾系統(tǒng)包括預(yù)過濾裝置、超濾裝置、反洗氧化劑加藥裝置和反洗栗等設(shè)備。超濾膜分離技術(shù)具有占地面積小、出水水質(zhì)好且穩(wěn)定、自動化程度高等特點(diǎn)。本系統(tǒng)超濾膜組件采用高分子中空纖維材料，具有良好的機(jī)械性能和耐化學(xué)穩(wěn)定性，其表面具有致密的活化層，支撐層為海綿狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，故耐壓、抗污染、使用壽命長，且能長期保證產(chǎn)水水質(zhì)，對膠體、微小懸浮顆粒、濁度、微生物、大分子有機(jī)物等具有良好的截留能力，產(chǎn)水水質(zhì)滿足電滲析進(jìn)水要求。
[0028]超濾裝置設(shè)計采用模塊化設(shè)計，操作簡單，成本低廉，產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定。
[0029]頻繁倒極電滲析(EDR)系統(tǒng)
電滲析是一種利用膜的選擇透過性對水中的帶電電解質(zhì)和不帶電物質(zhì)在直流電場力作用下進(jìn)行分離而達(dá)到脫鹽、濃縮等預(yù)期目的的一種膜分離設(shè)備。電滲析器的主要部件為陰、陽尚子交換膜、隔板與電極三部分。淡水水路系統(tǒng)、濃水水路系統(tǒng)與極水水路系統(tǒng)的液流由水栗供給，互不相混，并通過特殊設(shè)計的布、集水結(jié)構(gòu)使其在電滲析膜堆內(nèi)部均勻分布，穩(wěn)定流動。從供電網(wǎng)供給的交流電，經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟?，由電極引入電滲析膜堆，經(jīng)過在電極溶液界面上的電化學(xué)反應(yīng)，完成由電子導(dǎo)電轉(zhuǎn)化為離子導(dǎo)電的過程。
[0030]頻繁倒極電電滲析(EDR)裝置，每隔一定時間，正負(fù)電極極性相互倒換，同時濃水隔室和淡水隔室亦相應(yīng)調(diào)換，起到自動清洗電滲析離子交換膜和電極表面形成的污垢，以確保脫鹽率長期穩(wěn)定。普通電驅(qū)動膜分離器在運(yùn)行中很難擺脫污垢的困擾，不能保證長期穩(wěn)定運(yùn)行。為“防垢”，采用的方法有預(yù)處理、預(yù)軟化、濃水加酸或防坂劑、控制極點(diǎn)一下運(yùn)行；“除垢”的方法有酸洗、反沖洗、藥劑清洗以至拆洗等。這些方法的采用，在經(jīng)濟(jì)效益上均造成一定的損失。“倒極”兼有防垢與除垢兩種作用，是電驅(qū)動膜分離器自身清污的一種方法?！暗箻O”充分發(fā)揮了防垢除垢的作用，達(dá)到了電滲析依靠自身清洗的目的，是保證其長期穩(wěn)定運(yùn)行的簡單而有效方法。
【主權(quán)項】
1.高堿度PTA中水回用工藝，其特征在于它對所述PTA中水依次進(jìn)行如下步驟處理: (1)混凝和錳砂過濾預(yù)處理； (2)超濾(UF)系統(tǒng)處理； (3)頻繁倒極電滲析(EDR)系統(tǒng)處理。2.如權(quán)利要求1所述的高堿度PTA中水回用工藝，其特征在于: 步驟(I)中，混凝和錳砂過濾預(yù)處理對錳、鐵、鈷離子含量去除率90%以上，濁度降低80%以上;經(jīng)過步驟(I)處理后水質(zhì)參數(shù)為:錳、鐵離子濃度<0.01mg/L，鈷離子濃度<0.05mg/L，SS<2mg/L; 步驟(2 )中，超濾回收率控制在95%以上，對懸浮固體總量進(jìn)一步的去除率可達(dá)到99%以上，經(jīng)過步驟(2)處理后水質(zhì)參數(shù)為:SS<0.lmg/L，COD < 50mg/L； 超濾系統(tǒng)所采用的膜組件材料為高分子中空纖維，膜材料選自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)。3.如權(quán)利要求2所述的高堿度PTA中水回用工藝，其特征在于:步驟(3)中，以超濾產(chǎn)水為水源，采用多級H)R連續(xù)脫鹽工藝，最終EDR淡水產(chǎn)水滿足《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T19923-2005)中冷卻用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行中水回用，濃水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級A標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)，直接外排。
【文檔編號】C02F9/06GK105884093SQ201610423876
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】譚俊, 方偉娟, 馬樑, 樓永通, 陳良
【申請人】杭州藍(lán)然環(huán)境技術(shù)有限公司