一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法與流程

本發明涉及廢棄物資源綜合利用處理方法，尤其是涉及一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法。

背景技術：

中國是世界上最大的滌綸生產國。滌綸學名聚對苯二甲酸乙二酯纖維，簡稱聚酯纖維(PET)。由對苯二甲酸與乙二醇縮聚反應形成。由于滌綸具有良好的強度、始終的剛性和較好的可染性，在紡織面料中得到廣泛的應用。除了用于純滌綸織物，還與其他各種紡織纖維混紡或交織，以彌補滌綸織物的不足。為了提高滌綸及其織物的產品性能，對面料進行堿處理的(俗稱堿減量)技術在染整生產過程中大量使用。如以滌綸為原料生產接近天然纖維性能材料(如仿毛、仿絲、仿麻、仿麂皮等產品)的加工過程中，都離不開聚酯纖維堿處理工藝。因此在生產過程中產生大量的聚酯纖維堿處理廢水。

聚酯纖維堿處理是利用聚酯纖維分子結構中的酯鍵易在堿溶液中水解的特性，在一定溫度下，用高濃度氫氧化鈉對滌綸織物進行減量反應，使纖維表層聚酯分子鏈的酯鍵水解斷裂，產生不同程度的不規則的凹坑。水解程度隨堿的濃度、溫度、作用時間不同而有別。織物經過堿液中處理，利用堿對織物的水解剝蝕作用，導致原經緯紗之間的間隙變大，紗線活絡增加，懸垂性明顯提高，賦予其絲綢般光澤，柔軟的手感。

根據滌綸織物的質量和用途不同，減量率一般為3.5％-30％，即該部分滌綸溶解到了廢水中，從而產生聚酯纖維堿處理廢水。聚酯纖維堿處理廢水中主要污染物為對苯二甲酸鈉鹽，乙二醇及部分低聚物。除此之外，還有游離堿、各種助劑、油污及雜質等。其特點是pH值高達12以上，COD達到15000-80000，難以生物降解。隨著加工方式以及工藝調節的不同，其廢水水質及水量的變化大。雖然聚酯纖維堿處理廢水量只占到印染廠廢水量的5％-15％，但是其COD總量占到排放總量的比例高達40％-80％。該廢水直接排放進入污水處理系統，將造成生化處理系統的極大沖擊。

隨著我國對清潔化生產和資源可持續發展的日益重視，對于上述廢水的資源利用的研究日益增多。

目前對于上述廢水資源利用，多采用酸析工藝進行。即將聚酯纖維堿處理廢水，經過硫酸調節PH至酸性，對苯二甲酸從廢水中析出。該法可以將對苯二甲酸去除達到70％以上，COD去除率也達到50％，但是獲得的對苯二甲酸純度很低。回收利用的價值較小。同時由于得到的對苯二甲酸顆粒細小，過濾困難。

中國專利CN 104261586A公布了一種堿減量廢水的膜法處理工藝，包括如下步驟：對堿減量廢水進行微濾處理，對得到的微濾滲透液進行堿析后，送入超濾膜進行濃縮，將截留液進行酸析后，濾出對苯二甲酸，超濾膜的滲透液返回堿減量工藝回用。該工藝對于堿減量工藝產生的難以生化降解的對苯二甲酸鈉等采用陶瓷膜濃縮分離，實現堿回收，并回收其中有再利用價值的對苯二甲酸。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法，本發明的方法能夠從聚酯纖維堿處理廢水直接得到純度99％以上的對苯二甲酸，具有很大的回收利用價值，同時解決廢水帶來的污染問題。

本發明采用高精度超濾膜分離，并與化學提取法相結合，回收得到高純度的對苯二甲酸固體(純度≥99％)，同時得到聚對苯二甲酸乙二醇酯固體，并且處理后的出水可直接進入生化處理系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法，包括以下步驟：

(1)聚酯纖維堿處理廢水通過超濾膜分離，得到截留液和透過液，分別對膜截留液和透過液進行處理；其中聚酯纖維堿處理廢水中的大分子微粒、膠體，水解不完全的聚酯短鏈等大于膜孔徑的分子截留，即截留液，而對苯二甲酸鈉、乙二醇等小分子物質透過膜孔徑，即為透過液，從而實現對苯二甲酸鈉的分離凈化，保證回收對苯二甲酸的高純度。

(2)透過液進行調酸，調酸后使用板框壓濾機進行固液分離，固體干燥后回收得到高純度對苯二甲酸，其壓濾液經過熱能回收降溫后進入生化處理系統；

(3)截留液進行調酸，投加絮凝劑之后使用板框壓濾機進行固液分離，回收聚對苯二甲酸乙二醇酯固體，其壓濾液經過熱能回收降溫后進入生化處理系統。

由于聚酯纖維堿處理過程是在高溫下進行的，因此進料溫度較高，利用熱能回收系統回收其中的熱量，所述的聚酯纖維堿處理廢水進料溫度為90-100℃。

由于料液溫度較高(90-100℃)，所以利用換熱器回收熱能，能夠產生一定的經濟效益。熱能回收裝置一共有2套，分別在進入超濾膜分離之前和進入生化處理系統之前設置換熱器，共分2段逐級降溫。

聚酯纖維堿處理廢水進入超濾膜分離前經過換熱器降溫至30-95℃，優選50-85℃，更優選65-75℃，該溫度一方面保證膜系統不受高溫的損害，另一方面利用廢水本身的高溫完成酸析過程。

聚酯纖維堿處理廢水首先經過格柵處理后，再經過換熱器降溫至70-75℃，然后進入超濾膜分離。在壓力的驅動下，對苯二甲酸鈉小分子、堿、水透過超濾膜，不溶物及大分子雜質被膜截留。

步驟(2)中，壓濾液在進入生化處理系統前，經過換熱器回收剩余的熱能，進入生化處理系統的壓濾液溫度滿足適宜后續生化處理系統中微生物生長的要求，該溫度一般指40℃以下；

步驟(3)中，對壓濾液在進入生化處理系統前，經過換熱器回收剩余的熱能，進入生化處理系統的壓濾液溫度滿足適宜后續生化處理系統中微生物生長的要求，該溫度一般指40℃以下。

冷水在換熱器中與壓濾液進行換熱，溫度升高后進入到工藝中，熱量得到回收。

所述的超濾膜的截留孔徑為200nm-5nm，或者截留分子量5000-1000000，優選地，超濾膜的截留孔徑為50-5nm，或者截留分子量5000-100000，進一步優選地，超濾膜的截留孔徑為10-20nm，或者截留分子量10000-50000，更進一步優選地，超濾膜的截留分子量為10000-20000。

所述的超濾膜材料由無機材料或高分子材料制成，所述的無機材料為：三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化鋯、碳化硅、不銹鋼合金、鎳合金、石墨等其中一種、或者兩種、或者兩種以上；所述的有機材料包括但不限于：聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物。

聚酯纖維堿處理廢水在超濾膜中超濾過程的操作溫度控制在30-95℃，優選50-85℃，更優選65-75℃，操作壓力控制在0.1-1Mpa，優選0.2-0.8Mpa，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在1-6米/秒。

步驟(2)中，透過液直接加入無機酸調pH為3-4，對苯二甲酸沉淀；

加酸過程在攪拌下進行，反應溫度在30-95℃，優選55-85℃，進一步優選65-75℃。常規離心或過濾，得到對苯二甲酸晶體，經干燥，得到高純度對苯二甲酸產品，該產品純度達到99％以上。經過板框過濾的透過液，COD去除率達到60％，經過進一步換熱，換熱到溫度為40℃以下，進入到生化處理系統。

步驟(3)中，截留液加入無機酸調pH為3-4，投加絮凝劑后得到沉淀，沉淀后離心或者過濾，得到聚對苯二甲酸乙二醇酯固體。

與現有技術相比，本發明的方法可以獲得高品質的對苯二甲酸，實現高質回用。同時過程實現熱能回收，節能降耗。同時對于截留液中的PET實現回收。整個工藝最大限度的實現資源回收，降低廢水處理的負荷，真正實現資源回用。

附圖說明

圖1為實施例1中聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理工藝流程圖；

圖2為實施例1中聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理物料平衡圖。

具體實施方式

一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法，包括以下步驟：

(1)聚酯纖維堿處理廢水進料溫度為90-100℃，聚酯纖維堿處理廢水首先經過格柵處理后，再經過換熱器降溫至30-95℃，優選50-85℃，更優選65-75℃，然后進入超濾膜分離，超濾膜分離的操作壓力控制在0.1-1Mpa，優選0.2-0.8Mpa，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在1-6米/秒，得到截留液和透過液，分別對膜截留液和透過液進行處理；其中聚酯纖維堿處理廢水中的大分子微粒、膠體，水解不完全的聚酯短鏈等大于膜孔徑的分子截留，即截留液，而對苯二甲酸鈉、乙二醇等小分子物質透過膜孔徑，即為透過液，從而實現對苯二甲酸鈉的分離凈化，保證回收對苯二甲酸的高純度。

(2)透過液加入無機酸調pH為3-4，調酸后使用板框壓濾機進行固液分離，加酸過程在攪拌下進行，反應溫度在30-95℃，優選50-80℃，進一步優選65-75℃。常規離心或過濾，得到對苯二甲酸晶體，經干燥，得到高純度對苯二甲酸產品，該產品純度達到99％以上。經過板框過濾的透過液，COD去除率達到60％，經過進一步換熱，換熱到溫度為40℃以下，進入到生化處理系統。

(3)截留液加入無機酸調pH為3-4，投加絮凝劑之后使用板框壓濾機進行固液分離，回收聚對苯二甲酸乙二醇酯固體，其壓濾液經過換熱器回收剩余的熱能然后進入生化處理系統，進入生化處理系統的壓濾液溫度為40℃以下。

所用超濾膜的截留孔徑為200nm-5nm，或者截留分子量5000-1000000，優選地，超濾膜的截留孔徑為50-5nm，或者截留分子量5000-100000，進一步優選地，超濾膜的截留孔徑為10-20nm，或者截留分子量10000-50000，更進一步優選地，超濾膜的截留分子量為10000-20000。

所用超濾膜由無機材料或高分子材料制成，所述的無機材料為：三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化鋯、碳化硅、不銹鋼合金、鎳合金、石墨等其中一種、或者兩種、或者兩種以上；所述的有機材料包括但不限于：聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物。

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

如圖1所示，本實施例采用陶瓷膜作為超濾膜進行聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理，工藝如圖1所示，物料平衡圖如圖2所示。

聚酯纖維堿處理廢水200M³，COD40000mg/L。經過格柵處理后，直接進入換熱器，將溫度降至75攝氏度，置入進料罐中。經進料泵送入保安過濾器中，然后進入陶瓷膜分離系統中，操作壓力3公斤，75攝氏度下操作，分別得到透過液和截留液，其中陶瓷膜分離系統中還回流一部分聚酯纖維堿處理廢水到進料灌中。

采用酸析法提取陶瓷膜透過液中的對苯二甲酸，同時提取出陶瓷膜截留液中的PET。

陶瓷膜透過液溫度在控制在70-75℃，加入濃硫酸溶液，在酸性環境下，對苯二甲酸鈉轉換成對苯二甲酸析出，析出液通過壓濾系統進料泵進入板框壓濾機，實現泥水分離，含固率可達80％。對苯二甲酸壓濾餅通過傳送系統進入干燥器烘干粉碎，最后即可得到干燥的對苯二甲酸粉末，純度達99％。獲得對苯二甲酸2噸。

同時，陶瓷膜截留液溫度控制在70-75℃，加入濃硫酸溶液，在酸性環境下，投加絮凝劑，截留液中析出PET等沉淀物質，析出液通過壓濾系統進料泵進入板框壓濾機，實現泥水分離，含固率可達80％。PET壓濾餅通過傳送系統進入干燥器烘干粉碎，最后即可得到干燥的PET粉末。

實施例2

一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法，包括以下步驟：

(1)聚酯纖維堿處理廢水進料溫度為100℃，聚酯纖維堿處理廢水首先經過格柵處理后，再經過換熱器降溫至70℃，然后進入超濾膜分離，超濾膜分離的操作壓力控制在0.1Mpa，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在3-5米/秒，得到截留液和透過液，分別對膜截留液和透過液進行處理；其中聚酯纖維堿處理廢水中的大分子微粒、膠體，水解不完全的聚酯短鏈等大于膜孔徑的分子截留，即截留液，而對苯二甲酸鈉、乙二醇等小分子物質透過膜孔徑，即為透過液，從而實現對苯二甲酸鈉的分離凈化，保證回收對苯二甲酸的高純度。

(2)透過液加入無機酸調pH為3，調酸后使用板框壓濾機進行固液分離，加酸過程在攪拌下進行，反應溫度在60-70℃。常規離心或過濾，得到對苯二甲酸晶體，經干燥，得到高純度對苯二甲酸產品，該產品純度達到99％以上。經過板框過濾的透過液，COD去除率達到60％，經過進一步換熱，換熱到溫度為35℃，進入到生化處理系統。

(3)截留液加入無機酸調pH為3，投加絮凝劑之后使用板框壓濾機進行固液分離，回收聚對苯二甲酸乙二醇酯固體，其壓濾液經過換熱器回收剩余的熱能然后進入生化處理系統，進入生化處理系統的壓濾液溫度為35℃。

本實施例所用超濾膜的截留分子量為10000。

實施例3

一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法，包括以下步驟：

(1)聚酯纖維堿處理廢水進料溫度為95℃，聚酯纖維堿處理廢水首先經過格柵處理后，再經過換熱器降溫至60℃，然后進入超濾膜分離，超濾膜分離的操作壓力控制在0.8Mpa，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在3米/秒，得到截留液和透過液，分別對膜截留液和透過液進行處理；其中聚酯纖維堿處理廢水中的大分子微粒、膠體，水解不完全的聚酯短鏈等大于膜孔徑的分子截留，即截留液，而對苯二甲酸鈉、乙二醇等小分子物質透過膜孔徑，即為透過液，從而實現對苯二甲酸鈉的分離凈化，保證回收對苯二甲酸的高純度。

(2)透過液加入無機酸調pH為4，調酸后使用板框壓濾機進行固液分離，加酸過程在攪拌下進行，反應溫度在55-60℃。常規離心或過濾，得到對苯二甲酸晶體，經干燥，得到高純度對苯二甲酸產品，該產品純度達到99％以上。經過板框過濾的透過液，COD去除率達到60％，經過進一步換熱，換熱到溫度為34℃，進入到生化處理系統。

(3)截留液加入無機酸調pH為4，投加絮凝劑之后使用板框壓濾機進行固液分離，回收聚對苯二甲酸乙二醇酯固體，其壓濾液經過換熱器回收剩余的熱能然后進入生化處理系統，進入生化處理系統的壓濾液溫度為34℃。

本實施例所用超濾膜截留分子量為20000。

實施例4

一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法，包括以下步驟：

(1)聚酯纖維堿處理廢水進料溫度為90℃，聚酯纖維堿處理廢水首先經過格柵處理后，再經過換熱器降溫至73℃，然后進入超濾膜分離，超濾膜分離的操作壓力控制在0.2Mpa，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在6米/秒，得到截留液和透過液，分別對膜截留液和透過液進行處理；其中聚酯纖維堿處理廢水中的大分子微粒、膠體，水解不完全的聚酯短鏈等大于膜孔徑的分子截留，即截留液，而對苯二甲酸鈉、乙二醇等小分子物質透過膜孔徑，即為透過液，從而實現對苯二甲酸鈉的分離凈化，保證回收對苯二甲酸的高純度。

(2)透過液加入無機酸調pH為3，調酸后使用板框壓濾機進行固液分離，加酸過程在攪拌下進行，反應溫度在68-70℃。常規離心或過濾，得到對苯二甲酸晶體，經干燥，得到高純度對苯二甲酸產品，該產品純度達到99％以上。經過板框過濾的透過液，經過進一步換熱，換熱到溫度為38℃，進入到生化處理系統。

(3)截留液加入無機酸調pH為3-4，投加絮凝劑之后使用板框壓濾機進行固液分離，回收聚對苯二甲酸乙二醇酯固體，其壓濾液經過換熱器回收剩余的熱能然后進入生化處理系統，進入生化處理系統的壓濾液溫度為38℃。

本實施例所用超濾膜的截留分子量5000。

實施例5

一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法，包括以下步驟：

(1)聚酯纖維堿處理廢水進料溫度為90℃，聚酯纖維堿處理廢水首先經過格柵處理后，再經過換熱器降溫至65℃，然后進入超濾膜分離，超濾膜分離的操作壓力控制在1Mpa，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在2米/秒，得到截留液和透過液，分別對膜截留液和透過液進行處理；其中聚酯纖維堿處理廢水中的大分子微粒、膠體，水解不完全的聚酯短鏈等大于膜孔徑的分子截留，即截留液，而對苯二甲酸鈉、乙二醇等小分子物質透過膜孔徑，即為透過液，從而實現對苯二甲酸鈉的分離凈化，保證回收對苯二甲酸的高純度。

(2)透過液加入無機酸調pH為3-4，調酸后使用板框壓濾機進行固液分離，加酸過程在攪拌下進行，反應溫度在60-64℃。常規離心或過濾，得到對苯二甲酸晶體，經干燥，得到高純度對苯二甲酸產品，該產品純度達到99％以上。經過板框過濾的透過液，經過進一步換熱，換熱到溫度為38℃下，進入到生化處理系統。

(3)截留液加入無機酸調pH為3-4，投加絮凝劑之后使用板框壓濾機進行固液分離，回收聚對苯二甲酸乙二醇酯固體，其壓濾液經過換熱器回收剩余的熱能然后進入生化處理系統，進入生化處理系統的壓濾液溫度為38℃。

本實施例所用超濾膜的截留分子量為1000000。

實施例6

一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法，包括以下步驟：

(1)聚酯纖維堿處理廢水進料溫度為95℃，聚酯纖維堿處理廢水首先經過格柵處理后，再經過換熱器降溫至80℃，然后進入超濾膜分離，超濾膜分離的操作壓力控制在0.5Mpa，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在3米/秒，得到截留液和透過液，分別對膜截留液和透過液進行處理；其中聚酯纖維堿處理廢水中的大分子微粒、膠體，水解不完全的聚酯短鏈等大于膜孔徑的分子截留，即截留液，而對苯二甲酸鈉、乙二醇等小分子物質透過膜孔徑，即為透過液，從而實現對苯二甲酸鈉的分離凈化，保證回收對苯二甲酸的高純度。

(2)透過液加入無機酸調pH為3-4，調酸后使用板框壓濾機進行固液分離，加酸過程在攪拌下進行，反應溫度在78-80℃。常規離心或過濾，得到對苯二甲酸晶體，經干燥，得到高純度對苯二甲酸產品，該產品純度達到99％以上。經過板框過濾的透過液，經過進一步換熱，換熱到溫度為38℃，進入到生化處理系統。

(3)截留液加入無機酸調pH為3-4，投加絮凝劑之后使用板框壓濾機進行固液分離，回收聚對苯二甲酸乙二醇酯固體，其壓濾液經過換熱器回收剩余的熱能然后進入生化處理系統，進入生化處理系統的壓濾液溫度為38℃。

本實施例所用超濾膜的截留分子量5000。

實施例7

一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法，包括以下步驟：

(1)聚酯纖維堿處理廢水進料溫度為94℃，聚酯纖維堿處理廢水首先經過格柵處理后，再經過換熱器降溫至50℃，然后進入超濾膜分離，超濾膜分離的操作壓力控制在0.3Mpa，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在4米/秒，得到截留液和透過液，分別對膜截留液和透過液進行處理；其中聚酯纖維堿處理廢水中的大分子微粒、膠體，水解不完全的聚酯短鏈等大于膜孔徑的分子截留，即截留液，而對苯二甲酸鈉、乙二醇等小分子物質透過膜孔徑，即為透過液，從而實現對苯二甲酸鈉的分離凈化，保證回收對苯二甲酸的高純度。

(2)透過液加入無機酸調pH為4，調酸后使用板框壓濾機進行固液分離，加酸過程在攪拌下進行，反應溫度在47-50℃。常規離心或過濾，得到對苯二甲酸晶體，經干燥，得到高純度對苯二甲酸產品，該產品純度達到99％以上。經過板框過濾的透過液，經過進一步換熱，換熱到溫度為30℃，進入到生化處理系統。

(3)截留液加入無機酸調pH為3-4，投加絮凝劑之后使用板框壓濾機進行固液分離，回收聚對苯二甲酸乙二醇酯固體，其壓濾液經過換熱器回收剩余的熱能然后進入生化處理系統，進入生化處理系統的壓濾液溫度為30℃。

本實施例所用超濾膜的截留孔徑為10nm。

實施例8

一種聚酯纖維堿處理廢水的綜合處理方法，包括以下步驟：

(1)聚酯纖維堿處理廢水進料溫度為98℃，聚酯纖維堿處理廢水首先經過格柵處理后，再經過換熱器降溫至60℃，然后進入超濾膜分離，超濾膜分離的操作壓力控制在0.7Mpa，采用錯流過濾形式，膜表面流速控制在5米/秒，得到截留液和透過液，分別對膜截留液和透過液進行處理；其中聚酯纖維堿處理廢水中的大分子微粒、膠體，水解不完全的聚酯短鏈等大于膜孔徑的分子截留，即截留液，而對苯二甲酸鈉、乙二醇等小分子物質透過膜孔徑，即為透過液，從而實現對苯二甲酸鈉的分離凈化，保證回收對苯二甲酸的高純度。

(2)透過液加入無機酸調pH為3-4，調酸后使用板框壓濾機進行固液分離，加酸過程在攪拌下進行，反應溫度在58-60℃。常規離心或過濾，得到對苯二甲酸晶體，經干燥，得到高純度對苯二甲酸產品，該產品純度達到99％以上。經過板框過濾的透過液，經過進一步換熱，換熱到溫度為30℃，進入到生化處理系統。

(3)截留液加入無機酸調pH為3-4，投加絮凝劑之后使用板框壓濾機進行固液分離，回收聚對苯二甲酸乙二醇酯固體，其壓濾液經過換熱器回收剩余的熱能然后進入生化處理系統，進入生化處理系統的壓濾液溫度為30℃。

本實施例所用超濾膜的截留孔徑為20nm。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。