一种高碱度PTA中水回用工艺制造技术

本发明专利技术提供一种高碱度精对苯二甲酸（PTA）中水回用工艺，其特征在于它对所述的高碱度PTA中水依次进行混凝处理，锰砂过滤处理，超滤处理，频繁倒极电渗析（EDR）处理，EDR处理得到的淡水部分进行生产回用，浓水进行直接排放。本发明专利技术的实际优势：1.工艺组合合理，采用混凝和锰砂过滤进行预处理，有效降低中水浊度和重金属离子浓度；采用超滤工艺，进一步除去水中悬浮微粒、胶体、微生物；EDR技术对高碱度中水具有较高的透过速率和脱盐性能。2.降低投资和运行成本。3.将高碱度PTA中水进行脱盐处理后，淡水出水水质达到国家《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923‑2005）中冷却用水水质标准，变废为宝，实现中水资源化利用。浓水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准》（GB18918‑2002），直接外排。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高碱度PTA中水资源化利用的技术。
技术介绍
我国精对苯二甲酸（PTA）产业起步于20世纪80年代，90年代后期步入初步发展阶段，自2000年以来，随着下游聚酯涤纶产业的快速发展，我国PTA产业逐渐进入快速成长时期。2005年我国PTA的生产能力只有640.5万吨，2014年达到4316.0万吨。同时，PTA的应用又比较集中，世界上90%以上的PTA用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯（简称聚酯，PET)。精对苯二甲酸(PTA)是重要的化工产品和化纤原料，广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面。我国是化纤生产大国，仅PTA的生产原料对苯二甲酸(TA)的产量就约占世界总产量的30%，PTA生产废水已经成为水环境的重大污染源之一。精对苯二甲酸（PTA）生产工艺需要使用大量的脱离子水，进行高纯度精制生产，1吨PTA消耗的脱盐水一般为3～4吨。PTA中水为PTA废水经过生化处理后的出水，含有悬浮物、粘泥、细菌等污染物，其水质具有较高的碱度、较多的重金属离子种类、较多的悬浮物（SS）等特点，其中盐成份主要为碳酸盐和碳酸氢盐，盐含量约为1000-3000mg/L,对应碱度约为1500-3500mg/L，重金属离子种类包括CO2+、Mn2+、Fe2+，CO2+、Mn2+≤2mg/L、Fe2+≤0.5mg/L，SS≤20mg/L，COD≤50mg/L。近年来，PTA生产企业为节约用水，降低排污量，纷纷积极尝试、考察各种中水回用技术，选择切实可行的中水回用方案。目前化纤行业企业PTA中水排放水符合一级排放标准，但是由于废水排放水含盐量较高，且含有钴、锰、铁等金属离子，其中盐分主要为碳酸盐和碳酸氢盐，采用一般传统处理技术难以实现对盐份的脱除，从而也无法达到中水回用标准。中国专利公开号CN101134628、CN105037131A等均主要选择采用超滤、反渗透双膜法工艺进行PTA中水的回用，首先，虽然超滤可以有效去除悬浮物、粘泥等污染物，但是对CO2+、Mn2+、Fe2+等金属离子没有截留作用，高碱度条件下，容易造成后续膜工艺中膜结垢问题，同时一定含量的CO2+、Mn2+、Fe2+等金属离子容易滋生细菌，容易对膜造成污染。其次，采用反渗透工艺，由于碱度高，堵膜风险大，同时运行成本较高；最后，采用反渗透处理，浓水浓缩倍数较低，否则容易造成浓水外排COD＞50mg/L，不满足《城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准》，这种情况下，导致中水回用率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高碱度PTA中水回用的方法，能够对高碱度PTA中水进行综合处理，节约用水，降低排污量，实现清洁生产，不仅能有效降低环境负担，而且可以使中水实现资源化利用。为此，本专利技术采用以下技术方案：高碱度PTA中水回用的工艺，其特征在于它对高碱度PTA中水依次进行如下步骤处理：1）、混凝和锰砂过滤系统预处理；2）、超滤系统处理（UF）；3）、频繁倒极电渗析系统处理（EDR）。在采用上述技术方案的基础上，本专利技术还可以采用以下进一步的技术方案：在步骤（1）中，通过混凝和锰砂过滤预处理对锰、铁、钴离子含量去除率90%以上，中水浊度降低80%以上；经过步骤（1）处理后水质参数为：锰、铁离子浓度＜0.01mg/L，钴离子浓度＜0.05mg/L ，SS＜2mg/L。对金属离子浓度的有效控制，可以解决高碱度条件下金属离子结垢问题、后续工序细菌滋生问题、膜污染问题等，可以确保超滤和电渗析更加高效、稳定运行。在步骤（1）中，混凝助剂选用聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、植物多酚等中一种或多种，混凝助剂的针对性使用，可以使胶粒与混凝剂作用，通过压缩双电层和电中和等机理，失去或降低稳定性，生成微粒或微絮粒。锰砂过滤器整体采用不锈钢材质，具有良好的耐腐蚀性能，装置中有序地添加粗砂、细砂、无烟煤、锰砂等介质，对水中的微粒、胶体、金属离子（铁、锰、钴）、有机物等污染物有明显的去除作用。在步骤（2）中，超滤回收率控制在95%以上，进一步除去水中的悬浮微粒、胶体、微生物，去除率达到99%以上，经过步骤（2）处理后水质SS＜0.1mg/L。SS的有效控制，可以完全满足EDR进水水质要求，确保EDR连续、稳定运行，降低膜污染风险。超滤系统所采用的膜组件采用高分子中空纤维材料，膜材料选自聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯腈（PAN）、聚酰胺（PA），其表面具有致密的活化层，内部具有一定强度的网格结构支撑层，使之膜组件整体具有很好的机械性能和耐化学稳定性。所以，在处理高碱度PTA中水时，可以长期稳定运行，具有较长的使用寿命。在步骤（3）中，EDR以超滤产水为水源，采用多级EDR连续脱盐后，电渗析淡水产水直接回用于前段PTA合成生产工艺，电渗析的浓水侧，30-80%浓水进行循环运行，满足中水回用率≥80%，合理的回用率设计，具有良好的经济效益。EDR电渗析频繁倒极能有效抑制高碱度PTA中水在电渗析浓缩过程中产生的结垢问题，水中带电荷的胶体及菌胶团的运动方向频繁倒换，降低了黏泥性物质在膜面上的附着和积累，降低了有机污染可能性，具有良好的自清洁作用；阳极室产生的酸可以对电极自身清洗，可克服阴极板上的沉淀；EDR比常规电渗析设备操作电流高，原水回收率高。EDR电渗析系统可分为三级电渗析处理：第一级电渗析处理采用致密度较高的合金膜，第二级和第三级采用普通的异相膜；第一级电渗析淡水产水进第二级电渗析继续脱盐处理，第一级浓水30-80%回流至一级浓水储罐继续循环，其余直接外排；第二级电渗析淡水产水进第三级电渗析继续脱盐处理，其中第二级电渗析与第三级电渗析共用浓水储罐，30-80%回流至二级浓水储罐连续循环，其余直接外排。第三级电渗析淡水产水进行PTA合成生产工艺回用，浓水30-60%连续循环，处理后浓水其余部分COD≤50mg/L，SS≤1mg/L等指标满足浓水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准》（GB18918-2002），可直接外排。由于采用上述技术方案，本专利技术工艺提出了一种高碱度PTA中水回用方法，首先采用混凝和锰砂过滤预处理，一方面可有效降低金属离子浓度、水质浊度，另一方面可降低后续膜工艺中膜的污染风险；其次采用超滤（UF）处理，可有效去除悬浮物、污泥、细菌等，可保证电渗析进水水质要求，确保电渗析长期稳定运行；最后采用频繁倒极电渗析（EDR）处理，对高碱度中水具有较高的透过速率和脱盐性能，EDR具有自动倒极功能，具有非常优异的自清洁作用，可以有效地解决高碱度条件下，水质易结垢问题。采用EDR工艺，淡水有机物不迁移，浓水COD≤50mg/L，浓缩倍数可达10-20%，中水回用率大于80%。同时各工艺组合合理，匹配度较高，EDR相对于反渗透而言，具有更低的能耗。具体技术效果如下：（1）、采用混凝、锰砂过滤的预处理方法，有效地降低了PTA中水中锰、铁、钴等重金属离子的含量和悬浮固体总量，防止膜的污染和堵塞，延长了超滤膜的实验寿命，也满足了EDR对水质中金属离子浓度要求，使得中水在后续双膜集成工艺处理中得到更加高效、稳定的处理。（2）、超滤膜技术可去除水中的悬浮微粒、胶体、微生物等杂质，有效地降低原水浊度，可确保ED本文档来自技高网...

【技术保护点】
高碱度PTA中水回用工艺，其特征在于它对所述PTA中水依次进行如下步骤处理：（1）混凝和锰砂过滤预处理；（2）超滤（UF）系统处理；（3）频繁倒极电渗析（EDR）系统处理。

【技术特征摘要】
1.高碱度PTA中水回用工艺，其特征在于它对所述PTA中水依次进行如下步骤处理：（1）混凝和锰砂过滤预处理；（2）超滤（UF）系统处理；（3）频繁倒极电渗析（EDR）系统处理。2.如权利要求1所述的高碱度PTA中水回用工艺，其特征在于：步骤（1）中，混凝和锰砂过滤预处理对锰、铁、钴离子含量去除率90%以上，浊度降低80%以上；经过步骤（1）处理后水质参数为：锰、铁离子浓度＜0.01mg/L，钴离子浓度＜0.05mg/L，SS＜2mg/L；步骤（2）中，超滤回收率控制在95%以上，对悬浮固体总量进一步的去除率可达到99%以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭俊，方伟娟，马樑，楼永通，陈良，
申请(专利权)人：杭州蓝然环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33