[发明专利]一种陶瓷膜与电渗析耦合碱回收新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘胶纤维生产工艺中碱回收新工艺，尤其设计一种陶瓷膜与电渗析耦合碱回收新工艺，属于水处理技术领域，尤其属于工业废水处理技术领域。

背景技术

当粘胶纤维生产的浸液中半纤维素含量超过一定限度时，会使碱纤维素的压榨和粘胶的过滤性恶化，化工料消耗增加，纤维的质量下降。因此，生产中必须将半纤维素超过一定含量的压液另行处理，将压液作为废水处理无疑将造成烧碱消耗量增大，污染严重，生产成本过高，国内外曾作过有关压液中分离半纤维素的研究，如利用超滤法，加入低沸点化合物，加入助滤剂、助凝剂、电渗析等方法，但由于分离效果和成本等问题而均未在生产中采用。目前，在国内领先的方法是膜处理，它是根据膜两边溶质浓度差产生流动而达到分离效果。膜处理的优点是：生产成本低，操作人员少，分离效果好。

近年来也有中国专利公开了膜技术用于粘胶纤维生产工艺中碱回收。其中，中国专利(CN103349912A)公开了一种电渗析法碱回收工艺，但是该发明的重点在于预处理工艺的改进，且该预处理工艺需要经过电絮凝-微孔过滤-扩散渗析等多道工序，设备结构较为复杂且多工序预处理的效率低且能耗较高，不适宜大规模推广应用。中国专利(CN102941017A)公开了一种采用扩散渗析处理粘胶纤维生产工艺中碱液的方法，该系统通过扩散渗析实现碱液回收，但该工艺也仅采取常规预处理，碱液中的污染物会对扩散渗析膜堆造成较重的膜污染而降低寿命，从而导致后续回收工艺成本较高。

虽然已经有较多关于粘胶纤维生产工艺中碱液预处理的相关工艺报道，但均未见有关采用陶瓷膜对碱液进行预处理工艺的报道，而陶瓷膜在处理粘胶纤维生产工艺中碱液回收工艺中的应用具有显著优势：首先，陶瓷膜耐烧碱腐蚀，因而使用寿命较长；其次，陶瓷膜较一般预处理工艺具有更高的过滤精度，预处理产品更利于电渗析过程的稳定运行。

此外，目前有关粘胶纤维生产工艺碱液预处理后的回收工艺，已有采用电渗析工艺的报到，而现有的电渗析工艺均采用异相电渗析膜而存在分离效率及分离精度低的问题，而采用均相膜电渗析用于实现烧碱与半纤的分离，浓缩侧烧碱浓度较异相膜工艺更高，淡化侧半纤浓度较异相膜也更高，电渗析过程的效率可以大大提高，但未见有关均相电渗析技术在碱回收工艺中的应用。

发明内容

针对粘胶纤维生产工艺中碱液中碱浓度高，同时废水中具有的一定浓度的半纤等具有极高的回用价值，且针对现有粘胶纤维生产工艺中碱液处理工艺存在的问题，本发明提出了一种高效的碱液处理及回用工艺，即采用具有陶瓷膜技术进行预处理，提高预处理的效果，保证后续电渗析处理的高效、稳定运行，通过陶瓷膜预处理与均相电渗析处理的结合实现了碱液的回收再利用。本发明提出的以陶瓷膜预处理为核心技术的粘胶纤维生产碱液水处理工艺，主要实现如下目的：一是实现废碱液的回用，并且减少COD及碱溶液的排放；二是减少生产过程的废水排放，满足环保要求。

实现上述目的技术方案是：

一种陶瓷膜与电渗析耦合碱回收新工艺，包括下列步骤：

(1)废碱液首先进入缓冲罐进行均质；均质后的废碱液经过倒料泵进入循环槽，之后经供料泵打入陶瓷膜预处理设备进行过滤，陶瓷膜过滤跨膜压差控制在0.1～0.6MPa之间，错流速度控制在1m/s～7m/s之间，浓缩倍数在10～60倍之间，浓水经过板框除杂后返回至缓冲罐，清液直接进入电渗析步骤；

(2)电渗析步骤采用的膜片为均相电渗析膜，通过均相电渗析工艺实现废碱液中碱及半纤的分离，浓缩侧获得的烧碱浓度高于200g/L且半纤浓度低于5g/L的高浓度烧碱用于浸渍过程，淡化侧获得的烧碱浓度低于10g/L且半纤浓度高于150g/L的高浓度半纤溶液进一步深度处理；

(3)运行一段时间后，陶瓷膜组件采用酸碱交替的清洗模式进行清洗，清洗时间在0.5～2h，酸碱浓度均控制在0.5～2％，清洗温度50～90℃，单批物料清洗一次。

其中，步骤1中，所述的陶瓷膜预处理设备采用的陶瓷膜材料包括氧化铝、氧化锆以及碳化硅等，陶瓷膜孔径为2～500nm之间。

优选的，步骤1中，所述陶瓷膜孔径为50～200nm的超滤陶瓷膜或微滤陶瓷膜。

优选的，步骤1中，所述陶瓷膜的跨膜压差优选为0.2～0.4MPa。

优选的，步骤1中，所述陶瓷膜的膜面错流速度优选为3～5m/s。

优选的，本发明所指陶瓷膜预处理过程为浓缩过程，根据来水中杂质的浓度差异，浓缩倍数在30～60之间。