CN103964621A - 一种煮炼废水的处理与资源回收再利用***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种煮炼废水的处理与资源回收再利用***及方法，其处理对象为纺织、造纸、印染等行业的煮炼废水，该方法的主要原理是采用“废水预处理、蒸发浓缩、絮凝提取、回收再利用”一体化新工艺，其特征是：首先对煮炼废水进行预处理（Ⅰ），主要实现对煮炼废水的沉淀、初步过滤以及皂化处理；其次对经过预处理的废水进行蒸发浓缩（Ⅱ）,回收废水中的热能并提高废水中的固体含量；再次对经蒸发浓缩后的废水进行絮凝提取（Ⅲ），分离出其中的果胶、半纤维素等有机物并进一步提高废水中碱液的浓度；最后分别对分离出的有机物和碱液进行回收再利用（Ⅳ）。该方法可应用在煮炼废水的处理与资源再利用装备中，便于工程实现，性价比高。

Description

一种煮炼废水的处理与资源回收再利用***及方法

技术领域

本发明涉及纺织，造纸，印染等行业废水资源回收再利用装备领域，特别涉及一种煮炼废水的处理与资源回收再利用***及方法。

背景技术

随着现代工业的迅猛发展、城市规模的不断扩大，废水排放量也不断增加。据统计，2008年，我国工业废水排放量为241.7亿吨，占废水排放总量的42.3%。目前全国污废水年排放总量约620亿吨，工业废水约占66%，其中近年来迅速发展的麻纺、印染、造纸等行业的煮炼废水排放量比例大大增加。煮炼废水的污染物成分复杂，浓度范围宽，波动大，生物降解难，毒性污染物种类多、浓度大，煮炼废水的这些突出特点决定了其复杂的处理模式和处理工艺。而将未经处理或不达标的煮炼废水直接排入江河库水域，可能造成环境污染，给社会造成不可弥补的经济损失和危害。

目前我国煮炼废水处理方法主要有化学法和生物法。利用化学法处理煮炼废水，属于中和冲淡法，会产生大量的污泥，且出水色度大、COD高，单独采用该方法不能达到国家排放标准。利用生物法处理煮炼废水，属于微生物分解法，其工艺流程长，废水处理设备复杂，一次性投入大，运转费用高，而且在暴晒中出水有害气体，微生物菌因受温度、氧气等自然条件的影响，菌种本身的退化和杂菌侵入对煮炼废水产生影响，对环境造成二次污染，不宜普遍采用。因此，目前大部分企业的煮炼废水处理问题未能得到很好的解决，明显地制约着加工企业。

造纸煮炼废水处理方法，一般采用燃烧法。其工艺流程是废水首先经脱硅皂化处理后，经过蒸发器进行蒸发浓缩，到固体物质时含量达50%，再通过燃烧炉进行燃烧，半纤维素和果胶燃烧掉，余下的白粉，再进行苛化处理后回收烧碱，这种方法虽然实现了废水零排放，但是投资大，一个中型造纸厂需要投资废水处理设备3000~4000多万元。资源浪费严重，废水中的热能、果胶、半纤维素等资源没有回收起来利用，并且还需要耗费大量的蒸汽蒸发废水，能源消费大，并且又产生锅炉废水和废气等。更重要的是烧碱回收成本高，回收一吨烧碱大约需要生产成本4000多元，而烧碱的市场价格只有2000多元。因此，许多造纸厂中的废水由于影响到企业利润而未有处理，直接排放的现象时有发生。

目前的苎麻脱胶生产工艺中，普遍采用化学苎麻脱胶的生产工艺，采用高温、高压、高浓度烧碱对苎麻纤维进行长时间的多次的煮炼，不但耗费大量的水、电、气、化工原料等宝贵资源，而且还产生大量的废水、废气难以处理，这就必然给社会环境带来大量的污染。生产一吨精干麻大约消耗水500多吨，消耗煤1.8吨，消耗烧碱和化工原料0.4吨。消耗电200多度。由于目前对脱胶废水、还没有一个比较理想的治理方法，一般还是釆用徽生物和化学处理相结合的方法，这种处理方法不但需要投资上千万元建立一个废水处理工厂，而且工艺流程长，处理成本费用高，资源浪费严重有时还不能达标排放，必然会对社会环境带来严重的污染。

近年来，国内对废水资源回收再利用的专利有：“锅炉排污废热废水回收装置（申请号：CN201020546020.6）”，采用锅炉排污废热废水回收方法对锅炉排污废热废水进行二次回收再利用，实现节约能源和水资源的充分再利用；“印染行业废水中的热能和水综合回收方法及热交换装置（申请号：CN200810072499.1）”，提供了一种印染行业废水中的热能和水综合回收方法及热交换方法，对水资源和热能进行回收；“化纺厂废水处理***及处理方法（申请号：CN201010516226.9）”，采用一种出水水质稳定并可重复使用的化纺厂废水处理***及处理方法，主要解决现有的化纤纺织处理流程存在的一些技术问题。本申请者先前已经发明“煮炼废水蒸发锅炉”(申请号：CN200910062419.9)，该锅炉的主要原理是将煮炼中的废水经过除硅处理后直接作为锅炉用水的方法进行废水浓缩，能有效地节约锅炉用水、锅炉用煤以及回收煮炼废水中的热能。然而，上述专利中提出的方法，虽然能有效的对水资源和热能进行回收，但是不能对煮炼废水中的“果胶和半纤维素”等有机物和无机物“烧碱”进行回收与再利用。因此，本申请者在先前专利（即煮炼废水蒸发锅炉）的基础上，提出一种煮炼废水的处理与资源回收再利用***及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服上述现有技术的不足，针对目前国内麻纺、印染、造纸等行业在处理工业废水中普遍存在能源、资源不能充分地回收再利用，废水处理设施投入资金大和废水处理运行成本高等问题，提供一种煮炼废水的处理与资源回收再利用***及方法，将煮炼处理后的废水直接作为锅炉用水，将煮炼废水中的热能、水资源、有机物和无机物回收再利用，其经济效益明显。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的煮炼废水的处理与资源再利用***，是由废水预处理、蒸发浓缩、絮凝提取、回收再利用装置组成，具体为：

所述废水预处理装置包括废水存放罐、废水皂化处理装置，其中：废水存放罐的进口经水泵与煮炼锅的出口相连，废水存放罐的出口经水泵与废水皂化处理装置的进口相连，废水皂化处理装置的出口经水泵与废水蒸发锅炉的进口相连；

所述的蒸发浓缩设备包括废水蒸发锅炉、浓缩废水罐，其中：废水蒸发锅炉的废水出口经水泵与浓缩废水罐的进口相连；废水蒸发锅炉的所产生的蒸汽通入到煮炼锅中；

所述的絮凝提取设备包括絮凝装置、废水分离装置、碱水储存罐、果胶、半纤维素罐，其中：絮凝装置的进口经水泵与浓缩废水罐的出口相连，絮凝装置的出口经水泵与废水分离装置的进口相连，废水分离装置的出口经水泵与碱水储存罐的进口相连；果胶、半纤维素罐的出口与烘干机直接相连；

所述的回收再利用装置包括碱水处理设备、烘干机。

所述碱水处理设备包括碱水处理装置、碱水存放罐，其中：碱水处理装置的进口经水泵与碱水储存罐的出口相连，碱水处理装置的出口经水泵与碱水存放罐的进口相连，碱水存放罐的出口经水泵与煮炼锅相连。

本发明提供的煮炼废水的处理与资源再利用方法，其利用上述煮炼废水的处理与资源再利用***实现的。

本发明提供的煮炼废水的处理与资源再利用方法，具体是可以采用以下步骤的方法：

（1）废水预处理：

具体为：煮炼锅中的废水通过废水存放罐进行存储，当达到一定容量时，将废水存放罐里的废水送入到废水皂化处理装置进行皂化处理，经过预处理的废水送入到废水蒸发锅炉；

（2）蒸发浓缩：

具体是：经过预处理的废水送入到废水蒸发锅炉，该锅炉使蒸发后的固体由原来的较低含量提高到≥十倍，同时锅炉的水温也大幅提高，实现废水的蒸发浓缩，形成的浓缩废水送入到浓缩废水罐；而废水蒸发锅炉在蒸发废水过程中所产生的蒸汽则用于生产过程中的煮炼和烘干工艺；

（3）絮凝提取：

具体是：经过废水蒸发锅炉蒸发后的浓缩废水，送入到絮凝装置进行处理，再用废水分离装置进行过滤，将絮凝成团的果胶和半纤维素有机物从废水中分离提取出来存入果胶、半纤维素罐中，剰下含有烧碱的废水则送入碱水储存罐；

（4）回收再利用：

具体是：碱水储存罐里的废水送入碱水处理设备处理后供煮炼锅再次使用；果胶、半纤维素罐里的果胶半纤维素经烘干机烘干后作为饲料；

经过上述步骤实现煮炼废水的处理与资源再利用。

本发明采用控制***，可以实现废水预处理、蒸发浓缩、絮凝提取、回收再利用之间的协调工作。

所述控制***可以采用工业可编程控制器。

在上述蒸发浓缩过程中，煮炼废水的总碱度由处理前的1mg/L提高到浓缩后的7.52×10³mg/L，煮炼废水浓缩后的总残渣为2.82×10⁴mg/L，为煮炼废水的后期处理创造有利的条件。

所述废水蒸发锅炉可以采用一种能够不间断地、连续对煮炼废水进行蒸发浓缩的锅炉，以回收煮炼废水中的热能75-80%，同时回收水资源90-95%。

本发明提供的上述方法，其用途是：在纺织、造纸或印染行业废水的处理与资源回收再利用中的应用，使所述废水经处理后作为锅炉用水，回收蒸发浓缩过程中的蒸汽，用于生产过程中的煮炼和烘干工艺，而分离出的有机物和无机物也可实现资源的再利用。

本发明与现有技术相比具有以下的主要优点：

能同时实现“煮炼废水的处理与资源再利用”功能，在整体上更好地提高了热能、果胶、半纤维素、烧碱等物质的利用率，节能降耗，便于工程实现，性价比高。具体如下：

（1）采用一种能够不间断地、连续对煮炼废水进行蒸发浓缩的新型锅炉，将煮炼废水进行一些必要的处理后，将废水直接作为锅炉用水进行蒸发，蒸发锅炉在蒸发废水过程中所产生的蒸汽则可用于生产过程中的煮炼和烘干等工艺。经过锅炉蒸发后的固体再经过絮凝法将果胶和半纤维素絮凝后，再用高目滤网进行过滤，将絮凝成团的果胶和半纤维素从废水中分离出来，作为生物饲料；余下来的碱水又可作为煮炼使用，从而使锅炉的水温提高，实现热能回收再利用。

（2）采用一种能够不间断地、连续对煮炼废水进行蒸发浓缩的新型锅炉，可以在蒸发浓缩过程中，煮炼废水的总碱度由处理前的1mg/L提高到7.52×103mg/L（浓缩后），其浓缩后的总残渣为2.82×103mg/L，为煮炼废水的后期处理创造有利的条件。使煮炼废水经处理后能满足作为锅炉用水，可以回收煮炼废水中的热能75-80%，同时回收水资源90-95%。

（3）不但可以节约大量的锅炉用煤、用水，节约了浓缩废水所需要的生产成本，包括废水的生化，光化等处理设施和处理成本。浓缩后的废水中的各种有机和无机物质，经过一定的处理以后，就可全部回收再利用，实现废水中的能源、资源循环再利用，能为企业带来较大的经济效益。因此，这种废水处理方法是目前国内外一种比较先进的煮炼废水处理方法，它的试验成功将会给企业和社会带来较大的经济效益，具有较大的推广使用价值和广阔的国内外市场发展前景。

附图说明

图1是本发明“一种煮炼废水的处理与资源回收再利用***及方法”的原理图。

图中：1.煮炼锅； 2.废水蒸发锅炉； 3.浓缩废水罐； 4.絮凝装置； 5.废水分离装置；6.果胶、半纤维素罐；7.烘干机；8.碱水储存罐；9.碱水处理装置；10.碱水存放罐；11.废水存放罐；12.废水皂化处理装置；13.控制***；14-23.水泵。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

本实施例提供煮炼废水的处理与资源再利用***，是由废水预处理、蒸发浓缩、絮凝提取、回收再利用装置组成，参见图1，具体为：

所述的废水处理装置，其组成如图1所示，由废水存放罐11、废水皂化处理装置12和3个水泵组成。其中：煮炼锅1的出口（所流出的液体为煮炼锅中的废水）经水泵21与废水存放罐11的进口相连，废水存放罐11的出口经水泵22与废水皂化处理装置12的进口相连，废水皂化处理装置12的出口经水泵23与废水蒸发锅炉2的进口相连。

所述的蒸发浓缩设备，其组成如图1所示，由废水蒸发锅炉2、浓缩废水罐3和水泵14组成。其中，废水蒸发锅炉2的废水出口经水泵14与浓缩废水罐3的进口相连；废水蒸发锅炉2的所产生的蒸汽通入到煮炼锅1中。

所述的絮凝提取设备，其组成如图1所示，由絮凝装置4、废水分离装置5、碱水储存罐8、果胶、半纤维素罐6和水泵15-17组成。其中：絮凝装置4的进口经水泵15与浓缩废水罐3的出口相连，絮凝装置4的出口经水泵16与废水分离装置5的进口相连。废水分离装置5的出口经水泵17与碱水储存罐8的进口相连。果胶、半纤维素罐6的出口与烘干机7直接相连。

所述的碱水处理设备，其组成如图1所示，由碱水处理装置9、碱水存放罐10和水泵18-20组成。其中，碱水处理装置9的进口经水泵18与碱水储存罐8的出口相连，碱水处理装置9的出口经水泵19与碱水存放罐10的进口相连，碱水存放罐10的出口经水泵20与煮炼锅1相连。

上述的废水预处理装置、蒸发浓缩设备、絮凝提取设备、碱水处理设备、烘干机之间的协调工作由控制***13来实现。所述控制***采用工业可编程控制器，其具有实现包括废水预处理、废水蒸发、絮凝、废水分离、碱水处理等的协调控制功能。

本发明提供的煮炼废水的处理与资源再利用方法，是通过上述由废水预处理、蒸发浓缩、絮凝提取絮凝、回收再利用等一体化***来实现煮炼废水的处理和资源再利用，具体为：

（1）废水预处理：

由废水预处理装置实现，具体是：煮炼锅1中的废水通过废水存放罐11进行存储，当达到一定容量时，将废水存放罐11里的废水送入到废水皂化处理装置12进行皂化处理，经过预处理的废水送入到废水蒸发锅炉；

（2）蒸发浓缩：

由蒸发浓缩设备实现，具体是：经过预处理的废水送入到废水蒸发锅炉2，该锅炉使蒸发后的固体由原来的较低含量提高到十倍以上，同时该锅炉的水温也有大幅提高，实现废水的蒸发浓缩，形成的浓缩废水送入到浓缩废水罐3；而废水蒸发锅炉在蒸发废水过程中所产生的蒸汽则可用于生产过程中的煮炼和烘干等工艺；

（3）絮凝提取：

由絮凝提取设备实现，具体是：经过废水蒸发锅炉2蒸发后的浓缩废水，送入到絮凝装置4进行处理，再用废水分离装置5进行过滤，将絮凝成团的果胶和半纤维素等有机物从废水中分离提取出来存入果胶、半纤维素罐6；而分离提取出废水中的有机物后，剰下含有烧碱的废水则送入碱水储存罐8；所述废水分离装置5可采用高目滤网，例如8目滤网。

（4）回收再利用：

由碱水处理设备、烘干机等实现，具体是：碱水储存罐里8的废水送入碱水处理设备处理后，可供煮炼锅再次使用；果胶、半纤维素罐6存放的果胶半纤维素等有机物经烘干机7烘干后包装，可再利用，例如作为饲料。

经过上述步骤实现煮炼废水的处理与资源再利用。

本发明提供的煮炼废水的处理与资源再利用，其原理与工作过程如下：

煮炼锅1产生大量的煮炼废水，经水泵21存到废水存放罐11中，当其废水满后水泵22抽废水到废水皂化处理装置12中进行皂化处理，处理后的废水被水泵23抽到废水蒸发锅炉2进行处理；废水蒸发锅炉2产生的蒸汽通入到煮炼锅1，从而可以对废水蒸发锅炉进行加热，回收了煮炼废水中的部分热能；而废水蒸发锅炉2产生的浓缩废水经水泵14抽到浓缩废水罐3中，存满后经水泵15抽到絮凝装置4中进行絮凝处理，经过废水分离装置5分离提取出果胶、半纤维素存放在果胶半纤维罐6，再进入烘干机7进行烘干处理，最后完成果胶半纤维包装。经过废水分离装置5提取后的废水经水泵17存放在碱水储存罐8中，经水泵18进入碱水处理装置9中进行液碱提取，经水泵19存放在碱水存放罐10中，最终经水泵20回到煮炼锅1，完成烧碱的回收利用。按照以上工艺要求，完成控制***13的设计，实现废水预处理、蒸发浓缩、絮凝提取、回收再利用等装置之间的协调工作。

所述废水蒸发锅炉2采用一种能够不间断地、连续对煮炼废水进行蒸发浓缩的新型锅炉，可以在蒸发浓缩过程中，煮炼废水的总碱度由处理前的1mg/L提高到7.52×103mg/L（浓缩后），其浓缩后的总残渣为2.82×103mg/L，为煮炼废水的后期处理创造有利的条件。使煮炼废水经处理后能满足作为锅炉用水，可以回收煮炼废水中的热能75-80%，同时回收水资源90-95%。

本发明提供的煮炼废水的处理与资源再利用方法，可用在纺织，造纸，印染等行业废水资源回收再利用装备中，使所述废水经处理后可作为锅炉用水，回收蒸发浓缩过程中的蒸汽，可用于生产过程中的煮炼和烘干工艺，而分离出的有机物和无机物也可实现资源的再利用。

本发明提供的煮炼废水的处理与资源再利用方法，其创新点为：“废水预处理、蒸发浓缩、絮凝提取、回收再利用”一体化新工艺。国内有废水的处理与资源再利用技术方面的报道，但未见有关“废水预处理、蒸发浓缩、絮凝提取、回收再利用”一体化新工艺方面的报道。经综合对比分析可知，本发明所提供的煮炼废水的处理与资源再利用方法的创新点在国内相关文献中尚未发现相同或类似报道。

Claims (9)

1. 一种煮炼废水的处理与资源再利用***，其特征是由废水预处理、蒸发浓缩、絮凝提取、回收再利用装置组成，具体为：

所述废水预处理装置（Ⅰ）包括废水存放罐（11）、废水皂化处理装置（12），其中：废水存放罐（11）的进口经水泵与煮炼锅（1）的出口相连，废水存放罐（11）的出口经水泵与废水皂化处理装置（12）的进口相连，废水皂化处理装置（12）的出口经水泵与废水蒸发锅炉（2）的进口相连；

所述的蒸发浓缩设备（Ⅱ）包括废水蒸发锅炉（2）、浓缩废水罐（3），其中：废水蒸发锅炉（2）的废水出口经水泵与浓缩废水罐（3）的进口相连；废水蒸发锅炉（2）的所产生的蒸汽通入到煮炼锅（1）中；

所述的絮凝提取设备（Ⅲ）包括絮凝装置（4）、废水分离装置（5）、碱水储存罐（8）、果胶、半纤维素罐（6），其中：絮凝装置（4）的进口经水泵与浓缩废水罐（3）的出口相连，絮凝装置（4）的出口经水泵与废水分离装置（5）的进口相连，废水分离装置（5）的出口经水泵与碱水储存罐（8）的进口相连；果胶、半纤维素罐（6）的出口与烘干机（7）直接相连；

所述的回收再利用装置（Ⅳ）包括碱水处理设备、烘干机（7）。

2. 根据权利要求1所述的煮炼废水的处理与资源再利用***，其特征是所述碱水处理设备包括碱水处理装置（9）、碱水存放罐（10），其中：碱水处理装置（9）的进口经水泵与碱水储存罐（8）的出口相连，碱水处理装置（9）的出口经水泵与碱水存放罐（10）的进口相连，碱水存放罐（10）的出口经水泵与煮炼锅（1）相连。

3. 一种煮炼废水的处理与资源回收再利用方法，其特征是利用权利要求1或2所述***实现的。

4.根据权利要求3所述煮炼废水的处理与资源再利用方法，其特征是采用以下步骤：

（1）废水预处理：

具体为：煮炼锅（1）中的废水通过废水存放罐（11）进行存储，当达到一定容量时，将废水存放罐里的废水送入到废水皂化处理装置（12）进行皂化处理，经过预处理的废水送入到废水蒸发锅炉（2）；

（2）蒸发浓缩：

具体是：经过预处理的废水送入到废水蒸发锅炉（2），该锅炉使蒸发后的固体由原来的较低含量提高到≥十倍，同时锅炉的水温也大幅提高，实现废水的蒸发浓缩，形成的浓缩废水送入到浓缩废水罐（3）；而废水蒸发锅炉在蒸发废水过程中所产生的蒸汽则用于生产过程中的煮炼和烘干工艺；

（3）絮凝提取：

具体是：经过废水蒸发锅炉（2）蒸发后的浓缩废水，送入到絮凝装置（4）进行处理，再用废水分离装置（5）进行过滤，将絮凝成团的果胶和半纤维素有机物从废水中分离提取出来存入果胶、半纤维素罐（6）中，剰下含有烧碱的废水则送入碱水储存罐（8）；

（4）回收再利用：

具体是：碱水储存罐（8）里的废水送入碱水处理设备处理后供煮炼锅（1）再次使用；果胶、半纤维素罐（6）里的果胶半纤维素经烘干机烘干后作为饲料；

经过上述步骤实现煮炼废水的处理与资源再利用。

5.根据权利要求4所述的煮炼废水的处理与资源再利用方法，其特征在于：采用控制***，实现废水预处理、蒸发浓缩、絮凝提取、回收再利用之间的协调工作。

6.根据权利要求5所述的煮炼废水的处理与资源再利用方法，其特征在于：所述控制***采用工业可编程控制器。

7.根据权利要求4所述的煮炼废水的处理与资源再利用方法，其特征是蒸发浓缩过程中，煮炼废水的总碱度由处理前的1mg/L提高到浓缩后的7.52×10³mg/L，煮炼废水浓缩后的总残渣为2.82×10⁴mg/L，为煮炼废水的后期处理创造有利的条件。

8.根据权利要求4所述的煮炼废水的处理与资源再利用方法，其特征是废水蒸发锅炉（2）采用一种能够不间断地、连续对煮炼废水进行蒸发浓缩的锅炉，以回收煮炼废水中的热能75-80%，同时回收水资源90-95%。

9.权利要求3至8中任一权利要求所述方法的用途，其特征是在纺织、造纸或印染行业废水的处理与资源回收再利用中的应用，使所述废水经处理后作为锅炉用水，回收蒸发浓缩过程中的蒸汽，用于生产过程中的煮炼和烘干工艺，而分离出的有机物和无机物也可实现资源的再利用。