(一)技術領域
本發(fā)明涉及一種dmf廢液的預處理方法及其專用裝置，具體涉及一種pu合成革行業(yè)dmf廢液精餾回收的預處理方法及其專用裝置。
(二)
背景技術：
近年來，我國人造合成革行業(yè)發(fā)展迅速，需求量不斷擴大。在pu合成革生產過程中，涂有聚氨酯樹脂的無紡布先后進入凝固槽與水洗槽中，dmf作為樹脂溶劑溶于水隨之產生大量18％～20％濃度的dmf廢液。目前主要通過三塔串聯(lián)精餾系統(tǒng)對dmf進行回收處理。dmf廢液中通常含有一定量的木粉(樹脂填充料原料)、短纖維(來自革基布)和低聚物等懸浮態(tài)或溶解態(tài)高分子化合物。因此，在dmf精餾回收過程中會產生較大量的釜殘使精餾塔塔釜結垢，導致傳熱效率降低，不得不頻繁洗塔。這不僅會引起dmf的損失與能耗的增加，還會產生大量需處理的高濃度洗塔廢水。塔釜結垢還易造成塔釜局部過熱造成dmf的分解，并由此產生二甲胺(dma)廢氣。因此優(yōu)化dmf精餾工藝對于推進合成革行業(yè)節(jié)能減排有著重大的意義。
dmf廢液的相關指標為：濁度180～260ntu，ss360～410mg/l，zeta電位-12.1～13.0mv，uv254(稀釋10倍)1.379，廢液呈棕褐色或橙色，水質渾濁。
目前工業(yè)上dmf廢液進入精餾回收系統(tǒng)前均沒有采取預處理，有關于dmf廢液預處理研究有萃取法與膜分離法。
萃取技術：選擇適宜的萃取劑，將dmf從水相轉移到萃取劑相，然后經精餾分離回收dmf，木粉等雜質留在水相進入廢水處理系統(tǒng)。研究結果表明，用氯仿五級逆流萃取可實現(xiàn)良好的dmf回收效果，但氯仿毒性較強。
膜分離法：中空纖維超濾膜可截留有機物與懸浮物。研究結果表明超濾具有較好的固液分離效果，選用的pp材質膜在0.2mpa進水壓力下，濁度能由600ntu下降至1ntu。但單獨使用超濾膜技術，膜組件堵塞污染等問題導致運行成本過高，反沖洗操作頻繁，難以在實際工業(yè)中普及應用。
(三)
技術實現(xiàn)要素：
針對pu合成革的dmf廢液回收精餾過程中存在的精餾塔運行效率低、能耗高、釜殘多、洗塔頻繁與dmf易分解等問題。本發(fā)明提供了一種pu合成革dmf廢液精餾回收前的預處理技術，采用加載絮凝—超濾方法，實現(xiàn)dmf廢液的濁度、ss去除率達99.6％、97.5％以上，可望解決或大大減輕上述問題。
本發(fā)明采用如下技術方案：
一種用于pu合成革dmf廢液精餾回收的預處理方法的裝置，所述裝置由dmf儲罐、粗濾器、絮凝反應裝置、豎流式沉淀槽、中間槽、超濾膜裝置、產水池、污泥池、壓濾機、藥洗罐、濾液回收池構成；
所述絮凝反應裝置依次由混合槽、加注槽、熟化槽串聯(lián)構成，各槽均設有攪拌機；所述dmf儲罐、粗濾器、絮凝反應裝置、豎流式沉淀槽、中間槽、超濾膜裝置、產水池依次串聯(lián)；所述污泥池連接至豎流式沉淀槽；所述壓濾機連接至污泥池；所述藥洗罐連接至超濾膜裝置；所述濾液回收池分別與dmf儲罐、超濾膜裝置、壓濾機連接。
一種pu合成革dmf廢液精餾回收的預處理方法，所述的預處理方法為：
(1)利用提升泵將pu合成革濕法生產線產生的dmf廢液從dmf儲罐打入粗濾器進行初級分離；
所述的粗濾器為：由不銹鋼材料制成的濾網，所述濾網的規(guī)格為40～60目；
(2)經過步驟(1)初級分離的dmf廢液自流進入絮凝反應裝置中，依次自流經過混合槽、加注槽、熟化槽進行加載絮凝反應；
在所述的混合槽中(通過自動加藥裝置)投加混凝劑聚合氯化鋁(pac)，投加量以al計為82.5～165mg/ldmf廢液，250～350r/min攪速下廢液停留時間為1～3min；
在所述的加注槽中(通過自動加藥裝置)同時投加0.5～2mg/ldmf廢液的助凝劑陽離子聚丙烯酰胺(cpam)和0.5～2g/ldmf廢液的石英砂(粒徑120～250目)，120～180r/min攪速下廢液停留時間為3～5min；
之后dmf廢液自流進入熟化槽，70～120r/min攪速下停留3～5min，dmf廢液中即形成以石英砂為絮核，密實度較大的絮體顆粒；
(3)經過步驟(2)加載絮凝反應后的dmf廢液自流進入豎流式沉淀槽進行泥水分離，水力停留時間為10～20min；
(4)步驟(3)中泥水分離所產生的上清液由豎流式沉淀槽出水堰溢流進入中間槽內，再用提升泵從中間槽抽至超濾膜裝置進行深度分離；
所述的超濾膜裝置由中空纖維膜組件并聯(lián)而成，設置進水流速為0.2m/s，進水水壓為0.2mpa，超濾后dmf濾液打入產水池內，再送往精餾系統(tǒng)；
所述超濾膜裝置設有壓力傳感器，當中空纖維膜組件因堵塞而導致進水壓力超過0.4mpa時，先后關閉超濾膜裝置的進水閥門與提升泵，并由反沖洗泵抽吸產水池中超濾后dmf濾液對膜組件進行反沖洗，所述反沖洗的壓力為0.05～0.2mpa，反沖洗時間為1～5min，同時以7～14天/次的頻率定期利用化學清洗泵將藥洗罐中酸與堿依次分別加入反沖洗過程以提高反沖洗效果(該化學清洗過程為本領域公知的常規(guī)操作)，反沖洗液由濾液孔自流至濾液回收池進行集中處理；
所述中空纖維膜組件的材質為聚丙烯膜(pp)，膜孔徑0.2um，膜通量40l/m2h；
(5)步驟(3)中泥水分離所得的底部沉淀污泥由排泥管利用重力排入污泥池中，通過重力沉降進一步濃縮得到含水率為97％～98％的濃縮污泥，所述濃縮污泥由砂漿泵傳輸至板框壓濾機進行脫水減容處理；
脫水后的含水率70％～75％泥餅經加水1：1(質量比)稀釋后再次機械壓濾，以回收泥餅中殘留的dmf，濾后泥餅集中堆放，待干燥干化后統(tǒng)一安排外運處置，污泥壓濾過程產生的濾液自流至濾液回收池內，濾液回收池中收集的液體經提升泵定期打入dmf儲罐中進行重新處理。
本發(fā)明中，所述的dmf廢液來自pu合成革濕法生產線：pu合成革生產過程中使用的聚氨酯pu樹脂以dmf為溶劑，在濕法生產線，pu樹脂涂于革基布上，然后在凝固槽與水洗槽中，dmf滲出并溶于水中，由此產生的含有dmf的廢水排入儲罐即為本發(fā)明中所述的dmf廢液。
所述dmf廢液的相關指標為：濁度180～260ntu，ss360～410mg/l，zeta電位-12.1～-13.0mv，uv254(稀釋10倍)1.379，dmf含量為18％～20％，廢液呈棕褐色或橙色，水質渾濁。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于：
(1)絮凝沉淀作為一項成熟的預處理技術，在水處理工藝中應用普遍。擁有濁度、懸浮物去除率高，設備要求低、操作簡單，投資與運行成本低廉等優(yōu)勢。
(2)砂加載絮凝技術相比傳統(tǒng)絮凝技術擁有絮體沉降時間短，沉降壓縮性能好，耐沖擊負荷能力強，出水穩(wěn)定等特點。同時污泥中不作回收的微砂在機械壓濾環(huán)節(jié)可起到助濾作用，以降低濾后干泥含水率，提高dmf回收率。
(3)加載絮凝——超濾工藝，最大程度去除dmf廢液中濁度、懸浮物及部分低聚物，以保證精餾系統(tǒng)的運行效率。
本發(fā)明的技術效果在于：
dmf廢液通過粗濾器去除粒徑≥300μm的懸浮物，再與混凝劑、助凝劑和微砂接觸混合，發(fā)生加載絮凝反應，去除dmf廢液中大部分的木粉、短纖維及低聚物。最后中空纖維超濾膜深度分離粒徑≥1μm固體懸浮物與低聚物。dmf廢液濁度、ss去除率達99.6％、97.5％以上，余濁與ss控制在1ntu與10mg/l以下。經本發(fā)明方法預處理后的dmf廢液進入精餾系統(tǒng)，停產洗塔頻率由1～2次/月下降至2次/年，同時大幅度的減少二次污染物的產生，降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。
(四)附圖說明
圖1：pu合成革dmf廢液精餾回收的預處理的工藝流程圖。
(五)具體實施方式
下面結合附圖，對本發(fā)明實施中的技術方案進行清晰、完整地描述，但發(fā)明的保護范圍并不僅限于此。
實施例1
一種pu合成革dmf廢液精餾回收的預處理的方法：
預處理步驟包括：初步過濾—絮凝反應—沉淀分離—深度分離。
預處理的dmf廢液主要來自于浙江某pu合成革企業(yè)，pu合成革生產過程中使用的聚氨酯pu樹脂以dmf為溶劑，在濕法生產線，pu樹脂涂于革基布上，然后在凝固槽與水洗槽中，dmf滲出并溶于水中。dmf廢液相關指標為：濁度260ntu，ss410mg/l，zeta電位-12.1mv，uv254(稀釋10倍)1.379，dmf含量為20％，廢液呈棕褐色，水質渾濁。
(1)初步過濾：dmf廢液以20t/h流量經提升泵由dmf儲罐打入50目不銹鋼網構成的粗濾器(一用一備)進行初級分離，去除粒徑≥300μm的顆粒物，以提高后續(xù)加載絮凝反應效率，減少污泥產量，得到粗濾dmf廢液；
(2)絮凝反應：絮凝反應裝置由混合槽、加注槽、熟化槽構成，各槽均設有攪拌機，所述的dmf廢液依次自流經過混合槽、加注槽、熟化槽進行加載絮凝反應，具體如下：
經初級過濾后的dmf廢液自流進入并聯(lián)有pac自動加藥裝置的混合槽，10％濃度的聚合氯化鋁(pac，騰龍水處理材料有限公司，al2o3含量28％)混凝劑以al計投加量101.25mg/l投入混合槽中，在280r/min轉速下dmf廢液停留反應3min。dmf廢液中木粉、短纖維和低聚物等懸浮態(tài)或溶解態(tài)高分子化合物脫穩(wěn)凝聚；廢液繼而進入并聯(lián)有pam與微砂自動加藥裝置的加注槽內，0.2％濃度的陽離子聚丙烯酰胺(cpam，騰龍水處理材料有限公司，分子量1100萬)助凝劑與150～200目粒徑的石英砂分別以投加量1mg/l與1g/l投入加注槽中，dmf廢液在攪拌機150r/min轉速下停留時間為5min。助凝劑聚丙烯酰胺具有良好的增稠、加粗效果，配合高密度的石英砂在dmf廢液中快速形成緊實粗大的絮體；絮體混合液自流進入熟化槽內，在攪拌機100r/min攪速下停留3min，懸浮物以石英砂為核聚凝粗化形成密度較大的絮體顆粒，并配合網捕作用吸附dmf廢液中細小懸浮物、大分子有機物及低聚物；
(3)沉淀分離：絮凝混合液經提升泵以0.03m/s中心流速進入豎流沉淀槽，泥斗體積可儲存2～3日污泥，利用重力經排泥管排入污泥槽中重力濃縮。選擇的表面負荷不超過1m3/m2·h，豎流沉淀槽溢流dmf出水中濁度與懸浮物去除率可達98.1％與85％；
(4)深度分離：dmf上清液經溢流堰進入中間槽，用提升泵抽至中空纖維超濾膜裝置，去除粒徑≥1μm殘留的溶膠狀固體懸浮物與部分低聚物。所述的超濾膜裝置由480m2中空纖維膜組件并聯(lián)而成，其膜通量為40l/m2·h。設置進水水壓為0.2mpa，裝置設有壓力傳感器，當中空纖維膜組件因堵塞而導致進水壓力超過0.4mpa時，停止提升泵工作并用超濾后的dmf濾液進行反沖洗，所述反沖洗的壓力為0.05～0.2mpa，反沖洗時間為1～2min，同時以10～12天/次的頻率定期利用化學清洗泵將藥洗罐中鹽酸與氫氧化鈉溶液先后加入反沖洗過程以提高反沖洗效果，反沖洗液由濾液孔自流至濾液回收池進行集中處理，超濾后液體排入于產水池內，再送往精餾系統(tǒng)；
(5)豎流式沉淀槽中泥水分離所得的底部沉淀污泥由排泥管利用重力排入污泥槽中，通過重力沉降進一步濃縮，含水率為97％～98％的濃縮污泥由砂漿泵傳輸至板框壓濾機進行脫水減容處理，脫水后的含水率70％～75％污泥經加水1：1(質量比)稀釋后再次機械壓濾，以回收濕泥中殘留的dmf。濾后泥餅統(tǒng)一收集堆放，待干燥干化后統(tǒng)一安排外運處置。污泥壓濾過程產生的濾液自流至濾液回收池內，濾液回收池中收集的液體經提升泵定期打入dmf儲罐中進行重新處理。
為防止雨水及風沙對水質造成的影響，上述絮凝反應裝置中各槽、豎流式沉淀槽、中間槽等均設有鋼棚。
在經超濾中空纖維膜裝置處理后的出水ph為5.5，濁度與ss去除率達99.6％與97.5％以上，余濁控制在1ntu與10mg/l以下。經本發(fā)明方法預處理后的dmf廢液進入精餾系統(tǒng)，停產洗塔頻率由1～2次/月下降至2次/年，dmf回收率提高至99％以上，并大幅度的減少二次污染物的產生，降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。
對比例
同時，實驗還選用萃取技術，回收合成革廢液中的dmf。通過紫外分析，選用氯仿萃取劑，在萃取溶度比為r＝2，萃取級數5級時，萃取率能達到97.5％。在利用萃取塔多級逆流萃取后，dmf殘留度為0.9％。但氯仿的沸點較低，在使用過程中易揮發(fā)，對容器的密閉性與工人的操作技術水平要求高，存在較大的安全隱患。故加載絮凝—超濾技術更適合預處理dmf廢液。