CN101293714A - 一种印染废水深度处理方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种印染废水深度处理方法及其设备，通过以自主研制的涤纶高弹丝纤维球滤料作为过滤介质的微絮凝深床过滤技术和超滤技术相结合的组合工艺，对印染废水进行深度处理；其设备包括：纤维球滤柱(5)和超滤膜组件(39)、(41)等。组合工艺对印染废水中浊度物质的去除效果非常显著，而且微絮凝深床过滤工艺某种程度上作为超滤的预处理工艺，大大减轻了超滤膜的负荷，降低了膜污染发生的机率，同时超滤作为后续处理可以解决深床过滤因为滤速的提高而导致开始阶段出水浊度升高的问题。
Description
技术领域
本发明属于水处理领域，特别是涉及一种印染废水深度处理方法及其设备，通过以自主研制的涤纶高弹丝纤维球滤料作为过滤介质的微絮凝深床过滤技术和超滤技术相结合的组合工艺，对印染废水进行深度处理。
背景技术
纺织印染工业在迅速发展的同时也带来了许多负面的影响，目前我国印染行业耗水量和废水排放量较大的问题尤为突出，单位产品耗水量一般是发达国家的3倍左右。虽然我国自上世纪70年代就开始进行纺织印染废水治理技术的研究，但由于资金投入、生产工艺、废水水质成分复杂等因素，纺织印染废水处理尚未实现稳定达标排放，尚无成熟的回用技术，纺织废水的回用率仅为10％，其中印染废水回用率只有7％。
水资源的紧缺和污染物的排放，已经成为印染行业发展的制约性因素。尽管目前对采用诸如光化学、电化学及高级氧化等一系列高新技术来处理并回用印染废水的研究很多，而且处理效果也很好，但是由于处理成本、能耗等因素的制约，这些新技术在印染废水处理及综合回用实际运用中并没有得到推广，目前还只停留在研究阶段。因此，研究开发处理效果好、处理成本相对低廉、能耗低、实用性强、环境经济效益明显的印染废水深度处理技术显得尤为重要。
相比传统的常规印染废水深度处理技术，微絮凝深床过滤是一种高效经济的集成化工艺，构筑物占地面积小，投资运行费用低，而超滤膜工艺凭借其分离过程简单、投资费用和能耗低等特点，随着我国超滤膜材料的开发、膜制造技术的日益成熟和膜清洗方法的改进，必将会在印染废水深度处理中得到越来越多的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种印染废水深度处理方法及其设备，采用以自主研制的涤纶高弹丝纤维球滤料作为滤料的微絮凝深床过滤与超滤技术相结合的组合工艺对印染废水进行深度处理。本发明中的组合工艺对印染废水中浊度物质的去除效果非常显著，而且微絮凝深床过滤工艺某种程度上作为超滤的预处理工艺，大大减轻了超滤膜的负荷，降低了膜污染发生的机率，同时超滤作为后续处理可以解决深床过滤因为滤速的提高而导致开始阶段出水浊度升高的问题。
本发明的印染废水深度处理方法，包括如下步骤：
(1)待处理水与经蠕动泵3投加的絮凝剂在纤维球过滤柱前的进水管道中混合，絮凝剂为聚合氯化铝铁(PAFC)，投加量为10～15mg/L；
(2)混合后的水进入纤维球过滤柱5，其过滤柱填料为自主研制的涤纶高弹丝纤维球滤料21，过滤滤速为30～50m/h，过滤周期为40～48h；
(3)纤维球过滤柱5出水进入超滤膜组件39、41，超滤膜组件为中空纤维膜组件，其中空纤维膜材料为聚丙烯；
(4)纤维球过滤柱5在过滤周期末进行低强度反冲洗，反冲洗方式为气水反冲-水冲，气冲强度为18～22L/(s·m2)，水冲强度为6～8L/(s·m2)，气水联合反冲洗时间为4～6min，水冲时间1～3min；
(5)在超滤膜通量下降15％的运行周期末，超滤加压泵之前的装置停止运行，由化学清洗剂罐35配制质量浓度为3％的柠檬酸和质量浓度为1％的双氧水组合的复合清洗剂，复合体积比为1∶1，超滤加压泵进入超滤膜对膜面或膜孔中附着的污染物进行20～40min的清洗，使膜通量恢复。
所述步骤(1)中的进水方式采用侧向流进水，以便絮凝剂和废水可以快速有效地混合，混合时间为6～8s。
所述自主研制的涤纶高弹丝纤维球滤料，纤维长度2～3cm，纤维直径10～15μm，单个纤维球有2750～3200根根涤纶高弹丝，滤料填充高度80cm，装填密度1.05～1.25g/cm3，孔隙率为90～93％，纤维球滤料在使用之前先经烘箱过热蒸汽膨化预处理，烘箱温度控制在105℃±1℃，膨化时间为3h。
所述的自主研制的涤纶高弹丝纤维球滤料制备方法为：采用聚丙烯腈、聚酯、尼龙为原料经过纺丝、拉伸和热定型等工艺(原料的质量比为1∶1∶2，纺丝温度100～200℃，纺速1000～2000米/分，拉伸倍数5～7倍)，使纤维具有锯齿状或螺旋状的立体弹性结构；锯齿的长度为0.15～9mm，螺旋形的直径为0.15～9mm，螺距为0.15～18mm；使用热熔、注塑的方法，将纤维每隔0.5～25cm形成一个结，将打结后的纤维束每隔1～2个结切断，制成纺锤形的纤维滤料，滤料直径0.6～4.5cm，长度0.6～55cm。纤维之间可形成均匀的微小孔隙，过滤中不会被压实。
所述步骤(3)中的中空纤维膜组件中的膜材料填装在有机玻璃外壳内，两端用环氧树脂密封，构成膜组件，该种膜组件具有高渗透性能和分离性能，膜组件可以进行反冲，使用寿命长，具有良好的耐温、耐酸碱、耐氧化性。聚丙烯膜材料的截留分子量10000～100000，操作压力0.10～0.15MPa，适用的PH值：2～13，纯水膜通量为100～200L/(m2·h)。
本发明的一种实现胶束强化超滤深度净水方法所需的设备，包括原水箱10，污水初虑装置，超滤膜组件39和41，保安滤芯32，贮水箱22，净水箱31和投药箱1，其中，原水箱10通过提升泵11经阀门9流量计8连通管道混合器4；投药箱1通过蠕动泵3连通管道混合器4，搅拌器2装在投药箱1中；管道混合器4出水孔通过污水初虑装置把水送入贮水箱22中；贮水箱22的出水口由阀门23控制，经过水泵24、保安滤芯32连通超滤膜组件39和41，过滤得到的净水由阀门38控制送入净水箱31，浓缩液由阀门42、26控制排出或送回水泵24的进水口。
所述的污水初虑装置包括一个纤维球滤柱5，其上装有布水器6和管道混合器4相连，上部柱壁装有溢流管7，中部装有滤料21，下部出水口连通贮水箱22，底部装有空气释放头19并装有防空管20，其中，空气释放头19经过流量计15、阀门16和空压机18相连。
所述的胶束强化超滤深度净水方法所需的设备，还含有一个反冲洗水箱12，其进水口经过流量计27和阀门30连通净水箱，出水口通过水泵17，阀门13，流量计14连通纤维球滤柱5的下部。
所述的胶束强化超滤深度净水方法所需的设备，还包括有一个清洗剂罐35，其进水口分别由阀门29、36控制连通超滤膜组件10和12，清洗剂罐35的出水口由阀门34控制连通水泵24的进水口。
所述的胶束强化超滤深度净水方法所需的设备，其中，水泵24和清洗剂罐35水箱之间装有流量计33，超滤膜组件39和41的净水出口装有流量计37和阀门40，浓缩液排出口装有流量计28，超滤膜组件39和41之间由阀门25控制连通。
本发明具有的特点和有益效果：
(1)本发明的微絮凝深床过滤-超滤组合工艺对印染废水中浊度物质的去除效果非常显著，而且微絮凝深床过滤工艺某种程度上作为超滤的预处理工艺，大大减轻了超滤膜的负荷，降低了膜污染发生的机率，同时超滤作为后续处理可以解决深床过滤因为滤速的提高而导致开始阶段出水浊度升高的问题，出水浊度在0.8～2.2NTU之间，再经过超滤膜工艺处理后，透过液浊度可以始终维持在0.5～0.7NTU之间；
(2)本发明的组合工艺可以去除印染废水中的高分子质量有机物，对废水中的UV254和V512去除率分别达到了81％和83％以上，对废水中颗粒污染物的去除率达95％以上，从扫描波长在254nm和512nm处的液相色谱图分析可知，超滤膜对污染物的去除作用纯粹是一种物理隔滤作用，污染物不会发生其它化学转化；
(3)本发明所用的涤纶高弹丝纤维球滤料相比传统的常规粒状滤料和普通纤维球滤料，具有孔隙率高、比表面积大、滤速快、截污能力强和过滤周期长等特点，试验结果表明，以该滤料作为过滤介质的微絮凝深床过滤工艺对水中颗粒污染物的去除效果显著，可以使出水水质浊度维持在1NTU以下，絮凝剂PAFC的加入强化了工艺对浊度物质的去除，而且滤速的改变对工艺运行和过滤出水水质影响也不大，因此在废水深度处理领域中具有广阔的应用前景；
(4)本发明的微絮凝深床过滤-超滤组合工艺对印染废水中浊度物质的去除效果非常显著，而且微絮凝深床过滤工艺某种程度上作为超滤的预处理工艺，大大减轻了超滤膜的负荷，降低了膜污染发生的机率，同时超滤作为后续处理可以解决深床过滤因为滤速的提高而导致开始阶段出水浊度升高的问题。
附图说明
图1是本发明所需设备的剖面图，其中，1为投药箱，2为搅拌器，3为蠕动泵，4为管道混合器，5为纤维球过滤柱，6为布水器，7为溢流管，8、14、15、27、28、33、37为流量计，9、13、16、23、25、26、29、30、34、36、38、40、42为阀门，10为原水箱，11、17、24为水泵，12为清洗剂罐，18为空压机，19为空气释放头，20为放空管，21为滤料，22为贮水箱，31为净水箱，32为保安滤芯，35为清洗剂罐，39、41为超滤膜组件。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
待处理的废水经原水箱10由提升水泵11从水箱中抽吸，絮凝剂由蠕动泵3投加，与被抽吸的原水在管道混合器4中混合，管道混合器进水方式采用侧向流进水，以便絮凝剂和废水可以快速有效地混合，混合时间为6～8s，混合出水通过连接管道直接进入纤维球过滤柱5，出水进入贮水箱22后采用加压水泵24通过保安滤芯32，再经过连接管道进入超滤膜组件39、41，超滤膜透过水进入净水箱31，浓缩液可经阀门26回流至加压水泵24之前与进水混合再进入超滤膜装置进行处理，也可通过阀门42排出。
实施例2
试验原水取自实验室印染废水处理装置好氧接触氧化池出水，废水浊度在52.4～93.6NTU之间，废水的色度主要是由活性染料活性红K-2BP产生，水经原水箱10由提升水泵11从水箱中抽吸，絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)，由蠕动泵3投加，投加量为10mg/L，与被抽吸的原水在管道混合器4中混合，管道混合器进水方式采用侧向流进水，以便絮凝剂和废水可以快速有效地混合，混合时间为6～8s，混合出水通过连接管道直接进入纤维球过滤柱5，过滤滤速为40m/h，过滤周期为40～48h，出水进入贮水箱22后采用加压水泵24通过保安滤芯32，再经过连接管道进入超滤膜组件39、41，操作压力≤0.15MPa，超滤膜透过水进入净水箱31，浓缩液通过阀门42排出。
经过16个月的实践考察，发现整个系统运行良好，出水浊度稳定在0.5～0.7NTU之间；对TOC(总有机碳)的去除率达到41％～53％，对UV254和V512的去除率则分别达到了81％和83％以上。
Claims (10)
1.一种印染废水深度处理方法，包括如下步骤：
(1)待处理水与经蠕动泵(3)投加的絮凝剂在纤维球过滤柱前的进水管道中混合，絮凝剂为聚合氯化铝铁PAFC，投加量为10～15mg/L；
(2)混合后的水进入纤维球过滤柱(5)，其过滤柱填料为涤纶高弹丝纤维球滤料，过滤滤速为30～50m/h，过滤周期为40～48h；
(3)纤维球过滤柱(5)出水进入超滤膜组件(39)、(41)，超滤膜组件为中空纤维膜组件，其中空纤维膜材料为聚丙烯；
(4)纤维球过滤柱(5)在过滤周期末进行低强度反冲洗，反冲洗方式为气水反冲-水冲，气冲强度为18～22L/(s·m2)，水冲强度为6～8L/(s·m2)，气水联合反冲洗时间为4～6min，水冲时间1～3min；
(5)在超滤膜通量下降15％的运行周期末，超滤加压泵之前的装置停止运行，由化学清洗剂罐(35)配制质量浓度为3％的柠檬酸和质量浓度为1％的双氧水组合的复合清洗剂，复合体积比为1∶1，超滤加压泵进入超滤膜对膜面或膜孔中附着的污染物进行20～40min的清洗，使膜通量恢复。
2.根据权利要求1所述的印染废水深度处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中进水方式采用侧向流进水，混合时间为6～8s。
3.根据权利要求1所述的印染废水深度处理方法，其特征在于：所述涤纶高弹丝纤维球滤料，纤维长度2～3cm，纤维直径10～15μm，单个纤维球有2750～3200根涤纶高弹丝，滤料填充高度80cm，装填密度1.05～1.25g/cm3，孔隙率为90％～93％，纤维球滤料在使用之前先经烘箱过热蒸汽膨化预处理，烘箱温度控制在105℃±1℃，膨化时间为3h。
4.根据权利要求3所述的印染废水深度处理方法，其特征在于：所述涤纶高弹丝纤维球滤料制备方法为：采用聚丙烯腈、聚酯、尼龙为原料，经过纺丝、拉伸和热定型工艺(原料的质量比为1∶1∶2，纺丝温度100～200℃，纺速1000～2000米/分，拉伸倍数5～7倍)，使纤维具有锯齿状或螺旋状的立体弹性结构，锯齿的长度为0.15～9mm，螺旋形的直径为0.15～9mm，螺距为0.15～18mm；使用热熔、注塑的方法，将纤维每隔0.5～25cm形成一个结，将打结后的纤维束每隔1～2个结切断，制成纺锤形的纤维滤料，滤料直径0.6～4.5cm，长度0.6～55cm。
5.根据权利要求1所述的印染废水深度处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中的中空纤维膜组件中的膜材料填装在有机玻璃外壳内，两端用环氧树脂密封，构成膜组件；聚丙烯膜材料的截留分子量10000～100000，操作压力0.10～0.15MPa，适用的pH值：2～13，纯水膜通量为100～200L/(m2·h)。
6.一种胶束强化超滤深度净水的设备，包括原水箱(10)，污水初虑装置，超滤膜组件(39)和(41)，保安滤芯(32)，贮水箱(22)，净水箱(31)和投药箱(1)，其特征在于：所述的原水箱(10)通过提升泵(11)经阀门(9)流量计(8)连通管道混合器(4)，所述的投药箱(1)通过蠕动泵(3)连通管道混合器(4)，搅拌器(2)装在投药箱(1)中，所述的管道混合器(4)出水孔通过污水初虑装置把水送入贮水箱(22)中，所述的贮水箱(22)的出水口由阀门(23)控制，经过水泵(24)、保安滤芯(32)连通超滤膜组件(39)和(41)，过滤得到的净水由阀门(38)控制送入净水箱(31)，浓缩液由阀门(42)、(26)控制排出或送回水泵(24)的进水口。
7.根据权利要求5所述一种胶束强化超滤深度净水的设备，其特征在于：所述的污水初虑装置包括一个纤维球滤柱(5)，其上装有布水器(6)和管道混合器(4)相连，上部柱壁装有溢流管(7)，中部装有滤料(21)，下部出水口连通贮水箱(22)，底部装有空气释放头(19)并装有防空管(20)，所述的空气释放头(19)经过流量计(15)、阀门(16)和空压机(18)相连。
8.根据权利要求5所述一种胶束强化超滤深度净水的设备，其特征在于：还含有一个反冲洗水箱(12)，其进水口经过流量计(27)和阀门(30)连通净水箱，出水口通过水泵(17)，阀门(13)，流量计(14)连通纤维球滤柱(5)的下部。
9.根据权利要求5～7中任意一权利要求所述一种胶束强化超滤深度净水的设备，其特征在于：还包括有一个清洗剂罐(35)，其进水口分别由阀门(29)、(36)控制连通超滤膜组件(10)和(12)，清洗剂罐(35)的出水口由阀门(34)控制连通水泵(24)的进水口。
10.根据权利要求5～7中任意一权利要求所述一种胶束强化超滤深度净水的设备，其特征在于：所述的水泵(24)和清洗剂罐(35)水箱之间装有流量计(33)，超滤膜组件(39)和(41)的净水出口装有流量计(37)和阀门(40)，浓缩液排出口装有流量计(28)，超滤膜组件(39)和(41)之间由阀门(25)控制连通。
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