CN102942267A - 一种印染废水深度处理的方法和装置 - Google Patents

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周争
毕哲
郑蓓
赵丽
王东升
汤鸿霄
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Abstract

一种印染废水深度处理的方法，采用纳米铁强化混凝-砂滤-超滤组合工艺，所述的方法包括：原水箱中的水经泵输送到反应器中与纳米铁复合的混凝剂混合反应，再经过滤柱过滤后进入贮水箱，然后经泵送入循环水箱，再经过超滤膜组件采用错流过滤，清水进入回用水箱，浓缩水回循环水箱参与循环。本发明还公开了用于实现上述方法的装置。本发明运行后出水水质满足城市污水再生利用-工业用水水质要求，在印染废水深度处理领域具有广泛的应用前景。

Description

一种印染废水深度处理的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种印染废水深度处理的方法。
本发明还涉及一种用于实现上述方法的装置。具体地说，是关于纳米铁强化混凝-砂滤-超滤组合工艺深度处理印染废水的工艺和装置。
背景技术
印染废水具有水量大、色度高、组成成分复杂等特点，而且废水中含有染料、助剂、微量有毒物和表面活性剂等成分，属于生化性较差的工业废水。
水资源的短缺和污染物的排放，已经成为印染行业发展的限制性因素。目前，新兴的处理技术有高级氧化技术、高效降解菌、新型絮凝剂的开发等，如Fenton氧化利用自由基氧化有机物，催化效率高，但反应需要在酸性条件下进行，H202氧化效率不高，催化剂难以回收，且处理过程中容易引入杂质造成二次污染因而难以推广应用。
混凝法由于工艺流程简单，操作管理方便，设备投资少，占地面积小，对印染废水中的不溶性染料和大分子有机物有很好的去除效果，而成为印染废水的常用处理方法之一。但是混凝法对色度和CODCr的去除效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种印染废水深度处理的方法。
本发明的又一目的在于提供一种用于实现上述方法的装置。
为实现上述目的，本发明提供的印染废水深度处理的装置，主要包括混凝、砂滤和超滤三个部分，其中：
所述的混凝部分中，原水箱1通过离心泵2连接至混凝反应器6，储药罐13通过蠕动泵14连接至混凝反应器6，混凝反应器通过阀门7连接到滤柱8的上部；
所述的砂滤部分中，滤柱8的下部通过离心泵15连接至贮水箱12，贮水箱12通过离心泵18连接至循环水箱21；
所述的超滤部分中，循环水箱21通过离心泵23分为两路，第一路连接至超滤膜组件29，第二路连接至超滤膜组件30，超滤膜组件29和超滤膜组件30的过滤水出口连接至回用水箱35；循环水箱21的浓缩液通过阀门41排出或通过离心泵39返回至原水箱1。
所述的装置中，砂滤部分还包括一个反冲洗装置，该反冲洗装置的结构是：贮水箱12通过离心泵15连接至滤柱8的底部，滤柱8顶部设有排空管。
所述的装置中，超滤部分还包括一个反冲洗装置，反冲洗水装置的结构是：回用水箱35通过离心泵36分别连接至超滤膜组件29和超滤膜组件30，并汇合进入循环水箱21。
所述的装置中，滤柱8内装有三种滤料，从下到上依次为细石英砂、粗石英砂和无烟煤，颗粒直径分别为0.5-1mm、1-2mm、2-4mm，填装高度依次为300mm、100mm、300mm。
所述的装置中，超滤膜组件29和超滤膜组件30的膜材质为中空纤维膜，膜孔内径为10nm，截留分子量为10万，最大进水浊度为15NTU，操作压力不超过0.3MPa，纯水通量为60-160L/(m2·h)；中空纤维膜为内压式膜，进水流经中空纤维膜内腔，过滤水在膜丝外侧，过滤方式为错流过滤。
本发明提供的利用上述装置进行印染废水深度处理的方法，包括以下步骤：
1)原水与混凝剂在混凝反应器中混合，混凝剂为高效聚合氯化铝(HPAC)与零价纳米铁复合配制而成，投加量为1-1.5mL/L；
2)混合反应后的水从上往下经过滤柱进入贮水箱；
3)贮水箱中的水进入循环水箱中，经过超滤后的超滤出水进入回用水箱，浓缩液进入循环水箱参与再循环过滤；
4)当滤柱出水浊度超过5NTU时，滤柱停止运行进行反冲洗，贮水箱中的水打入滤柱；
5)当超滤后的浓缩液浊度超过15NTU时结束运行，对超滤膜进行反冲洗；超滤膜反冲洗方法为正反向交替进行，反冲洗水送入原水箱或排出。
所述的方法中，混凝剂的配制方法是：取质量浓度以Al2O3计为10-12％的高效聚合氯化铝100mL，加水稀释10倍至1000倍，并加入5g/L的零价纳米铁悬浊液30-40mL，配成纳米铁-高效聚合氯化铝复合混凝剂投加使用。零价纳米铁的制备方法是：称取1.15g纳米铁置于锥形瓶中，加入体积分数为1％的盐酸溶液，之后恒温振荡1h，振荡反应完成后，用去离子水反复洗涤，至pH为中性，然后定容至200mL，配成5g/L的纳米铁悬浊液，使用前超声分散15分钟。
本发明的有益效果是：
1)本发明采用高效聚合氯化铝(HPAC)作为混凝剂，混凝剂中复合有机高分子助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)，为链状大分子物质，能通过架桥作用，使微小絮体结合成为更大的矾花，更有利于絮体通过砂滤的截留作用而去除；而且混凝剂用量比普通混凝剂量更少，成本更低。
2)本发明采用纳米铁与混凝剂复合投加，纳米铁的粒径在纳米量级，具有比表面积大，还原性强的优点，能快速吸附、降解废水中的微量难降解可溶性有机物，使出水色度和CODCr更低。
3)本发明的混凝-砂滤部分作为超滤的预处理工艺，大大减轻了超滤膜的负荷，减缓了膜污染发生的程度，同时超滤作为后续处理可以解决过滤在开始阶段出水浊度升高的问题，超滤出水浊度稳定在1NTU以下。
4)本发明砂滤部分采用多层介质过滤，滤柱中填充三种不同粒径的滤料，每层滤料孔隙大小不同，对粒径较大和较小的絮体都能起到截留作用，使出水浊度稳定在较低的水平；同时，多层介质过滤能减缓水头损失增长的速度，延长过滤周期。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
附图中编号说明：
原水箱1；
离心泵2、9、15、18、23、36、39；
阀门3、7、10、16、17、19、22、25、26、27、28、31、32、33、37、40、41；
转子流量计4、11、20、24、34、38；
搅拌器5；
混凝反应器6；
滤柱8；
贮水箱12；
储药罐13；
蠕动泵14；
循环水箱21；
超滤膜组件29、30；
回用水箱35。
具体实施方式
本发明在传统混凝工艺的基础上采用纳米铁强化混凝方法，进一步提高对废水的处理效果，以达到回用要求。
本发明采用纳米铁强化混凝-砂滤-超滤组合工艺，以解决现有混凝工艺对溶解性有机物、色度去除效果差的问题，实现印染废水的回收与利用。
本发明提供的纳米铁强化混凝-砂滤-超滤深度处理印染废水的装置，其主要包括混凝、砂滤和超滤三个部分。其中：
混凝部分包括原水箱1通过离心泵2、阀门3和转子流量计4连接到混凝反应器6；混凝部分的混凝剂经储药罐13由蠕动泵14控制流量连接到混凝反应器6；混凝反应器通过阀门7连接到滤柱上部；储药罐设有搅拌器5。
砂滤部分包括经离心泵9的抽吸作用下，水流从滤柱8上部进水，经阀门10、转子流量计11送到贮水箱12；贮水箱通过离心泵18、阀门19和转子流量计20连接到循环水箱21；砂滤部分还包括一个反冲洗装置，该装置为贮水箱12中的水在离心泵15作用下经过阀门16进入到滤柱8的底部，冲洗后水经滤柱8的顶部的排空管并由阀门17控制排出。滤柱8中装有三种滤料，从下到上依次为细石英砂、粗石英砂和无烟煤，颗粒直径分别为0.5-1mm、1-2mm、2-4mm，填装高度依次为300mm、100mm、300mm。
超滤部分包括一个循环水箱21，通过阀门22、离心泵23、转子流量计24，分出两支路：第一支路经阀门26、超滤膜组件29、阀门31，第二支路经阀门27、超滤膜组件30、阀门32；两支路汇合连接至循环水箱21；过滤水经第一支路的超滤膜组件29、阀门25和第二支路的超滤膜组件30、阀门28汇合，然后经过阀门33、流量计34送至回用水箱35；浓缩液通过离心泵39、阀门40送至原水箱1或者通过阀门41排出；超滤部分还包括一个反冲洗系统，反冲洗水经离心泵36、阀门37、转子流量计38分出，经所述的第一支路的阀门25、超滤膜组件29、阀门31和所述的第二支路的阀门28、超滤膜组件30、阀门32，然后汇合进入循环水箱21。超滤膜组件29和30的膜材质为中空纤维膜，膜孔内径为约10nm，截留分子量为10万，最大进水浊度为15NTU，操作压力不超过0.3MPa，纯水通量为60-160L/(m2·h)。中空纤维膜为内压式膜，进水流经中空纤维膜内腔，过滤水在膜丝外侧，过滤方式为错流过滤。
本发明对印染废水深度处理的工艺方法，包括以下步骤：
1)原水经泵提升与混凝剂在反应器中混合，混凝剂为高效聚合氯化铝(HPAC)与零价纳米铁复合配制而成，投加量为1-1.5mL/L，搅拌器搅拌速度为50转/分，反应器中停留10分钟。
2)混合反应后的水在离心泵的抽吸作用下进入滤柱，在滤柱中，水从上往下经过滤料，流量为50-100L/h。
3)贮水箱中的水进入循环水箱中，超滤膜一备一用，循环流量为100-200L/h。超滤出水进入回用水箱，浓缩液进入循环水箱参与再循环过滤。
4)当砂滤的滤柱出水浊度超过5NTU时，砂滤装置停止运行，进行反冲洗，贮水箱中的水由泵打入滤柱，流量为500L/h，冲洗3min。
5)当超滤后的浓缩水浊度超过15NTU时结束运行，进行反冲洗；超滤膜反冲洗方法为：正向冲洗30s，流量为300L/h；再反向冲洗3min，流量300L/h；最后正向冲洗30s，流量300L/h；同时将浓缩液和反冲洗水送入原水箱或排出。
本发明的混凝剂配制方法是：取质量浓度以Al2O3计为10-12％的高效聚合氯化铝(HPAC)100mL，加入自来水稀释10倍至1000mL，向其中加入经预处理的5g/L的零价纳米铁悬浊液30-40mL。零价纳米铁的制备方法是：称取1.15g纳米铁置于锥形瓶中，加入体积分数为1％的盐酸溶液，之后恒温振荡1h，振荡反应完成后，用去离子水反复洗涤，至pH为中性，然后定容至200mL，考虑到配制过程中纳米铁的损失，按15％计，最终可配成5g/L的纳米铁悬浊液，使用前超声分散15分钟。
下面结合具体实例对本发明作进一步说明，但不是对本发明的限制。
实施例1
试验用废水采用东莞市某印染企业印染废水二级处理出水，其浊度为5-50NTU，CODCr为15-70mg/L。原水经泵2提升，由阀门3控制其流量为50L/h；混凝剂由蠕动泵14投加，流量为1mL/min。原水与混凝剂在反应器6中混合反应，设定搅拌器5搅拌速度为50转/分，水力停留时间为10分钟。反应后的水在泵9的抽吸作用下由上往下经过滤柱8，流量为50L/h，由阀门10控制。过滤后的水进入贮水箱12，然后在泵18的提升作用下进入循环水箱21，由阀门19控制其流量为50L/h，循环水箱中的水在泵23抽吸作用下进入超滤膜组件29，由阀门26控制其流量为150L/h，清水进入回用水箱35，由阀门33控制流量为50L/h。浓缩液进入循环水箱。
实施例1工艺稳定运行后平均一个周期内8h出水与原水水质如表1所示，出水水质满足城市污水再生利用-工业用水水质标准(GB/T19923-2005)中的工艺与产品用水项目的水质要求。
表1：实施例1工艺稳定运行后的出水与原水水质情况
指标 浊度(NTU) 色度(倍) CODCr(mg/L)
原水 5-50 16 35-70
出水 0.35 4 30.7

Claims (8)

1.一种印染废水深度处理的装置，主要包括混凝、砂滤和超滤三个部分，其中：
所述的混凝部分中，原水箱(1)通过离心泵(2)连接至混凝反应器(6)，储药罐(13)通过蠕动泵(14)连接至混凝反应器(6)，混凝反应器通过阀门(7)连接到滤柱(8)的上部；
所述的砂滤部分中，滤柱(8)的下部通过离心泵(15)连接至贮水箱(12)，贮水箱(12)通过离心泵(18)连接至循环水箱(21)；
所述的超滤部分中，循环水箱(21)通过离心泵(23)分为两路，第一路连接至超滤膜组件(29)，第二路连接至超滤膜组件(30)，超滤膜组件(29)和超滤膜组件(30)的过滤水出口连接至回用水箱(35)；循环水箱(21)的浓缩液通过阀门(41)排出或通过离心泵(39)返回至原水箱(1)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述的砂滤部分包括一个反冲洗装置，该反冲洗装置的结构是：贮水箱(12)通过离心泵(15)连接至滤柱(8)的底部，滤柱(8)顶部设有排空管。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述的超滤部分包括一个反冲洗装置，反冲洗水装置的结构是：回用水箱(35)通过离心泵(36)分别连接至超滤膜组件(29)和超滤膜组件(30)，并汇合进入循环水箱(21)。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述的滤柱(8)内装有三种滤料，从下到上依次为细石英砂、粗石英砂和无烟煤，颗粒直径分别为0.5-1mm、1-2mm、2-4mm，填装高度依次为300mm、100mm、300mm。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述的超滤膜组件(29)和超滤膜组件(30)的膜材质为中空纤维膜，膜孔内径为10nm，截留分子量为10万，最大进水浊度为15NTU，操作压力不超过0.3MPa，纯水通量为60-160L/(m2·h)；中空纤维膜为内压式膜，进水流经中空纤维膜内腔，过滤水在膜丝外侧，过滤方式为错流过滤。
6.一种利用权利要求1所述装置进行印染废水深度处理的方法，包括以下步骤：
1)原水与混凝剂在混凝反应器中混合，混凝剂为高效聚合氯化铝(HPAC)与零价纳米铁复合配制而成，投加量为1-1.5mL/L；
2)混合反应后的水从上往下经过滤柱进入贮水箱；
3)贮水箱中的水进入循环水箱中，经过超滤后的超滤出水进入回用水箱，浓缩液进入循环水箱参与再循环过滤；
4)当滤柱出水浊度超过5NTU时，滤柱停止运行进行反冲洗，贮水箱中的水打入滤柱；
5)当超滤后的浓缩液浊度超过15NTU时结束运行，对超滤膜进行反冲洗；超滤膜反冲洗方法为正反向交替进行，反冲洗水送入原水箱或排出。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，混凝剂的配制方法是：取质量浓度以Al2O3计为10-12％的高效聚合氯化铝100mL，加水稀释10倍至1000倍，再加入5g/L的零价纳米铁悬浊液30-40mL。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，零价纳米铁的制备方法是：称取1.15g纳米铁置于锥形瓶中，加入体积分数为1％的盐酸溶液，之后恒温振荡1h，振荡反应完成后，用去离子水反复洗涤，至pH为中性，然后定容至200mL，配成5g/L的纳米铁悬浊液，使用前超声分散15分钟。
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