CN103755050B

CN103755050B - 一种退浆废水膜法处理工艺

Info

Publication number: CN103755050B
Application number: CN201410019433.1A
Authority: CN
Inventors: 刘飞; 张荟钦; 仲兆祥; 王伟; 王文春; 彭文博
Original assignee: Jiangsu Jiuwu Hi Tech Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Jiuwu Hi Tech Co Ltd
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: CN103755050A

Abstract

本发明涉及退浆废水膜法处理工艺，属于水处理领域。工艺包括如下步骤：第1步、将聚丙烯酸酯退浆废水送入陶瓷膜过滤器中进行过滤，得到第一浓缩液和第一渗透液，第一渗透液送至退浆车间作为退浆液回用；第2步、第1步所得的第一浓缩液进行加水渗析，得到第二渗透液，当第二渗透液的pH为7~7.5时，停止渗析，开始进行浓缩，得到第二浓缩液，第二浓缩液用于浆料回收，第一渗透液返回至聚丙烯酸酯退浆废水罐。本发明所述工艺可以对含有碱以及精炼剂和分散剂的退浆废水进行回用，不仅回用其中的水也实现了碱、精炼剂及分散剂的回用。通过处理实现了退浆废水的零排放，实现退浆废水的回用。

Description

一种退浆废水膜法处理工艺

技术领域

本发明涉及退浆废水膜法处理工艺，属于水处理领域。

背景技术

退浆废水一般占印染废水总量的15％左右，但污染物浓度高约占总量的一半，废水呈碱性，pH值为12左右，浆料含量高、可生化性较差，占整个印染行业中COD排放量的55%左右。目前国家加大对印染行业的水回用推广力度。国家纺织工业“十二五”科技进步纲要要求：推广废水深度处理及回用技术，发展膜技术、紫外光催化等印染废水回用技术，到2015推广到40％以上。工信部和发改委提出的印染行业准入条件（2010年修订版）中要求：印染企业要按照环境友好和资源综合利用的原则，生产排水清浊分流、分质处理、分质回用。水重复利用率要达到35％以上。

采用传统的活性污泥工艺处理退浆废水，很难达到满意效果，无法满足排放要求。近年来研究较多的高级氧化法效果虽好，但处理费用较高，仍无法实现工程应用的要求。

退浆废水污染程度视浆料的种类而异，使用淀粉浆料的退浆废水，COD和BOD值都很高，但可生化性好，使用化学浆料的退浆废水，COD值高BOD值低，可生化性比较差。国内外对退浆废水的处理进行较多的研究主要有两大类即物化法和生化法。物化法主要有超滤盐析以及高级氧化等方法。生化法常采用活性污泥法，利用微生物的新陈代谢降解浆料，对于含聚丙烯酸酯类浆料的退浆废水，可生化性较差，高级氧化也很难有效的去除高浓度的聚丙烯酸酯。

发明内容

本发明的内容是针对目前退浆废水的处理工艺中存在的问题，提出一种高效的退浆废水处理及回用工艺。本发明针对聚丙烯酸酯类浆料的退浆废水中碱浓度高，同时废水中有部分有效的精炼剂及螯合分散剂残留，具有极高的回用价值。本发明提出以膜法为核心技术的退浆废水处理工艺，主要有两个方面的有益效果。一是，实现了退浆废水的回用，并且减少COD及碱溶液的排放；二是，经过洗涤后的浆料被浆料生产厂家回用用于浆料的生产，实现了浆料的循环利用。具体的技术方案是：

一种退浆废水膜法处理工艺，包括如下步骤：

第1步、将聚丙烯酸酯退浆废水送入陶瓷膜过滤器中进行过滤，得到第一浓缩液和第一渗透液，第一渗透液作为退浆液回用；

第2步、第1步所得的第一浓缩液进行加水渗析，得到第二渗透液，当第二渗透液的pH为7~7.5时，停止渗析，开始进行浓缩，得到第二浓缩液，第二浓缩液用于浆料回收，第二渗透液返回至聚丙烯酸酯退浆废水罐。

本发明中，第1步中通过陶瓷膜过滤，可以使退浆废水中的聚丙烯酸酯浆料与废水中的碱、精炼剂、螯合分散剂得到分离，聚丙烯酸酯浆料被截留，而碱、精炼剂、螯合分散剂等小分子组成进入至渗透侧，渗透液可以返回至退浆车间重复进行回用。第2步中，通过对第一浓缩液进行加水渗析，可以使其中残留的一些碱等小分子物质透过膜层进入至渗透侧，洗涤至中性时，再进行浓缩操作，最终得到洗涤后的聚丙烯酸酯浆料，使其满足后续的回收的品质要求。

陶瓷膜的平均孔径过大时，会导致在过滤和渗析时，有浆料透过膜层进入至渗透侧，从而导致了浆料回收量的损失，如果平均孔径过小时，则过滤通量无法满足工程所需，而且会导致渗析操作时，过滤效率低，无法将浆料彻底洗涤至中性。作为本发明进一步的优选，所述的陶瓷膜的平均孔径是20～500 nm，更优是20～200 nm。

在过滤或者渗析操作过程中，如果过滤压力过大，会导致一部分小分子量的颗粒被压挤穿过膜层，导致了浆料的损失，如果过滤压力过小，会导致过滤或者渗析操作无法顺利进行，导致无法得到足够量的第一渗透液，以及无法将第一浓缩液洗涤至中性，影响到其的回用。作为本发明进一步的优选，在过滤或者渗析过程中的压力范围是优选是0.05～0.7 MPa，更优是0.2～0.5 MPa。

在过滤或者渗析中，膜面流速过大时，会导致膜表面不能形成足够厚度的滤饼层，会导致有一部分的小颗粒浆料透过膜层进入至渗透侧，导致浆料的损失，如果膜面流速过小时，则会产生较严重的膜污染，使通量不能满足工程所需，导致回收的碱、精炼剂较少，而且会导致无法将第一浓缩液洗涤至中性，影响后续的浆料回收。作为本发明进一步的优选，膜面流速的范围是1～7m/s，较优是2～5 m/s。

作为本发明进一步的改进，在第1步之前，需要对退浆废水进行均质处理。本发明所述的均质处理指的是来自不同的退浆设备以及浓水处理系统产生的废水进行混匀，通过均质可以避免来自不同退浆设备产生的水的浆料浓度不同导致膜运行稳定性；另外经过均质还会使得浓水处理产生的洗涤水温度升高，利于膜过滤的进行。

作为本发明进一步的优选，第1步的过滤操作中，浓缩倍数是5～40倍，更优是10～20倍。这可以既保证回收足够的退浆原料，同时也保证有较为适宜的过滤通量。

作为本发明的改进，使用第一渗透液对陶瓷膜进行清洗，清洗过程参数是：温度50～70℃、膜面流速3～5 m/s、压力0.01～0.03 MPa、清洗时间1～3小时。对陶瓷膜进行洗涤时，最好是这样通过错流冲刷的方式进行洗涤，可以有效地洗去膜表面沉积的污染层，特别地，在第一渗透液中含有的碱、精炼剂、分散剂可以较好地与聚丙烯酸酯浆料进行反应，而且分散剂等也可以较好地起到使浆料分散的效果，使清洗剂提高温度后，其对于膜表面沉积的浆料的清除效果较好，使回收成分得到有有效的利用。

在本发明的一个最优实施例中，陶瓷膜的平均孔径是50 nm，在过滤或者渗析过程中的压力是0.3 MPa、膜面流速4 m/s，第1步的过滤操作中的浓缩倍数是15倍。

有益效果

本发明的所针对的浆料为聚丙烯酸酯类的浆料，并且本发明所述工艺可以对含有碱以及精炼剂和分散剂的退浆废水进行回用，不仅回用其中的水也实现了碱、精炼剂及分散剂的回用。通过处理实现了退浆废水的零排放，实现退浆废水的回用，减少COD的排放，同时也减小了生产过程中新鲜水、精炼剂和分散剂的使用量。更重要的是经过洗涤能将浆料进行回收，经过浓缩之后的浆料的浓度可以达到5%～25%，适合于回收再生，实现了浆料的循环利用。

由于退浆过程中采用的碱及精炼剂以及螯合分散剂能较好的与浆料反应，因此膜污染的清洗优先采用碱、精炼剂以及螯合分散剂的复配配方进行清洗，一方面清洗液可以实现回用，清洗时的漂洗水也可以返回缓冲罐混合后重新过滤，减少系统的排放，提高水的利用率，实现系统水的近零排放。

本发明发挥了无机膜分离精度高、耐强碱、抗污染能力强等优点。整个处理工艺中无需加入其它化学试剂，可以实现退浆废水的循环利用，是一种绿色环保的退浆废水处理工艺。

具体实施方式

实施例1

采用无机陶瓷膜处理退浆废水，陶瓷膜的材质是氧化铝，平均孔径500 nm，废水中的浆料成分为聚丙烯酸酯，日处理量为500m³。进水浆料浓度为0.5%，日运行时间为20h，所需膜面积为250m²，单只膜组件膜面积为15.86m²，共需要膜组件16支，单只膜组件含61支膜元件。

第1步、来自不同生产车间的退浆废水进入缓冲槽均质后进入循环槽，进水COD_Cr至12000 mg/L，碱浓度0.7%，精炼剂浓度0.5%。设定过滤压力0.05 MPa、膜面流速1m/s，经过陶瓷膜连续浓缩至40倍后，清液COD_Cr值为8000 mg/L，清液中碱浓度和精炼剂浓度与进水一致。返回至退浆车间后，可以用于退浆工序。

第2步、将得到的浓缩液浆料通过陶瓷膜进行加软水渗析，压力0.05 MPa，膜面流速 1m/s，当检测到透过液中的pH在7~7.5时，停止渗析，进行浓缩后，使浆料浓度达到15%(w/w)，回收率为89%，将浓缩液由浆料生产厂家加工处理后用于浆料的生产，渗析得到的渗析液返回至第1步的缓冲槽。

采用第1步的陶瓷膜的清液对膜进行洗涤，清洗过程参数是：温度50℃、膜面流速5 m/s、压力0.01 MPa、清洗时间1小时。经过10次运行、洗涤之后，较第一次使用时，陶瓷膜的纯水通量恢复率为80%，满足工程所需。

实施例2

采用无机陶瓷膜处理退浆废水，陶瓷膜的材质是氧化锆，平均孔径200 nm，废水中的浆料成分为聚丙烯酸酯，日处理量为500m³。进水浆料浓度为0.5%，日运行时间为20h，所需膜面积为250m²，单只膜组件膜面积为15.86m²，共需要膜组件16支，单只膜组件含61支膜元件。

第1步、来自不同生产车间的退浆废水进入缓冲槽均质后进入循环槽，进水COD_Cr至12000 mg/L，碱浓度0.7%，精炼剂浓度0.5%。设定过滤压力0.2 MPa、膜面流速2m/s，经过陶瓷膜连续浓缩至10倍后，清液COD_Cr值为6000 mg/L，清液中碱浓度和精炼剂浓度与进水一致。返回至退浆车间后，可以用于退浆工序。

第2步、将得到的浓缩液浆料通过陶瓷膜进行加软水渗析，压力0.2 MPa、膜面流速2m/s，当检测到透过液中的pH在7~7.5时，停止渗析，进行浓缩后，使浆料浓度达到16%(w/w)，回收率为91%，将浓缩液由浆料生产厂家加工处理后用于浆料的生产，渗析得到的渗析液返回至第1步的缓冲槽。

采用第1步的陶瓷膜的清液对膜进行洗涤，清洗过程参数是：温度70℃、膜面流速3 m/s、压力0.03 MPa、清洗时间2小时。经过10次运行、洗涤之后，较第一次使用时，陶瓷膜的纯水通量恢复率为75%，满足工程所需。

实施例3

采用无机陶瓷膜处理退浆废水，陶瓷膜的材质是氧化锆，平均孔径50 nm，废水中的浆料成分为聚丙烯酸酯，日处理量为500m³。进水浆料浓度为0.5%，日运行时间为20h，所需膜面积为250m²，单只膜组件膜面积为15.86m²，共需要膜组件16支，单只膜组件含61支膜元件。

第1步、来自不同生产车间的退浆废水进入缓冲槽均质后进入循环槽，进水COD_Cr至12000 mg/L，碱浓度0.7%，精炼剂浓度0.5%。设定过滤压力0.5 MPa、膜面流速5m/s，经过陶瓷膜连续浓缩至5倍后，清液COD_Cr值为4000 mg/L，清液中碱浓度和精炼剂浓度与进水一致。返回至退浆车间后，可以用于退浆工序。

第2步、将得到的浓缩液浆料通过陶瓷膜进行加软水渗析，0.5 MPa、膜面流速5m/s，当检测到透过液中的pH在7~7.5时，停止渗析，进行浓缩后，使浆料浓度达到18%(w/w)，回收率为92%，将浓缩液由浆料生产厂家加工处理后用于浆料的生产，渗析得到的渗析液返回至第1步的缓冲槽。

采用第1步的陶瓷膜的清液对膜进行洗涤，清洗过程参数是：温度70℃、膜面流速5 m/s、压力0.03 MPa、清洗时间3小时。经过10次运行、洗涤之后，较第一次使用时，陶瓷膜的纯水通量恢复率为80%，满足工程所需。

实施例4

采用无机陶瓷膜处理退浆废水，陶瓷膜的材质是氧化锆，平均孔径20 nm，废水中的浆料成分为聚丙烯酸酯，日处理量为500m³。进水浆料浓度为0.5%，日运行时间为20h，所需膜面积为250m²，单只膜组件膜面积为15.86m²，共需要膜组件16支，单只膜组件含61支膜元件。

第1步、来自不同生产车间的退浆废水进入缓冲槽均质后进入循环槽，进水COD_Cr至12000 mg/L，碱浓度0.7%，精炼剂浓度0.5%。设定过滤压力0.5 MPa、膜面流速5m/s，经过陶瓷膜连续浓缩至10倍后，清液COD_Cr值为3000 mg/L，清液中碱浓度和精炼剂浓度与进水一致。返回至退浆车间后，可以用于退浆工序。

第2步、将得到的浓缩液浆料通过陶瓷膜进行加软水渗析，0.5 MPa、膜面流速5m/s，当检测到透过液中的pH在7~7.5时，停止渗析，进行浓缩后，使浆料浓度达到7%(w/w)，回收率为93%，将浓缩液由浆料生产厂家加工处理后用于浆料的生产，渗析得到的渗析液返回至第1步的缓冲槽。

采用第1步的陶瓷膜的清液对膜进行洗涤，清洗过程参数是：温度70℃、膜面流速5 m/s、压力0.03 MPa、清洗时间3小时。经过10次运行、洗涤之后，较第一次使用时，陶瓷膜的纯水通量恢复率为85%，满足工程所需。

实施例5

第1步、来自不同生产车间的退浆废水进入缓冲槽均质后进入循环槽，进水COD_Cr至12000 mg/L，碱浓度0.7%，精炼剂浓度0.5%。设定过滤压力0.3 MPa、膜面流速4m/s，经过陶瓷膜连续浓缩至15倍后，清液COD_Cr值为2000 mg/L，清液中碱浓度和精炼剂浓度与进水一致。返回至退浆车间后，可以用于退浆工序，渗析得到的渗析液返回至第1步的缓冲槽。

第2步、将得到的浓缩液浆料通过陶瓷膜进行加软水渗析，0.3 MPa、膜面流速4m/s，当检测到透过液中的pH在7~7.5时，停止渗析，进行浓缩后，使浆料浓度达到25%(w/w)，回收率为98%，将浓缩液由浆料生产厂家加工处理后用于浆料的生产。

采用第1步中陶瓷膜的清液对膜进行洗涤，清洗过程参数是：温度60℃、膜面流速4 m/s、压力0.01 MPa、清洗时间3小时。经过10次运行、洗涤之后，较第一次使用时，陶瓷膜的纯水通量恢复率为90%，满足工程所需。

Claims

1.一种退浆废水膜法处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

第1步、将聚丙烯酸酯退浆废水送入陶瓷膜过滤器中进行过滤，得到第一浓缩液和第一渗透液，第一渗透液送至退浆车间作为退浆液回用；

第2步、第1步所得的第一浓缩液进行加水渗析，得到第二渗透液，当第二渗透液的pH为7~7.5时，停止渗析，开始进行浓缩，得到第二浓缩液，第二浓缩液用于浆料回收，第一渗透液返回至聚丙烯酸酯退浆废水罐；所述的陶瓷膜的平均孔径是20～200 nm；在所述的过滤或者渗析过程中的压力范围是0.2～0.5 MPa；在所述的过滤或者渗析过程中的膜面流速的范围是2～5 m/s。

2.根据权利要求1所述的退浆废水膜法处理工艺，其特征在于：在第1步之前，需要对退浆废水进行均质处理。

3.根据权利要求1所述的退浆废水膜法处理工艺，其特征在于：第1步的过滤操作中，浓缩倍数是5～40倍。