CN104609605B - 一种实现印染染色废水回用和染料回收的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种印染废水回用，尤其是涉及一种基于膜分离技术的印染废水水溶性染料回收的装置及方法。装置包括与废水收集池相连通的原水增压泵、自清洗过滤器、精密过滤器、超滤膜组件、超滤反洗泵、超滤水箱、高压泵、纳滤膜组件、还原剂和阻垢剂投加系统。所述的染色废水排至废水收集池，经原水增压泵泵入自清洗过滤器，去除大颗粒悬浮物及杂质，然后，进入精密过滤器去除剩余悬浮物，而后进入超滤膜去除细菌、胶体、大分子有机物，最后经高压泵泵入纳滤膜装置，去除小分子有机物及二价离子，产出高品质再生水，同时截留回收大部分活性染料分子。

Description

一种实现印染染色废水回用和染料回收的装置及其方法

技术领域

本发明属于废物处理及回用技术领域，涉及一种印染废水回用，特别涉及一种基于膜分离技术的染色废水水溶性染料回收的装置及方法。

背景技术

印染行业是我国工业废水排放大户，占全国工业废水统计排放量的7.5％，印染废水水量大、水质复杂、有机污染物含量高、色度大、可生化性差，是较难处理的一类工业废水。印染废水直接排放不仅会给环境造成污染，而且还是一种水资源的浪费，如何有效的利用现有的废水资源，变废为宝，是应对环境污染与缓解水资源匮乏的有效途径；另一方面，当前企业大多致力于综合废水集中处理，而对于以回收有用污染物质，尤其是染料并进行资源化利用为目的的过程控制相对较少，这样不仅加大了综合废水处理量，增加了处理成本，且增加了处理难度，往往不能保证综合废水的处理效果而真正实现达标排放。染色废水中往往有相当一部分未利用的染料，若能予以回收并重新利用，不仅具有较高的经济效益，且可大大降低染色废水的污染负荷。

对于水不溶性染料和经简单处理易转化为不溶性状态染料等的染色废水可采用自然沉淀、絮凝沉淀、气浮、过滤、吸附、膜分离等方法进行固液分离，对染料予以回收。对于水溶性染料如活性、直接染料等，由于其亲水性强，更难于从废水中直接分离。而以染料回收为主要目的的处理方法，可采用膜分离技术。超滤和纳滤都可用于处理印染废水，并且具有各自的特点。若将两者相结合，不仅可以达到对污水的处理要求，而且可以减轻膜的污染，是一种行之有效的污水处理方案。由于超滤对溶解性物质的脱除效果不明显，因此可采用超滤/纳滤相结合的双膜集成工艺处理污水。超滤作为纳滤的预处理，可以减轻纳滤膜的污染，提高污水处理效果。而纳滤膜则注重于水溶性染料分子的截留和浓缩，满足染料回收需求。双膜集成较以往的单一的膜技术处理印染废水具有特有的优势，不仅使处理后的废水达到回用的目的，而且为染色废水的水溶性染料回收提供了可能。

发明内容

本发明针对以活性染料和直接染料等水溶性染料为主的印染废水，其处理难度大、成本高、操作复杂、难以生物脱色以及易形成二次污染的缺点，提供一种染色废水污染物去除率高、脱色效果明显、既能够实现废水回用也能使水溶性染料分离回收的装置及其方法。

本发明所述的染色废水是指在染色工段以活性染料、直接染料等水溶性小分子染料为原料进行染色而排放的的混合废水，称为染色废水。

本发明的技术方案如下：

一种实现印染染色废水回用和染料回收的装置包括废水收集池、原水增压泵、自清洗过滤器、精密过滤器、超滤膜组件、超滤反洗泵、超滤水箱、高压泵、纳滤膜组件、还原剂和阻垢剂投加系统；所述的还原剂和阻垢剂投加系统包括还原剂投加装置和阻垢剂投加装置；所述的废水收集池、原水增压泵、自清洗过滤器、精密过滤器和超滤膜组件的进水端依次连接，所述的精密过滤器的进水端同时连接还原剂投加装置；所述的超滤膜组件包括进水端、浓水端和出水端，浓水端与后续综合废水处理车间相通，所述的超滤膜组件的出水端、超滤水箱和超滤反洗泵依次连接，所述超滤反洗泵与超滤膜组件相通，所述的超滤水箱连接高压泵，所述高压泵进水端与阻垢剂投加装置相通，所述的高压泵连接纳滤膜组件进水端，所述纳滤膜组件包括进水端、出水端和浓水端，所述浓水端与后续染料回收收集池相通，所述纳滤膜出水端与后续回用水收集池相通。

所述自清洗过滤器的过滤规格为50μ。

所述精密过滤器的过滤规格为5μ。

所述超滤膜组件的超滤膜为卷式超滤膜，膜材质为PVDF，截留分子量30000道尔顿，操作压力0.8-1.2bar。

所述纳滤膜组件的纳滤膜为卷式低压纳滤膜，膜材质为芳香聚酰胺，截留分子量300道尔顿，该种膜具有操作压力低、染料截留率大而脱盐率相对较低的优势，能够使浓缩液富集水溶性染料而易于回收。膜组件操作压力6-8bar，染料回收率95％，二价离子脱除率85％，一价离子脱除率15％。

所述废水收集池和超滤水箱安装有液位变送器。

所述还原剂和阻垢剂加药装置包括溶药箱、计量箱、加药计量泵和液位变送器。

所述还原剂为亚硫酸氢钠溶液，所述阻垢剂为六偏磷酸钠。

一种实现印染染色废水回用和染料回收的装置的方法，步骤如下：

1)染色废水的预过滤

染色废水通过原水增压泵进入自清洗过滤器，除去大颗粒固体后，进入滤径为5μ的精密过滤器，去除悬浮物；

2)废水的超滤处理

精密过滤器的出水进入超滤膜组件，除去剩余悬浮物及胶体物质，同时去除大分子有机物，使出水达到纳滤进水要求；超滤膜组件运行过程采用间歇反洗和加药反洗，每运行29.5min，水力反洗一次，反洗持续时间30s；

3)废水的纳滤处理及染料回收

超滤膜组件的出水通过高压泵增压进入纳滤膜组件，除去小分子有机物和二价离子，截留水溶性染料分子，经过超滤膜组件的出水为高品质再生水，满足印染中水回用要求，出水含有Na和Cl离子，可用于染色工段的促染剂，同时，纳滤浓缩液含有较高浓度的水溶性染料，最终回用于染色工段。

经测试，经过直接膜过滤的出水为高品质再生水，各项指标优于国家标准GB/T19923-2005《城市污水再生水利用工艺用水水质》。

与现有常规的絮凝+生化+膜分离方法比较，本发明具有以下突出优点：

1)针对水溶性染料工段排放的染色废水悬浮物少，色度高的特点，采用直接膜过滤，实现中水回用和染料截留；

2)无需化学混凝反应，减少了单位产品化学药剂的消耗；

3)无需污水生物处理，保证处理效果的同时节约了运行成本且易于维护；

4)避免了水溶性染料的降解和浪费；

5)污泥的排放量减少85％；

6)截留了95％以上的水溶性染料用于生产回用，既节省了染料成本投入，又减少了综合印染废水的处理负荷以及脱色剂等化学药品消耗，避免了化学二次污染；

7)纳滤膜出水为高品质再生水，可直接回用生产，大幅减少单位产品生产用水量和废水排放量。

附图说明

附图是本发明染色废水回用和染料回收装置示意图。

图中：1废水收集池；2原水增压泵；3自清洗过滤器；4还原剂投加装置；5精密过滤器；6超滤膜组件；7浓水排放；8超滤反洗泵；9超滤水箱；10阻垢剂投加装置；11高压泵；12纳滤膜组件；13纳滤出水；14纳滤浓缩液。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如附图所示，染色废水回用和染料回收装置包括与废水收集池1相连通的原水增压泵2，原水增压泵2出水端连接自清洗过滤器3，自清洗过滤器3出水端连接有精密过滤器5，同时，还原剂投加装置4与精密过滤器5进水管道相通。精密过滤器5出水端连接超滤膜组件6，超滤膜组件6出水端与超滤水箱9相通，超滤膜组件浓水端7与综合废水处理车间相通，超滤反洗泵8与超滤水箱9连接并与超滤膜组件6相通，高压泵11与超滤水箱9连接，同时，阻垢剂投加装置10与高压泵进水端相通。高压泵出水端与纳滤膜组件12连接，纳滤膜出水端13与后续再生水收集设施相通，纳滤膜浓水端14与后续染料收集装置相通。

实施实例

进入染色废水回用和染料回收装置的原水为活性染料染色工段排出的废水。水质：COD≤120mg/L，悬浮物≤20mg/L，色度≤480(倍)，电导率≤12ms/cm(大部分是钠离子和氯离子，含有少量钙、镁、铁、氢氧根、硫酸根等离子)。

本装置包括预处理和膜浓缩回收系统两部分。

预处理包括自清洗过滤器、精密过滤器和超滤膜装置：自清洗过滤器用于去除大颗粒悬浮物、机械杂质，出水悬浮物5mg/L；精密过滤器去除剩余悬浮物(悬浮性COD)和杂质，出水悬浮物0；超滤膜装置去除细菌、胶体、大分子有机物及部分色度，出水COD 50mg/L，色度380(倍)。超滤出水进入膜浓缩回收系统，超滤浓缩液则排入综合废水处理车间进行处理。

膜浓缩回收系统为纳滤膜装置。纳滤膜能够有效去除小分子有机物及二价离子，同时能够截留浓缩大部分活性染料分子，截留率达到95％，色度≥1000(倍)而出水为高品质再生水，可回用于印染各工段。出水水质：COD≤30mg/L，悬浮物0，色度≤8(倍)，电导率≤4.0ms/cm。

Claims (10)

1.一种实现印染染色废水回用和染料回收的装置，其特征在于，该装置包括废水收集池、原水增压泵、自清洗过滤器、精密过滤器、超滤膜组件、超滤反洗泵、超滤水箱、高压泵、纳滤膜组件、还原剂和阻垢剂投加系统；所述的还原剂和阻垢剂投加系统包括还原剂投加装置和阻垢剂投加装置；所述的废水收集池、原水增压泵、自清洗过滤器、精密过滤器和超滤膜组件的进水端依次连接，所述的精密过滤器的进水端同时连接还原剂投加装置；所述的超滤膜组件包括进水端、浓水端和出水端，浓水端与后续综合废水处理车间相通，所述的超滤膜组件的出水端、超滤水箱和超滤反洗泵依次连接，所述超滤反洗泵与超滤膜组件相通，所述的超滤水箱连接高压泵，所述高压泵进水端与阻垢剂投加装置相通，所述的高压泵连接纳滤膜组件进水端，所述纳滤膜组件包括进水端、出水端和浓水端，所述浓水端与后续染料回收收集池相通，所述纳滤膜出水端与后续回用水收集池相通。

2.根据权利要求1所述的实现印染染色废水回用和染料回收的装置，其特征在于，所述自清洗过滤器的过滤规格为50μ，所述精密过滤器的过滤规格为5μ。

3.根据权利要求1或2所述的实现印染染色废水回用和染料回收的装置，其特征在于，所述超滤膜组件的超滤膜为卷式超滤膜，膜材质为PVDF，截留分子量30000道尔顿，操作压力0.8-1.2bar；所述纳滤膜组件的纳滤膜为卷式低压纳滤膜，膜材质为芳香聚酰胺，截留分子量300道尔顿，膜组件操作压力6-8bar。

4.根据权利要求1或2所述的实现印染染色废水回用和染料回收的装置，其特征在于，所述的废水收集池和超滤水箱安装有液位变送器。

5.根据权利要求3所述的实现印染染色废水回用和染料回收的装置，其特征在于，所述的废水收集池和超滤水箱安装有液位变送器。

6.根据权利要求1、2或5所述的实现印染染色废水回用和染料回收的装置，其特征在于，所述还原剂投加装置和阻垢剂投加装置均包括溶药箱、计量箱、加药计量泵和液位变送器。

7.一种用权利要求1、2或5所述的实现印染染色废水回用和染料回收的装置的方法，其特征在于，步骤如下：

1)染色废水的预过滤

染色废水通过原水增压泵进入自清洗过滤器，除去大颗粒固体后，进入滤径为5μ的精密过滤器，去除悬浮物；

2)废水的超滤处理

精密过滤器的出水进入超滤膜组件，除去剩余悬浮物及胶体物质，同时去除大分子有机物，使出水达到纳滤进水要求；超滤膜组件运行过程采用间歇反洗和加药反洗，每运行29.5min，水力反洗一次，反洗持续时间30s；

3)废水的纳滤处理及染料回收

超滤膜组件的出水通过高压泵增压进入纳滤膜组件，除去小分子有机物和二价离子，截留水溶性染料分子，经过超滤膜组件的出水为高品质再生水，满足印染中水回用要求，出水含有Na和Cl离子，可用于染色工段的促染剂，同时，纳滤浓缩液含有较高浓度的水溶性染料，最终回用于印染工段。

8.一种用权利要求3所述的实现印染染色废水回用和染料回收的装置的方法，其特征在于，步骤如下：

1)染色废水的预过滤

染色废水通过原水增压泵进入自清洗过滤器，除去大颗粒固体后，进入滤径为5μ的精密过滤器，去除悬浮物；

2)废水的超滤处理

精密过滤器的出水进入超滤膜组件，除去剩余悬浮物及胶体物质，同时去除大分子有机物，使出水达到纳滤进水要求；超滤膜组件运行过程采用间歇反洗和加药反洗，每运行29.5min，水力反洗一次，反洗持续时间30s；

3)废水的纳滤处理及染料回收

超滤膜组件的出水通过高压泵增压进入纳滤膜组件，除去小分子有机物和二价离子，截留水溶性染料分子，经过超滤膜组件的出水为高品质再生水，满足印染中水回用要求，出水含有Na和Cl离子，可用于染色工段的促染剂，同时，纳滤浓缩液含有较高浓度的水溶性染料，最终回用于印染工段。

9.一种用权利要求4所述的实现印染染色废水回用和染料回收的装置的方法，其特征在于，步骤如下：

1)染色废水的预过滤

染色废水通过原水增压泵进入自清洗过滤器，除去大颗粒固体后，进入滤径为5μ的精密过滤器，去除悬浮物；

2)废水的超滤处理

精密过滤器的出水进入超滤膜组件，除去剩余悬浮物及胶体物质，同时去除大分子有机物，使出水达到纳滤进水要求；超滤膜组件运行过程采用间歇反洗和加药反洗，每运行29.5min，水力反洗一次，反洗持续时间30s；

3)废水的纳滤处理及染料回收

超滤膜组件的出水通过高压泵增压进入纳滤膜组件，除去小分子有机物和二价离子，截留水溶性染料分子，经过超滤膜组件的出水为高品质再生水，满足印染中水回用要求，出水含有Na和Cl离子，可用于染色工段的促染剂，同时，纳滤浓缩液含有较高浓度的水溶性染料，最终回用于印染工段。

10.一种用权利要求6所述的实现印染染色废水回用和染料回收的装置的方法，其特征在于，步骤如下：

1)染色废水的预过滤

染色废水通过原水增压泵进入自清洗过滤器，除去大颗粒固体后，进入滤径为5μ的精密过滤器，去除悬浮物；

2)废水的超滤处理

精密过滤器的出水进入超滤膜组件，除去剩余悬浮物及胶体物质，同时去除大分子有机物，使出水达到纳滤进水要求；超滤膜组件运行过程采用间歇反洗和加药反洗，每运行29.5min，水力反洗一次，反洗持续时间30s；

3)废水的纳滤处理及染料回收

超滤膜组件的出水通过高压泵增压进入纳滤膜组件，除去小分子有机物和二价离子，截留水溶性染料分子，经过超滤膜组件的出水为高品质再生水，满足印染中水回用要求，出水含有Na和Cl离子，可用于染色工段的促染剂，同时，纳滤浓缩液含有较高浓度的水溶性染料，最终回用于印染工段。