CN104710045A

CN104710045A - 一种新型印染废水综合处理系统及方法

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Publication number: CN104710045A
Application number: CN201510127227.7A
Authority: CN
Inventors: 王冰; 张研; 郑贵堃
Original assignee: INNER MONGOLIA TIANYI ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Wang Bing
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2035-03-23
Also published as: CN104710045B

Abstract

本发明涉及一种新型印染废水综合处理系统，它包括预处理单元、污水富集单元和超临界水氧化单元；预处理单元包括筛滤装置和调节池；污水富集单元包括膜过滤系统和膜浓缩系统，膜过滤系统的入口连接预处理单元的出口，膜浓缩系统的产水出口连接一清水池；超临界水氧化单元的启动燃料系统、超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统依次连接，超临界水氧化反应器的污水入口连接污水富集单元的浓水出口，超临界水氧化反应器的氧气入口连接氧气供应系统，气液分离系统的出口连接清水池。本发明将膜富集与超临界水氧化结合运用，使更大范围COD值印染废水能进行超临界水氧化处理，有机物去除率高，出水色度达标，产生的资源、能源直接利用或回收。

Description

一种新型印染废水综合处理系统及方法

技术领域

本发明属于污水处理及资源能源循环回收领域，涉及一种新型印染废水综合处理系统及方法。

背景技术

印染行业是工业废水排放大户，据不完全统计，全国印染废水每天排放量为3×106～4×106m³。印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。印染废水水量较大，每印染加工1吨纺织品耗水100～200吨，其中80～90％成为废水。废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等，纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水之一。

近年来由于化学纤维织物的发展，仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、人造丝碱解物(主要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，其COD浓度也由原来的数百mg/L上升到2000-3000mg/L，从而使原有的印染废水生物处理系统COD去除率从70％下降到50％左右，甚至更低，传统的生物处理工艺已受到严重挑战；传统的化学沉淀和气浮法对这类印染废水的COD去除率也仅为30％左右。因此，需要寻求一种更适合印染废水特点的综合处理系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有印染废水处理技术存在的问题和不足，提供一种处理效率高、零污染排放、操作简单、可同时实现能源和资源回收利用、节省投入、处理成本较低的新型印染废水综合处理系统及方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种新型印染废水综合处理系统，其特征在于:它包括预处理单元、污水富集单元和超临界水氧化单元；所述预处理单元包括依次连通的筛滤装置和调节池；所述污水富集单元包括依次连通的膜过滤系统和膜浓缩系统，所述膜过滤系统的入口连接所述预处理单元的出口，所述膜浓缩系统的产水出口连接一清水池；

所述超临界水氧化单元包含氧气供应系统、启动燃料系统、超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统，其中，启动燃料系统、超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统依次连接，所述超临界水氧化反应器的污水入口连接所述污水富集单元的浓水出口，超临界水氧化反应器的氧气入口连接所述氧气供应系统，所述气液分离系统的出口连接所述清水池。

所述膜浓缩系统包括第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器和第四过滤器；所述第一过滤器的浓水出口连接所述第二过滤器的入口，所述第二过滤器的浓水出口连接所述第三过滤器的入口，所述第三过滤器的浓水出口连接所述超临界水氧化反应器的污水入口；所述第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器的产水出口均连接所述第四过滤器的入口，所述第四过滤器的浓水出口连接所述第一过滤器的入口，所述第四过滤器的产水出口连接所述清水池。

所述第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器和第四过滤器均为碟管式膜分离装置，该碟管式膜分离装置由耐压外壳、电源端盖、进水端盖、导流盘，碟片式膜袋、电极板及中心拉杆构成，电源端盖、多个导流盘及进水端盖依次叠放，并在其中部采用中心拉杆穿装固定，耐压外壳密封固装于电源端盖及进水端盖外，导流盘外周与耐压外壳之间形成原水通道，导流盘中部制有槽口，以形成过滤通道，导流盘中心与中心拉杆之间形成产水通道，在相邻两导流盘之间叠装碟片式膜袋，碟片式膜袋与上下的导流盘之间不接触，形成过滤通道，在叠片式膜袋内部安装电极板。

所述筛滤装置为细栅格或筛网。

所述超临界水氧化反应器包括筒体、燃烧器、蒸发壁；所述筒体内部同心设置蒸发壁，所述蒸发壁与筒体之间形成沿筒体轴向分布的多级环状的封闭的狭隙，每个所述狭隙在筒体上开有入水口，经由入水口通入的液体能够通过所述蒸发壁渗入，在蒸发壁内表面形成水膜；所述燃烧器自筒体顶部伸入，所述燃烧器的燃烧嘴位于所述筒体内，蒸发壁由多孔材料制成，所述液体为亚临界水，筒体上部制有污水入口及氧气入口，燃烧器制有燃料入口及氧气入口，筒体底部制有液体排出口。

所述气液分离系统的气体出口依次连接压力能回收系统、富氧回用系统和所述氧气供应系统。

所述气固分离系统和气液分离系统之间设置热交换系统，所述热交换系统的蒸汽出口连接蒸汽利用设备。

一种新型印染废水综合处理方法，其步骤包括：

1)均质：印染废水经筛滤装置进入调节池，进行均质均量调节；

2)膜过滤、膜浓缩：经过均质均量调节的印染废水进入膜过滤系统，去除废水中残留的悬浮物以及浊度，之后进入膜浓缩系统，输出浓水；

3)超临界水氧化：将所述浓水输入超临界水氧化反应器，同时氧气供应系统输出的氧气、启动燃料设备输出的燃料分别进入超临界水氧化反应器进行氧化反应，去除所述浓水中的有机物，生成超临界流体和无机盐；

4)气固分离：在超临界水氧化反应器内氧化反应后的超临界流体和无机盐通过旋风分离器进行脱盐；

5)气液分离：经过脱盐后的超临界流体进入气液分离系统中进行气相和液相的分离，气体部分为二氧化碳和氧气，液体部分为水，气液分离得到的清水进入清水池。

如权利要求8所述的一种新型印染废水综合处理方法，其特征在于：所述步骤2)中的膜浓缩过程包括：将过滤后的稀土废水依次经第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器的三次浓缩，将第三过滤器输出的浓水进行超临界水氧化；所述第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器的产水输入第四过滤器，所述第四过滤器的浓水返回所述第一过滤器，所述第四过滤器的产水进行回收。

如权利要求8或9所述的一种新型印染废水综合处理方法，其特征在于：所述步骤5)产生的气体进入压力能回收系统，可以对压力能进行回收，经分离后得到二氧化碳和氧气，所述的氧气在系统中进行回用。

本发明的优点和有益效果为：

针对印染废水COD值比较大的情况，在超临界水氧化工艺的前端添加膜富集(MET：Membrane Enrich Treatment)工艺对废水进行浓缩。浓水中的有机物高度富集，进入超临界水氧化系统进行处理；同时经过膜浓缩工艺的产水为中水进行回用。膜富集(MET)与超临界水氧化(SCWO)的结合使大COD值的印染废水能够进行超临界水氧化处理，实现零污染排放，有机物去除率可达百分之九十九以上，出水色度达标，稀土废水处理过程中产生的资源、能源直接利用或回收，可节省投资，降低处理成本。

本发明的超临界水氧化反应器采用多层筒体，各层筒体和蒸发壁之间形成相互独立的区域，进入此区域的为亚临界水，亚临界水在压差的作用下，流入蒸发壁内表面，由于蒸发壁采用多级安装，各个分区单独调节进水量，保证了在其上形成一层厚度均匀的水膜，溶解了在超临界反应过程中产生的无机盐，阻止了无机盐在内壁上的结垢，同时防止了腐蚀性物质与内筒壁接触从而造成的腐蚀；脱盐后的反应流体从底部流出，提高了装置的安全性，蒸发壁的使用降低了对反应釜筒体材料的选择难度；同时当蒸发壁破碎或者堵塞时，无需更换所有蒸发壁，只需更换损坏的蒸发壁即可使用。

附图说明

图1为新型印染废水综合处理系统的结构示意图；

图2为本发明中的碟管式膜分离装置的结构示意图；

图3为本发明中的碟管式膜分离装置中的电极板的结构示意图；

图4为本发明中的超临界水氧化反应器的结构示意图。

附图标记说明：

细格栅1、调节池2、膜过滤系统3、第一碟管式膜分离装置(DTNF1)4、第二碟管式膜分离装置(DTNF2)5、第三碟管式膜分离装置(DTNF3)6、第四碟管式膜分离装置(DTNF4)7、清水池8，启动燃料系统9、超临界水氧化(SCWO)反应器10、气固分离系统11、热交换系统12、气液分离系统13、压力能回收系统14、氧气提供系统15、固体盐类收集设备16、蒸汽利用设备17、富氧回用系统18、产水通道19、中心拉杆20、电源端盖21、耐压外壳22、浓水出口23、产水出口24、进水端盖25、原水进口26、原水通道27、导流盘28，碟片式膜袋29、电极板30、过滤通道31、槽口32、接线柱避让孔33、接线柱安装孔34、筒体35、入水口36、狭隙37、污水入口及氧气入口38、燃烧器制有燃料入口及氧气入口39、燃烧器40、蒸发壁41、液体排出口42。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种新型印染废水综合处理系统，包括预处理单元、污水富集单元、超临界水氧化单元，预处理单元、污水富集单元、超临界水氧化单元依次连通。

预处理单元，包括细格栅1、调节池2，细格栅、调节池依次连通。

污水富集单元，包括膜过滤系统3、第一碟管式膜分离装置(DTNF1)4、第二碟管式膜分离装置(DTNF2)5、第三碟管式膜分离装置(DTNF3)6、第四碟管式膜分离装置(DTNF4)7、清水池8，膜过滤系统、第一碟管式膜分离装置(DTNF1)、第二碟管式膜分离装置(DTNF2)、第三碟管式膜分离装置(DTNF3)依次连通，第一碟管式膜分离装置(DTNF1)、第二碟管式膜分离装置(DTNF2)、第三碟管式膜分离装置(DTNF3)、清水池、细格栅均与第四碟管式膜分离装置(DTNF4)连通；第三碟管式膜分离装置(DTNF3)与超临界水氧化(SCWO)反应器连通。

如图2所示，上述碟管式膜分离装置由耐压外壳22、电源端盖21、进水端盖25、导流盘28，碟片式膜袋29、电极板30及中心拉杆20构成，电源端盖、多个导流盘及进水端盖依次叠放，并在其中部采用中心拉杆穿装固定。耐压外壳密封固装于电源端盖及进水端盖外，导流盘外周与耐压外壳之间形成原水通道27，导流盘中部制有槽口32，以形成过滤通道31，导流盘中心与中心拉杆之间形成产水通道19，在相邻两导流盘之间叠装碟片式膜袋，碟片式膜袋与上下的导流盘之间不接触，形成过滤通道。在叠片式膜袋内部安装电极板。

如图3所示，电极板制有接线柱安装孔34，与接线柱安装孔相对一侧制有接线柱避让孔33，形成叉指电极的两电极板为对称放置，两相邻电极板形成叉指电极。进水端盖制有与原水通道连通的原水进口26，进水端盖还制有与过滤通道连通的浓水出口23，及与产水通道连通的产水出口24。产水出口制于下护套侧壁。

超临界水氧化单元，包含氧气提供系统15、启动燃料系统9、超临界水氧化(SCWO)反应器10、气固分离系统11、热交换系统12、压力能回收系统14、气液分离系统13、富氧回用系统18，氧气提供系统、启动燃料系统均与超临界水氧化(SCWO)反应器连通，超临界水氧化(SCWO)反应器、气固分离系统、热交换系统、气液分离系统、压力能回收系统依次连通，气液分离系统的气体出口依次连接富氧回用系统和所述氧气供应系统。

热交换系统的蒸汽出口连接蒸汽利用设备17，气固分离系统的固体出口连接至固体盐类收集设备16。气液分离系统同时与清水池连通，富氧回用系统同时与氧气提供系统连通。

如图4所示，超临界水氧化(SCWO)反应器，其包括筒体35、燃烧器40、蒸发壁41；所述筒体内部同心设置蒸发壁，所述蒸发壁与筒体之间形成沿筒体轴向分布的多级环状的封闭的狭隙37，每个所述狭隙在筒体上开有入水口36，经由入水口通入的液体能够通过所述蒸发壁渗入，在蒸发壁内表面形成水膜；燃烧器自筒体顶部伸入，所述燃烧器的燃烧嘴位于筒体内，蒸发壁由多孔材料制成，所述液体为亚临界水，筒体上部制有污水入口及氧气入口38，燃烧器制有燃料入口及氧气入口39，筒体底部制有液体排出口42。

一种新型印染废水综合处理方法，包括如下步骤：

本实施例中，设计进水COD为1000mg/L。

(1)均质：印染废水经细格栅过滤后进入调节池，进行均质均量调节。

(2)膜过滤：经过均质均量调节的印染废水进入UF膜过滤系统，去除废水中残留的悬浮物以及降低浊度，经过膜过滤后的印染废水进入第一碟管式膜分离装置(DTNF1)。

(3)膜浓缩：经过膜过滤后的印染废水进入第一碟管式膜分离装置(DTNF1)进行过滤浓缩，其浓水再次进入第二碟管式膜分离装置(DTNF2)进行二次过滤浓缩，其浓水再次进入第三碟管式膜分离装置(DTNF3)进行第三次过滤浓缩，经过三次过滤浓缩后的浓水进入超临界水氧化反应器；从第一碟管式膜分离装置(DTNF1)、第二碟管式膜分离装置(DTNF2)、第三碟管式膜分离装置(DTNF3)的产水口出来的产水均进入第四碟管式膜分离装置(DTNF4)进行再次过滤浓缩，第四碟管式膜分离装置(DTNF4)的产水进入清水池回用，经过第四碟管式膜分离装置(DTNF4)的产出的浓水返回到细格栅继续进行膜浓缩处理。

(4)超临界水氧化(SCWO)：经过膜浓缩后的浓水、氧气提供系统制备的氧气、启动燃料系统的燃料分别进入超临界水氧化反应器进行氧化反应，工作压力在25-28MPa，工作温度在400-500℃，以去除大部分有机物，生成含有无机盐的超临界流体。

(5)气固分离：在超临界水氧化反应器内氧化反应后的超临界流体和无机盐通过旋风分离器进行分离，无机盐以固体的形式脱除由固体盐类收集设备收集。

(6)气液分离：脱盐后的超临界流体进入热交换系统多级换热，热能转换为蒸汽进入蒸汽利用设备进行发电或供暖等；气液分离系统通过背压阀控制压力到5～10MPa，进行气相和液相分离，气体部分为二氧化碳和多余氧气混合，液体部分为水，气液分离得到的清水直接进入清水池予以利用。

(7)富氧回用：气液分离后的气体进入到压力能回收系统回收压力能，并将其分离为二氧化碳和氧气，多余的氧气可以直接在本系统中富氧回用系统，予以回收利用。

Claims

1.一种新型印染废水综合处理系统，其特征在于:它包括预处理单元、污水富集单元和超临界水氧化单元；所述预处理单元包括依次连通的筛滤装置和调节池；所述污水富集单元包括依次连通的膜过滤系统和膜浓缩系统，所述膜过滤系统的入口连接所述预处理单元的出口，所述膜浓缩系统的产水出口连接一清水池；

2.根据权利要求1所述的新型印染废水综合处理系统，其特征在于:所述膜浓缩系统包括第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器和第四过滤器；所述第一过滤器的浓水出口连接所述第二过滤器的入口，所述第二过滤器的浓水出口连接所述第三过滤器的入口，所述第三过滤器的浓水出口连接所述超临界水氧化反应器的污水入口；所述第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器的产水出口均连接所述第四过滤器的入口，所述第四过滤器的浓水出口连接所述第一过滤器的入口，所述第四过滤器的产水出口连接所述清水池。

3.如权利要求2所述的新型印染废水综合处理系统,其特征在于：所述第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器和第四过滤器均为碟管式膜分离装置，该碟管式膜分离装置由耐压外壳、电源端盖、进水端盖、导流盘，碟片式膜袋、电极板及中心拉杆构成，电源端盖、多个导流盘及进水端盖依次叠放，并在其中部采用中心拉杆穿装固定，耐压外壳密封固装于电源端盖及进水端盖外，导流盘外周与耐压外壳之间形成原水通道，导流盘中部制有槽口，以形成过滤通道，导流盘中心与中心拉杆之间形成产水通道，在相邻两导流盘之间叠装碟片式膜袋，碟片式膜袋与上下的导流盘之间不接触，形成过滤通道，在叠片式膜袋内部安装电极板。

4.如权利要求1或2或3所述的新型印染废水综合处理系统,其特征在于：所述筛滤装置为细栅格或筛网。

5.根据权利要求1所述的新型印染废水综合处理系统,其特征在于：所述超临界水氧化反应器包括筒体、燃烧器、蒸发壁；所述筒体内部同心设置蒸发壁，所述蒸发壁与筒体之间形成沿筒体轴向分布的多级环状的封闭的狭隙，每个所述狭隙在筒体上开有入水口，经由入水口通入的液体能够通过所述蒸发壁渗入，在蒸发壁内表面形成水膜；所述燃烧器自筒体顶部伸入，所述燃烧器的燃烧嘴位于所述筒体内，蒸发壁由多孔材料制成，所述液体为亚临界水，筒体上部制有污水入口及氧气入口，燃烧器制有燃料入口及氧气入口，筒体底部制有液体排出口。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的一种新型印染废水综合处理系统,其特征在于：所述气液分离系统的气体出口依次连接压力能回收系统、富氧回用系统和所述氧气供应系统。

7.根据权利要求1或2或3或5所述的一种新型印染废水综合处理系统,其特征在于：所述气固分离系统和气液分离系统之间设置热交换系统，所述热交换系统的蒸汽出口连接蒸汽利用设备。

8.一种新型印染废水综合处理方法，其步骤包括：

9.如权利要求8所述的一种新型印染废水综合处理方法，其特征在于：所述步骤2)中的膜浓缩过程包括：将过滤后的稀土废水依次经第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器的三次浓缩，将第三过滤器输出的浓水进行超临界水氧化；所述第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器的产水输入第四过滤器，所述第四过滤器的浓水返回所述第一过滤器，所述第四过滤器的产水进行回收。

10.如权利要求8或9所述的一种新型印染废水综合处理方法，其特征在于：所述步骤5)产生的气体进入压力能回收系统，可以对压力能进行回收，经分离后得到二氧化碳和氧气，所述的氧气在系统中进行回用。