CN105350205A - 基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备，包括氧气发生器、高浓度臭氧制取系统、初级臭氧混合器、水泵、高浓度臭氧水制取系统、臭氧气体浓度检测仪和臭氧水浓度检测仪。本发明能由源头减少污染物的使用，在染色的后处理皂洗工艺内使用臭氧脱色功能，能把纱线、织物等被染色物的浮色有效除去，使用被染色物的色牢度大幅提高，有效减少传统染色工艺由于色牢度不好，需要增加皂洗次数的问题，能大幅降低皂洗用水、及能耗。本发明能把初级污水处理前移至染色机内处理，处理效率高，效果好，设备简单，具有节水节助剂、减少污染物排放，自动化程度高，染色工艺效率高、质量好，稳定性高，运行安全可靠等特点。

Description

基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备

技术领域

本发明涉及染色机械技术领域，具体涉及一种利用臭氧进行纱线或织物的染色、漂洗、皂洗工艺及废水处理的设备。

背景技术

印染废水的水质随采用的纤维种类和加工工艺的不同而异，污染物组分差异很大。印染废水一般具有污染物浓度高、种类多、含有毒有害成分及色度高等特点。一般印染废水pH值为6~10，CODCr为400~1000mg/L，BOD5为100~400mg/L，SS为100~200mg/L，色度为100~400倍。印染废水COD高, 主要是加工生产中运用的大量助剂(渗透剂、助染剂等) 95%以上滞留在印染混合废水中, 是造成COD 浓度高的主要原因。在处理工艺技术上, 由于染料废水以有机物组成形式为主, 理论上虽大部分可生化, 但其水质BOD (生物需氧量)与COD 比值一般较低, 可生化而又不易生化。同时, 曝气池活性污泥对多变化的染料中间体废水的驯化、适应也较难, 影响生物降解能力。这些原因是印染废水难以被有效降解, 净化后的水质COD 值仍然偏高的症结所在。国内大部分印染企业为提高COD去除率, 通常采用增加絮凝和生化反应时间的技术方法, 即所谓“生化再生化”、“絮凝再絮凝”, 导致污水处理工程占地面积大, 流程长, 工程费用高, 但处理效果仍难令人满意。在上海、山东、辽宁等地, 一些企业把并联曝气池改为串联运行, 生化处理效率有所提高, 但污水净化程度的提高还是相当有限的。提高COD去除率是印染废水急待解决的关键难题之一。

印染废水COD高, 另一个原因是由于国产染料上染率较低, 印染生产加工企业一般均或多或少超量投加, 染色过程剩余染料较多, 染色加工过程中10% ~ 20% 的染料排入废水, 不但造成资源浪费, 也导致其单位产品产污量比发达国家多了近一倍, 加剧了废水污染程度。随着染料工业的发展和印染加工技术的进步, 染料结构的稳定性大为提高, 将加大脱色处理的难度。我国纺织印染行业染色废水处理多采用混凝沉淀、气浮、砂滤等物化处理技术。对于废水, 不溶或难溶的染料微粒, 通常用絮凝方法使之沉降, 絮凝沉降时间相当快, 一级混凝装置基本满足工艺要求。如不变更絮凝剂, 二级、三级混凝有机物去除率就不会增加太多, 第二、三级污水净化程度下降, 而运行费用却要成倍的增加, 处理效果不理想, 经济上不划算。在实际工程中, 一些企业从原理、设备、工艺及工程各方面考虑, 把常用的物化法和固体吸附剂吸附、萃取、汽提、蒸馏、高温深度氧化等化工工程物化法以及生物化学法多种方法组合起来应用, 能收到一定效果, 但方法复杂, 生产运行管理困难, 难以普遍推广采用。活性炭吸附技术有相当效果, 但由于国内活性炭再生困难, 投资、能耗、运转费较高, 处理成本昂贵, 处理费达每吨20多元, 经济上不合算也很难被企业运用到工业化生产中去。因此脱色也是目前我国印染废水治理中普遍存在的一大难题。

为了解决上述问题，本发明提出了利用臭氧进行纱线或织物的染色、漂洗、皂洗工艺废水处理的技术及设备，即是在染色后道工序加入臭氧O₃污水处理功能，能把初级污水处理前移至染色机内处理，处理效率高，效果好，由于臭氧是目前世界公认的绿色强氧化剂，具有多种功能，尤其是能提高难降解有机物的生物降解度，臭氧既是氧化剂又是良好的脱色剂，臭氧及其产生的活泼自由基(·OH)使染料发色基团中的不饱和键断裂，从而改变了原有分子结构和化学特性，达到了脱色和降解有机物的目的，其机理是染料显色是由其发色基团引起的，如乙烯基,偶氮基,氧化偶氧基,羟基,硫酮,亚硝基,亚乙烯基等，这些发色基团都有不饱和键，通过臭氧氧化原子能组进所处理的物质中，改变原有物质的分子结构和性能，从而提高其生物降解度。漂染废水中含有多种难降解的有机物，臭氧能使染料中所含的这些基团氧化分解，生成分子量较小的有机酸和醛类，使其失去发色能力。臭氧对各种染料的作用结果有所不同，对亲水性染料脱色快、效果好;对疏水性染料脱色速度慢、效果稍差。漂染废水经臭氧技术预处理后，提高了难降解有机物的生物降解度，并去除了绝大部分色度，使后续的生化处理达到最佳效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于臭氧的纱线或织物的染色、漂洗、皂洗工艺废水处理技术及设备。应用本项新技术的染整装备，在纱线、织物纱线、织物染色工艺流程中加入臭氧O₃清洗功能，能大大减低漂洗所用的助剂，由源头减少污染物的使用，在染色的后处 理皂洗工艺内使用臭氧脱色功能，能把纱线、织物等被染色物的浮色有效除去，使用被染色物的色牢度大幅提高，有效减少传统染色工艺由于色牢度不好，需要增加皂洗次数的问题，能大幅降低皂洗用水、及能耗，在染色后道工序加入臭氧污水处理功能，能把初级污水处理前移至染色机内处理，处理效率高，效果好。

本发明提供了基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备，其至少通过如下技术方案之一实现。

基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备，包括氧气发生器、高浓度臭氧制取系统、初级臭氧混合器、水泵、高浓度臭氧水制取系统、臭氧气体浓度检测仪、臭氧水浓度检测仪、预处理控制阀、入口控制阀、出口控制阀，

所述氧气发生器的氧气输出端通过管道与高浓度臭氧制取系统连接；所述高浓度臭氧制取系统利用氧气作为基础原料，通过化学法、电解法、紫外线法、辐照法或者无声放电法产生设定浓度的臭氧气体；所述臭氧气体通过臭氧输出管道进入初级臭氧混合器，所臭氧输出管道上设置有臭氧气体浓度检测仪，如果臭氧浓度不符合要求，则通过控制系统（图中省略，可以用染色机的控制系统）调节高浓度臭氧制取系统的参数，使得臭氧气体浓度满足要求；初级臭氧混合器的液体出口与高浓度臭氧水制取系统底部一侧的液体进口通过管道连接，且管道上设有臭氧水浓度检测仪；初级臭氧混合器的液体进口通过管道与水泵的一端连接；高浓度臭氧水制取系统底部另一侧的液体出口通过管道及预处理控制阀与水泵的另一端连接，预处理控制阀与水泵之间的管道上还设有出口控制阀，高浓度臭氧水制取系统底部另一侧的液体出口还设有入口控制阀。

进一步地，高浓度臭氧水制取系统的顶部还设有水位及液压传感器，用于实时监测高浓度臭氧水制取系统及其循环管路中的压力，避免高浓度臭氧泄露污染环境。

进一步地，高浓度臭氧水制取系统的顶部还设有尾气处理系统，用于当印染污水处理完成后，开启尾气处理系统中的阀门，将高浓度臭氧水制取系统中的臭氧气体通过电热分解的形式分解为氧气排入空气中。

进一步地，所述入口控制阀与印染设备（染色机/染纱机）的主泵出口连接，出口控制阀与印染设备的缸底管连接。

进一步地，氧气发生器、水泵、高浓度臭氧水制取系统、臭氧气体浓度检测仪、臭氧水浓度检测仪、预处理控制阀、入口控制阀、出口控制阀均与控制系统（图中省略，可以用染整设备的控制系统）连接并受控制系统控制。

进一步地，初始状态下，高浓度臭氧水制取系统中注入水；在开始制取高浓度臭氧水时，连接在管路上的水泵启动，将高浓度臭氧水制取系统中的水抽取进入初级臭氧混合器中，此时，高浓度臭氧制取系统中的臭氧气体喷射进入初级臭氧混合器中，并融入水中；预处理控制阀打开，使得臭氧与水的混合物循环进入高浓度臭氧水制取系统；在高浓度臭氧水制取系统、初级臭氧混合器、水泵和预处理控制阀的循环过程中，高浓度臭氧气体持续融入臭氧水中；设置于管路上的臭氧水检测仪实时监测臭氧水中臭氧的浓度，当臭氧浓度满足要求，通知控制系统（未画出）停止臭氧水的预制进程；在制取高浓度臭氧水过程中，入口控制阀和出口控制阀处于关闭状态；

当利用高浓度臭氧水对印染设备的染色、漂白、皂洗工艺污水或废水进行处理时，关闭预处理控制阀，开启入口控制阀和出口控制阀；启动水泵，启动高浓度臭氧制取系统；高浓度臭氧水制取系统中的高浓度臭氧水在水泵的驱动下进入印染设备，并与印染设备中的印染污水或废水进行混合反应，印染污水或废水继续循环；在臭氧水进入印染设备循环的过程中，高浓度臭氧持续进入初级臭氧混合器。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明的结构和方法设计巧妙，在纱线、织物染色工艺流程中加入臭氧清洗功能，能大大减低漂洗所用的助剂由源头减少污染物的使用，在染色的后处理皂洗工艺内使用臭氧脱色功能，能把纱线、织物等被染色物的浮色有效除去，使被染色物的色牢度大幅提高，有效减少传统染色工艺由于色牢度不好，需要增加皂洗次数的问题，能大幅降低皂洗用水及能耗。能把初级污水处理前移至染色机（染纱机）内处理，处理效率高，效果好，设备简单。本发明具有节水节助剂、减少污染物排放，自动化程度高，染色工艺效率高、质量好，稳定性高，运行安全可靠等特点。

附图说明

图1是本发明的基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备的组成示意图。

图2是本发明的基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备在织物染色机中的应用示意图。

图3是本发明基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备在筒子纱染色机中的应用示意图。

图中：1-氧气发生器；2-高浓度臭氧制取系统；3-初级臭氧混合器；4-水泵；5-高浓度臭氧水制取系统；6-尾气处理系统；7-水位及液压传感器；8-臭氧气体浓度检测仪；9-臭氧水浓度检测仪；10-预处理控制阀；11-入口控制阀；12-出口控制阀。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。

如图1所示，基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备，主要包括氧气发生器1、高浓度臭氧制取系统2、初级臭氧混合器3、水泵4、高浓度臭氧水制取系统5、尾气处理系统6（臭氧分解器）、水位及液压传感器7、臭氧气体浓度检测仪8、臭氧水浓度检测仪9、预处理控制阀10、入口控制阀11、出口控制阀12等部件，

氧气发生器1通过物理或者化学的方式，在氧气发生器中获得高浓度的氧气作为下一工序制备臭氧的基础原料；所获得高浓度氧气通过管道进入高浓度臭氧制取系统2中，所述高浓度臭氧制取系统利用氧气作为基础原料，通过化学法、电解法、紫外线法、辐照法或者无声放电法等方法，产生高浓度的臭氧气体；所述臭氧气体通过管道进入初级臭氧混合器3，所经过的管道上设置有臭氧其他浓度检测仪8，用于检查臭氧气体浓度是否符合要求，如果臭氧浓度不符合要求，则通过控制系统（未画出）调节高浓度臭氧制取系统（2）的参数，使得臭氧气体浓度满足要求。

首先是高浓度臭氧水的预制过程。初始状态下，高浓度臭氧水制取系统5中注入水；在开始制取高浓度臭氧水时，连接在管路上的水泵4启动，将臭氧水制取系统中的水抽取进入初级臭氧混合器3中，此时，高浓度臭氧制取系统2中的臭氧气体喷射进入初级臭氧混合器3中，并融入水中；预处理控制阀10打开，使得臭氧与水的混合物循环进入高浓度臭氧水制取系统高浓度臭氧水制备系统；在高浓度臭氧水制取系统5、初级臭氧混合器3、水泵4和预处理控制阀10的循环过程中，高浓度臭氧气体持续融入臭氧水中；设置于管路上的臭氧水检测仪9实时监测臭氧水中臭氧的浓度，当臭氧浓度满足要求，通知控制系统未画出停止臭氧水的预制进程。在此预制过程中，入口控制阀11和出口控制阀12处于关闭状态。

当利用高浓度臭氧水对印染设备中的印染污水进行处理时，关闭预处理控制阀10，开启入口控制阀11和出口控制阀12；启动水泵4，启动高浓度臭氧制取系统2；高浓度臭氧水制取系统5中的高浓度臭氧水在水泵4的驱动下进入印染设备，并与设备中的印染废水进行混合反应，印染废水继续循环；在臭氧水进入印染设备循环的过程中，高浓度臭氧持续进入初级臭氧混合器3。

高浓度臭氧水制取系统5设置了尾气处理系统6；当印染污水处理完成后，开启尾气处理系统中的阀门，将高浓度臭氧水制取系统5中的臭氧气体通过电热分解的形式分解为氧气排入空气中。

高浓度臭氧水制取系统5设置了水位及液压传感器7，用于实时监测高浓度臭氧水制取系统5及其循环管路中的压力，避免高浓度臭氧泄露污染环境。

作为一种实例，如图2所示是织物染色机连接本发明基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备的结构示意图.染色机13包括染液循环系统135、织物循环系统134、提布轮138、染液喷嘴136和染缸，其中入口控制阀11与染色机13的主泵132出口连接，出口控制阀12与染色机的缸底管133连接进入染色机；染缸顶部也设有臭氧分解器137，在换热器131入口处还设置了控制阀，当利用臭氧水进行印染污水处理时，关闭该控制阀，使得印染液体不再进入换热器循环。

作为另一种实例，如图3所示是筒子染纱机14连接本发明基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备的结构示意图，其中入口控制阀11与染纱机的主泵141出口连接，出口控制阀12与染纱机的缸底管连接进入染色机。

应用本发明技术，在纱线、织物染色工艺流程中加入臭氧清洗功能，能大大减低漂洗所用的助剂，由源头减少污染物的使用，在染色后道工序加入臭氧污水处理浴功能，能把初级污水处理前移至染色机内处理，处理效率高，效果好，设备简单，在同等条件下与传统染色工艺相比较大幅度减少漂洗所用的助剂20%，经过原缸染色污水处理，染色机污水排放COD浓度降低15%，大幅降低污水处理的费用2%-10%。并且在染色的后处理皂洗工艺内使用臭氧脱色功能，能把纱线、织物等被染色物的浮色有效除去，使用被染色物的色牢度大幅提高，有效减少传统染色工艺由于色牢度不好，需要增加皂洗次数的问题，能大幅降低皂洗用水、及能耗，有效提升了所处染织物的水洗牢度，摩擦牢度等物理性能。此外，该设备结构紧凑、自动化程度高，操作简单，大大地减少了设备的占地面积及减少生产员工的数量和劳动强度。本技术应用范围广，基本所有种类的染色设备都能覆盖使用该技术，颠覆了传统染整行业漂洗使用助剂及污水处理的概念，该技术具有节水节助剂、减少污染物排放，自动化程度高，染色工艺效率高、质量好，稳定性高，运行安全可靠等特点。节能减排效果显著，在染整装备行业将起到示范和带动作用，引领行业发展方向。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备，其特征在于包括氧气发生器（1）、高浓度臭氧制取系统（2）、初级臭氧混合器（3）、水泵（4）、高浓度臭氧水制取系统（5）、臭氧气体浓度检测仪（8）、臭氧水浓度检测仪（9）、预处理控制阀（10）、入口控制阀（11）、出口控制阀（12），

所述氧气发生器（1）的氧气输出端通过管道与高浓度臭氧制取系统（2）连接；所述高浓度臭氧制取系统利用氧气作为基础原料，通过化学法、电解法、紫外线法、辐照法或者无声放电法产生设定浓度的臭氧气体；所述臭氧气体通过臭氧输出管道进入初级臭氧混合器（3），所臭氧输出管道上设置有臭氧气体浓度检测仪（8），如果臭氧浓度不符合要求，则通过控制系统调节高浓度臭氧制取系统（2）的参数，使得臭氧气体浓度满足要求；初级臭氧混合器（3）的液体出口与高浓度臭氧水制取系统（5）底部一侧的液体进口通过管道连接，且管道上设有臭氧水浓度检测仪（9）；初级臭氧混合器（3）的液体进口通过管道与水泵（4）的一端连接；高浓度臭氧水制取系统（5）底部另一侧的液体出口通过管道及预处理控制阀（10）与水泵（4）的另一端连接，预处理控制阀（10）与水泵（4）之间的管道上还设有出口控制阀（12），高浓度臭氧水制取系统（5）底部另一侧的液体出口还设有入口控制阀（11）。

2.根据权利要求1所述的基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备，其特征在于：高浓度臭氧水制取系统（5）的顶部还设有水位及液压传感器（7），用于实时监测高浓度臭氧水制取系统（5）及其循环管路中的压力。

3.根据权利要求1所述的基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备，其特征在于：高浓度臭氧水制取系统（5）的顶部还设有尾气处理系统（6），用于当印染污水处理完成后，开启尾气处理系统中的阀门，将高浓度臭氧水制取系统（5）中的臭氧气体通过电热分解的形式分解为氧气排入空气中。

4.根据权利要求1所述的基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备，其特征在于：所述入口控制阀（11）与印染设备的主泵出口连接，出口控制阀（12）与印染设备的缸底管连接。

5.根据权利要求1~4任一项所述的基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备，其特征在于：氧气发生器（1）、水泵（4）、高浓度臭氧水制取系统（5）、臭氧气体浓度检测仪（8）、臭氧水浓度检测仪（9）、预处理控制阀（10）、入口控制阀（11）、出口控制阀（12）均与控制系统连接并受控制系统控制。

6.根据权利要求1所述的基于臭氧的印染行业染色、漂白、皂洗及废水处理装备，其特征在于：初始状态下，高浓度臭氧水制取系统（5）中注入水；在开始制取高浓度臭氧水时，连接在管路上的水泵（4）启动，将高浓度臭氧水制取系统中的水抽取进入初级臭氧混合器（3）中，此时，高浓度臭氧制取系统（2）中的臭氧气体喷射进入初级臭氧混合器（3）中，并融入水中；预处理控制阀（10）打开，使得臭氧与水的混合物循环进入高浓度臭氧水制取系统；在高浓度臭氧水制取系统（5）、初级臭氧混合器（3）、水泵（4）和预处理控制阀（10）的循环过程中，高浓度臭氧气体持续融入臭氧水中；设置于管路上的臭氧水检测仪（9）实时监测臭氧水中臭氧的浓度，当臭氧浓度满足要求，通知控制系统停止臭氧水的预制进程；在制取高浓度臭氧水过程中，入口控制阀（11）和出口控制阀（12）处于关闭状态；

当利用高浓度臭氧水对印染设备的染色、漂白、皂洗工艺污水或废水进行处理时，关闭预处理控制阀（10），开启入口控制阀（11）和出口控制阀（12）；启动水泵（4），启动高浓度臭氧制取系统（2）；高浓度臭氧水制取系统（5）中的高浓度臭氧水在水泵（4）的驱动下进入印染设备，并与印染设备中的印染污水或废水进行混合反应，印染污水或废水继续循环；在臭氧水进入印染设备循环的过程中，高浓度臭氧持续进入初级臭氧混合器（3）。