CN105984984A - 一种染料废水深度净化回用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种染料废水深度净化回用系统及方法，所述的染料废水深度净化回用系统主要包括初步过滤装置（1），光催化氧化单元（3），超滤膜分离单元，反渗透膜分离单元和智能控制器（10）；所述的超滤膜分离单元包括泵（4）、超滤集水箱（6）、超滤膜组件（8）；所述的反渗透膜分离单元包括泵（5）、反渗透集水箱（7）、反渗透膜组件（9）。本发明染料废水深度净化回用系统将初步过滤装置、光催化氧化单元、超滤膜分离单元和反渗透膜分离单元整合在一起，实现一体化；结构简单、成本低，应用光催化技术可减少膜的清洗次数，延长膜寿命；使用本发明染料废水回用方法步骤简单、回收率高，回用的水质远优于纺织染整工业回用水水质标准。

Description

一种染料废水深度净化回用系统及方法

技术领域

本发明属于水处理领域，具体地说是一种染料废水深度净化回用系统及方法。

背景技术

“十二五”规划以来，工业用水得到严格控制，废水深度净化回用是企业节能减排的实施手段，更多企业采用回用水。在我国，印染废水排放量列工业部门废水排放量的第2位，达23-30亿立方米，仅次于造纸行业；污染物排放量占据第4位。因此，印染行业废水的综合治理已成为当务之急，水回用成为了印染行业污水治理的关键。

常规物化+生化处理方式尾水中的污染物质主要是悬浮物、细菌、难生化降解有机物以及影响回用的溶解性矿物质等。具有水质复杂、危害性大、COD和BOD高、可生化性差等特点，其对环境造成了巨大的危害，排放物的环境污染问题已引起各国政府及环保部门的高度重视。为进一步改善水质，需对二级或二级强化处理后的尾水进行深度处理，去除常规物化+生化处理中剩余的污染成分，达到新的排放标准或回用水水质要求。国内外对于染料废水的深度处理方法主要有吸附法、生物法、光化学氧化法、电化学氧化法、臭氧氧化法、膜技术以及它们之间的联合体。

膜分离技术，由于其独特的魅力近年来在废水处理领域成为国内外研究的热点。它是一种新兴的高效分离、浓缩和净化技术，具有分离效率高、工艺简单、操作方便和易控制等优点。然而，在实际应用中，膜分离技术的投资和运行费用较高，膜易结垢堵塞，需要高水平预处理和定期的化学清洗。其严重的膜污染已经成为限制膜技术进一步应用的瓶颈。因此，需要在膜法处理印染废水回用技术的前端，进行预处理。而光催化氧化技术，是利用高活性羟基自由基进攻大分子有机物并与之反应，从而破坏有机物分子结构达到以氧化去除有机物的目的，实现高效的氧化处理。将先进膜技术与光催化技术进行有机整合，充分发挥两者的优势，做到优势互补，扬长避短，一方面，光催化能对印染废水中的污染物质进行氧化降解，膜分离能阻挡未被及时氧化的污染物质和一些单产物，保证出水水质；另一方面，二者联合能使污染引进的膜通量衰退问题得以减轻，能延长膜的化学清洗间隔，从而大大延长膜的寿命。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明以染料废水经过常规物化+生化处理后排放的水为处理对象，将光催化氧化技术和膜分离技术等高级回用技术结合在一起，提供一种染料废水深度净化回用系统及方法。

本发明采用的技术方案是：一种染料废水深度净化回用系统：包括初步过滤装置，光催化氧化单元，超滤膜分离单元，反渗透膜分离单元和智能控制器；所述的初步过滤装置通过连接管与泵相连，泵通过连接管与光催化氧化单元相连；所述的光催化氧化单元的出水口与光催化循环管相连，光催化循环管与泵相连；所述的光催化氧化单元的安装位置需比超滤集水箱高出2/3以上；所述的超滤膜分离单元包括泵、超滤集水箱、超滤膜组件；所述的超滤集水箱通过连接管与光催化氧化单元相连；所述的反渗透膜分离单元包括泵、反渗透集水箱、反渗透膜组件；所述的反渗透集水箱与超滤渗透液出口相连。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的初步过滤装置为筛网过滤器，所述的筛网过滤器中设有5~10层的筛网，所述的筛网目数从上到下逐渐增大，目数范围为5~1500。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的光催化氧化单元，设置若干个折流板，所述的折流板为石英玻璃等透光材料；设置折流板可改变液体流向，增加湍动，提高光催化的降解效率。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的光催化氧化单元，其上部设有排气孔，用于排放光催化氧化单元内的气体。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的超滤膜分离单元和反渗透膜分离单元，进行多次循环浓缩，最大化得到渗透液。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的超滤膜组件和反渗透膜组件，都采用错流过滤方式，所产生的剪切力把膜面上滞留的污染物带走，从而减轻膜污染。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的光催化氧化单元，超滤集水箱和反渗透集水箱内都设有水位监测系统，所述的水位监测系统设有水位传感器，及时反馈信号给智能控制器，用于控制阀门的开闭。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述的光催化网，是负载型的三维泡沫金属网，采用复合电沉积技术，在纯泡沫金属网上负载光催化剂，如TiO₂、ZnO、CdS。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述的染料废水深度净化回用系统的染料废水回用处理方法。所述的染料废水深度净化回用处理方法包括以下步骤：

1）经过常规物化+生化处理后排放的废水进入初步过滤装置，截留大颗粒污染物，得到过滤液；

2）所述的过滤液泵入光催化氧化单元，通过光催化循环管进行多次循环降解；

3）降解后的水进入超滤集水箱，进行超滤膜分离处理，得到的渗透液进入反渗透集水箱，浓缩液重新进入超滤集水箱；

4）将经超滤分离后的渗透液进行反渗透膜分离，得到的渗透液即为回用水，浓缩液重新进入反渗透集水箱。

本发明的有益效果是：技术方案集成了光催化氧化技术、超滤膜和反渗透膜的膜分离技术，废水经过处理后，有机物去除率达90%，脱盐率达96%，出水水质无色、澄清、无味，达到纺织染整工业回用水水质标准。该方法能高效去除染料废水中的污染物，实现此类废水的净化回用。不仅如此，应用光催化氧化技术作为染料废水回用的前端处理方法，可以减轻后续膜分离阶段的压力，减轻膜的有机物污染及微生物污染，从而减缓膜通量衰退，延长膜寿命。

附图说明

图1染料废水深度净化回用方法流程。

图2染料废水深度净化回用系统。

图3染料废水深度净化回用系统主视图。

图4染料废水深度净化回用系统俯视图。

图5光催化氧化单元。

附图中的标号说明如下。

1-初步过滤装置，2、4、5-泵，3-光催化氧化单元，6-超滤集水箱，7-反渗透集水箱，8-超滤膜组件，9-反渗透膜组件，10-智能控制器；101-进水管，102-阀门，103-连接管，301-连接管，302-排污孔，303-光催化循环管，304-阀门，601-阀门，602-连接管，801-超滤进水管，802-超滤渗透液出水管，903-超滤循环出水管，901-反渗透进水管，902-反渗透渗透液进水管，903-反渗透循环水管；31-进水口，32-光催化箱体，33-折流板，34-出水口，35-水位传感器，36-光催化网，37-紫外灯，38-箱体盖，39-排气孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参照图1，本发明的一种染料废水深度净化回用方法流程如下：经过常规物化+生化处理后排放的染料废水，进行初步过滤后泵入光催化氧化单元，通过光催化循环管进行多次循环降解；经降解处理后的水体流入超滤集水箱进行超滤膜分离处理，得到的渗透液进入反渗透集水箱，浓缩液重新进入超滤集水箱；将经超滤分离后的渗透液进行反渗透膜分离，得到的渗透液即为回用水，浓缩液重新进入反渗透集水箱。

本实施例的染料废水深度净化回用系统，如图2、3和4所示，其主要组成包括：初步过滤装置1，泵2，光催化氧化单元3，泵4，泵5，超滤集水箱6，反渗透集水箱7，超滤膜组件8，反渗透膜组件9，智能控制器10。系统运行前各阀门处于关闭状态。首先通过智能控制器10打开阀门102，染料废水进入初步过滤装置1进行初步过滤，过滤后的水经泵2泵入光催化氧化单元3，待光催化氧化单元3中的水位传感器35探测到水体到达设定的水位时，关闭阀门102，打开阀门304，降解后的水体通过光催化循环管303经泵2重新泵入光催化氧化单元3进行循环降解。经光催化循环降解后，关闭阀门304，打开阀门601，水体因高度差自动流入超滤集水箱6后，关闭阀门601。经光催化降解后的水体经泵4泵入超滤膜组件8进行分离，浓缩液经超滤循环出水管803重新进入超滤集水箱6，渗透液经超滤渗透液出水管802进入反渗透集水箱7。待超滤集水箱6中的水位传感器检测到设定水位后，超滤膜分离单元停止运行，经排污孔把浓水排走。经超滤分离后的渗透液通过泵5泵入反渗透膜组件9进行分离，浓缩液经反渗透循环出水管903重新进入反渗透集水箱7，得到的渗透液经反渗透渗透液出水管902输出，得到达标回用水。待反渗透集水箱7中的水位传感器检测到设定的水位后，反渗透膜分离停止运行，经排污孔把浓水排走，防止因浓水浓度过高，加重膜污染。

本例光催化氧化单元3，如图5所示，其中包括：进水口31，光催化箱体32，折流板33，出水口34，水位传感器35，光催化网36，紫外灯37，箱体盖38，排气孔39。箱体与箱盖连接处设有防漏密封圈，光催化箱体32内表面材料，本例选为不锈钢，其表面光滑平整，具有良好的反光性。光催化网36，本例采用三维泡沫镍光催化网（TiO₂），增大其应用范围，减少流体流动阻力。在光催化箱体32内设置有若干个折流板，本例折流板的材质为石英玻璃，提高紫外线的透过率。

此染料废水深度净化回用系统将染料废水进行多次循环光催化氧化后，进行膜分离处理，可以减少后续膜的处理量，减缓膜污染，延长膜寿命。

作为本发明优选实施方式，超滤膜分离单元和反渗透膜分离单元，都采用错流过滤方式，所产生的剪切力把膜面上滞留的污染物带走，从而减轻膜污染。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

实施例1： 印染废水经过常规的物化+生化处理后进入染料废水深度净化回用系统，水质情况如下：COD 247 mg/L，硬度 740.74 mg/L，电导率 2360μs/cm，色度 1000倍，经过以下步骤处理：

1）初步过滤：采用多层筛网过滤，截留大颗粒杂质，其它参数变化不大；

2）光催化氧化单元：经以上处理后的废水进入光催化氧化反应器，反应器中加入负载二氧化钛的三维泡沫镍网，总质量65.76 g；光源为紫外灯，在32℃下，反应120 min后，产水COD降了19%，色度降了75%，其它参数变化不大；

3）超滤膜分离单元：经处理后的废水进入超滤膜分离单元，分离装置中的膜为1支10寸超滤膜，超滤膜孔径大小为0.01-0.02μm，过滤压力为0.1 MPa，产水COD降了70%，色度降了98%，其它参数变化不大；

4）反渗透膜分离单元：经处理后的产水进入反渗透膜分离单元，采用低压反渗透膜，过滤压力为0.5 MPa，产水COD为23.67 mg/L，下降了90.5%；色度降了99.7%；硬度降为25.02 mg/L，下降了96.6%；电导率为95.2 μs/cm，下降了96%。

Claims (8)

1.一种染料废水深度净化回用系统：其特征在于：包括初步过滤装置，光催化氧化单元，超滤膜分离单元，反渗透膜分离单元和智能控制器（10）；

所述的初步过滤装置（1）通过连接管（103）与泵（2）相连，泵（2）通过连接管（301）与光催化氧化单元（3）相连；所述的光催化氧化单元（3）的出水口（34）与光催化循环管（303）相连，光催化循环管（303）与泵（2）相连；所述的光催化氧化单元（3）的安装位置需比超滤集水箱（6）高出2/3以上；

所述的超滤膜分离单元包括泵（4）、超滤集水箱（6）、超滤膜组件（8）；所述的超滤集水箱（6）通过连接管（602）与光催化氧化单元（3）相连；

所述的反渗透膜分离单元包括泵（5）、反渗透集水箱（7）、反渗透膜组件（9）；所述的反渗透集水箱（7）与超滤渗透液出口（802）相连。

2.根据权利要求1所述的一种染料废水深度净化回用系统，其特征在于：所述的初步过滤装置（1）为筛网过滤器，所述的筛网过滤器中设有5~10层的筛网，所述的筛网目数从上到下逐渐增大，目数范围为5~1500。

3.根据权利要求1所述的一种染料废水深度净化回用系统，其特征在于：所述的光催化氧化单元（3），设置若干个折流板（33），所述的折流板为石英玻璃等透光材料。

4.根据权利要求1所述的一种染料废水深度净化回用系统，其特征在于：所述的光催化氧化单元（3），其上部设有排气孔（39）。

5.根据权利要求1所述的一种染料废水深度净化回用系统，其特征在于：所述的超滤膜分离单元和反渗透膜分离单元，进行多次循环浓缩。

6.根据权利要求1所述的一种染料废水深度净化回用系统，其特征在于：所述的超滤膜组件（8）和反渗透膜组件（9），都采用错流过滤方式。

7.根据权利要求1所述的一种染料废水深度净化回用系统，其特征在于：所述的光催化氧化单元（3），超滤集水箱（6）和反渗透集水箱（7）内都设有水位监测系统，所述的水位监测系统设有水位传感器。

8.一种使用权利要求1所述的一种染料废水深度净化回用系统的染料废水回用处理方法，其特征在于：

1）经过常规物化+生化处理后排放的废水进入初步过滤装置，截留大颗粒污染物，得到过滤液；

2）所述的过滤液泵入光催化氧化单元，通过光催化循环管进行多次循环降解；

3）降解后的水进入超滤集水箱，进行超滤膜分离处理，得到的渗透液进入反渗透集水箱，浓缩液重新进入超滤集水箱；

4）将经超滤分离后的渗透液进行反渗透膜分离，得到的渗透液即为回用水，浓缩液重新进入反渗透集水箱。