CN107158956A - 一种发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法，该方法针对发制品行业染色液废水回用中反渗透膜组件被无机污染物、有机污染物以及细菌等污染的强化清洗，采用脉冲气洗+水冲洗的物理清洗和酸洗+碱洗化学清洗相结合的处理工艺，实现反渗透膜组件的长期稳定运行，可使沉积在反渗透膜组件的无机污染物和有机污染物得到有效去除，反渗透膜产水通量、截留性能和运行压力等主要参数都基本能恢复到反渗透膜污染前的水平。

Description

一种发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法

技术领域

本发明属于发制品行业染色废水回用中膜组件再生工艺技术领域，具体涉及一种发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高和求美、求新需求的日益扩大，全球假发市场呈现快速增长的趋势，市场前景很好。但是，发制品行业的生产过程用水量大，产生的废水难以处理。其中，根据资料显示染色液工序排水占总排放比例为14.9％左右，染色液废水产生量大。染色液废水是指：头发用强碱、高温并投加大量的燃料染色后，从染色槽中倾倒出的高碱带色废水。其pH值为8.0左右，色度为250-1200，悬浮物、氨氮、COD和BOD₅含量分别为200-210mg·L^-1、844-958mg·L^-1、1980-2660mg·L^-1和368-374mg·L^-1，其成分含有油脂、氨基酸和表面活性剂等有机物以及染料和多种助剂，因此有机物浓度高、盐分高、色度深且成分复杂，属于难处理工业废水。

公开号为CN101633541A的专利公开了一种印染废水深度净化处理集成技术，本技术将传统的生化技术进行改进，并结合臭氧氧化、气浮及膜分离等技术进行工艺集成。采用本处理技术可实现印染废水的再生，再生水回收率可达到70％-80％，有效降低了印染行业的废水处理问题。在此技术中，反渗透膜去除水中绝大部分可溶性盐、胶体、有机物及部分微生物，但这些物质在膜表面对膜也产生了污染。另外，在公开号为CN105906084A的专利中，公开了一种发制品行业染色液废水循环回用处理装置及其运行方法，即采用抑菌性超滤膜和反渗透双膜法结合技术，将染色液废水经原位水质提升后中水回用，使染色液废水回收率高达80％以上，基本达到废水的零排放以及染料回用的目的。但此方法中在反渗透膜去除了进水中绝大部分的色度、悬浮物、氨氮、COD和BOD₅的同时，这些潜在污染物也不同程度地污染了反渗透膜组件，导致反渗透膜产水通量下降，染色液废水中水回用率大大降低；产水水质恶化，回用后的染色液废水难以保证发制品产品品质；同时吨水能耗上升，反渗透膜组件正常使用寿命大大降低，工艺运行成本加大。由此可知，膜法染色液废水中水回用工艺的成功主要取决于能否提出并采用高效的膜污染清洗方法。为解决发制品行业染色液废水双膜法中水回用过程中反渗透膜组件的污染问题，基于发制品行业染色废水的特殊进水物性，本发明提供了一种反渗透膜组件强化清洗工艺。目前在发制品染色液废水领域，相关的数据资料检索不到此类文献。

发明内容

本发明为解决发制品行业染色液废水中水回用过程中，反渗透膜组件运行一段时间被污染后，分离性能严重下降直至无法继续使用的问题，提供了一种发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法，该方法在反渗透膜产水通量下降幅度≥10％时，停止向反渗透膜组件进水，采用物理-化学组合清洗方法，可使沉积在反渗透膜组件的无机污染物和有机污染物得到有效去除，反渗透膜产水通量、截留性能和运行压力等主要参数都基本能恢复到反渗透膜污染前的水平。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法，其特征在于具体步骤为：

(1)利用反渗透膜组件过滤发制品行业染色液废水，每间隔12h进入物理清洗程序，首先启动气体发生装置，气体经脉冲气洗泵产生的气泡通过保安过滤器后均匀无规则地冲刷反渗透膜面污垢10min，然后停止气洗，切断气洗回路，在清洗药箱中充入清水并加热升温至25-45℃，清水依次通过清洗泵和保安过滤器进入反渗透膜组件，保持反渗透膜面切向流速为0.69-0.72m·s^-1时，循环冲洗10-15min，浸泡5-10min，冲洗反渗透膜面污垢后启动反渗透膜组件正常中水回用运行程序；

(2)运行至反渗透膜产水通量下降至90％时，停止反渗透膜组件对染色废水中水回用的正常运行程度，进入化学清洗程序，在清洗药箱中用清水配制质量浓度为1.5％-2％的柠檬酸溶液，并用氨水调节柠檬酸溶液的pH值为4.5-5.0，将酸洗液加热升温至25-45℃后依次通过清洗泵和保安过滤器进入反渗透膜组件，保持反渗透膜面切向流速为0.39-0.41m·s^-1时，循环冲洗25-30min，浸泡20-25min，再用清水冲洗去除反渗透膜面污垢及酸洗液杂质，酸洗过程结束，然后在清洗药箱中用清水配制质量浓度为0.1％的氢氧化钠溶液，将碱洗液加热升温至25-45℃后依次通过清洗泵和保安过滤器进入反渗透膜组件，保持反渗透膜面切向流速为0.35-0.36m·s^-1时，循环冲洗25-30min，浸泡20-25min，再用清水冲洗去除反渗透膜面污垢及碱洗液杂质，碱洗过程结束即完成对反渗透膜组件的强化清洗。

进一步优选，所述的发制品染色液废水来自以(NH₄)₂SO₄、丁基萘磺酸钠或元明粉为原材料进行发制品染色和冲洗之后产生的废水。

进一步优选，所述的脉冲气洗泵运行中随机生成的脉冲频率介于0.1-50Hz之间，脉冲气流的频率和持续时间是间歇的，所产生的气泡均匀无规则地冲刷反渗透膜表面以降低反渗透膜面污垢浓度极化。

进一步优选，所述的气体发生装置产生的气体为空气、氯气或臭氧，其中氯气和臭氧用于通过在反渗透膜表面处的化学反应清洗、杀菌消毒和提高清洗效率。

进一步优选，所述的保安过滤器对发制品染色液废水中水回用中反渗透膜清洗液中色度、悬浮物、COD和BOD₅的去除率分别为≥33％、≥40％、≥10％和≥10％，得到保安过滤器产水的色度、悬浮物、COD和BOD₅分别为167-800、120-237mg·L^-1、1782-2394mg·L^-1和331-657mg·L^-1。

本发明所述的反渗透膜强化清洗方法的清洗效果可用膜通量恢复率(FR)和膜阻力去除率(RR)来表征，计算公式为：

FR(％)＝(j_wc/j_wi)×100 (1)

其中j_wi和j_wc分别为初始的和清洗后的反渗透膜通量，R_i、R_f和R_c分别为初始的、污染后的和清洗后的反渗透膜阻力，本发明中发制品行业染色液废水中水回用过程中反渗透膜强化清洗方法效果显著，FR值≥80％，RR值≥50％。

采用本发明的方法对发制品行业染色液废水循环回用处理装置中反渗透膜组件进行清洗，反渗透膜组件沉积的无机污染物、有机污染物以及细菌等均可得到有效洗脱，反渗透膜组件的分离性能和膜面形貌均能恢复到反渗透膜污染前水平，保证发制品染色液废水循环回用装置中反渗透膜组件的稳定运行。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、针对发制品行业染色液废水回用中反渗透膜组件被无机污染物、有机污染物以及细菌等污染的强化清洗，采用脉冲气洗+水冲洗的物理清洗和酸洗+碱洗化学清洗相结合的处理工艺，实现反渗透膜组件的长期稳定运行；

2、采用间歇性的脉冲气洗，所产生的气泡可均匀无规则地冲刷反渗透膜表面，显著降低反渗透膜面附近污垢浓度极化，同时也避免在高浓度污垢环境中反渗透膜面堵塞问题，从而有效提升气洗效果；

3、所述的脉冲气洗泵产生的气泡可以基本均匀分布到反渗透膜组件中，进而有效提升气洗效果；

4、氧化性气洗(氯气或臭氧)可杀死反渗透膜组件表面细菌，有助于恢复反渗透膜组件产水通量以及截留率；

5、此清洗方法在实现染色液废水中水回用运行过程中，反渗透膜通量恢复率≥80％，膜阻力去除率≥50％，实现强化清洗的目的；

6、此清洗方法可实现长期运行过程中，反渗透膜组件对发制品染色液废水中COD、氨氮、重金属和有毒有害污染物等的去除减排效果，进而保证中水回用后重新配制的染色液品质恢复以及产品性能的稳定性。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图中：1、清洗药箱，2、加热器，3、气体发生装置，4、脉冲气洗泵，5、清洗泵，6、保安过滤器，7、压力表，8、反渗透膜组件，9、流量计。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

参照附图1，本发明所述的发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法处理装置包括清洗药箱1、加热器2、气体发生装置3、脉冲气洗泵4、清洗泵5、保安过滤器6、压力表7、反渗透膜组件8和流量计9，其中加热器2内置于清洗药箱1中，清洗药箱1的出液口与清洗泵5的进液口相连，清洗泵5的出液口与保安过滤器6的进液口相连，保安过滤器6的出液口经压力表7后与反渗透膜组件8的进液口相连，反渗透膜组件8的出液口经流量计9后与清洗药箱1的进液口相连，气体发生装置3的出气口与脉冲气洗泵4的进气口相连，脉冲气洗泵4的出气口与保安过滤器6的进气口相连。

实施例1

在反渗透膜组件过滤发制品行业染色液废水初始，反渗透膜组件的运行压力为1.63MPa，膜产水通量为32.78L·m^-2·h^-1，每间隔12h进入物理冲洗程序，首先启动臭氧气体发生装置，臭氧经脉冲气洗泵(随机生成的脉冲频率介于0.2-10Hz之间)后产生的气泡均匀无规则地冲刷反渗透膜面污垢5min后，停止气洗，该过程可同时有效去除反渗透膜组件表面细菌微生物。切断气洗回路，清洗药箱充入清水后，启动清洗泵，物理清洗液(清水)进入反渗透膜组件，保持反渗透膜面切向流速为0.72m·s^-1时，循环冲洗10min，浸泡8min，冲洗反渗透膜面污垢后启动反渗透膜组件正常中水回用运行程序。

在过滤染色液废水一段时间以后，反渗透膜组件的运行压力上升至1.71MPa，膜产水通量降至29.80L·m^-2·h^-1，膜产水通量下降10％左右，反渗透膜组件已经产生污染，停止反渗透膜组件对染色废水中水回用的正常运行程序，进入化学清洗步骤。在清洗药箱中用清水配制质量浓度为2％的柠檬酸溶液，并用氨水调节柠檬酸溶液的pH值为4.5，加热酸洗液温度至30℃，通过清洗泵汲入反渗透膜组件，保持膜面切向流速为0.41m·s^-1，循环冲洗30min，浸泡25min，然后用清水冲洗去除对膜面污垢以及酸洗液杂质，酸洗过程结束；在清洗药箱中用清水配制质量浓度为0.1％的氢氧化钠溶液，加热碱洗液至40℃，通过清洗泵汲入反渗透膜组件，保持膜面切向流速为0.36m·s^-1，循环冲洗30min，浸泡25min，然后用清水冲洗去除反渗透膜面污垢以及碱洗液杂质，碱洗过程结束。

经上述针对发制品染色液废水中水回用过程中反渗透膜强化清洗后，继续使用反渗透膜组件对染色液废水进行过滤，膜通量恢复至32.15L·m^-2·h^-1，膜通量恢复率达到98.07％，膜阻力恢复率达到74.53％，反渗透膜组件运行压力回落至1.65MPa，清洗效果较好。

实施例2

在反渗透膜组件过滤发制品行业染色液废水初始，反渗透膜组件的运行压力为1.42MPa，膜产水通量为28.65L·m^-2·h^-1，每间隔12h进入物理冲洗程序，首先启动空气发生装置，空气经脉冲气洗泵(随机生成的脉冲频率介于1-30Hz之间)后产生的气泡均匀无规则地冲刷反渗透膜面污垢10min后，停止气洗，切断气洗回路，清洗药箱充入清水后，启动清洗泵，物理清洗液(清水)进入反渗透膜组件，保持反渗透膜面切向流速为0.69m·s^-1时，循环冲洗12min，浸泡5min，冲洗反渗透膜面污垢后启动反渗透膜组件正常中水回用运行程序。

在过滤染色废水一段时间以后，反渗透膜组件的运行压力上升至1.51MPa，膜产水通量降为25.78L·m^-2·h^-1，膜产水通量下降10％左右，反渗透膜组件已经产生污染，停止反渗透膜组件对染色液废水中水回用的正常运行程序，进入化学清洗步骤。在清洗药箱中用清水配制质量浓度为1.5％的柠檬酸溶液，并用氨水调节柠檬酸溶液的pH值为5.0，加热酸洗液温度至30℃，通过清洗泵汲入反渗透膜组件，保持膜面切向流速为0.39m·s^-1，循环冲洗25min，浸泡20min，然后用清水冲洗去除反渗透膜面污垢以及酸洗液杂质，酸洗过程结束；在清洗药箱中用清水配制质量浓度为0.1％的氢氧化钠溶液，加热碱洗液至30℃，通过清洗泵汲入反渗透膜组件，保持膜面切向流速为0.35m·s^-1，循环冲洗25min，浸泡20min，然后用清水冲洗去除反渗透膜面污垢以及碱洗液杂质，碱洗过程结束。

经上述针对发制品染色液废水中水回用过程中反渗透膜强化清洗后，继续使用反渗透膜组件对染色废水进行过滤，膜通量恢复至27.54L·m^-2·h^-1，膜通量恢复率达到94.37％，膜阻力恢复率达到66.81％，反渗透膜组件运行压力回落至1.45MPa，清洗效果较好。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (5)

1.一种发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法，其特征在于具体步骤为：

（1）利用反渗透膜组件过滤发制品行业染色液废水，每间隔12h进入物理清洗程序，首先启动气体发生装置，气体经脉冲气洗泵产生的气泡通过保安过滤器后均匀无规则地冲刷反渗透膜面污垢10min，然后停止气洗，切断气洗回路，在清洗药箱中充入清水并加热升温至25-45℃，清水依次通过清洗泵和保安过滤器进入反渗透膜组件，保持反渗透膜面切向流速为0.69-0.72m·s⁻¹时，循环冲洗10-15min，浸泡5-10min，冲洗反渗透膜面污垢后启动反渗透膜组件正常中水回用运行程序；

（2）运行至反渗透膜产水通量下降至90%时，停止反渗透膜组件对染色废水中水回用的正常运行程度，进入化学清洗程序，在清洗药箱中用清水配制质量浓度为1.5%-2%的柠檬酸溶液，并用氨水调节柠檬酸溶液的pH值为4.5-5.0，将酸洗液加热升温至25-45℃后依次通过清洗泵和保安过滤器进入反渗透膜组件，保持反渗透膜面切向流速为0.39-0.41m·s⁻¹时，循环冲洗25-30min，浸泡20-25min，再用清水冲洗去除反渗透膜面污垢及酸洗液杂质，酸洗过程结束，然后在清洗药箱中用清水配制质量浓度为0.1%的氢氧化钠溶液，将碱洗液加热升温至25-45℃后依次通过清洗泵和保安过滤器进入反渗透膜组件，保持反渗透膜面切向流速为0.35-0.36m·s⁻¹时，循环冲洗25-30min，浸泡20-25min，再用清水冲洗去除反渗透膜面污垢及碱洗液杂质，碱洗过程结束即完成对反渗透膜组件的强化清洗。

2.根据权利要求1所述的发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法，其特征在于：所述的发制品染色液废水来自以(NH₄)₂SO₄、丁基萘磺酸钠或元明粉为原材料进行发制品染色和冲洗之后产生的废水。

3.根据权利要求1所述的发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法，其特征在于：所述的脉冲气洗泵运行中随机生成的脉冲频率介于0.1-50Hz之间，脉冲气流的频率和持续时间是间歇的，所产生的气泡均匀无规则地冲刷反渗透膜表面以降低反渗透膜面污垢浓度极化。

4.根据权利要求1所述的发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法，其特征在于：所述的气体发生装置产生的气体为空气、氯气或臭氧，其中氯气和臭氧用于通过在反渗透膜表面处的化学反应清洗、杀菌消毒和提高清洗效率。

5.根据权利要求1所述的发制品行业染色液废水回用中膜组件的强化清洗方法，其特征在于：所述的保安过滤器对发制品染色液废水中水回用中反渗透膜清洗液中色度、悬浮物、COD和BOD₅的去除率分别为≥33%、≥40%、≥10%和≥10%，得到保安过滤器产水的色度、悬浮物、COD和BOD₅分别为167-800、120-237mg·L⁻¹、1782-2394mg·L⁻¹和331-657mg·L⁻¹。