CN110156249A - 一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，包括预处理单元、生化处理单元、深度回用处理单元和污泥处理单元，所述预处理单元包括调节池、混凝沉淀池和管式膜，所述生化处理单元包括催化氧化装置和好氧管式膜生物反应器，所述深度回用处理单元包括超滤、反渗透、电驱动装置、蒸发结晶装置和产水池，所述污泥处理单元包括板框压滤机和喷雾干燥器。本发明能够通过以管式膜做预处理，去除原水中难降解的高污染有机物，降低废水COD，同时缩短工艺链，降低土建及运行成本，而且可将硫酸钠结晶盐回用于纺织印染行业生产工序，同时实现工业盐的回收利用，实现纺织企业印染废水的零排放。

Description

一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法
技术领域
本发明涉及印染废水技术领域，尤其涉及一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法。
背景技术
目前我国工业废水排放量达到212.9亿吨，其中排名前5位的行业依次为造纸、化工、纺织、电力及煤炭，纺织废水排放量位于工业废水排放的第3位，因此，印染行业是非常重要的亟需进行污染控制的行业。而我国印染行业耗水量巨大且造成的环境污染十分惊人，同时其水环境治理和水资源深度利用等技术手段的落后，使得我国印染废水的处理率、回用率也较低，目前国内印染废水回用率在7-10％，与国外的30％-50％相比，相差甚远，同时也处于各重点行业(化工、造纸、电力等)的最低水平。这些都使得该行业成为当前水系环境的重点污染源和工业废水处理的难点和焦点之一。
而由于印染废水中不同染料、不同助剂、不同织物的染整要求，所以废水中的pH值、CODCr、BOD5、颜色等也各不相同，但其共同的特点是BOD5/CODCr值均很低，一般在0.2左右，可生化性差，因此需要采取措施，使BOD5/CODCr值提高到0.3左右或更高些，以利于进行生化处理。尤其是涤纶仿真丝印染工序中产生的碱减量废水含有高浓度难降解有机物，而且其中还含有大量无机盐类且色度高，其中碱减量废水，其CODCr值有的可达9万mg/L，pH值≥12，需投加酸降低pH值，且难以用生化法直接处理。此外高盐染色废水是指染缸废液和染色后的第一次漂洗废水，仅占印染废水总量的20％以下，而含盐量占印染废水总含盐量的80％以上，若直接使用生化方法必须定期投加一定的耐盐菌和生物促生剂提高废水的可生化性，对COD的去除率低，而且增加了运行成本。目前国内外针对印染高污染浓盐水的回用技术，主要是先进行一定程度的预处理，再通过以生化为主的二级处理，出水达到《GB4287-2012纺织染整工业水污染物排放标准》后，再进行深度回用处理，而目前常规预处理主要包括过滤、气浮、沉淀以及磁分离等方法。过滤法和沉淀法可以去除污水中的颗粒悬浮物，但是很难去除高分子难降解有机物，预处理对COD去除率不高。
印染废水在处理到符合达标排放要求后，可以根据生产过程中不同工序的要求，进一步处理到生产用水标准再回用于生产过程中。印染废水的再生与回用可大大缓解水资源供需矛盾，减少污水的排放量，减轻对现有水源的污染。因此选择合适的预处理方法对高含盐高有机废水进行预处理，开发及研究各种新型高效的组合处理工艺，实现高含盐有机废水的分质处理，通过预处理有效降低原水COD值，为改善印染废水出水水质，提高印染废水回用率，将回用水应用到印染行业生产用水、实现节能减排、推进循环经济、提高资源综合利用，同时缩短工艺链，降低成本，这对于缓解本行业用水紧缺状况具有重要意义。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，能够通过预处理，去除原水中难降解的高污染有机物，降低废水COD，同时缩短工艺链，降低土建及运行成本，而且可将硫酸钠结晶盐回用于纺织印染行业生产工序，同时实现工业盐的回收利用，实现纺织企业印染废水的零排放。
本发明提出的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，包括预处理单元、生化处理单元、深度回用处理单元和污泥处理单元，所述预处理单元包括调节池、混凝沉淀池和管式膜，所述生化处理单元包括催化氧化装置和好氧管式膜生物反应器，所述深度回用处理单元包括超滤、反渗透、电驱动装置、蒸发结晶装置和产水池，所述污泥处理单元包括板框压滤机和喷雾干燥器。
优选地，所述管式膜具有去除难溶解和溶解性大分子有机物以及脱盐的双重作用，所述管式膜为烧结或者焊接-卷管-涂覆制成，内压或外压式，其材质为PVDF、PES或PSF。
优选地，所述预处理单元采用调节池、混凝沉定池和管式膜的顺序连接，首先由碱减量废水和高盐废水组成的高含盐高有机印染废水进入调节池中，然后加入盐酸对废水的pH调节至6.5-7.5，调节好的水进入混凝沉淀池，然后加入混凝剂和助凝剂，将不溶于废水的杂质、胶体、有机物等悬浮物经混凝沉降后，上清液进入管式膜装置，通过管式膜过滤，截留污泥、部分高分子难降解有机物，降低废水中的COD值，同时截留部分盐类，降低废水中的含盐量。
优选地，所述生化处理单元采用催化氧化装置、好氧管式膜生物反应器的顺序连接，经管式膜过滤后的产水进入催化氧化装置，将废水中的难处理有机物以及部分溶解性小分子有机物进一步降解，再进入好氧管式膜生物反应器，进行生化反应，并进行过滤，保障深度处理单元进水水质稳定。
优选地，经好氧管式膜生物反应器处理后的废水先进入超滤-反渗透系统，得到的产水进入产水池作为回用水，浓缩后的浓水进入电驱动装置进一步浓缩，电驱动产水也输送至产水池中作为回用水，经电驱动装置进一步浓缩所得的浓水进入蒸发结晶装置，通过控制蒸发温度，分别获得高纯度的精制工业盐和硫酸钠结晶盐，其中硫酸钠结晶盐可回用于印染生产工序。
优选地，所述污泥处理单元的板框压滤机与混凝沉淀池连接，所述混凝沉淀池的排泥输送至板框压滤机进行减容减量，形成泥饼，所述污泥处理单元的喷雾干燥器与管式膜连接，所述管式膜产生的浓水输送至喷雾干燥器进行干燥，所得的固废与板框压滤机产生的泥饼一同运至固废中心进行处理。
优选地，所述混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁和聚硅酸中的一种或几种，所述助凝剂为活化硅酸、聚丙烯酰胺和、骨胶和海藻酸钠中的一种或几种。
优选地，所述好氧管式膜生物反应器为分体式，管式膜设置在生物反应器悬浮生物液的后端。
优选地，所述好氧管式膜生物反应器中的好氧污泥浓度为12g/L，泵的压力为0.15MPa。
优选地，所述蒸发结晶装置先将温度控制在80℃，得到硫酸钠结晶盐，然后再将温度控制在100℃，得到精制工业盐。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过混凝沉淀池+管式膜将高含盐高有机废水实现了分质处理，管式膜具有去除难溶解和溶解性大分子有机物以及脱盐的双重作用，经其过滤，对废水中的COD可达到95％以上的去除率，大大降低COD值，保证后续生化工艺稳定运行；所用管式膜，为烧结或者焊接-卷管-涂覆制成，内压或外压式，其材质可为PVDF、PES、PSF，内腔流道大，产水通量高，抗污染性强不易堵塞，对硫酸盐去除率在50％左右，对氯化钠的透过率为100％，产水率可达到80％以上；
(2)在生化处理阶段，催化氧化装置可进一步降低废水中的有机物含量，将高分子有机物降解成小分子有机物，增强废水的可生化性，保证好氧管式膜生物反应器的稳定运行；好氧管式膜生物反应器中的管式膜主要为市售管式超滤膜，运行方式可为内压或者外压式，材质可为PVDF、PES、PSF、PTFE，好氧管式膜生物反应器可为一体式或分置式，根据管式膜的安装位置可为外部横流式反应器，内部浸没式反应器以及外部浸没式反应器，其对COD的去除率可达到96％，产水可达到进入超滤系统的水质标准；
(3)生化处理阶段出水进入深度回用处理阶段，通过超滤+反渗透系统，可以回收大量的废水，并将废水浓缩减量化，反渗透浓水进入电驱动装置，进一步浓缩，其产水和反渗透产水均可达到《城市污水再生利用工业用水》规范中的水质标准，所述的电驱动膜装置为均相膜电驱动装置；蒸发结晶装置可将电驱动高含盐浓水通过温度控制，分别获得精制工业盐和硫酸钠结晶盐，实现印染废水的氯化钠和硫酸钠分盐、精制、回用；
(4)在污泥处置阶段，分别将混凝沉淀的排泥和管式膜浓水进行处理，实现减量、减容；
(5)整体工艺将管式膜作为预处理，好氧管式膜生物反应器作为生化处理，能够使印染废水在压缩现有的工艺链条情况下达到零排放。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明提出的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
参考图1，一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，包括预处理单元、生化处理单元、深度回用处理单元和污泥处理单元，所述预处理单元包括调节池、混凝沉淀池和管式膜，所述生化处理单元包括催化氧化装置和好氧管式膜生物反应器，所述深度回用处理单元包括超滤、反渗透、电驱动装置、蒸发结晶装置和产水池，所述污泥处理单元包括板框压滤机和喷雾干燥器。
其中：管式膜具有去除难溶解和溶解性大分子有机物以及脱盐的双重作用，管式膜为烧结或者焊接-卷管-涂覆制成，内压或外压式，其材质为PVDF、PES或PSF，催化氧化装置可为臭氧催化氧化装置、Fenton试剂催化氧化装置、光催化氧化装置、湿式催化氧化或者过氧化氢等催化氧化装置；好氧管式膜生物反应器的好氧部分可为序批式活性污泥床(SBR)、周期循环活性污泥池(CASS)、流化床系统等好氧反应器，根据管式膜的安装位置可分为外部横流式反应器、内部浸没式反应器、外部浸没式反应器。
具体的实施方式为：某纺织厂由碱减量废水和高盐废水组成的高含盐高有机印染废水(COD为15000mg/L，TDS为8000mg/L，pH为12)首先进入调节池中，然后加入盐酸对废水的pH调节至6.8，调节好的水进入混凝沉淀池，然后加入混凝剂聚合氯化铝和助凝剂聚丙烯酰胺，将不溶于废水的杂质、胶体、有机物等悬浮物经混凝沉降后，上清液进入管式膜装置进行分质处理，通过管式膜过滤，截留污泥、部分高分子难降解有机物，降低废水中的COD值，同时截留部分盐类，降低废水中的含盐量，经管式膜过滤后的产水进入催化氧化装置，将废水中的难处理有机物以及部分溶解性小分子有机物进一步降解，再进入好氧管式膜生物反应器，进行生化-过滤处理，保障深度处理单元进水水质稳定，经好氧管式膜生物反应器生化-过滤处理后的产水进入深度处理回用单元，先经过超滤膜进行预处理，再经过二级反渗透系统进行脱盐，得到的产水进入产水池作为回用水，浓缩后的浓水进入电驱动装置进一步浓缩，电驱动产水也输送至产水池中作为回用水，经电驱动装置进一步浓缩所得的浓水进入蒸发结晶装置，通过控制蒸发温度，分别获得高纯度的精制工业盐和硫酸钠结晶盐，其中硫酸钠结晶盐可回用于印染生产工序。
其中，混凝沉淀池的排泥输送至板框压滤机进行减容减量，形成泥饼，污泥处理单元的喷雾干燥器与管式膜连接，管式膜产生的浓水输送至喷雾干燥器进行干燥，所得的固废与板框压滤机产生的泥饼一同运至固废中心进行处理。
调节池中所用的混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁和聚硅酸中的一种或几种，助凝剂为活化硅酸、聚丙烯酰胺和、骨胶和海藻酸钠中的一种或几种。
好氧管式膜生物反应器为分体式，管式膜设置在生物反应器悬浮生物液的后端，好氧管式膜生物反应器中的好氧污泥浓度为12g/L，泵的压力为0.15MPa。
蒸发结晶装置先将温度控制在80℃，得到硫酸钠结晶盐，然后再将温度控制在100℃，得到精制工业盐。
某纺织企业高含盐高有机印染废水处理水量为5000m3/d，原水水质如下表：
经过本发明所述的工艺方法处理后，预处理单元的产水常规数据检测结果如下表：
预处理单元的水经过生化单元处理后的产水的常规数据检测结果如下表：
经生化单元处理后的水进入深度回用处理单元，其各段工艺产水的常规数据检测结果如下表：
TDS(mg/L) Cl+(mg/L) SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>(mg/L)
超滤+反渗透产水 80 28.3 30.2
超滤+反渗透浓水 46500 9870 30520
电驱动装置产水 95 15.6 62.4
电驱动装置浓水 142800 30150 95720
通过本工艺方法处理过的水能够达到GB50050-2007《工业循环冷却水处理设计规范》再生水的标准，能够回用于工业企业循环水补充水，或进一步处理后作为锅炉补给水。二级反渗透浓缩倍率可达到：10倍，采用电驱动浓缩后，系统总浓缩倍率可达到：30倍。工业盐氯化钠纯度可达到99.1％，达到GB/T5462-2015《工业盐》中精制工业盐中工业干盐的优级标准，硫酸钠结晶盐可回用至印染生产工序。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，其特征在于，包括预处理单元、生化处理单元、深度回用处理单元和污泥处理单元，所述预处理单元包括调节池、混凝沉淀池和管式膜，所述生化处理单元包括催化氧化装置和好氧管式膜生物反应器，所述深度回用处理单元包括超滤、反渗透、电驱动装置、蒸发结晶装置和产水池，所述污泥处理单元包括板框压滤机和喷雾干燥器。
2.根据权利要求1所述的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，其特征在于，所述管式膜具有去除难溶解和溶解性大分子有机物以及脱盐的双重作用，所述管式膜为烧结或者焊接-卷管-涂覆制成，内压或外压式，其材质为PVDF、PES或PSF。
3.根据权利要求1所述的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，其特征在于，所述预处理单元采用调节池、混凝沉定池和管式膜的顺序连接，首先由碱减量废水和高盐废水组成的高含盐高有机印染废水进入调节池中，然后加入盐酸对废水的pH调节至6.5-7.5，调节好的水进入混凝沉淀池，然后加入混凝剂和助凝剂，将不溶于废水的杂质、胶体、有机物等悬浮物经混凝沉降后，上清液进入管式膜装置，通过管式膜过滤，截留污泥、部分高分子难降解有机物，降低废水中的COD值，同时截留部分盐类，降低废水中的含盐量。
4.根据权利要求1所述的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，其特征在于，所述生化处理单元采用催化氧化装置、好氧管式膜生物反应器的顺序连接，经管式膜过滤后的产水进入催化氧化装置，将废水中的难处理有机物以及部分溶解性小分子有机物进一步降解，再进入好氧管式膜生物反应器，进行生化反应，并进行过滤，保障深度处理单元进水水质稳定，所述催化氧化装置为臭氧催化氧化装置、Fenton试剂催化氧化装置、光催化氧化装置、湿式催化氧化装置或者过氧化氢催化氧化装置中的一种，所述好氧管式膜生物反应器的好氧部分为序批式活性污泥床(SBR)、周期循环活性污泥池(CASS)、流化床系统等好氧反应器中的一种，所述好氧管式膜材质为PVDF、PES、PSF或PTFE。
5.根据权利要求1所述的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，其特征在于，经好氧管式膜生物反应器处理后的废水先进入超滤-反渗透系统，得到的产水进入产水池作为回用水，浓缩后的浓水进入电驱动装置进一步浓缩，电驱动产水也输送至产水池中作为回用水，经电驱动装置进一步浓缩所得的浓水进入蒸发结晶装置，通过控制蒸发温度，分别获得高纯度的精制工业盐和硫酸钠结晶盐，其中硫酸钠结晶盐可回用于印染生产工序。
6.根据权利要求1所述的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，其特征在于，所述污泥处理单元的板框压滤机与混凝沉淀池连接，所述混凝沉淀池的排泥输送至板框压滤机进行减容减量，形成泥饼，所述污泥处理单元的喷雾干燥器与管式膜连接，所述管式膜产生的浓水输送至喷雾干燥器进行干燥，所得的固废与板框压滤机产生的泥饼一同运至固废中心进行处理。
7.根据权利要求3所述的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，其特征在于，所述混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁和聚硅酸中的一种或几种，所述助凝剂为活化硅酸、聚丙烯酰胺和、骨胶和海藻酸钠中的一种或几种。
8.根据权利要求4所述的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，其特征在于，所述好氧管式膜生物反应器为分体式，管式膜设置在生物反应器悬浮生物液的后端。
9.根据权利要求8所述的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，其特征在于，所述好氧管式膜生物反应器中的好氧污泥浓度为12g/L，泵的压力为0.15MPa。
10.根据权利要求4所述的一种基于管式膜的高浓度印染废水预处理的集成方法，其特征在于，所述蒸发结晶装置先将温度控制在80℃，得到硫酸钠结晶盐，然后再将温度控制在100℃，得到精制工业盐。
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