CN112875951B - 一种印染前处理废水再生循环利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种印染前处理废水再生循环利用方法。包括：1)将卜公茶皂素化料后对织物轧料后进行前处理；2)将前处理后的织物进行水洗、烘干、落布，得到处理好的织物；3)将前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并后过滤，然后进入热交换系统，同时向热交换系统中通入自来水，进行热交换，得到热交换后的自来水和热交换后的废水；4)将热交换后的自来水保温储存，用于水洗；热交换后的废水进行冷凝后得到冷凝后的废水，储存；5)将储存的冷凝后的废水进行酸析、固液分离，得到聚合物和处理后的废水；6)将聚合物进行收集整理；处理后的废水过滤后储存，用于步骤1)的化料和/或后续的染色和/或皂洗。

Description

一种印染前处理废水再生循环利用方法

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，具体地说，涉及一种印染前处理废水再生循环利用方法。

背景技术

在纺织染整领域，无论何种织物纤维坯布(纯棉、化纤、麻或混纺织物)，前处理废水都不能回用，这一环节是染整行业公认的用水量高、废水排放量大、化学助剂用量高的“三高”环节，这个环节需要工人将烧碱、精炼剂、渗透剂、去油剂等大量、繁多的化学助剂逐一投放在水中，此时的水需是软化水，配制成前处理工作液对织物进行煮练，将织物上的各种不利于染色的物质除净，煮练后的水中含有大量的硬物质，废水水质会更硬，若直接回用会对加工的织物产生损伤，所以被称为“废水”放掉不能回用。前处理工艺废水有害物质排放量大，占染整企业的70-80％，是染整企业的主要排污源，也是环保监控的主要治理目标。

传统纺织前处理过程中化学品生产中的前处理废水存在如下三大问题：

(1)重金属离子在生产应用过程中的液态不能全部络合出，后续循环应用中会对纤维产生氧化损伤(碱性条件下加双氧水若遇重金属条件下会产生燃烧)，生产过程中钙镁离子无法整合出来，硬水也会对布面造成损伤。

(2)在前处理过程中会脱落大量木质素，各物质大分子存在，液的浊度较高，若回用会产生二次污染。

(3)由于有机物纤维在前处理过程中会产生减量析出许多PET、PTA，由于键不断脱落，在后续应用中会聚合反粘，造成染色质量问题。为此传统助剂在前处理应用中废水中会产生大量有害环境的有机物(COD、BOD、重金属)只能通过生化处理、活性污泥法及燃烧处理……。废水处理成本相当高，企业生产中难以承受，为此企业只有将COD降到200PPM后排至社会统一管网集中处理。为此前处理废水不可能实现零排放，达到资源循环利用。

为实现前处理废水的零排放、达到资源循环利用，CN107620205A公开了一种织物前处理废水循环回用新工艺，包括如下步骤：1、将化料缸内原料调配为工作液，并将调配的工作液送入煮漂机、水洗机和皂洗机；2、织物煮漂、水洗，将煮漂机使用后的煮漂废液和水洗机使用后的水洗废液经废水储存池和过滤装置处理后直接回用于煮漂机中；3、依次经除油、脱脂、去除棉籽处理；4、经染色机染色和皂洗；所述化料缸所用原料、所述煮漂液、所述水洗液中均包含复合茶皂素。工艺流程如图1所示。染整企业使用本发明的技术，前处理后的废水不必排放，可再循环回用于前处理工序，达到了无水排放的目的。不仅能产生良好的经济效益，还能带来良好的社会效益和环境效益，有利于环境保护，对环境更友好，可实现减本增效、节能减排、清洁化安全生产。

然而，上述方法中，由于汽蒸或煮练前处理过程中产生的前处理废水具有一定的热量，若过滤后直接进行沉淀、再过滤后储存用于化料或染色皂洗用水，会造成大量的热量被浪费掉；同时，废水的pH为11-12，废水中存在着大量的络合物、螯合物、PET及PTA，虽然经沉淀处理后会沉积到沉淀池底部，但由于这些物质不断键脱落，废水循环利用时这些物质会产生反粘，造成织物染色问题，如织物染色不均匀，染色过程中出现色花、白芯现象，色差大，无法真正达到循环利用的目的。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种印染前处理废水再生循环利用方法，该方法能通过热交换将废水中的热量置换出来，对热能进行再利用，完全实现纺织品前处理废水及热能的充分循环再利用，达到绿色生产，实现整个行业的可持续发展；处理的印染前处理废水中无重金属离子，无钙镁离子，PTA有机物去除率高，浊度低，水质硬度低，且呈弱碱性，完全符合纺织印染水的应用标准，可进行循环再利用，避免了排放不达标，污染环境，浪费资源；且通过该方法处理后的废水中，不含大量的络合物、螯合物及PTA，循环回用时不会产生反粘现象，织物染色匀染性好，无色花及白芯现象，色差小，能够真正达到循环使用的目的，为企业降低排水成本并节约大量用水成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种印染前处理废水再生循环利用方法，其中，所述的印染前处理废水再生循环利用方法包括如下步骤：

1)将卜公茶皂素化料后对织物通过轧料后进行前处理；

2)将前处理后的织物进行水洗、烘干、落布，得到处理好的织物；

3)将前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并后过滤，然后进入热交换系统，同时向热交换系统中通入自来水，与进入热交换系统中的废水进行热交换处理，得到热交换后的自来水和热交换后的废水；

4)将热交换后的自来水保温储存，用于步骤2)的水洗；热交换后的废水进行冷凝后得到冷凝后的废水，储存；

5)将储存的冷凝后的废水进行酸析、固液分离，得到聚合物和处理后的废水；

6)将聚合物进行收集整理；而处理后的废水则过滤后储存，用于步骤1)中的化料和/或后续的染色和/或皂洗。

现有技术如图1所示，提供了一种前处理废水循环回用工艺，该工艺中前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并后过滤，然后进行沉淀、再过滤后储存用于化料或染色皂洗用水，这样虽然可以实现前处理废水的循环回用。但是，由于汽蒸或煮练前处理过程中产生的前处理废水具有一定的热量，这样会造成大量的热量被浪费掉；同时，废水的pH为11-12，废水中存在着大量的络合物、螯合物、PET及PTA，虽然经沉淀处理后会沉积到沉淀池底部，但由于这些物质不断键脱落，这些物质在循环利用时会产生反粘，造成织物染色问题，如织物染色不均匀，染色过程中出现色花、白芯现象，色差大，无法真正达到循环利用的目的。

本发明中，前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并过滤后进入热交换系统，与进入热交换系统中的常温自来水进行热交换，常温自来水通过热交换后变为热水，保温储存用于水洗；废水通过热交换后温度得到一定的降低，然后再通过冷凝进一步降温、储存后进行酸析，酸析过程中将废水的pH由11～12降低为7～9，废水中的有机物酸析出来，然后进行固液分离得到分离后的废水和聚合物，将聚合物进行收集整理；将分离后的水过滤后储存，用于化料和/或染色皂洗。本发明实现了前处理废水及热量的充分循环再利用，达到绿色生产，实现整个行业的可持续发展；处理的印染前处理废水中无重金属离子，无钙镁离子，PTA有机物去除率高，浊度低，水质硬度低，且呈弱碱性，完全符合纺织印染水的应用标准，可进行循环再利用，避免了排放不达标，污染环境，浪费资源；且通过该方法处理后的废水中，由于废水中的有机物通过酸析处理后，物质断键脱落后，不含大量的络合物、螯合物及PTA，因此不会产生反粘现象，能够长时间循环使用，为企业降低排水成本，并节约大量用水成本。

卜公茶皂素是一种针对印染行业的痛点而研发并已成熟实施应用的高新技术产品，可有效替代传统前处理化学品如烧碱等，其一剂成型可短流程完成前处理任务，无需另外使用其他化学助剂。另外，卜公茶皂素可螯合水中钙、镁等金属离子，降低水硬度，络合重金属离子，大大降低了废水处理的难度。CN101736574A公开了卜公茶皂素的组成为纳米氧化钛1％-3％、茶皂素12％-18％、甲基纤维素1％-5％、天然皂粉23％-45％、硅藻土3％-5％、海泡石6％-12％、碳酸钠5％-10％、其余为水。

进一步地，步骤3)中，通入热交换系统中的自来水的温度为常温，热交换后的自来水的温度为40～60℃；进入热交换系统中的废水的温度为80～120℃，热交换后的废水的温度为40～60℃。

本发明中，通过热交换，不仅可以将100℃左右的前处理废水中的热量置换出来进行再利用，而且热交换过程中常温自来水变为热水，保温储存后可直接用于水洗工序，而热交换过程中废水由100℃左右降为50℃左右，避免自然降温耗时且浪费热能，也避免高温情况下冷却处理增加处理成本。

进一步地，步骤4)中，热交换后的废水进行冷凝后得到的冷凝水的温度为5～10℃。

本发明中，通过冷凝进一步将热交换后的废水由40～60℃降至5～10℃，可以使废水中的有机化合物能在酸析过程中充分反应絮凝出来。

进一步地，步骤5)中，酸析过程中所用的酸为稀硫酸。

进一步地，所述的稀硫酸的浓度为30～50vol％。

进一步地，步骤5)中，冷凝后的废水酸析前pH为11～12，酸析后pH为7～9。

本发明中，冷凝后的废水经酸析后pH由11～12降为7～9，完全符合纺织印染水的应用标准。

进一步地，步骤1)中，所述的前处理为汽蒸或煮练。

进一步地，前处理温度为80～120℃，前处理时间为20分钟。

进一步地，步骤2)中，所述的水洗在水洗箱中进行，所述的水洗箱至少一个，在每个水洗箱中水洗的时间为2秒～60分钟。

进一步地，步骤2)中，所述的水洗在溢流缸中进行，水洗的时间为30～60分钟。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明方法通过热交换将废水中的热量置换出来，对热能进行再利用，完全实现纺织品前处理废水及热能的充分循环再利用，达到绿色生产，实现整个行业的可持续发展；

(2)通过本发明方法处理的印染前处理废水中无重金属离子，无钙镁离子，PTA有机物去除率高，浊度低，水质硬度低，且呈弱碱性，完全符合纺织印染水的应用标准，可进行循环再利用，避免了排放不达标，污染环境，浪费资源；

(3)通过本发明方法处理后的废水中，不含大量的络合物、螯合物及PTA，循环回用时不会产生反粘现象，织物染色匀染性好，无色花及白芯现象，色差小，能够真正达到循环利用的目的，为企业降低排水成本并节约大量用水成本；

(4)沉淀物中含有大量聚合物TA可以资源回收利用，回收率达98％。

附图说明

图1为现有技术的前处理废水循环回用的工艺流程图；

图2为本发明的印染前处理废水再生循环利用的工艺流程图。

具体实施方式

以下为本发明的具体实施方式，所述的实施例是为了进一步描述本发明，而不是限制本发明。

实施例1

一种印染前处理废水再生循环利用方法，工艺流程图如图2所示，包括如下步骤：

1)选用纯涤针织布，重量为250KG。将卜公茶皂素化料后对涤纶织物通过轧料后进行汽蒸，汽蒸温度为80℃，汽蒸时间为20分钟；其中，卜公茶皂素的组成为：纳米氧化钛1％、茶皂素12％、甲基纤维素1％、天然皂粉23％、硅藻土3％、海泡石6％、碳酸钠5％、其余为水；

2)将前处理后的织物进行水洗、烘干、落布，得到处理好的织物，其中水洗在水洗箱中进行，所述的水洗箱为两个，在每个水洗箱中水洗的时间为2秒；

3)将前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并后(合并后的废水的性能如表1所示)过滤，然后进入热交换系统，进入热交换系统时废水温度为80℃，同时向热交换系统中通入常温自来水，与进入热交换系统中的废水进行热交换处理，得到温度为40℃的热交换后的自来水和温度为40℃热交换后的废水；

4)将热交换后的自来水保温储存，用于步骤2)的水洗；热交换后的废水进行冷凝后得到温度为5℃的冷凝后的废水，储存；

5)将储存的冷凝后的温度为5℃、pH为11的废水进行酸析、固液分离，得到聚合物和处理后的pH为7的废水(该废水的性能检测数据如表1所示)，其中酸析时所用的酸为浓度为30vol％的稀硫酸；

6)将聚合物进行收集整理；而处理后的废水则过滤后储存，用于步骤1)中的化料和/或后续的染色和/或皂洗。

实施例2

一种印染前处理废水再生循环利用方法，工艺流程图如图2所示，包括如下步骤：

1)选用纯涤针织布，重量为250KG。将卜公茶皂素化料后对织物通过轧料后进行煮练，煮练温度为120℃，煮练时间为60分钟；其中，卜公茶皂素的组成为：纳米氧化钛3％、茶皂素18％、甲基纤维素5％、天然皂粉45％、硅藻土5％、海泡石12％、碳酸钠10％、其余为水；

2)将前处理后的织物进行水洗、烘干、落布，得到处理好的织物，其中水洗在水洗箱中进行，所述的水洗箱为两个，在每个水洗箱中水洗的时间为60分钟；

3)将前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并后(合并后的废水的性能如表1所示)过滤，然后进入热交换系统，进入热交换系统时废水温度为120℃，同时向热交换系统中通入常温自来水，与进入热交换系统中的废水进行热交换处理，得到温度为60℃的热交换后的自来水和温度为60℃热交换后的废水；

4)将热交换后的自来水保温储存，用于步骤2)的水洗；热交换后的废水进行冷凝后得到温度为10℃的冷凝后的废水，储存；

5)将储存的冷凝后的温度为10℃、pH为12的废水进行酸析、固液分离，得到聚合物和处理后的pH为9的废水(该废水的性能检测数据如表1所示)，其中酸析时所用的酸为浓度为50vol％的稀硫酸；

6)将聚合物进行收集整理；而处理后的废水则过滤后储存，用于步骤1)中的化料和/或后续的染色和/或皂洗。

实施例3

一种印染前处理废水再生循环利用方法，工艺流程图如图2所示，包括如下步骤：

1)选用纯涤针织布，重量为250KG。将卜公茶皂素化料后对织物通过轧料后进行汽蒸，汽蒸温度为100℃，汽蒸时间为40分钟；其中，卜公茶皂素的组成为：纳米氧化钛2％、茶皂素15％、甲基纤维素3％、天然皂粉30％、硅藻土4％、海泡石8％、碳酸钠8％、其余为水；

2)将前处理后的织物进行水洗、烘干、落布，得到处理好的织物，其中水洗在水洗箱中进行，所述的水洗箱为一个，水洗的时间为10秒；

3)将前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并后(合并后的废水的性能如表1所示)过滤，然后进入热交换系统，进入热交换系统时废水温度为100℃，同时向热交换系统中通入常温自来水，与进入热交换系统中的废水进行热交换处理，得到温度为50℃的热交换后的自来水和温度为50℃热交换后的废水；

4)将热交换后的自来水保温储存，用于步骤2)的水洗；热交换后的废水进行冷凝后得到温度为8℃的冷凝后的废水，储存；

5)将储存的冷凝后的温度为8℃、pH为11的废水进行酸析、固液分离，得到聚合物和处理后的pH为8的废水(该废水的性能检测数据如表1所示)，其中酸析时所用的酸为浓度为40vol％的稀硫酸；

6)将聚合物进行收集整理；而处理后的废水则过滤后储存，用于步骤1)中的化料和/或后续的染色和/或皂洗。

实施例4

一种印染前处理废水再生循环利用方法，工艺流程图如图2所示，包括如下步骤：

1)选用纯涤针织布，重量为250KG。将卜公茶皂素化料后对织物通过轧料后进行煮练，煮练温度为90℃，汽蒸时间为30分钟；其中，卜公茶皂素的组成为：纳米氧化钛2.5％、茶皂素14％、甲基纤维素2％、天然皂粉40％、硅藻土3.5％、海泡石10％、碳酸钠6％、其余为水；

2)将前处理后的织物进行水洗、烘干、落布，得到处理好的织物，其中水洗在溢流缸中进行，水洗的时间为30分钟；

3)将前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并后(合并后的废水的性能如表1所示)过滤，然后进入热交换系统，进入热交换系统时废水温度为110℃，同时向热交换系统中通入常温自来水，与进入热交换系统中的废水进行热交换处理，得到温度为45℃的热交换后的自来水和温度为45℃热交换后的废水；

4)将热交换后的自来水保温储存，用于步骤2)的水洗；热交换后的废水进行冷凝后得到温度为6℃的冷凝后的废水，储存；

5)将储存的冷凝后的温度为6℃、pH为12的废水进行酸析、固液分离，得到聚合物和处理后的pH为8的废水(该废水的性能检测数据如表1所示)，其中酸析时所用的酸为浓度为35vol％的稀硫酸；

6)将聚合物进行收集整理；而处理后的废水则过滤后储存，用于步骤1)中的化料和/或后续的染色和/或皂洗。

实施例5

一种印染前处理废水再生循环利用方法，工艺流程图如图2所示，包括如下步骤：

1)选用纯涤针织布，重量为250KG。将卜公茶皂素化料后对织物通过轧料后进行汽蒸，汽蒸温度为105℃，汽蒸时间为55分钟；其中，卜公茶皂素的组成为：纳米氧化钛2.2％、茶皂素17％、甲基纤维素4.5％、天然皂粉42％、硅藻土3.8％、海泡石7％、碳酸钠7％、其余为水；

2)将前处理后的织物进行水洗、烘干、落布，得到处理好的织物，其中水洗在溢流缸中进行，水洗的时间为60分钟；

分为第一道水洗和第二道水洗，第一道水洗时间为30秒，第二道水洗时间为55分钟；

3)将前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并后(合并后的废水的性能如表1所示)过滤，然后进入热交换系统，进入热交换系统时废水温度为85℃，同时向热交换系统中通入常温自来水，与进入热交换系统中的废水进行热交换处理，得到温度为42℃的热交换后的自来水和温度为42℃热交换后的废水；

4)将热交换后的自来水保温储存，用于步骤2)的水洗；热交换后的废水进行冷凝后得到温度为9℃的冷凝后的废水，储存；

5)将储存的冷凝后的温度为9℃、pH为11的废水进行酸析、固液分离，得到聚合物和处理后的pH为7的废水(该废水的性能检测数据如表1所示)，其中酸析时所用的酸为浓度为32vol％的稀硫酸；

6)将聚合物进行收集整理；而处理后的废水则过滤后储存，用于步骤1)中的化料和/或后续的染色和/或皂洗。

对比例

一种印染前处理废水回用方法，工艺流程图如图1所示，包括如下步骤：

1)选用纯涤针织布，重量为250KG。将卜公茶皂素化料后对涤纶织物通过轧料后进行汽蒸，汽蒸温度为80℃，汽蒸时间为20分钟；其中，卜公茶皂素的组成为：纳米氧化钛1％、茶皂素12％、甲基纤维素1％、天然皂粉23％、硅藻土3％、海泡石6％、碳酸钠5％、其余为水；

2)将前处理后的织物进行水洗、烘干、落布，得到处理好的织物，其中水洗在水洗箱中进行，所述的水洗箱为两个，在每个水洗箱中水洗的时间为2秒；

3)将前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并后过滤，沉淀，再过滤，得到处理后的废水，用于步骤1)中的化料和/或后续的染色和/或皂洗。合并后的废水处理前后的性能检测数据如表1所示。

试验例1

本试验例对各实施例和对比例中的废水处理前后的性能进行检测，并计算COD去除率和PTA去除率，其结果如表1所示：

表1、处理前后的废水性能检测结果

从上述试验结果可以看出，与对比例相比，采用本发明的方法处理后的废水pH值为弱碱性，硬度更低，COD去除率更高，完全符合纺织印染水的应用标准，可进行循环再利用，避免了排放不达标，污染环境，浪费资源；而且本发明的方法对废水中PTA的去除率高，其效果明显优于对比例。

试验例2

本试验例将各实施例和对比例中经过前处理工序的涤纶织物进行如下染色工艺，各染色工艺中分别加入相应实施例和对比例得到的处理后的废水，以考察本发明方法和对比例的方法得到的处理后的废水对涤纶织物染色性能的影响。具体方法如下：

在高温高压溢流染色机中，放入处理后的废水，将经过前处理工序的涤纶织物放入染色机中进行循环，加入7.5kg纯碱和7.5kg精炼剂HE0815，加入0.6kg式(1)所示分散染料，总液量为2500升，调节pH值为10.8。

以2℃/min升温速度加温至80℃，再以1℃/min升温速度加温至130℃，保温45min。降温到80℃排出残液，在80℃下热水洗10min，最后室温下冷水洗6min，出布烘干，得到染色后的涤纶织物。

对染色后的涤纶织物进行两组平行测试：一组测试上染率和固色率；另一组以布样任何一个部位为标准，用Datacolor 650测试仪任意测试8个位置的色差，列出最大色差△E值。测试结果如表2所示：

表2

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例
							上染率E/％	99.7	99.5	99.6	99.6	99.5	91.5
固色率F/％	98.4	98.2	98.3	98.4	98.3	90.3
							布面最大色差△E	0.5	0.6	0.5	0.6	0.5	1.6

从上述试验结果可以看出，与对比例相比，本发明方法处理后产生的废水可用于涤纶织物的染色中，且染色匀染性好，无色花及白芯现象，没有出现染花或固色时反沾染花，色差小，最大色差都小于1。

Claims (7)

1.一种印染前处理废水再生循环利用方法，其特征在于，所述的印染前处理废水再生循环利用方法包括如下步骤：

1）将卜公茶皂素化料后对织物通过轧料后进行前处理；

2）将前处理后的织物进行水洗、烘干、落布，得到处理好的织物；

3）将前处理过程中产生的废水和水洗过程中产生的废水合并后过滤，然后进入热交换系统，同时向热交换系统中通入自来水，与进入热交换系统中的废水进行热交换处理，得到热交换后的自来水和热交换后的废水；

4）将热交换后的自来水保温储存，用于步骤2）的水洗；热交换后的废水进行冷凝后得到冷凝后的废水，储存；

5）将储存的冷凝后的废水进行酸析、固液分离，得到聚合物和处理后的废水；

6）将聚合物进行收集整理；而处理后的废水则过滤后储存，用于步骤1）中的化料和/或后续的染色和/或皂洗；

其中，步骤3）中，通入热交换系统中的自来水的温度为常温，热交换后的自来水的温度为40～60℃；进入热交换系统中的废水的温度为80～120℃，热交换后的废水的温度为40～60℃；

步骤4）中，热交换后的废水进行冷凝后得到的冷凝水的温度为5～10℃；

步骤5）中，冷凝后的废水酸析前pH为11～12，酸析后pH为7～9。

2.根据权利要求1所述的印染前处理废水再生循环利用方法，其特征在于，步骤5）中，酸析过程中所用的酸为稀硫酸。

3.根据权利要求2所述的印染前处理废水再生循环利用方法，其特征在于，所述的稀硫酸的浓度为30～50vol%。

4.根据权利要求1所述的印染前处理废水再生循环利用方法，其特征在于，步骤1）中，所述的前处理为汽蒸或煮练。

5.根据权利要求4所述的印染前处理废水再生循环利用方法，其特征在于，前处理温度为80～120℃，前处理时间为20～60分钟。

6.根据权利要求5所述的印染前处理废水再生循环利用方法，其特征在于，步骤2）中，所述的水洗在水洗箱中进行，所述的水洗箱至少一个，在每个水洗箱中水洗的时间为2秒～60分钟。

7.根据权利要求6所述的印染前处理废水再生循环利用方法，其特征在于，步骤2）中，所述的水洗在溢流缸中进行，水洗的时间为30～60分钟。

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