CN205773820U

CN205773820U - 一种毛发生产染色工序废水处理装置

Info

Publication number: CN205773820U
Application number: CN201620509732.8U
Authority: CN
Inventors: 宋跃飞; 赵果; 李铁梅; 鲍林林; 杨洁; 张素华; 周建国
Original assignee: Henan Normal University
Current assignee: Henan Normal University
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2026-05-31

Abstract

本实用新型公开了一种毛发生产染色工序废水处理装置，属于染色液废水处理技术领域。本实用新型的技术方案要点为：包括染色工序染色废液池、染色工序冲洗废水池、染色液废水池、调节池、增压泵、过滤装置、低压泵、自清洗过滤器、抑菌改性光催化超滤膜装置、反渗透进水箱、反渗透增压泵、保安过滤器、高压泵、反渗透膜装置、冲洗液储水箱和染色液储水箱，以废水产生量大的染色工序为研究对象，结合发制品行业染色液重复利用技术研究成果，采用抑菌性超滤膜和反渗透膜双膜结合技术，对染色液废水经原位水质提升后回用，使染色液回用率高达80%以上，从而有效节省新鲜水用量，基本达到废水的零排放以及染料回用的目的。

Description

一种毛发生产染色工序废水处理装置

技术领域

本实用新型属于染色液废水处理技术领域，具体涉及一种毛发生产染色工序废水处理装置。

背景技术

21世纪是全球人口老龄化的世纪，目前我国已经逐步进入老龄化时代。随着银发队伍的不断扩大，假发产品的需求持续增长；另一方面，随着消费水平和生活质量的逐渐提高，人们对美和形象的要求更加强烈，越来越多的年轻人对发型妆饰的追求滋生了假发制品的热销。有数据显示2013年全球发制品市场规模约为97.2亿美元，年度增幅为15.1%。发制品行业的生产过程用水量大，产生的废水难以处理。发制品行业废水的产生主要来自浸酸、中和、冲洗、漂洗、煮净、染色和后处理工序。其中，根据资料显示染色液工序排水占总排放比例为14.9%，废水产生量大，而在发制品行业现有染色工序中，染色液都是一次使用后废弃，既浪费了化学品生产原料，又向水中排放了大量的污染物质，不符合清洁生产的要求。为了保护环境并保障行业的可持续发展，研发在保证产品品质的染色液原位提升和中水回用技术非常重要。

所谓染色液废水，即头发用强碱、高温并投加大量的染料染色后，从染色槽中倾倒出的高碱带色废水。文献资料显示染色液废水中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。从废水来源和污染成分可以看出，染色液废水含有油脂、氨基酸和表面活性剂等有机物及染料和多种助剂，因此有机物浓度高、盐分高、色度深、成分复杂且染色废水的可生化性差，水质、水量波动大，属难处理的工业废水。对于这种成分复杂的废水，传统的水处理技术已经很难达到工业行业的排放标准，所以根据染色废水的排放特征，集成以抑菌改性膜技术为基础的水质原位提升与回用技术的方案，可以有效改善对环境的污染，提高经济效益。目前在发制品染色液领域，相关的资料文献检索不到此类文献。公开号为CN204509013U的专利公开了一种印染行业中染料废水深度净化回用系统，将光催化氧化技术和膜分离技术结合一起，该技术运用光催化技术能降低膜清洗的次数，延长膜的使用寿命，且操作简单，成本低，占地面积小。但该方法光催化效率低并且存在液相中光催化剂易于团聚、失活、分离回收困难和由于光催化剂团聚引起的反应体系中气-液-固相间传质限制与光源传递限制等问题，可能造成二次污染。另外，公开号为CN104609605A的专利公开了一种实现印染染色废水回用和染料回收的装置及其方法，该方法将自清洗过滤系统与超滤装置、纳滤装置结合起来，且膜组件需要间歇反洗和加药反洗。本技术减少了废水排放，避免了染料的降解和浪费。但该方法采用加药的方法抑制膜污染的同时却增加了印染染色废水的处理成本，并且对膜组件造成不可修复的损伤，添加化学药剂还威胁出水的安全性。

发明内容

本实用新型为解决现有发制品行业染色液一次使用后未经有效处理就随意排放，既浪费水资源又对环境造成严重污染的问题，提供了一种主体和配套设备结构紧凑、功能齐全、易操作维修且排列方式可以灵活组合的发制品行业染色液废水循环回用处理装置及其运行方法，以废水产生量大的染色工序为研究对象，结合发制品行业染色液重复利用技术研究成果，采用抑菌性超滤膜和反渗透膜双膜结合技术，对染色液废水经原位水质提升后回用，使染色液回用率高达80%以上，从而有效节省新鲜水用量，基本达到废水的零排放以及染料回用的目的。

本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种毛发生产染色工序废水处理装置，其特征在于包括染色工序染色废液池、染色工序冲洗废水池、染色液废水池、调节池、增压泵、过滤装置、低压泵、自清洗过滤器、抑菌改性光催化超滤膜装置、反渗透进水箱、反渗透增压泵、保安过滤器、高压泵、反渗透膜装置、冲洗液储水箱和染色液储水箱，其中染色工序染色废液池的进液口与染色工序染色机的出液口相连接，染色工序冲洗废水池的进液口与染色工序冲洗装置的出液口相连接，染色工序染色废液池的出液口和染色工序冲洗废水池的出液口与染色液废水池的进液口相连接，染色液废水池的出液口与调节池的进液口相连接，调节池的出液口通过增压泵与过滤装置的进液口相连接，过滤装置的出液口通过低压泵与自清洗过滤器的进液口相连接，自清洗过滤器的出液口与抑菌改性光催化超滤膜装置的进液口相连接，抑菌改性光催化超滤膜装置的出液口与反渗透进水箱的进液口相连，反渗透进水箱的出液口通过反渗透增压泵与保安过滤器的进液口相连接，保安过滤器的出液口通过高压泵与反渗透膜装置的进液口相连接，反渗透膜装置的出液口分别与冲洗液储水箱的进液口和染色液储水箱的进液口相连接，冲洗液储水箱的出液口与染色工序冲洗装置的进液口相连接，染色液储水箱的出液口与染色工序染色机的进液口相连接。

进一步优选，所述的自清洗过滤器为叠片式自清洗过滤器，其材质为耐酸塑料，该叠片式自清洗过滤器用于超滤的预处理。

进一步优选，所述的抑菌改性光催化超滤膜装置中的抑菌改性光催化超滤膜是采用抑菌性纳米材料载银纳米二氧化钛与聚丙烯腈共混合成的非对称结构中空纤维超滤膜，纳米材料载银纳米二氧化钛均匀分布于超滤膜中。

进一步优选，所述的反渗透膜装置包括多个相互并联的压力容器，每个压力容器内采用2-8个反渗透膜串联，该反渗透膜为商用的直径16英寸、8英寸、4英寸或2.5英寸的膜元件，反渗透膜组件的类型为卷式或中空纤维式，其产水通量为10-200L·m⁻²·h⁻¹。

本实用新型所述的毛发生产染色工序废水处理装置的运行方法，其特征在于具体运行过程为：

步骤（1），染色工序染色机产生的染色废液进入染色工序染色废液池，染色工序冲洗装置产生的冲洗废水进入染色工序冲洗废水池，染色工序染色废液池中的染色废液和染色工序冲洗废水池中的冲洗废水进入染色液废水池中，染色液废水池中的染色液废水通过对角线的进水方式进入调节池；

步骤（2），调节池出水经增压泵进入过滤装置，用于滤出调节池出水中的杂质；

步骤（3），过滤装置出水经低压泵进入自清洗过滤器，用于去除过滤装置出水中的大颗粒物质和悬浮物；

步骤（4），自清洗过滤器出水进入抑菌改性光催化超滤膜装置，该抑菌改性光催化超滤膜装置采用错流操作方式，操作压力为0.03-0.3MPa，超滤产水回收率大于95%，抑菌改性光催化超滤膜装置中的抑菌改性光催化超滤膜是采用抑菌性纳米材料载银纳米二氧化钛与聚丙烯腈共混合成的非对称结构中空纤维超滤膜，纳米材料载银纳米二氧化钛均匀分布于超滤膜中，用于去除清洗过滤器出水中的悬浮物、细菌和大分子量有机物；

步骤（5），抑菌改性光催化超滤膜装置出水经保安过滤器过滤后经高压泵进入反渗透膜装置，该反渗透膜装置采用一级式操作，操作压力为1-2.4MPa，产水吨水能耗值≤0.48kWh·m⁻³，膜产水通量为10-200L/(m²·h)，反渗透产水回收率≥80%；

步骤（6），反渗透膜装置一部分出水进入染色液储液箱，并通过添加染料调节后直接或与染色液混合后作为染色工段染色步骤给水，用于下一批次发制品的染色处理，反渗透膜装置另一部分出水进入冲洗液储液箱，并通过添加清水调节后直接或与清水冲洗液混合后作为染色工段冲洗步骤给水，用于下一批次发制品的冲洗处理，冲洗液储液箱冲洗过程剩余液体用于生产过程的其它工序。

进一步优选，所述的染色液废水来自以(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产生的废水，染色液废水的色度和pH值分别为250-1200和7.0-9.0，染色液废水中悬浮物、COD、氨氮和BOD₅的含量分别为200-210mg/L、1980-2660mg/L、844-958mg/L和368-374mg/L。

进一步优选，所述的抑菌改性光催化超滤膜装置对进水中色度、悬浮物、COD和BOD₅的去除率分别≥90%、≥90%、≥50%和≥50%，出水的色度、COD和BOD₅的含量分别为10-120mg·L^-1、500-1330mg·L^-1和100-187mg·L^-1，悬浮物含量≤21mg·L^-1，pH值基本不变。

进一步优选，所述的反渗透膜装置对进水中色度、悬浮物、氨氮、COD和BOD₅的去除率分别≥98%、≥99%、≥98%、≥99%和≥98%，出水的色度和pH值分别为0.1-24和5.5-6.8，出水中悬浮物、COD、氨氮和BOD₅含量分别≤2mg·L^-1、≤27mg·L^-1、≤10mg·L^-1和≤4mg·L^-1。

进一步优选，所述的反渗透膜装置的进水pH值控制为4-10，进水温度控制在低于40℃，反渗透组件的运行周期为12h，物理冲洗时间为5-20min，物理冲洗膜面切向流速为0.01-0.5m·s⁻¹。

进一步优选，所述的冲洗液储液箱中的冲洗液与清水的混合重量配比为0.1-10:1。

进一步优选，所述的毛发生产染色工序废水处理装置的单个循环运行过程染色液的回用率为80%以上。

本实用新型所述染色液废水回用工艺制水成本由膜设备折旧费、制水电耗、药剂清洗费用、人工费用以及设备维护费用组成，所述的各项费用成本分别≤0.79元·m^-3、≤0.45元·m^-3、≤0.15元·m^-3、≤0.13元·m^-3和≤0.53元·m^-3，造水总成本≤2.05元·m^-3。

本实用新型采用超滤-反渗透双膜工艺进行发制品染色液回用，在保证除杂后染色液的品质恢复和产品质量的前提下，可实现出水品质高，能直接回用于发制品染色和冲洗工序用水，也同样可根据需要应用于发制品生产过程中其他工序的用水，同时反渗透浓水可回流至常规工序处理，基本实现废水零排放和清洁生产。

本实用新型与现有技术相比具有以下显著优点：1、针对发制品染色和冲洗工段排放的染色液废水色度、氨氮、COD和BOD₅高的特征，采用双膜法过滤，实现中水回用和染料截留提取；2、采用自清洗式叠片过滤器和抑菌改性光催化超滤膜组件作为反渗透膜预处理工艺，可以大幅降低发制品染色液废水中的悬浮物、色度、COD和BOD₅等特征污染物，从而既可以有效的减少膜污染带来的严重问题，减少膜使用成本，又满足反渗透进水的要求及稳定性；3、反渗透工艺的运用，不仅可有效去除发制品染色液废水中的有机物、降低COD，且具有很好的脱盐效果，使得脱除COD、脱色、脱盐能在一步完成，具有操作简便、无需频繁维护、能耗低、无二次污染、出水品质高、水通量大等适合染色过程用水量大的工艺特点，从而实现工序内废水水质原位提升与回用目的，并同时实现包括发制品染料在内的生产原料的二次利用；4、采用的反渗透膜在室温和较低操作压力下可以有效去除发制品染色液废水中的氨氮和小分子量有机物，其对有机物和无机盐的去除率可高达99%以上。该工艺的产水不仅达到染色液配置用水回用标准，也同样可根据需要应用于发制品生产过程中其他工序的用水，节约大量自来水，处理后的染色液废水优于发制品污水综合排放一级标准，从而减轻城市污水管网处理负担并降低成本，此技术具有可观的经济效益和环保效益。

附图说明

图1是本实用新型的工艺流程图。

图中：1、生发漂洗装置，2、染色工序染色机，3、染色工序染色废液池，4、染色工序冲洗装置，5、染色工序冲洗废水池，6、染色液废水池，7、调节池，8、增压泵，9、过滤装置，10、低压泵，11、自清洗过滤器，12、抑菌改性光催化超滤膜装置，13、反渗透进水箱，14、反渗透增压泵，15、保安过滤器，16、高压泵，17、反渗透膜装置，18、冲洗液储水箱，19、染色液储水箱。

具体实施方式

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

如图1所示，本实用新型所述的毛发生产染色工序废水处理装置包括染色工序染色废液池3、染色工序冲洗废水池5、染色液废水池6、调节池7、增压泵8、过滤装置9、低压泵10、自清洗过滤器11、抑菌改性光催化超滤膜装置12、反渗透进水箱13、反渗透增压泵14、保安过滤器15、高压泵16、反渗透膜装置17、冲洗液储水箱18和染色液储水箱19，生发漂洗装置1与染色工序染色机2相连，染色工序染色废液池3的进液口与染色工序染色机2的出液口相连接，染色工序冲洗废水池5的进液口与染色工序冲洗装置4的出液口相连接，染色工序染色废液池3的出液口和染色工序冲洗废水池5的出液口与染色液废水池6的进液口相连接，染色液废水池6的出液口与调节池7的进液口相连接，调节池7的出液口通过增压泵8与过滤装置9的进液口相连接，过滤装置9的出液口与通过低压泵10与自清洗过滤器11的进液口相连接，自清洗过滤器11的出液口与抑菌改性光催化超滤膜装置12的进液口相连接，抑菌改性光催化超滤膜装置12的出液口与反渗透进水箱13的进液口相连接，反渗透进水箱13的出液口通过反渗透增压泵14与保安过滤器15的进液口相连接，保安过滤器15的出液口通过高压泵16与反渗透膜装置17的进液口相连接，反渗透膜装置17的出液口分别与冲洗液储水箱18的进液口和染色液储水箱19的进液口相连接，冲洗液储水箱18的出液口与染色工序冲洗装置4的进液口相连接，染色液储水箱19的出液口与染色工序染色机2的进液口相连接。其中自清洗过滤器11为叠片式自清洗过滤器，其材质为耐酸塑料，该叠片式自清洗过滤器用于超滤的预处理；抑菌改性光催化超滤膜装置12中的抑菌改性光催化超滤膜是采用抑菌性纳米材料载银纳米二氧化钛与聚丙烯腈共混合成的非对称结构中空纤维超滤膜，纳米材料载银纳米二氧化钛均匀分布于超滤膜中；反渗透膜装置17包括多个相互并联的压力容器，每个压力容器内采用2-8个反渗透膜串联，该反渗透膜为商用的直径16英寸、8英寸、4英寸或2.5英寸的膜元件，反渗透膜组件的类型为卷式或中空纤维式，其产水通量为10-200L·m⁻²·h⁻¹。

实施例1

将漂洗后生发平铺放入发制品染色机内，浸泡在200L染色液（有效成分为(NH₄)₂SO₄、丁基萘磺酸钠、元明粉等）中染色处理20min，染色后用2吨清水冲洗，分别产生染色废液和冲洗废水，混合后产生pH为7.0的染色液废水2.2吨，占该批次发制品废水总排放量的8%，染色液废水的色度为250，悬浮物、COD、氨氮和BOD₅含量分别为200mg·L^-1、1980mg·L^-1、844mg·L^-1和368mg·L^-1，BOD₅/COD为0.19。染色液废水进入调节池沉淀后，经低压泵依次进入自清洗过滤器和抑菌改性光催化超滤膜装置，超滤膜装置的操作压力为0.11MPa，采用错流操作模式，其产水回收率高达98%，超滤膜组件对发制品染色液废水中色度、悬浮物、COD和BOD₅的去除率分别为91.2%、92.6%、70.8%和70.4%，但对氨氮的去除率为0，超滤产水的色度、COD和BOD₅分别在22mg·L^-1、578mg·L^-1和109mg·L^-1，悬浮物含量≤15mg·L^-1、pH值基本不变。经超滤后的产水进入反渗透膜装置，该反渗透膜装置的操作压力为1.5MPa、吨水能耗为0.42kWh·m⁻³、产水通量为13.5L·m⁻²·h⁻¹，反渗透膜组件的产水回收率为83%，反渗透膜组件对发制品染色液废水中色度、悬浮物、氨氮、COD和BOD₅的去除率分别为98.5%、99.1%、98.6%、99.2%和98.4%，得到反渗透产水的色度和pH值分别为0.33和5.5，反渗透产水中悬浮物、COD、氨氮和BOD₅的含量分别为0.14mg·L^-1、4.62mg·L^-1、11.82mg·L^-1和1.74 mg·L^-1。

0.2吨反渗透产水进入染色液储液箱，作为染色工序染色所需水，用于下一批次发制品的染色处理；2.0吨反渗透产水添加清水，作为冲洗液循环回用中水，用于下一批次发制品的冲洗处理，并保障产品品质。

实施例2

将漂洗后生发平铺放入发制品染色机内，浸泡在200L染发液（有效成分为(NH₄)₂SO₄、丁基萘磺酸钠、元明粉等）中染色处理20min，染色后用4吨清水冲洗，分别产生染色废液和冲洗废水，混合后即为pH值为9.0的染色液废水4.2吨，占该批次发制品废水总排放量的25%，染色液废水中的色度为1200，悬浮物、COD、氨氮和BOD5的含量分别为210mg·L^-1、2660mg·L^-1、958mg·L^-1和374mg·L^-1，BOD₅/COD为0.14。染色液废水进入调节池沉淀后，经低压泵依次进入自清洗过滤器和抑菌改性光催化超滤膜装置，超滤膜装置的操作压力为0.13MPa，采用错流操作模式，其产水回收率为95%，超滤膜组件对发制品染色液中色度、悬浮物、COD和BOD₅的去除率分别为90.2%、91.3%、60.3%和61.2%，但对氨氮的去除率为0，超滤产水的色度、COD和BOD₅的含量分别为118mg·L^-1、1056mg·L^-1和145mg·L^-1，悬浮物含量≤18mg·L^-1、pH值基本不变，经超滤后的产水进入反渗透膜装置，该反渗透膜装置的操作压力为1.9MPa、吨水能耗为0.48kWh·m⁻³、、产水通量为10L·m⁻²·h⁻¹，反渗透膜组件的产水回收率为80%。反渗透膜组件对发制品染色液废水中色度、悬浮物、氨氮、COD和BOD₅的去除率分别为98.1%、99.3%、99.1%、99.3%和98.9%，反渗透产水的色度和pH值分别为2.24和6.0，反渗透产水中悬浮物、COD、氨氮和BOD₅的含量分别为0.13mg·L^-1、7.39mg·L^-1、8.62mg·L^-1和1.59mg·L^-1。

0.2吨反渗透产水进入反渗透储液箱，作为染色工序染色所需水，用于下一批次发制品的染色处理；4.0吨反渗透产水添加清水，作为冲洗液循环回用中水，用于下一批次发制品的冲洗处理，并保障产品品质。

以上实施例描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型原理的范围下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本实用新型保护的范围内。

Claims

1.一种毛发生产染色工序废水处理装置，其特征在于包括染色工序染色废液池、染色工序冲洗废水池、染色液废水池、调节池、增压泵、过滤装置、低压泵、自清洗过滤器、抑菌改性光催化超滤膜装置、反渗透进水箱、反渗透增压泵、保安过滤器、高压泵、反渗透膜装置、冲洗液储水箱和染色液储水箱，其中染色工序染色废液池的进液口与染色工序染色机的出液口相连接，染色工序冲洗废水池的进液口与染色工序冲洗装置的出液口相连接，染色工序染色废液池的出液口和染色工序冲洗废水池的出液口与染色液废水池的进液口相连接，染色液废水池的出液口与调节池的进液口相连接，调节池的出液口通过增压泵与过滤装置的进液口相连接，过滤装置的出液口通过低压泵与自清洗过滤器的进液口相连接，自清洗过滤器的出液口与抑菌改性光催化超滤膜装置的进液口相连接，抑菌改性光催化超滤膜装置的出液口与反渗透进水箱的进液口相连，反渗透进水箱的出液口通过反渗透增压泵与保安过滤器的进液口相连接，保安过滤器的出液口通过高压泵与反渗透膜装置的进液口相连接，反渗透膜装置的出液口分别与冲洗液储水箱的进液口和染色液储水箱的进液口相连接，冲洗液储水箱的出液口与染色工序冲洗装置的进液口相连接，染色液储水箱的出液口与染色工序染色机的进液口相连接。

2.根据权利要求1所述的毛发生产染色工序废水处理装置，其特征在于：所述的自清洗过滤器为叠片式自清洗过滤器，其材质为耐酸塑料，该叠片式自清洗过滤器用于超滤的预处理。

3. 根据权利要求1所述的毛发生产染色工序废水处理装置，其特征在于：所述的抑菌改性光催化超滤膜装置中的抑菌改性光催化超滤膜是采用抑菌性纳米材料载银纳米二氧化钛与聚丙烯腈共混合成的非对称结构中空纤维超滤膜，纳米材料载银纳米二氧化钛均匀分布于超滤膜中。

4. 根据权利要求1所述的毛发生产染色工序废水处理装置，其特征在于：所述的反渗透膜装置包括多个相互并联的压力容器，每个压力容器内采用2-8个反渗透膜串联，该反渗透膜为商用的直径16英寸、8英寸、4英寸或2.5英寸的膜元件，反渗透膜组件的类型为卷式或中空纤维式，其产水通量为10-200L·m⁻²·h⁻¹。