基于膜技术的染料废水处理装置的制作方法

本发明涉及一种废水的处理装置，特别是涉及一种基于膜技术的染料废水处理装置，属于环境保护的废水处理领域。

背景技术：

随着染料与印染工业的发展，其生产废水已成为当前最主要的水体污染源之一。染料作为环境重要污染源的特点首先是污染量大，目前世界染料年产量约为80-90万吨，我国染料年产量达15万吨，位居世界前列，在染料的生产和使用中约有10％-15％的染料随废水排入环境。我国染料工业、纺织印染业发达，染料废水对环境的污染更为严重，根据1998年环境公报的数据，目前我国工业废水治理率约为87.4％，治理合格率仅为已有装置处理总量的63％。第二是作为环境污染物的染料种类多、结构复杂。全世界使用的合成染料达3万多种，80％以上的染料为含偶氮键、多聚芳香环的复杂有机化合物。染料工业是化学工业中环境污染极其严重的产业之一。印染和染料废水色度大；有机物浓度高，组分复杂；难生物降解物质多；含有大量的无机盐、硫化物等，属于难处理的工业废水。染料分子由于其具有复杂的芳香烃分子结构而更加难于去除，这些结构本身在设计制造时便是为了在水环境或在光照和有氧化剂的条件下稳定存在。第三是多数染料为有毒难降解有机物，化学稳定性强，具有致癌、致畸、致突变的“三致”作用。废水中残存的染料组分即使浓度很低，排入水体也会造成水体透光率降低，导致水体生态系统的破坏。因此，对染料废水进行有效地处理成为重要的课题。

偶氮染料是数量最多，产量最大的合成染料，自上世纪七十年代开始，人们就研究含偶氮染料的废水的处理方法。先后开发了物理法、化学法、生物法等多种处理技术。

1、物理法：主要包括吸附(气浮)法、膜分离法、超声波气振法等方法。在物理处理法中应用最多的是吸附法。目前，国外主要采用活性炭吸附法，该法对去除水中溶解性有机物非常有效，但它不能去除水中的胶体和疏水性染料，对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能。新生MnO₂对甲基橙的吸附符合Langmuir吸附等温式，吸附速率大，可使甲基橙脱色率达99％。吸附气浮法就是首先用一些高度分散的粉状无机吸附剂(如膨润土、高岭土等)吸附废水中的染料离子和其他可溶性物质，然后加入气浮剂，将其转变为疏水性颗粒，通过气浮除去，对酸性染料、阳离子染料和直接染料等去除率达到92％以上。

应用于印染废水处理的膜技术主要有超过滤和反渗透。超过滤技术处理含分散染料废水脱色率为80％～97％，TOC去除率为60％～85％。反渗透法溶解固体的去除率达到85％～99％，染料平均回收率为75％～85％。

可以通过控制超声波的频率和饱和气体，使超声波技术成为废水处理的有效方法。张家港市九州精细化工厂用根据超声波气振技术设计的FBZ废水处理设备处理染料废水，色度平均去除率为97％，COD_Cr去除率为90.6％，总污染负荷削减率为85.9％

2、化学法：化学法主要包括化学混凝法、化学氧化法、光化学催化氧化法、电化学法等方法。化学混凝法是处理印染废水的常用方法，曾被认为是最有效、最经济的脱色技术之一。目前所用的混凝剂可分为无机混凝剂、多功能高效复合混凝剂、有机高分子混凝剂等。曾经对硫酸亚铁、聚合氯化铝等混凝剂对活性染料印染废水混凝处理进行了研究，结果表明硫酸亚铁是最佳混凝剂，色度的去除率分别可达75％到94％。化学氧化法是印染废水脱色的主要方法之一，是利用各种氧化手段将染料发色基团破坏而脱色。按氧化剂和氧化条件的不同，可将化学氧化法分为：臭氧氧化法、深度氧化法。光化学催化氧化法作为一种降解有机物的深度氧化技术近几年来发展迅速。使用这种方法降解染料废水取得很好的脱色效果。电化学法是通过电极反应使印染废水得到净化。微电解法是利用铁—碳填料在电解质溶液中腐蚀形成无数微小的原电池来处理废水的电化学技术。它是一种集电解、混凝、电絮凝、吸附等多种物理化学作用于一体的废水处理方法。在处理染料废水过程中，染料分子先被吸附到碳表面，然后在两极发生氧化或还原反应。也可利用电极进行电解，贾金平等用活性炭纤维作电极利用电极的导电、吸附、催化、氧化还原和气浮等综合性能实现了吸附-电极反应-絮凝脱附一条龙工艺，脱色率达98％，COD_Cr去除率大于80％。同时还有其它许多采用电化学法处理含偶氮染料废水的报道。

3.生化法：偶氮染料废水可生化性差，若想采用生化法处理可以通过提高活性污泥MLSS和改善污泥活性生化性能或选用高效菌种来提高生化效果。其中选育和培养优良脱色菌群是生化法的一个重要发展方向。国外已进行了利用诱变育种、原生质体融合、基因工程等技术，组建带有多个质粒的高效染料脱色工程菌的研究。近年来的研究表明，假单胞细菌、浮游球衣菌、节杆菌、枯草菌、氧化酵母菌等优势菌对偶氮染料降解有相当的效果。以上各种方法存在的问题：

在物化方面，活性碳虽然具有吸附效果好的特点，但活性炭再生困难，成本高，使其应用受到限制。许多企业分别转向其他价格便宜、材料易得的吸附剂。虽然电解法、氧化法在去除染料废水的色度有效果，但往往COD去除并不理想，处理药剂的成本相对较高，许多新型的氧化手段还处在实验研究阶段并未工业化。

生化方面，偶氮染料是典型的精细化工产品，具有小批量，多品种的特点，其结构复杂，生产流程长，从原料到成品往往伴随有硝化、缩合、还原、氧化、重氮化、偶合等单元操作，副产应多，产品收率低、废水有机物成分复杂，染料生产化学反应过程和分离、精制、水洗等工序操作都是以水为溶剂，用水量很大。生化法处理染料废水虽然有投资少的优点，但仍存在微生物难适应染料废水，水质波动大、毒性大的特点，且污泥处置、厌氧段的沼气的处理以及管理复杂等问题。偶氮染料废水处理采用单一的处理方法往往很难达到预期的效果。常规的方法是将各处理方法组合的办法，存在工艺流程长，运行成本高，出水质量不稳定等缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于膜技术的染料废水处理装置，该装置可实现低成本高效能的偶氮染料类废水处理，使排放水达到二级排放标准。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种基于膜技术的染料废水处理装置，它主要由染料废水前处理部分和膜过滤分离系统组成；所述的染料废水前处理部分和膜过滤分离系统通过管道连通；所述的染料废水前处理部分包括依序通过管道连接的废水贮罐、废水调节池、絮凝混合反应罐、沉降池；所述的膜过滤分离系统包括通过管道连通的超滤循环单元和纳滤循环单元。

本发明还包括抗负荷冲击系统，所述的抗负荷冲击系统通过管道与膜过滤分离系统连通，所述的抗负荷冲击系统主要由氧化吸附脱色单元和系统电器控制单元组成。

所述的废水调节池由两个渣滤池、一个砂滤池、一个污泥透析液收集池、一个废水综合池和一个综合污水收集池组成；在所述的渣滤池的底层有按粒度大小梯度分布的渣滤层；在所述的砂滤池的底层有按粒度大小梯度分布的砂滤层，使经调节COD和PH的废水经充分过滤澄清。

所述的絮凝混合反应罐包括主罐、可调节转速的搅拌装置和絮凝剂配制罐；所述的可调节转速的搅拌装置安装在主罐内；所述的主罐与絮凝剂配制罐通过管道连通。

所述的沉降池为用钢材或塑料制成的倒锥形布置的圆锥体或用混凝土制成的长方体，在沉降池底部有排污管。

所述的超滤循环单元为管式超滤装置，该管式超滤装置中的超滤膜为截留分子量20万的聚偏氟乙烯膜。

所述的纳滤循环单元为卷式纳滤装置，该卷式纳滤装置中的纳滤膜为截留硫酸镁85％的聚酰胺膜。

所述的氧化吸附池为用钢材或塑料加工成的倒锥形布置的圆锥体或用混凝土制成的长方体。

采用上述方案后，本发明由染料废水前处理部分、膜过滤分离系统和抗负荷冲击系统三大部分组成，所述的染料废水前处理部分可分解沉降去除大部分污泥、有机物和盐类，使COD指标由4000-8000mg/L降至2000mg/L以下，以确保膜系统(第二部分)能够长期稳定地运行；膜过滤分离系统(即超滤和纳滤部分)，超滤系统进一步去除大分子胶体物质，以确保纳滤系统进一步去除氧化、混凝难于去除的小分子COD物质和色素，从而使处理的废水水质达到国家规定的二级排放标准。因而本发明克服了常规的染料废水方法的废水处理效果不理想，排放不达标的致命缺陷，又克服了单用膜处理或吸附处理成本过高的缺陷，具有低成本高效能的优点。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明是一种基于膜技术的染料废水处理装置，它主要由染料废水前处理部分1、膜过滤分离系统2和抗负荷冲击系统3组成。所述的染料废水前处理部分1、膜过滤分离系统2和抗负荷冲击系统3依序布置并通过管道连通。

所述的染料废水前处理部分1包括依序通过管道连接的废水贮罐11、废水调节池12、絮凝混合反应罐13、沉降池14。所述的废水调节池12由两个渣滤池121、一个砂滤池122、一个污泥透析液收集池123、一个废水综合池124和一个综合污水收集池125组成；在所述的渣滤池121的底层有按粒度大小梯度分布的渣滤层，每层厚度为12-20；在所述的砂滤池122的底层有按粒度大小梯度分布的砂滤层，每层厚度为8-15，使经调节COD和PH的废水经充分过滤澄清。所述的絮凝混合反应罐13包括主罐131、可调节转速的搅拌装置132和絮凝剂配制罐133；所述的可调节转速的搅拌装置132安装在主罐131内，所述的主罐131与絮凝剂配制罐133通过管道连通。所述的沉降池14为用钢材或塑料制成的倒锥形布置的圆锥体或用混凝土制成的长方体，在沉降池14底部有排污管。

所述的膜过滤分离系统2包括通过管道连通的超滤循环单元21和纳滤循环单元22。所述的超滤循环单元21由超滤循环罐211和超滤装置212组成，所述的超滤装置212为管式超滤装置，该管式超滤装置中的超滤膜为截留分子量20万的聚偏氟乙烯膜。所述的纳滤循环单元22由纳滤循环罐221和纳滤装置222组成，所述的纳滤装置222为卷式纳滤装置，该卷式纳滤装置中的纳滤膜为截留硫酸镁85％的聚酰胺膜。

所述的抗负荷冲击系统3主要由氧化吸附脱色单元31和系统电器控制单元32组成。所述的氧化吸附脱色单元31为氧化吸附池31，它由氧化池311、吸附池312和储存池313三个池组成，每个池的体积为15M³。氧化吸附池31(即氧化吸附脱色单元31)为圆柱体或长方(正方)体，它可以用钢材、塑料或混凝土等材料制作而成。氧化池311、吸附池312和储存池313三池通过管道连接并安装有可控制的阀门。

如图1所示，本发明主要是通过废水调节池12、絮凝混合反应罐13、沉降池14、超滤循环单元21、纳滤循环单元22、吸附脱色单元31和系统电器控制单元等七个单元组合运用。从而形成一种特别适合于按常规污水处理方法很难达标的偶氮染料废水处理装置。

本发明的工作过程：

综合污水收集池125中的综合污水经泵入两个渣滤池121与染料废水混合，经两个渣滤池121的渣滤污水经管道流入废水综合池124。沉降池14的污水经砂滤池122砂滤后流入废水综合池124，并经污泥透析液收集池123溢流入废水综合池124，在废水综合池124混合以严格将COD控制在5000-8000mg/L范围之内(必要时补充清水)。然后泵入2M³絮凝混合罐131，絮凝混合罐131带有可调节转速的搅拌装置132和05M³絮凝剂配制槽133，在絮凝混合罐131经充分混合的废水经泵送入15-20M³絮凝沉降池14。沉降池14为斜板(管)沉降池。经沉降池14处理的上清液流入10M³超滤循环罐211，并严格将COD控制在2000mg/L范围之内。将超滤循环罐211中的絮凝沉降水泵入5M³/H超滤装置212进行超滤处理，透析液送入纳滤循环罐221，浓缩液经管道回流入沉降池14或超滤循环罐211。将纳滤循环罐221中的透析液泵入3.5M³/H纳滤装置222进行纳滤处理，经纳滤处理的透析液泵入氧化吸附池31或CIP罐41。当染料废水经纳滤处理后的透析液泵入氧化吸附池31中，经检测若已符合二级排放标准，则可不经氧化和活性炭吸附处理，直接排放。经检测若不符合二级排放标准，则可在氧化池311中加入ClO₂经氧化后送入吸附池312并加入颗粒活性炭经活性炭吸附处理后检测合格后排放。