专利名称：一种印染废水处理零排放装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环境保护、废水处理领域，特别涉及一种高浓高盐印染废水处理 零排放的装置。
技术背景印染行业不仅用水量大而且是行业中的排水大户，约占工业总排水量的35%。印 染废水中含盐最高的是染色废水，高盐染色废水占总水量的20%左右，而盐分占总盐量的 70% 80%。印染废水排放量大，成分复杂，污染物浓度高，同时含盐量较高。1万吨废水 中，通常含盐40t 50t，且同时含有一价和二价盐。印染废水的常用处理方法可分为物理法、化学法与生物法三类。物理法主要有格 栅与筛网、调节、沉淀、气浮、过滤、膜技术等，化学法有中和、混凝、电解、氧化、吸附、消毒 等，生物法有厌氧生物法、好氧生物法、兼氧生物法。目前，国内的印染废水处理手段以生物 法为主，辅以物理法与化学法。由于近年来化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使新 型染料、PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，给处理增加了难度。原 有的生物处理系统COD去除率大都由原来的70%下降到50%左右，甚至更低。色度的去除 是印染废水处理的一大难题，旧的生化法在脱色方面一直不能令人满意。此外，PVA等化学 浆料造成的COD占印染废水总COD的比例相当大，但由于它们很难被普通微生物所利用而 使其去除率只有20% 30%。针对上述问题，国内外都开展了一些研究工作。全棉印染废水具有两个基本特征即含有高色度、高化学需氧量、低生化需氧量、 高PH，二是具有高含盐量，表现为高电导率，针对上述特点，要处理高色度、高化学需氧量、 低生化需氧量污水排除了常用生物氧化方案
实用新型内容
本实用新型适用于处理高COD含量、高含盐量的难处理印染废水，能弥补常规生 物处理难以处理高浓高盐印染废水的缺陷，能将印染废水中的盐浓缩为固体盐，实现印染 废水零排放，且出水水质好，不仅能回用于印染工艺的部分工段，节约用水量，而且解决了 常规膜分离系统浓水难处理的问题。本实用新型装置包括物化前处理、RO除盐系统及浓水 处理三部分，物化前处理包括混凝沉降11、沉淀池12和UF13三部分。采用耐腐蚀自吸泵 Ml直接从印染车间流水线上取原水至调节池1中冷却降温，并通过PAM加药泵M3、PAC加药 泵M4、脱色剂加药泵M5、pH调节剂加药泵M6依次在泵M2前加入pH调节剂、脱色剂、PAC、 PAM，药水混合物进入混凝沉降罐11，上清液通过溢流堰18进入到斜板沉淀池12内。料液 在斜板沉淀池12内进一步分离沉降，上清液通过穿孔集水管收集后自流进入超滤中间水 箱6。超滤膜选用国产大通量抗污染管式超滤膜组件13，采用错流过滤形式，10%浓水回流 到调节池1，其余浓水外部循环，占处理要求50%的出水进入一级RO循环桶8。RO系统分一、二两级，一级RO循环桶内原水经保安过滤器20进入一级反渗透装置 14，占处理量50%的一级反渗透浓水进入二级高压反渗透循环池9，作为二级RO系统15的进水，一级、二级反渗透淡水混合进入清水箱10作为系统最终出水，可回用到部分工段；占 处理量25%的二级反渗透高浓水进入膜蒸馏系统16。膜蒸馏系统16采用国际先进的多孔疏水性中空纤维蒸馏膜，利用分质排放的低 浓水废热使浓水蒸馏，得到饱和溶液，最终通过冷凝和结晶得到蒸馏水和固体盐。本实用新型理论依据本实用新型采用了化学混凝法去解决高色度、可生化性差污水降色度、将CODcr 问题，高盐度水采用了反渗透膜法脱盐，提高了废水回收率。为满足RO膜进水时对水中颗 粒限制的要求，在进入RO前增加了超滤单元。现在对RO的研究和应用日益被水处理行业所熟知，许多成功的海水淡化厂的建 设和长期实践运行证明了这是一个日趋成熟的技术，所以用于处理高盐度水是首选的工艺 技术。当携带大量色度、化学耗氧量成分的高盐度废水采用RO技术仍是一个棘手的难题， 表现为高浓度有机物对膜的污染，清洗恢复能力有限，造成膜透水能力较快衰减，膜的使用 寿命缩短，成本提高。因此本系统前处理尽量降低进入RO膜的污染物浓度，后道主要依据 水力清洗、化学清洗以及添加阻垢剂来缓解膜通量的衰减。要降低后续RO膜有机污染，应积极地在前处理中尽量的去除COD、色度、浊度，创 造一个合理的分段处理工艺条件，保证设备能正常运行。在印染行业，现在普遍使用的有活 性染料和士林染料，染料溶于水后大量以胶体和离子的形式存在，这些胶体颗粒小，带有负 电荷，许多印染厂都是根据订单决定使用染料生产批量，它对废水处理关系很重要。去除水 中这些有机物与水的PH值有关，投加絮凝剂和高分子脱色剂的品种，投加量及组合、配比 与去除色度去除COD效果有关，因此我们设计了一个混凝沉降反应器和斜板反应器，计算 了水力条件来验证结果。一些研究成果认为，残留染料的去除与水的PH有关，投加高效去色去污高分子絮 凝剂(助凝剂)和无机聚合凝聚剂的优化配比组成能去除大部分色度和COD。本系统采用管式超滤膜，虽然膜价格比中空纤维膜高，但中空对预处理要求高， 尤其在高盐高浓度废水的预处理中，管式膜错流不堵塞、抗污染等特性是中空膜无法比拟 的，使用管式膜可确保整个废水处理系统长期、稳定、可靠运行！大大减少了膜更换成本和 清洗费用。从设备投入和运行费用综合效益分析管式膜在高浓度废水处理中性价比价高。 大通量超滤膜的应用，又可帮助去除剩余浊度和胶体，使前段预处理既达到符合RO进水的 SDI指标，同时又降低了后续对RO携带的有机物污染，使整个系统趋于合理，去色去污份额 分配更利于运行和各单元功能更突出。本实用新型处理效果当进水电导平均为17581 μ s · cm_l，CODcr平均为8^mg/L，色度平均为1709cu， 经本实用新型系统出水电导平均为642 μ s. cm-1,出水CODcr平均为Mmg/L，出水浊度平均 为0. 1NTU，出水色度平均为2. 5cu，去除率分别为96. 35%,95. 3%,99. 7%,99. 5%，达到了 甲国家农田灌溉的水质要求，在一定条件下可考虑作工业用水回用。本实用新型系统具有投入较低、运行成本很低、占地面积小、安全、稳定、可靠，人 员操作费用和设备维修费用低的特点，还可以从浓缩液中进行能量回收，进一步降低运营 成本。本实用新型系统适用于棉染行业高浓高盐印染废水的处理，对节约水资源意义重大，能为水资源较为紧张的高原盐碱地区(如新疆等)利用自身棉花资源丰富、电力资源较 便宜、引进需水量大的印染企业开辟了一条新的出路。
图1为本实用新型处理系统的处理示意图。图中零部件、部位及编号取水泵Ml、提升泵M2、PAM加药泵M3、PAC加药泵M4、脱 色剂加药泵M5、pH调节剂加药泵M6、超滤循环泵M7、一级RO增压泵M8、二级RO增压泵M9、 调节池1、PAM药罐2、PAC药罐3、脱色剂罐4、pH调节剂罐5、超滤循环池6、清洗循环池7、 一级RO循环池7、二级RO循环池9、清水池10、混凝沉降罐11、斜板沉淀池12、超滤设备13、 一级RO设备14、二级RO设备15、膜蒸馏设备16、混凝沉降罐侧方形区域17、溢流堰18、斜 板19、保安过滤器20图2为本实用新型处理系统内膜蒸馏系统运行示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合说明附图，对本实用新型系统操作做进一步说明。实施例应用本系统处理棉染高浓高盐印染废水，采用耐腐蚀自吸泵Ml直接从印 染车间流水线上取原水，取水时记录所用染料种类，同时现场检测电导率并注意调节取水 阀门的大小，尽量保证所取原水电导率，以保证浓缩倍数。原水经提升泵M2进入到混凝沉降罐11内，提升泵M2前通过PAM加药泵M3、PAC 加药泵M4、脱色剂加药泵M5、pH调节剂加药泵M6依次在泵M2前加入pH调节剂、脱色剂、 PAC、PAM。质量分数为33%的工业盐酸与水按体积比1 2配制，根据进水pH值不同，加药 量为6-23L/h，则加药量为1. 98 7. 59kg/t ；PAC配成20%浓度的溶液按照3. 75L/h的量 加入，加药量为650g/t ；PAM配成5%。浓度的溶液按照10L/h的量加入，加药量为0. 5g/t，加 药量不宜过大，否则会造成膜污染，影响膜的使用寿命。药水混合物进入混凝沉降罐11停 留1.证后上清液通过溢流堰18进入到斜板沉淀池12内。料液在斜板沉淀池12内进一步 分离沉降，停留2. 4h后上清液通过穿孔集水管收集后进入超滤中间水箱6。超滤膜系统13选用某国产19通道亲水性PVDF有机管式膜，支撑层为超薄型，一 般情况下不会在支撑层内形成堵死，能处理高含固量物质、高浓度液流；能有效地控制浓 差极化和污垢，可大范围地调节料液的流速；料液以高流速通过管腔内膜面产生错流，物质 不容易在膜面堆积形成结垢，延长了膜清洗的周期。采用错流过滤形式，10%浓水回流到调 节池1，其余浓水外部循环，操作压力为0. 045 0. 18Mpa，处理出水进入一级RO循环池8， 一级RO系统前设置保安过滤器20。一级RO系统14采用膜材质为芳香族聚酰胺复合材料，操作压力为1. 4 1. 8Mpa, 回收率为50 %，能截留96 %的盐类物质，占总处理量50 %的浓水进入到二级反渗透15进行 进一步脱盐浓缩；二级反渗透系统15膜材质为芳香族聚酰胺复合材料，操作压力为2. 2 4. 4Mpa,回收率为50%，能截留98%以上的盐类物质，占总处理量25%的、浓缩3倍以上的 高浓水进入到蒸发系统16。经过预处理+反渗透的高浓水经过热交换器加热后进入蒸发膜1，透过膜的蒸汽 被吹到冷凝器冷凝成纯净水。剩余浓水经热交换器加热后进入下一级蒸发膜2继续蒸发 浓缩，透过膜的蒸汽被吹到冷凝器冷凝成纯净水。RO浓水经过η级蒸发膜蒸发浓缩后得到 35% (结晶浓度)浓缩液进入结晶器，最终得到固体盐作为固体废弃物处理，或进行综合利用，透过各级蒸发膜的蒸汽经冷凝器冷凝后得到纯净水。当蒸馏膜能充分利用低温废热时，其运行成本会明显下降。新疆印染废水总水量 为20000吨/天，其中18000吨/天为低污染废水，平均水温45度。经冷却至25度后采 用生物处理法达农灌标准回用。如能将生化废水处理中需冷却塔冷却的废热加以利用，不 仅大大降低了 18000吨冷却废水的费用，还可利用这些废热来蒸馏处理600吨的浓缩废水， (低温沸热利用率达70%左右)回收531吨纯水和69吨复合盐。而膜蒸馏完全利用废热处理浓缩废水时，预处理工艺中反渗透膜等设备就无需 达到最大运行状态，只需回收70%的淡水即可达到系统处理目标。70%的回收率将是整个 预处理系统处于中等负荷的运行状态，可使系统更加稳定、安全、长期运行。延长设备使用 寿命，进一步降低工程成本。本系统设计中注意到回收率的问题。混凝沉降罐11、沉淀池12排泥水进入厂内生 化池内回收，UF和RO水力清洗水回入调节池1再处理不漏失，化学清洗水中和后进入调节 池1在利用，使水的利用率保持高的水平。
权利要求1.一种印染废水处理零排放装置，其特征在于该装置包括物化前处理、RO除盐系统 及浓水处理三部分组成；物化前处理部分包括调节池(1)、混凝沉降罐(11)、沉淀池(12)、 管式超滤膜(1 四部分组成；RO除盐系统包括一级RO系统(14)、二级RO系统(15)，一级 RO浓水作为二级RO进水；浓水处理部分是指膜蒸馏系统(16)。
2.根据权利要求1所述的印染废水处理零排放装置，其特征在于调节池(1)通过自 吸泵(Ml)从车间生产线上直接取水，调节池(1)与混凝沉降罐(11)之间以提升泵(M2)连 接，并通过PAM加药泵(M3)、PAC加药泵(M4)、脱色剂加药泵(M5)、pH调节剂加药泵(M6) 依次在提升泵(M2)前加入pH调节剂、脱色剂、PAC、PAM。
3.根据权利要求1所述的印染废水处理零排放装置，其特征在于混凝沉降罐(11)体 侧设计有一方形区域(17)，用以进行药水在泵后的充分混合，上部有溢流堰(18)。
4.根据权利要求1所述的印染废水处理零排放装置，其特征在于沉淀池(1 内放置 斜板(19)，混凝沉降罐(11)上清液通过溢流堰(18)经管道自流进入沉淀池(12)，沉淀池 上方设穿孔集水管，上清液经管道自流进入超滤循环池(6)。
5.根据权利要求1所述的印染废水处理零排放装置，其特征在于超滤系统膜组件 (13)选用某国产抗污染管式超滤膜，采用错流过滤形式，处理出水进入RO系统进行脱盐处 理。
6.根据权利要求1所述的印染废水处理零排放装置，其特征在于一级RO淡水排放到 清水箱(10)作为系统出水的一部分，二级RO淡水排放到清水箱(10)也作为系统出水的一 部分。
7.根据权利要求1所述的印染废水处理零排放装置，其特征在于该装置浓水处理部 分采用的技术是膜蒸馏技术。
8.根据权利要求1所述的印染废水处理零排放装置，其特征在于浓水处理部分的膜 蒸馏设备(16)是由热交换器、蒸发膜、结晶器、冷凝器组成。
专利摘要一种印染废水处理零排放装置，处理对象为分质排放的高浓高盐印染废水，系统包括物化前处理、RO除盐系统及浓水处理三部分。物化前处理包括混凝沉降、沉淀池和UF三部分；RO系统分低压和高压两级，管式超滤淡水进入一级低压反渗透，一级反渗透浓水进入二级高压反渗透，一级、二级反渗透淡水混合作为系统最终出水，可回用到部分工段；二级反渗透浓水进入膜蒸馏系统，利用分质排放的低浓度水的废热使浓水蒸馏，得到饱和溶液，最终通过冷凝和结晶得到蒸馏水和固体盐。该系统是一项节能环保、低碳的新型印染废水处理工艺，能实现零排放，为高浓高盐印染废水处理提供新的解决途径。
文档编号C02F103/30GK201864630SQ201020546358
公开日2011年6月15日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者卜静, 岳军山, 常立, 谢爱军, 黄建初 申请人:上海立昌环境工程有限公司