CN110194559B

CN110194559B - 一种色纺纱染色废水零排放及资源回用的工艺方法

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Publication number: CN110194559B
Application number: CN201811061185.1A
Authority: CN
Inventors: 张程平; 万印华; 杨兴华; 杭晓风; 孟亚珉; 窦卫军
Original assignee: Anhui Asia Pacific Environmental Engineering Tech Co ltd; Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Anhui Asia Pacific Environmental Engineering Tech Co ltd; Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2038-09-12
Also published as: CN110194559A

Abstract

本发明涉及一种色纺纱染色废水零排放及资源回用的工艺方法，其包括以下步骤：(1)对色纺纱染色废水进行生化处理；(2)将经生化处理后的废水进行超滤和反渗透处理；(3)反渗透浓水进入纳滤分离***，先进行脱色，脱色后浓水经蒸发结晶作为危废处理，脱色后清水再进行纯化，将纯化后浓水经脱色和软化后用于染色工艺，纯化后清水和反渗透过滤清水合并用于全段生产工艺。本发明中纯化后浓水经浓缩得到的浓盐水用于染色工艺段染色，节省了元明粉的添加量；同时，本发明中的印染废水回用率高达95％，且回收废水中80％以上的无机盐可用于染色工艺；由于蒸发量减少95％，吨水处理总成本大幅降低，因而具有很好的经济效益和社会效益。

Description

一种色纺纱染色废水零排放及资源回用的工艺方法

技术领域

本发明涉及印染废水处理领域，尤其涉及一种色纺纱染色废水零排放及资源回用的工艺方法。

背景技术

所谓色纺纱，就是先将纤维染成有色纤维，然后将两种或两种以上不同颜色的纤维经过充分混合后，纺制成具有独特混色效果的纱线。色纺纱的先染后纺生产工艺，比传统工艺节水减排50％以上，符合低碳环保要求。整个纺织行业中，传统工艺的占比为65％左右，染色纱20％左右，色纺纱15％左右，因此色纺纱的成长空间很大。现在还是靠流通拉动生产，未来如果实现消费拉动生产，则色纺纱的前景就不可估量。

现阶段色纺纱主要使用的染料为活性染料，在染色过程中为增加上色率，需要添加约6％的元明粉(硫酸钠)作为增溶剂，提高上色率。因此在色纺纱染色废水中TDS的盐分主要成分为硫酸钠。盐分在生化处理中不能去除，废水生化处理后会随废水排入环境中，造成了环境的严重污染。

每染1t棉散纤维或纱线，需产生80t左右的染色废水。由于染色工艺的改进，没有退浆废水、碱减量废水、硫化废水等难生化处理的废水，另外其主要使用活性染料，因此其废水的生化处理难度较小，出水COD含量能处理至100mg/l以下；废水TDS含量约0.8％-1％，且其主要成分为染色过程中所加入的硫酸钠。现阶段基本的处理方式为废水经过生化处理后，废水使用反渗透膜回收50％，另50％废水排放。

在排放的50％废水中，含有1.6％-2％的硫酸钠，将此废水排放到环境中，不仅造成了环境的污染，也造成了水资源和硫酸钠的浪费。因此再对此废水进行处理回收其中水资源和硫酸钠资源，具有很好的经济效益和社会效益。

若对该废水进行零排放工艺处理，传统的工艺路线为RO浓缩液再次经过DTRO等高压反渗透工艺继续浓缩至TDS10％左右。DTRO浓缩液再经过多效蒸发或MVR等热浓缩工艺进行处理，蒸发出的固形物成为危废另行处理。这种工艺投资成本高，且要用大量的热能进行蒸发，工艺运行成本高，每处理1吨废水，会产生约10kg危废，消耗约17～30KWh的电能以及药剂的损耗。

CN206244574U公开了一种高盐印染废水的零排放***，所述***采用分盐选择性电驱动膜在不同浓度对废水进行硫酸根离子和氯离子的分离；此方法仅对盐溶液中的部分阴离子进行浓缩处理，适用范围窄。

CN104086043A公开了一种印染废水的处理方法，采用的是生化+超滤+离交工艺，此方法存在的问题是超滤膜容易出现污染不易清洗的问题以及离交树脂再生出现再生液污染问题。且仅仅针对水资源进行回用，没有对废水中其他矿物资源进行回用。

CN101293726A公开了一种印染废水并使用生化+超滤+反渗透处理并分质使用的工艺。其工艺的核心之一是超滤+反渗透处理，该工艺的缺点是无法解决超滤膜的污染及其使用寿命问题。根据工程经验，超滤膜会出现污染后清洗通量无法恢复问题。且没有对废水中矿物资源进行回用，水回收率低。

CN207468344U公开了一种废水处理装置，所述装置包括废水预沉池、缓冲水池、提升泵、中和箱、反应箱、絮凝箱、浓缩澄清池、出水箱污泥缓冲罐及脱水机。此装置的针对性不强，对于印染污水的处理能力不足。

虽然上述文献对于染色污水的处理提供了一定的帮助，但依然存在着没有对废水中矿物资源进行回用，水回收率低等问题，因此开发一种色纺纱染色废水零排放及资源回用工艺具有重要意义。

发明内容

鉴于现有技术存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种色纺纱染色废水零排放及资源回用的工艺方法，所述方法包括生化处理、反渗透处理和纳滤分离处理；使得水回收率>95％，硫酸钠回收率>80％，并且，回用水能用于煮练、清洗、染色等工序；并提取废水中的硫酸钠等无机盐回用于染色工艺，节约水资源和矿物资源。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种色纺纱染色废水零排放及资源回用的工艺方法，所述方法包括以下步骤：

(1)对色纺纱染色废水进行生化处理；

(2)将经生化处理后的废水进行超滤和反渗透处理；

(3)反渗透浓水进入纳滤分离***，先进行脱色，脱色后浓水经蒸发结晶得到的残渣作为危废处理；脱色后清水再进行纯化，将纯化后所得浓水经脱色和软化后用于染色工艺以替代元明粉，纯化后清水和反渗透过滤清水合并用于全段生产工艺。

本发明通过生化处理+超滤+反渗透处理后，将反渗透浓水进行纳滤分离处理，脱色后的浓水可以聚集色纺纱染色废水中60～85％的总有机物和7～15％的总无机盐分；将该脱色后浓水经蒸发结晶后得到的残渣可以直接作为危废处理，实现了对色纺纱废水的大部分处理；同时，由于经纯化后所得浓水含盐量达5～15％，可以直接用于染色工艺中来替代元明粉，从而节省了元明粉的添加量，减少了元明粉向环境中外排。

本发明提供的工艺方法，使得印染废水回用率高达95％以上，每天仅补充生产及蒸发过程中损失的水即可；另外能回收废水中80％以上的无机盐还可用于染色工艺，为企业节省了购买大量的无机盐费用以及减少了无机盐的排放，从而产生很好的经济效益。

优选地，步骤(1)所述生化处理包括厌氧酸化水解和好氧生化处理。

优选地，所述厌氧酸化水解的处理时间为12～24h，例如12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h。

优选地，所述好氧生化处理的时间为24～36h，例如24h、26h、28h、30h、32h、33.5h、34h、36h。

优选地，步骤(1)所述色纺纱染色废水先进入厌氧酸化水解池，厌氧停留12～24h，酸化水解池出水进入好氧生物池，好氧池停留24～36h。

优选地，所述好氧池出水COD<200mg/L，浊度<10NTU。

优选地，步骤(2)所述反渗透处理的工作压力为2.0～4.0MPa，例如2.0MPa、2.1MPa、2.2MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.2MPa、3.5MPa、4.0MPa。

优选地，所述反渗透处理的增压方式为二段或三段段间增压设计。

优选地，所述超滤和反渗透处理过程采用的超滤膜元件的截留分子量为5000～300000D，例如5000D、8000D、10000D、200000D、300000D。

本发明中的超滤***优选采用内置式MBR膜或者外置柱式中空纤维膜过滤，其具有更优异的过滤效果。

优选地，步骤(3)所述脱色处理的压力为1.0～3.0MPa，例如1.0MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.2MPa、2.5MPa、3.0MPa。

优选地，所述脱色处理采用脱色纳滤膜进行。

优选地，所述脱色纳滤膜采用的膜元件的截留分子量为200～1000D，例如200D、300D、500D、800D、1000D。

优选地，所述膜元件的工作温度为10～80℃，例如10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃。

优选地，所述脱色纳滤膜采用卷式或管式纳滤膜。

优选地，步骤(3)所述脱色后清水的纯化采用纯化纳滤膜进行。

优选地，所述纯化纳滤膜采用的膜元件的截留分子量为100～800D，例如100D、200D、300D、500D、800D。

优选地，所述膜元件的工作温度为10～80℃。

优选地，所述纯化所得浓水的脱色方法为粉末活性炭脱色或臭氧氧化脱色。

优选地，所述粉末活性炭脱色采用的粉末活性炭添加量为0.1～0.5％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％。

本发明中，经步骤(2)所述反渗透处理后的水回收率为65～85％；经步骤(3)所述脱色处理后的水回收率为85～96％。

本发明中，所述脱色后浓水聚集色纺纱染色废水中60～85％的有机物和7～15％的无机盐分；脱色后浓水经蒸发结晶后的残渣直接可以作为危废处理。

作为本发明优选的技术方案，本发明所述色纺纱染色废水零排放及资源回用的工艺方法，具体包括以下步骤：

(1)生化处理：对色纺纱染色废水进行12～24h的厌氧酸化水解而后进行24～36h好氧生化处理，处理后的水中COD<200mg/L，浊度<10NTU；

(2)超滤和反渗透处理：将经生化处理后的废水进行超滤和反渗透处理，反渗透过滤清水回用于生产；超滤处理过程采用的膜元件的截留分子量为5000～300000D，超滤产水进入反渗透处理；所述反渗透处理的压力为2.0～4.0MPa；所述反渗透处理的增压方式采用二段或三段段间增压设计；所述反渗透处理的水回收率为65～85％；

(3)纳滤分离处理：反渗透浓水进入纳滤过滤***，先使用脱色纳滤膜进行脱色处理；所得脱色纳滤膜过滤的清水进一步使用纯化纳滤膜进行纯化处理，将纯化膜所得浓水进行脱色和软化处理，作为染色工艺段替代元明粉染色使用；所述脱色处理的压力为1.0～3.0MPa；所述脱色处理过程的产水收率为85～96％；所述脱色处理所得的纳滤浓水聚集色纺纱染色废水中60～85％的有机物和7～15％的无机盐分；所述纳滤浓水进行蒸发结晶，蒸发残渣作为危废处理；所述纯化处理后的浓水中的盐量为5～15％；所述脱色处理过程采用的膜元件的截留分子量为200～1000D；所述纯化处理过程采用的膜元件的截留分子量为100～800D；所述脱色纳滤膜和纯化膜的工作温度为10℃～80℃；所述脱色纳滤膜包括卷式或管式纳滤膜；所述脱色的方法为粉末活性炭脱色；所述粉末活性炭脱色所用的粉末活性炭的添加量为0.1～0.5％。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明所述方法的水回收率>95％，硫酸钠回收>80％；

(2)本发明所述方法的工艺过程简单，易于工业化应用；

(3)本发明所述方法的回用水能用于煮练、清洗、染色等工序；并且提取废水中的硫酸钠等无机盐回用于染色工艺，节约水资源和矿物资源，实现了绿色生产。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

1.1色纺纱染色废水每天1000t，经过调pH降温、均质、混凝沉淀、水解酸化、好氧处理、二沉等工艺，生化出水指标如下：

表1.1生化出水水质

污染物

COD

NH3-N

BOD5

电导率

色度

TDS

水量

含量

110mg/l

0.5mg/l

5mg/l

11.8ms/cm

70

0.8％

1000t/d

1.2生化出水经过高密度澄清池预处理后进入超滤(UF)***，其中UF***采用内置式MBR膜或者外置柱式中空纤维膜过滤，过滤压力0.2MPa，产水收率90％，10％浓水回二沉池处理后继续超滤。UF产水量为1000t/d，出水水质指标如下：

表1.2超滤出水水质

污染物

COD

NH3-N

BOD5

电导率

色度

TDS

水量

含量

90mg/l

0.5mg/l

4.5mg/l

12.4ms/cm

65

0.8％

1000t/d

1.3UF出水经过反渗透浓缩

UF产水使用反渗透(RO)***，操作压力2.8MPa，产水收率73％。反渗透产水730t/d，反渗透浓水270t/d。730t/d反渗透产水电导率450us/cm，COD<20mg/l，此反渗透产水全工艺流程使用。270t/d的反渗透浓水水质指标如下：

表1.3反渗透浓水出水水质

污染物

COD

NH3-N

BOD5

TDS

色度

PH

水量

含量

280mg/l

1.1mg/l

14mg/l

3％

240

7.6

270t/d

将270t/d反渗透浓水进入脱色膜进一步处理。

1.4反渗透浓水使用脱色膜脱色去COD

270t/d反渗透浓水使用纳滤膜脱色***脱色并去除COD，脱色膜产水收率90％，色度由240倍降低至8倍，COD由原水的280mg/l降低至55mg/l，含盐量为2.7％；脱色膜浓水COD上升至2300mg/l，含盐量为5.7％。脱色膜***产水243t/d，产水进入纯化膜***进一步纯化；脱色膜浓水27t/d，浓水使用三效蒸发设备蒸发，蒸发残渣为危废，送至危废处理厂处理。

1.5脱色膜产水进入纯化膜纯化并用于染色

243t/d脱色膜产水进入纯化膜***处理，纯化膜***产水163t/d，产水电导率6500us/cm，COD32mg/l，产水和前段RO产水合并一起回用于生产染色全段工艺流程使用。纯化膜***产浓水80t/t，含盐量8％，经过活性炭脱色和软化后，用于染色工艺，使用此水染色时，可以不用添加助染剂元明粉(硫酸钠)，减少染色工艺中元明粉的用量以及减少元明粉向环境的排放。

整个过程，水回用率为97.3％，盐回用率为80％，吨水处理成本为8.5元/t，取得了很好的经济效益和社会效益。

实施例2

2.1色纺纱染色废水每天500t，经过调pH降温、均质、混凝沉淀、水解酸化、好氧处理、二沉等工艺，生化出水指标如下：

表2.1生化出水水质

污染物

COD

NH3-N

BOD5

电导率

色度

TDS

水量

含量

100mg/l

0.8mg/l

5mg/l

15.8ms/cm

70

1％

500t/d

2.2生化出水经过高密度澄清池预处理后进入超滤(UF)***，其中UF***采用内置式MBR膜或者外置柱式中空纤维膜过滤，过滤压力0.2MPa，产水收率90％，10％浓水回二沉池处理后继续超滤。UF产水量为500t/d，出生水质为：

表2.2超滤出水水质

污染物

COD

NH3-N

BOD5

电导率

色度

TDS

水量

含量

80mg/l

0.5mg/l

4.5mg/l

15.8ms/cm

65

1％

500t/d

2.3UF出水经过反渗透浓缩

UF产水使用反渗透(RO)***，操作压力3.5MPa，产水收率65％。反渗透产水325t/d，反渗透浓水175t/d。325t/d反渗透产水电导率650us/cm，COD<20mg/l，此反渗透产水全工艺流程使用。175t/d的反渗透浓水水质指标如下：

表2.3反渗透浓水出水水质

污染物

COD

NH3-N

BOD5

TDS

色度

PH

水量

含量

191mg/l

1.1mg/l

14mg/l

2.8％

180

7.6

175t/d

175t/d反渗透浓水进入脱色膜进一步处理。

2.4反渗透浓水使用脱色膜脱色去COD

175t/d反渗透浓水使用纳滤膜脱色***脱色并去除COD，脱色膜产水收率95％，产水色度由进***水的180倍降低至12倍，COD由191mg/l降低至40mg/l，含盐量为2.6％，脱色膜***产水量为166.25t/d，产水进入纯化膜***进一步纯化；脱色膜浓水COD上升至3060mg/l，含盐量为6.6％。脱色膜浓水8.75t/d，浓水使用三效蒸发设备蒸发，蒸发残渣为危废，送至危废处理厂处理。

2.5脱色膜产水进入纯化膜纯化并用于染色

166.25t/d脱色膜产水进入纯化膜***处理，纯化膜***产水96.25t/d，产水电导率4500us/cm，COD30mg/l，产水和前段RO产水合并一起回用于生产染色全段工艺流程使用。纯化膜***产浓水70t/t，含盐量6.1％，经过活性炭脱色和软化后，用于染色工艺，使用此水染色时，可以不用添加助染剂元明粉(硫酸钠)，减少染色工艺中元明粉的用量以及减少元明粉向环境的排放。

整个过程，水回用率为98.25％，盐回用率为85.4％，吨水处理成本为8.8元/t，取得了很好的经济效益和社会效益。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种色纺纱染色废水零排放及资源回用的工艺方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)对色纺纱染色废水进行生化处理；

(2)将经生化处理后的废水进行超滤和反渗透处理；

(3)反渗透浓水进入纳滤分离***，先进行脱色，脱色后浓水经蒸发结晶得到的残渣作为危废处理；脱色后清水再进行纯化，将纯化后所得浓水经脱色和软化后用于染色工艺以替代元明粉，纯化后清水和反渗透过滤清水合并用于全段生产工艺；

其中，所述脱色处理的压力为1.0～3.0MPa，所述脱色处理采用脱色纳滤膜进行，所述脱色纳滤膜采用的膜元件的截留分子量为200～1000D；所述脱色处理后的水回收率为85～96％，所述脱色后浓水聚集色纺纱染色废水中60～85％的有机物和7～15％的无机盐分，所述脱色后清水的纯化采用纯化纳滤膜进行，所述纯化纳滤膜采用的膜元件的截留分子量为100～800D，所述纯化所得浓水的含盐量为5～15％。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述生化处理包括厌氧酸化水解和好氧生化处理。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述厌氧酸化水解的处理时间为12～24h。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述好氧生化处理的时间为24～36h。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述色纺纱染色废水先进入厌氧酸化水解池，厌氧停留12～24h，酸化水解池出水进入好氧生物池，好氧池停留24～36h。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述好氧池出水COD<200mg/L，浊度<10NTU。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述反渗透处理的工作压力为2.0～4.0MPa。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述反渗透处理的增压方式为二段或三段段间增压设计。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超滤和反渗透处理过程采用的超滤膜元件的截留分子量为5000～300000D。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱色处理采用的所述膜元件的工作温度为10～80℃。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱色纳滤膜采用卷式或管式纳滤膜。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纯化纳滤膜采用的所述膜元件的工作温度为10～80℃。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纯化所得浓水的脱色方法为粉末活性炭脱色或臭氧氧化脱色。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述粉末活性炭脱色采用的粉末活性炭添加量为0.1～0.5％。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述反渗透处理后的水回收率为65～85％。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(2)超滤和反渗透处理：将经生化处理后的废水进行超滤处理和反渗透处理，反渗透过滤清水回用于生产；超滤处理过程采用的膜元件的截留分子量为5000～300000D，超滤产水进入反渗透处理；所述反渗透处理的压力为2.0～4.0MPa；所述反渗透处理的增压方式采用二段或三段段间增压设计；所述反渗透处理的水回收率为65～85％；