CN111620502A - 印染废水纳滤产水碱回收的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了印染废水纳滤产水碱回收的方法及装置，其中方法包括以下步骤：(1)将印染废水纳滤产水经RO膜浓缩处理，RO膜截留纳滤产水中的Na+，水分子透过RO膜；(2)RO膜产水输送至电解槽阴极作为阴极电解液，RO膜浓水经蒸发浓缩处理后输送至电解槽阳极作为阳极电解液。本发明提供的印染废水纳滤产水碱回收的方法及装置，可实现印染废水纳滤产水的碱回收，实现废水的资源化处理。

Description

印染废水纳滤产水碱回收的方法及装置
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种印染废水纳滤产水碱回收的方法及装置。
背景技术
在我国，纺织印染行业是工业废水的排放大户，这些废水排放量大、处理难度高，直接排放不仅会给环境造成污染，而且是一种水资源的浪费。近年来随着化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，大量浆料、新型助剂等难生化降解有机物进入印染废水，更加剧了水资源的短缺和污染。因此有效地处理印染废水对于节约水资源和保护环境具有重要的意义。
膜技术是目前最有发展前景的污水处理技术之一。由于膜技术具有操作简单，处理效果显著、能源消耗低、设备维护费用省、运行管理简便的特点，因此利用膜技术深度处理印染废水已成为近年来的研究热点之一。
中国专利CN201410745548.9公开一种高温印染废水的处理装置和方法，将预处理、生化处理、机械过滤池、活性炭过滤器、UF超滤以及RO膜处理相结合，RO产水水质可达回用于生产的标准要求。中国专利CN201721139365.8公开一种纺织印染废水资源化处理***，包括调节池、混凝沉淀池、水解酸化池、好氧池、二沉池、MBR反应器、RO***、DTRO***以及MVR蒸发设备，DTRO***与MVR蒸发设备产水经消毒后可作为回用水使用，MVR蒸发结晶作为危废委外处理。中国专利CN201310294530.7公开一种实现印染废水零排放的处理方法，首先对印染废水原液进行物化和生化处理；出水进行砂滤、超滤纳滤等深度处理，最终得到的淡水作为工艺水直接回用；浓水经Fenton氧化耦合石灰苏打法处理，按染色的工艺要求，直接补加盐后回用于染色工序。
现有膜深度处理工艺中膜产水通常排放或者作为回用水，然而这些处理方法并没有对废水资源进行很好的回收利用。
发明内容
本发明目的是提供一种印染废水纳滤产水碱回收的方法及装置，可回收印染废水纳滤产水中的碱，实现印染废水资源化。
基于上述问题，本发明提供的技术方案之一是：
印染废水纳滤产水碱回收的方法，包括以下步骤：
(1)将印染废水纳滤产水经RO膜浓缩处理，RO膜截留纳滤产水中的Na+，水分子透过RO膜；
(2)RO膜产水输送至电解槽阴极作为阴极电解液，RO膜浓水经蒸发浓缩处理后输送至电解槽阳极作为阳极电解液。
在其中的一些实施方式中，所述步骤(2)包括以下步骤：
(21)RO膜产水进入RO产水箱暂存，RO膜浓水进入RO浓水箱暂存；
(22)RO膜浓水一部分回流与印染废水纳滤产水一同进行循环RO膜浓缩处理，RO膜浓水另一部分进入蒸发设备进行蒸发浓缩处理；
(23)RO产水一部分回用，另一部分输送至电解槽阴极作为阴极电解液，电解槽阴极生成的NaOH溶液回收：
阴极反应：2H2O+2e→H2↑+2OH-；
(24)蒸发浓缩液进入pH调节箱调节pH，维持蒸发浓缩液pH为2～4；
(25)调节pH后的蒸发浓缩液输送至电解槽的阳极作为阳极电解液：
阳极反应：2Cl--2e→Cl2↑
4OH--2e→O2↑+2H2O
6ClO-+3H2O-6e→2ClO3 -+4Cl-+6H++3/2O2↑。
在其中的一些实施方式中，所述步骤(22)中RO浓水箱的回流口的液位高于纳滤产水暂存箱的液位，以便于RO浓水自流进入纳滤产水暂存箱，使RO浓水箱中浓水电导率维持在30ms/cm以上。
在其中的一些实施方式中，所述步骤(22)中RO浓水的回流量为RO浓水箱容量的20～40％。
在其中的一些实施方式中，所述步骤(25)中电解槽阳极电解液的电导率控制在200～250ms/cm。
在其中的一些实施方式中，所述步骤(25)中电解槽阳极电解液的电流密度控制在1.0～4.5kA/m2。
基于上述问题，本发明提供的另一技术方案是：
印染废水纳滤产水碱回收的装置，包括纳滤产水暂存箱、RO膜组器、RO产水箱、RO浓水箱、蒸发设备、pH调节箱、及电解槽；所述纳滤产水暂存箱连接有纳滤产水进水管，所述纳滤产水暂存箱经RO进水管连接至所述RO膜组器，所述RO进水管上设有RO进水泵；所述RO膜组器的产水口经RO产水管连接至所述RO产水箱，所述RO膜组器的浓水口经RO浓水管连接至所述RO浓水箱；所述RO浓水箱经蒸发进水管连接至所述蒸发设备的进水口，所述蒸发进水管上设有RO浓水输送泵，所述蒸发设备的蒸发浓缩液出料口经蒸发出料管连接至所述pH调节箱；所述RO产水箱经电解进水管连接至所述电解槽的阴极，所述pH调节箱经电解进料管连接至所述电解槽的阳极，所述电解进水管上设有RO产水输送泵，所述电解进料管上设有蒸发浓液输送泵。
在其中的一些实施方式中，所述RO浓水箱经回流管道连接至所述纳滤产水暂存箱。
在其中的一些实施方式中，所述RO浓水箱回流口的液位高于所述纳滤产水暂存箱的液位，以使RO浓水自流至所述纳滤产水暂存箱。
在其中的一些实施方式中，所述RO产水箱还连接有产水回用管道。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、通过对印染纳滤废水进行深度处理，可有效回收碱资源，用作产线或水处理过程中调节pH，节省了一定的运营成本；
2、纳滤对单价、多价离子混合体系具有很好的选择分离特性，纳滤膜对Ca2+、Mg2+等二价及多价离子有很高的拦截率，Na+则可以透过纳滤膜，纳滤产水盐分含量较为单一，从而可以提高电解效率；
3、RO膜可对纳滤产水中的Na+径向截留，水分子则可以透过RO膜，RO膜浓水循环浓缩处理，可有效提高浓水中Na+的浓度，使浓水在蒸发浓缩时效率更高，将RO膜产水部分输送至电解槽阴极作为电解槽阴极液，可有效节约电解时水资源的使用；
4、RO膜浓水部分自流进入纳滤产水暂存箱，节省了泵的使用，进而节省了能源；
5、通过蒸发设备对RO浓水进行蒸发浓缩处理，可有效提高电解效率；
6、通过控制电解槽阳极电解液的电导率、pH、及电流密度，可有效提高电解效率，提高碱的产量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种印染废水纳滤产水碱回收的方法实施例的工艺流程图；
图2为本发明印染废水纳滤产水碱回收的装置的结构示意图；
其中：
1、纳滤产水暂存箱；2、纳滤产水进水管；3、RO进水管；4、RO进水泵；5、RO膜组器；6、RO产水管；7、RO产水箱；8、RO浓水管；9、RO浓水箱；10、回流管道；11、蒸发进水管；12、RO浓水输送泵；13、蒸发设备；14、蒸发出料管；15、pH调节箱；16、电解进料管；17、蒸发浓液输送泵；18、电解槽；19、电解进水管；20、RO产水输送泵；21、产水回用管道。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
参见图1，为本发明的工艺流程图，提供一种印染废水纳滤产水碱回收的方法，包括以下步骤：
(1)将印染废水纳滤产水经RO膜浓缩处理，RO膜截留纳滤产水中的Na+，水分子透过RO膜；
(2)RO膜产水输送至电解槽阴极作为阴极电解液，RO膜浓水经蒸发浓缩处理后输送至电解槽阳极作为阳极电解液。
具体的，步骤(2)包括以下步骤：
(21)RO膜产水进入RO产水箱暂存，RO膜浓水进入RO浓水箱暂存；
(22)RO膜浓水一部分回流与印染废水纳滤产水一同进行循环RO膜浓缩处理，使RO浓水箱中浓水电导率维持在30ms/cm以上，RO膜浓水另一部分进入蒸发设备进行蒸发浓缩处理；
(23)RO产水一部分回用，另一部分输送至电解槽阴极作为阴极电解液，电解槽阴极生成的NaOH溶液回收：
阴极反应：2H2O+2e→H2↑+2OH-；
(24)蒸发浓缩液进入pH调节箱调节pH，维持蒸发浓缩液pH为2～4；
(25)调节pH后的蒸发浓缩液输送至电解槽的阳极作为阳极电解液：
阳极反应：2Cl--2e→Cl2↑
4OH--2e→O2↑+2H2O
6Clo-+3H2O-6e→2ClO3 -+4Cl-+6H++3/2O2↑。
其中，步骤(1)中纳滤产水Na+含量较高，几乎不含二价及多价离子，因为纳滤对单价、多价离子混合体系具有很好的选择分离特性，纳滤膜对Ca2+、Mg2+等二价及多价离子有很高的拦截率，Na+则可以透过纳滤膜，纳滤产水中盐含量较为单一，可以提高电解效率，便于碱的回收。
步骤(22)中RO浓水箱的回流口的液位高于纳滤产水暂存箱的液位，以便于RO浓水自流进入纳滤产水暂存箱，可以节省泵的使用，从而节约能源，RO浓水的回流量为RO浓水箱容量的20～40％。
步骤(25)中电解槽阳极电解液的电导率控制在200～250ms/cm，由于随着阳极液浓度的降低，膜中含水率上升，导致氢氧根反渗速度增加，使电流效率下降。
步骤(25)中电解槽阳极电解液的电流密度控制在1.0～4.5kA/m2，由于当电流密度高于4.5kA/m2，槽电压会随之升高，膜电阻以及膜电位都会上升，电场对氯离子的吸引力也会随之增加，使氯离子向阴极一侧的移动增加了困难，含盐会下降；当电流密度低于1.0kA/m2，氢氧根的扩散泄露比率增加，从而导致电流效率降低。
步骤(25)中电解槽阳极电解液pH值控制在2～4，控制阳极电解液的酸度可以将反渗过来的氢氧根除去，不仅可以提高阳极电解效率，还可以降低氯气中氧含量和阳极电解液中氯酸盐含量。
参见图2，提供一种印染废水纳滤产水碱回收的装置，包括纳滤产水暂存箱1、RO膜组器5、RO产水箱7、RO浓水箱9、蒸发设备13、pH调节箱15、及电解槽18。纳滤产水暂存箱1连接有纳滤产水进水管2以接纳印染废水纳滤产水，纳滤产水暂存箱1经RO进水管3连接至RO膜组器5，在RO进水管3上设有RO进水泵4。RO膜组器5的产水口经RO产水管6连接至RO产水箱7，RO膜组器5的浓水口经RO浓水管8连接至RO浓水箱9。RO浓水箱9经蒸发进水管11连接至蒸发设备13的进水口，在蒸发进水管11上设有RO浓水输送泵12，蒸发设备13的出料口经蒸发出料管14连接至pH调节箱15。RO产水箱7经电解进水管19连接至电解槽18的阴极，pH调节箱15经电解进料管19连接至电解槽18的阳极，电解进水管19上设有RO产水输送泵20，电解进料管19上设有蒸发浓液输送泵17。
为了进一步优化本发明的实施效果，RO浓水箱9经回流管道10连接至纳滤产水暂存箱1一同进行循环RO浓缩处理，使RO浓水箱9中浓水电导率维持在30ms/cm以上。RO浓水箱9回流口的液位高于纳滤产水暂存箱1的液位，以使RO浓水自流至纳滤产水暂存箱1，可节省泵的使用，节约能源。
RO产水箱7还连接有产水回用管道21，即RO产水部分用于电解，可节约电解时水资源的使用。
上述的印染废水纳滤产水碱回收的方法及装置可实现碱液的有效回收，以下是印染废水纳滤产水碱回收的具体实施例：
实施例1：
首先将该印染园区印染废水纳滤产水收集到纳滤产水暂存箱中暂存，此时测得纳滤产水电导率为5.3ms/cm；随后纳滤产水由RO进水泵从纳滤产水暂存箱中输送至RO膜组器中进行膜浓缩处理；RO膜浓水进入到RO浓水箱暂存，RO膜浓水的20％自流至纳滤产水暂存箱随纳滤产水一同循环处理，此时测得RO浓水电导率为35.0ms/cm；RO膜处理后的透过液进入RO产水箱暂存，随后由RO产水输送泵输送至电解阴极槽作为阴极电解液；RO浓水箱中RO浓水由RO浓水输送泵输送至蒸发设备中进一步蒸发浓缩，蒸发浓液随后进入到pH调节箱中进行加酸调节，此时测得pH调节箱中浓液pH为2.5，电导率为205.7ms/cm；调节pH后的蒸发浓液由蒸发浓液输送泵输送至电解阳极槽作为阳极电解液，此时电解槽内电流密度3.0kA/m2；取阴极产碱溶液100mL，测得产出的碱液浓度为28.5％。
实施例2：
首先将该印染园区印染废水纳滤产水收集到纳滤产水暂存箱中暂存，此时测得纳滤产水电导率为4.8ms/cm；随后纳滤产水由RO进水泵从纳滤产水暂存箱中输送RO膜组器中进行膜浓缩处理；RO膜浓水进入到RO浓水箱暂存，RO膜浓水的25％自流至纳滤产水暂存箱随纳滤产水一同循环处理，此时测得RO浓水电导率为32.2ms/cm；RO膜处理后的透过液进入RO产水箱暂存，随后由RO产水输送泵输送至电解阴极槽作为阴极电解液；RO浓水箱中RO浓水由RO浓水输送泵输送至蒸发设备中进一步蒸发浓缩，蒸发浓液随后进入到pH调节箱中进行加酸调节，此时测得pH调节箱中浓液pH为2.7，电导率为201.4ms/cm；调节pH后的蒸发浓液由蒸发浓液输送泵输送至电解阳极槽作为阳极电解液，此时电解槽内电流密度2.9kA/m2；取阴极产碱溶液100mL，测得产出的碱液浓度为27.1％。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.印染废水纳滤产水碱回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将印染废水纳滤产水经RO膜浓缩处理，RO膜截留纳滤产水中的Na+，水分子透过RO膜；
(2)RO膜产水输送至电解槽阴极作为阴极电解液，RO膜浓水经蒸发浓缩处理后输送至电解槽阳极作为阳极电解液。
2.根据权利要求1所述的印染废水纳滤产水碱回收的方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下步骤：
(21)RO膜产水进入RO产水箱暂存，RO膜浓水进入RO浓水箱暂存；
(22)RO膜浓水一部分回流与印染废水纳滤产水一同进行循环RO膜浓缩处理，RO膜浓水另一部分进入蒸发设备进行蒸发浓缩处理；
(23)RO产水一部分回用，另一部分输送至电解槽阴极作为阴极电解液，电解槽阴极生成的NaOH溶液回收：
阴极反应：2H2O+2e→H2↑+2OH-；
(24)蒸发浓缩液进入pH调节箱调节pH，维持蒸发浓缩液pH为2～4；
(25)调节pH后的蒸发浓缩液输送至电解槽的阳极作为阳极电解液：
阳极反应：2Cl--2e→Cl2↑
4OH--2e→O2↑+2H2O
6ClO-+3H2O-6e→2ClO3 -+4Cl-+6H++3/2O2↑。
3.根据权利要求2所述的印染废水纳滤产水碱回收的方法，其特征在于：所述步骤(22)中RO浓水箱的回流口的液位高于纳滤产水暂存箱的液位，以便于RO浓水自流进入纳滤产水暂存箱，使RO浓水箱中浓水电导率维持在30ms/cm以上。
4.根据权利要求3所述的印染废水纳滤产水碱回收的方法，其特征在于：所述步骤(22)中RO浓水的回流量为RO浓水箱容量的20～40％。
5.根据权利要求2所述的印染废水纳滤产水碱回收的方法，其特征在于：所述步骤(25)中电解槽阳极电解液的电导率控制在200～250ms/cm。
6.根据权利要求2所述的印染废水纳滤产水碱回收的方法，其特征在于：所述步骤(25)中电解槽阳极电解液的电流密度控制在1.0～4.5kA/m2。
7.印染废水纳滤产水碱回收的装置，其特征在于：包括纳滤产水暂存箱、RO膜组器、RO产水箱、RO浓水箱、蒸发设备、pH调节箱、及电解槽；所述纳滤产水暂存箱连接有纳滤产水进水管，所述纳滤产水暂存箱经RO进水管连接至所述RO膜组器，所述RO进水管上设有RO进水泵；所述RO膜组器的产水口经RO产水管连接至所述RO产水箱，所述RO膜组器的浓水口经RO浓水管连接至所述RO浓水箱；所述RO浓水箱经蒸发进水管连接至所述蒸发设备的进水口，所述蒸发进水管上设有RO浓水输送泵，所述蒸发设备的蒸发浓缩液出料口经蒸发出料管连接至所述pH调节箱；所述RO产水箱经电解进水管连接至所述电解槽的阴极，所述pH调节箱经电解进料管连接至所述电解槽的阳极，所述电解进水管上设有RO产水输送泵，所述电解进料管上设有蒸发浓液输送泵。
8.根据权利要求7所述的印染废水纳滤产水碱回收的装置，其特征在于：所述RO浓水箱经回流管道连接至所述纳滤产水暂存箱。
9.根据权利要求8所述的印染废水纳滤产水碱回收的装置，其特征在于：所述RO浓水箱回流口的液位高于所述纳滤产水暂存箱的液位，以使RO浓水自流至所述纳滤产水暂存箱。
10.根据权利要求9所述的印染废水纳滤产水碱回收的装置，其特征在于：所述RO产水箱还连接有产水回用管道。
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