CN113860558A - 一种染缸废水资源化利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是涉及一种染缸废水资源化利用方法。包括以下步骤：1）将染缸废水经过超滤处理；2）将超滤处理后得到的产水导入一级纳滤***处理，收集一级纳滤产水；3）将一级纳滤产水导入二级纳滤***处理，收集二级纳滤产水；4）将二级纳滤产水回用于染色工艺。本发明染缸废水资源化利用方法超滤工艺段使用可反洗滤膜，一次脱色工艺段使用一级纳滤处理，两者结合可大大提高染缸废水处理效率，另外本发明二次脱色工艺段采用二级纳滤处理，过滤处理后得到的硫酸钠产水达到印染回用标准，相比二次脱色方法大大降低投入成本。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种染缸废水资源化利用方法。
背景技术
纺织印染企业是我国主要的支柱产业之一，纺织品印染是纺织企业的主要工序。纺织品印染过程中主要产生两类废水，一类是印染综合废水，另一类是染缸废水。染缸印染在印染过程中需要用到活性染料，活性染料具有色谱齐全、色泽鲜艳、应用工艺简单、适用性强、价格相对便宜等优点，成为纤维素用染料中最重要的一类染料。但是，活性染料上染率一般维持在60-70％，染色率低，为提高活性染料的染色率一般在染缸中添加大量的Na2SO4作为促染剂或缓染剂帮助固色。因此，纺织品在染缸染色完成后产生大量的染缸废水，染缸废水需要经过废水处理水质达标后才能排放，染缸废水处理不仅成本高，还会浪费染缸废水中大量的无机盐，增加企业的生产成本。关于印染综合废水和染缸废水的处理，采用膜技术不仅绿色环保，而且能够实现硫酸钠的资源化回用。虽然，使用膜技术均可实现印染综合废水和染缸废水的资源化回用，但是两者的工艺流程存在较大的区别。使用膜技术处理染缸废水通常包含三个工艺段，分别为超滤除杂工艺段、一次脱色工艺段和二次脱色工艺段，经过二次脱色工艺段后硫酸钠溶液可以直接回用于印染工艺。
中国专利公开号CN109336270公开了一种染缸残留液资源化利用方法及其***，现将收集的染缸残留液通入保安过滤器除杂，然后通入特种膜分离***，最后经过树脂吸附得到产水回用于染色工艺。该专利技术方案中超滤除杂工艺段采用保安过滤器，一次脱色工艺段采用特种膜分离***，二次脱色工艺段采用树脂吸附脱色。上述工艺存在的问题一是保安过滤器中使用的滤袋要频繁更换，影响染缸废水处理效果；二是采用特种膜分离***分离染料和无机盐，但是需要多次将树脂脱色后的浓水导入特种膜***前端进行循环才能达到将染料与无机盐分离，产水效率低下，工业化可行性低；三是树脂吸附后洗涤需要耗费大量的酸碱，而且吸附量恢复程度不理想。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供一种染缸废水资源化利用方法。本发明超滤工艺段使用可反洗滤膜，一次脱色工艺段使用一级纳滤处理，两者结合可大大提高染缸废水处理效率。另外，本发明二次脱色工艺段采用二级纳滤处理，过滤处理后得到的硫酸钠产水达到印染回用标准，相比二次脱色方法大大降低投入成本。
一种染缸废水资源化利用方法，包括以下步骤：
1)将染缸废水经过超滤处理；
2)将超滤处理后得到的产水导入一级纳滤***处理，收集一级纳滤产水；
3)将一级纳滤产水导入二级纳滤***处理，收集二级纳滤产水；
4)将二级纳滤产水回用于染色工艺。
作为优选，所述步骤1)中超滤处理过程中采用的膜元件为可反洗滤膜；
所述可反洗滤膜的孔径为0.03-0.1μm。
现有膜技术处理染缸废水过程中，在超滤工艺段一般采用保安过滤器，在运行一段时间后污染物杂质堵塞滤袋，短时间内需要频繁更换滤袋，影响染缸废水的处理效率；另外，滤袋为一次性使用，成本较高。本发明在超滤工艺段采用可反洗滤膜，可反洗滤膜遭受污染物堵塞后，取出后经过洗涤可再次投入使用，降低投入成本，而且可反洗滤膜在经过长时间处理后才会出现膜堵塞，不需要频繁取出洗涤，提高染缸废水的处理效率。
作为优选，所述可反洗滤膜的运行压力为1-2bar。
作为优选，所述所述步骤2)中一级纳滤***由2段过滤单元串联组成，每段过滤单元由4-6个膜元件串联组成，膜元件中使用的滤膜为脱色纳滤膜；
所述脱色纳滤膜截留分子量为800-1000Da，硫酸钠截留率为10％-20％。
现有技术中在一次脱色工艺段现有技术采用特种膜分离***分离染料和无机盐，但是需要多次将树脂脱色后的浓水导入特种膜***前端进行循环才能达到将染料与无机盐分离，产水效率低下。本发明一次脱色过程中使用脱色纳滤膜进行脱色处理，从染料中分离出无机盐，能够实现连续浓缩分离，不需要循环操作，大大提高染料与无机盐的分离效率。
作为优选，所述脱色纳滤膜的运行压力为8-10bar；
所述脱色纳滤膜的运行温度为25-40℃；
所述脱色纳滤膜的运行环境为pH＝7-10。
作为优选，所述步骤3)中二级纳滤***由2段过滤单元串联组成，每段过滤单元由4-6个膜元件串联组成，膜元件中使用的滤膜为脱色纳滤膜；
所述脱色纳滤膜截留分子量为300-500Da，硫酸钠截留率为60％-70％。
现有技术中二次脱色工艺段通常采用的方法为树脂或活性炭吸附、芬顿氧化等实现二次脱色，以上方法存在问题是树脂需要大量酸碱洗涤，处理成本高；活性炭吸附后产生大量危废；芬顿氧化投入成本高，脱色效果差。本发明采用脱色纳滤膜进行二次脱色处理，过滤处理后得到的硫酸钠产水达到印染回用标准，相比其他脱色处理方式投入成本低、绿色环保。
作为优选，所述脱色纳滤膜的运行压力为8-10bar；
所述脱色纳滤膜的运行温度为25-40℃；
所述脱色纳滤膜的运行环境为pH＝7-10。
作为优选，所述步骤4)中pH调节至7-9后回用于染色工艺。
因此，本发明具有以下有益效果：
染缸废水处理过程中在超滤工艺段使用可反洗洗超滤膜对染缸废水进行初步过滤处理，能够去除废水中较小的悬浮颗粒，起到对脱色纳滤膜较好的保护作用，相比滤袋等其他过滤方式只需取出清洗便可再次投入使用，避免对膜元件的频繁更换，减少投入成本，另外可反洗滤膜清洗频次低，利于提高染缸废水处理效率；
一次脱色工艺段中一级纳滤前段可反洗滤膜起到对脱色纳滤膜较好的保护作用，脱色纳滤膜清洗频率低，能够实现连续运行；一级脱色纳滤膜硫酸钠***透过率大于90％，避免循环过滤，进一步实现连续运行。
二次脱色工艺段采用脱色纳滤膜替换传统的树脂、活性炭、芬顿氧化等脱色方式，投入成本低，绿色环保；且得到的产水中硫酸钠回收率＞80％、色度＜30，可直接回用于印染工艺。
附图说明
图1为发明实施例1中可反洗滤膜、对比例6中滤袋运行压力随时间的变化关系曲线图。
具体实施方式
为使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明，以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但应当理解的是，以下实施例仅为本发明的优选实施例，而本发明要求的保护范围并不局限于此。
本发明所提及的可反洗滤膜为可反洗折叠式滤芯。具体实施例中一级纳滤使用的脱色纳滤膜为浙江美易膜科技有限公司生产，型号为LCRNF-HF，截留分子量为800-1000Da，硫酸钠截留率为10％-20％；二级纳滤使用的脱色纳滤膜为浙江美易膜科技有限公司生产，膜型号为LCRNF，二级纳滤使用的脱色纳滤膜截留分子量为300-500Da，硫酸钠截留率为60％-70％。
收集某印染厂染缸废水，染缸废水水质参数为：色度2760，电导率为63000us/cm，pH 为10，悬浮物200mg/L，浊度20NTU。
总实施例
将染缸废水经过超滤处理，超滤处理过程中使用的滤膜为可反洗滤膜，可反洗滤膜的孔径为0.03-0.1μm，运行压力为1-2bar；
2)将超滤处理后得到的产水导入一级纳滤***处理，一级纳滤***由2段过滤单元串联组成，每段过滤单元由4-6个膜元件串联组成，膜元件中使用的滤膜为脱色纳滤膜；脱色纳滤膜运行压力为8-10bar，运行温度为25-40℃，运行环境的pH为7-10，收集一级纳滤产水，一级纳滤浓水蒸发结晶作为危废处理；
3)将一级纳滤产水导入二级纳滤***处理，二级纳滤***由2段过滤单元串联组成，每段过滤单元由4-6个膜元件串联组成，膜元件中使用的滤膜为脱色纳滤膜，所述脱色纳滤膜的运行压力为8-10bar，所述脱色纳滤膜的运行温度为25-40℃，所述脱色纳滤膜运行环境的pH 为7-10，收集二级纳滤产水，二级纳滤浓水导入一级纳滤前端；
4)将二级纳滤产水pH调节至7-9后回用于染色工艺。
实施例1
染缸废水资源化利用方法如下：
将染缸废液导入超滤***进行超滤处理，超滤过程中采用的超滤膜元件为可反洗滤膜，可反洗滤膜孔径0.03μm；
将超滤***产水导入一级纳滤***进行过滤，一级纳滤***由两段过滤单元串联组成，每段过滤单元由4个膜元件串联组成，膜元件中使用的滤膜为脱色纳滤膜，脱色纳滤膜运行压力为10bar，水***回收率为95％，工作温度为25℃，一级纳滤浓水蒸发结晶作为危废处理；将一级纳滤处理后得到的产水导入二级纳滤***进行过滤，二级纳滤***由两段过滤单元串联组成，每段过滤单元由4个膜元件串联组成，膜元件中使用的滤膜为脱色纳滤膜，脱色纳滤膜运行压力为10bar，水***回收率为95％，工作温度为25℃，二级纳滤浓水导入一级纳滤前端；
收集二级纳滤产水，在二级纳滤产生中添加硫酸调节pH至7，然后回用于染色工艺。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于将步骤1)中可反洗滤膜孔径由0.03um替换为0.1um。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于将步骤1)中可反洗滤膜孔径由0.03um替换为5um。
由实施例1、实施例2与对比例5产水指标对比可以得知在超滤工艺段(步骤1)可反洗滤膜的孔径对水体中浊度和悬浮物去除率影响较大，对比例5中在超滤工艺段染缸废水浊度和悬浮物去除率明显低于实施例1和实施例2。本发明可反洗滤膜孔径控制在0.03-0.1μm区间范围内对染缸废水浊度和悬浮物具有较好的去除效果，从而保证后续脱色纳滤膜的正常工作运行，延长脱色纳滤膜的使用寿命。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于将步骤2)中一级纳滤脱色纳滤膜操作压力由10Bar降低为 8Bar，步骤3)中二级纳滤脱色纳滤膜操作压力由10Bar降低为8Bar。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于将步骤2)中一级纳滤脱色纳滤膜操作压力由10Bar降低为 3Bar，步骤3)中二级纳滤脱色纳滤膜操作压力由10Bar降低为3Bar。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于将步骤2)中一级纳滤脱色纳滤膜操作压力由10Bar升高为 15Bar，步骤3)中二级纳滤脱色纳滤膜操作压力由10Bar升高为15Bar。
由实施例1、3与对比例1中一次脱色工艺段(步骤2)、二次脱色工艺段(步骤3) 产水水质对比可以得知对比例1一级纳滤脱色纳滤膜和二级纳滤脱色纳滤膜的产水通量明显低于实施例1、3，证明操作压力过低对脱色纳滤膜的过滤产水效率影响较大。由实施例1、3与对比例2中一次脱色工艺段(步骤2)、二次脱色工艺段(步骤3)产水水质对比可以得知对比例2一级纳滤脱色纳滤膜和二级纳滤脱色纳滤膜的产水色度高于实施例1、3较多，证明操作压力过高对脱色纳滤膜的产水色度去除率影响较大。本发明控制一级纳滤和一级纳滤脱色纳滤膜的运行压力在8-10bar范围内能够使脱色纳滤膜具有较高的通量，提高过滤运行效率，同时保证脱色纳滤膜产水具有较高的色度去除率。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于将步骤2)中一级纳滤脱色纳滤膜运行温度由25℃提升为 40℃，步骤3)中二级纳滤脱色纳滤膜运行温度由25℃提升为40℃。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于将步骤2)中一级纳滤脱色纳滤膜运行温度由 25℃提高为60℃，步骤3)中二级纳滤脱色纳滤膜运行温度由25℃提高为60℃。
由实施例1、实施例4与对比例3产水水质对比可以得知对比例3一级纳滤产水色度和二级纳滤产水色度高于实施例1和实施例4较多，证明温度对脱色纳滤膜的产水色度去除率影响较大。本发明控制一级脱色纳滤膜和二级脱色纳滤膜运行温度在25-40℃之间保证一级脱色纳滤膜和二级脱色纳滤膜产水具有较高的色度去除率。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于将步骤2)中一级纳滤脱色纳滤膜运行环境pH由10降低为7，步骤3)中二级纳滤脱色纳滤膜运行环境pH由10降低为7。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于将步骤2)中一级纳滤脱色纳滤膜运行环境pH由10降低为 6，步骤3)中二级纳滤脱色纳滤膜运行环境pH由10降低为6。
由实施1、实施例5与对比例4一级纳滤与二级纳滤产水水质对比可以得知pH变化对一级纳滤和二级纳滤产水色度去除率影响较大。本发明通过控制一级纳滤与二级纳滤运行环境的pH在7-10之间，一级纳滤和二级纳滤产水具有较高的色度去除率。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于将步骤2)中一级纳滤***膜元件数量由4个变为6个，步骤3)膜元件数量由4个变为6个。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于将步骤2)中一级纳滤水回收率设为90％，将步骤3)中一级纳滤水回收率设为90％。
实施例1-7与对比例1-5的各步骤工艺参数如下表：
经过测试，实施例1-6与对比例1-4各步骤产水指标如下：
对比例6
对比例6与实施例1的区别在于将步骤1)中超滤使用的可反洗滤膜替换为滤袋。
由于超滤膜使用过程颗粒杂质会造成膜堵塞，在过滤过程中通常超滤膜压力达到2bar 就需要对膜元件进行更换。由图1中可反洗滤膜、对比例6中滤袋运行压力随时间的变化关系曲线图可以得到滤袋运行压力随时间的延长压力升高较快，运行时间5天膜压达到2bar，出现膜堵塞现象，需要对膜元件进行更换。而本发明可反洗滤膜运行压力随时间的延长压力升高缓慢，运行30天膜压达到2bar，出现膜堵塞现象，本发明可反洗滤膜使用周期大于滤袋，另外本发明可反洗滤膜出现污堵后进行清洗即可恢复通量，继续投入使用，避免超滤膜元件的频繁更换，降低投入成本。
对比例7
对比例7与实施例1的区别在于将步骤3)中一级纳滤产水经过二级纳滤***过滤脱色替换为树脂过滤脱色，使用的树脂为NKA大孔吸附树脂树脂。
对比例8
对比例8与实施例1的区别在于将步骤3)中一级纳滤产水经过二级纳滤***过滤脱色替换为活性炭过滤脱色。
对比例9
对比例9与实施例1的区别在于将步骤3)中一级纳滤产水经过二级纳滤***过滤脱色替换为臭氧脱色。
对比例10
对比例10与实施例1的区别在于一级纳滤产水经过二级纳滤***过滤脱色替换为芬顿氧化脱色。
实施例1与对比例7-10的染缸废水处理效果、投资成本及优缺点对比如下表：
由实施例1与对比例7对比可以得到在二次脱色工艺段(步骤3)使用树脂吸附脱色后产水色度去除效率低于本发明二级纳滤脱色纳滤膜的处理效果，而且树脂吸附后需要碱或溶剂洗涤后再生，再生废液处理难度大，处理成本高。
由实施例1与对比例8对比可以得到在二次脱色工艺段(步骤3)使用活性炭吸附脱色后产水色度去除与本发明二级纳滤脱色纳滤膜相当，但是运行废用成本较大，而且活性炭属于危废，处理费用高，再生难度大，经济成本较高，不适用于规模化染缸废水处理。
由实施例1与对比例9对比可以得到在二次脱色工艺段(步骤3)使用臭氧脱色产水色度去除效率明显低于本发明二级纳滤脱色纳滤膜，且运行费用和投资费用较高。
由实施例1与对比例10对比可以得到在二次脱色工艺段(步骤3)使用芬顿脱色后产水色度去除与本发明二级纳滤脱色纳滤膜相当，但是运行费用较高，且产泥量大，产泥属于危废或固废，处理难度大。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例作出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种染缸废水资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将染缸废水经过超滤处理；
2）将超滤处理后得到的产水导入一级纳滤***处理，收集一级纳滤产水；
3）将一级纳滤产水导入二级纳滤***处理，收集二级纳滤产水；
4）将二级纳滤产水回用于染色工艺。
2.根据权利要求1所述的一种染缸废水资源化利用方法，其特征在于，
所述步骤1）中超滤处理过程中使用的滤膜为可反洗滤膜；
所述可反洗滤膜的孔径为0.03-0.1μm。
3.根据权利要求2所述的一种染缸废水资源化利用方法，其特征在于，
所述可反洗滤膜的运行压力为1-2bar。
4.根据权利要求1所述的一种染缸废水资源化利用方法，其特征在于，
所述步骤2）中一级纳滤***由2段过滤单元串联组成，每段过滤单元由
4-6个膜元件串联组成，膜元件中使用的滤膜为脱色纳滤膜；
所述脱色纳滤膜截留分子量为800-1000Da，硫酸钠截留率为10%-20%。
5.根据权利要求4所述的一种染缸废水资源化利用方法，其特征在于，
所述脱色纳滤膜的运行压力为8-10bar；
所述脱色纳滤膜的运行温度为25-40℃；
所述脱色纳滤膜运行环境的pH为7-10。
6.根据权利要求1所述的一种染缸废水资源化利用方法，其特征在于，
所述步骤3）中二级纳滤***由2段过滤单元串联组成，每段过滤单元由
4-6个膜元件串联组成，膜元件中使用的滤膜为脱色纳滤膜；
所述脱色纳滤膜截留分子量为300-500Da，硫酸钠截留率为60%-70%。
7.根据权利要求6所述的一种染缸废水资源化利用方法，其特征在于，
所述脱色纳滤膜的运行压力为8-10bar；
所述脱色纳滤膜的运行温度为25-40℃；
所述脱色纳滤膜运行环境的pH为7-10。
8.根据权利要求1所述的一种染缸废水资源化利用方法，其特征在于，所述步骤4）中pH调节至7-9后回用于染色工艺。
Priority Applications (1)
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| CN202111229527.8A CN113860558A (zh) | 2021-10-21 | 2021-10-21 | 一种染缸废水资源化利用方法 |
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