申请日2005.01.13
公开(公告)日2006.03.08
IPC分类号C02F9/02; C02F1/52; C02F1/44; C02F1/28
摘要
本实用新型公开了一种基于膜技术的染料废水处理装置，它包括：废水调节池、絮凝混合反应罐、沉降池、超滤循环单元、纳滤循环单元、吸附脱色单元和系统电器控制单元等七个单元组合而成。该装置是一种新的染料废水的膜处理系统，其特点是染料废水在进入膜系统之前经调节池混合调节废水的COD、pH值，然后将废水在混凝反应罐中进行混凝，再经沉淀池沉淀，澄清液经超滤处理，超滤透析液再经纳滤处理和活性炭吸附从而使排放水符合污水二级排放标准。该装置具有低成本高效能的优点。
权利要求书
1、一种基于膜技术的染料废水处理装置，其特征在于：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。
2、根据权利要求1所述的基于膜技术的染料废水处理装置，其 特征在于：它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。
3、根据权利要求1所述的基于膜技术的染料废水处理装置，其 特征在于：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。
4、根据权利要求1所述的基于膜技术的染料废水处理装置，其 特征在于：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。
5、根据权利要求1所述的基于膜技术的染料废水处理装置，其 特征在于：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。
6、根据权利要求1所述的基于膜技术的染料废水处理装置，其 特征在于：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。
7、根据权利要求1所述的基于膜技术的染料废水处理装置，其 特征在于：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。
8、根据权利要求1所述的基于膜技术的染料废水处理装置，其 特征在于：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。
说明书
基于膜技术的染料废水处理装置
技术领域
本实用新型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 废水进行有效的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%，CODCr 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%，CODCr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。
实用新型内容
本实用新型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，本实用新型的技术解决方案是：
本实用新型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。
本实用新型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，本实用新型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。因而本实用新型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实用新型作进一步的说明。
