專利展播∣一種實現(xiàn)廢水處理零排放的處理方法（201310294530.7）
專利名稱：一種實現(xiàn)廢水處理零排放的處理方法
申請人：華南理工大學
發(fā)明人：汪曉軍、袁延磊、林旭龍、崔家琪
專利申請?zhí)枺?01310294530.7
授權時間：2014年9月10日
發(fā)明內容：旨在提供一種實現(xiàn)印染廢水近零排放的處理方法，解決現(xiàn)有印染工藝耗水量大、鹽消耗高及廢水有機污染物污染的問題，從而實現(xiàn)廢水中的水與鹽的雙回用。
技術方案如下
步驟（1）常規(guī)處理：對印染廢水原液進行物化和生化處理；
步驟（2）深度處理：將常規(guī)處理的出水進行臭氧氧化、曝氣生物濾池、活性炭吸附、氯消毒、砂濾、超濾和保安過濾中的一項以上的處理；
步驟（3）膜處理：將深度處理的出水送入納濾或反滲透的膜處理系統(tǒng)進行膜處理，得到淡水和濃水；濃水進入下一處理工序；
步驟（4）濃水處理：將膜處理得到的濃水進行Fenton氧化耦合石灰蘇打法處理，處理后的濃水根據染色需要，確定補鹽量后回用于染色工序。
上述常規(guī)處理、深度處理和膜處理均為現(xiàn)有技術常用的處理方法。生化處理包括厭氧處理和好氧處理等。經膜處理得到淡水和濃水，淡水為低COD、低硬度脫離子水，作為工藝水直接回用；濃水為高鹽度高硬度的含一定有機污染物的廢水，經Fenton氧化耦合石灰蘇打法處理后，水中COD、色度與硬度的脫除率都高達80%以上，處理后為低COD、低硬度的軟鹽水，能應用于染色工藝，同時鹽度仍有所保留，按染色的工藝要求，直接補加少量鹽后回用于染色工序，從而實現(xiàn)水與鹽的雙回用。
步驟（4）中Fenton氧化耦合石灰蘇打法處理具體如下：
a．先將硫酸亞鐵和雙氧水加入濃水中，進行Fenton氧化反應，反應過程中將濃水pH值調節(jié)為3-4，H2O2/Fe2+摩爾比為0.5-3，F(xiàn)e2+投加量為0.3-3g/L，氧化時間為45-120min；
b．按1500-6500mg/L的投加量將氫氧化鈣加入經Fenton氧化反應后的濃水中，然后再按2500-7500mg/L的投加量將碳酸鈉加入到濃水中。
H2O2/Fe2+摩爾比為1-2。Fe2+投加量為0.8-2g/L。氫氧化鈣投加量為2000-6000mg/L。碳酸鈉投加量為3000-7000mg/L。
步驟（3）的膜處理中，進行膜處理前印染廢水COD＜120mg/L，色度為20-60倍；經過膜處理后得到的淡水COD為5-10mg/L，色度＜2倍，硬度以碳酸鈣計為5-20mg/L；所得淡水直接回用于染色工序、鍋爐補加水、一般洗滌或循環(huán)冷卻水。
經步驟（4）處理后的濃水COD＜25mg/L，色度在10倍以內，硬度以碳酸鈣計為5-20mg/L。
步驟（4）中的鹽包括硫酸鈉或氯化鈉，投加量為10-70g/L。
步驟（4）中的染色工序使用的染料為活性染料、酸性染料、硫化染料、分散染料或直接染料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：
（1）處理過程耗能較少，僅需消耗部分電能，無二次污染；
（2）在反滲透或納濾膜前進行預處理與深度處理，降低進入膜系統(tǒng)水的COD值，能保證膜的使用壽命，確保膜法進水水質；
（3）操作簡單、污染物去除效率高，能節(jié)約大量水資源，減少了在染色過程中鹽的使用量；
（4）濃水也能回用于印染生產，并且通過Fenton氧化耦合石灰蘇打法處理后濃水硬度和COD均在回用標準以內，但是仍然含有較高鹽度。在染色工序中需要鹽水，因此濃水的回用還能減少鹽的投加量，實現(xiàn)了鹽與水的雙回用，節(jié)約生產成本。將大幅提高處理后水的回用率，實現(xiàn)了印染生產企業(yè)的近零排放。
成果轉化情況
本發(fā)明的濃水回用方法在廣東省互太（番禺）紡織印染有限公司完成了中試，目前已完成了1500m3/d的濃水回用工程化應用設計，并將于2018年9月實施。廣東省江門市某紡織有限公司將于2018年8月采用本專利方法回用印染廢水濃水，提高廢水的回用率。另外，在新疆喀什的兵團草湖產業(yè)園印染污水處理廠已采用本發(fā)明提出的濃水處理回用方案，提高印染企業(yè)在缺水地區(qū)水和鹽的回用率。
由于國內許多印染企業(yè)與印染工業(yè)園，原來環(huán)評申請并獲得批準的廢水排放量遠遠低于實際的廢水排放量，必須大幅提高印染廢水的回用率，該專利提供了一個成本低廉，效果可靠的近零排放方案，有廣闊的市場應用前景。
實施案例
Case 1:某印染廠印染廢水處理
（1）常規(guī)處理：對印染廢水原液進行物化、厭氧和好氧處理；
（2）深度處理：將常規(guī)處理的出水進行臭氧-曝氣生物濾池、砂濾、超濾和保安過濾；
（3）膜處理：將深度處理的出水進行反滲透處理，得到淡水和濃水；淡水直接回用于顏料溶解、鍋爐補加水、一般洗滌或循環(huán)冷卻水，濃水進入下一處理工序；
（4）濃水處理：取濃水加入氧化池，然后采用雙氧水為氧化劑，硫酸亞鐵為催化劑對濃水進行Fenton氧化處理，隨后投加氫氧化鈣和碳酸鈉進行石灰蘇打法沉淀脫除硬度。
具體操作如下：
a．先將硫酸亞鐵和雙氧水加入濃水中，進行Fenton氧化反應， H2O2/Fe2+摩爾比為1.5，F(xiàn)e2+投加量為0.75g/L，氧化時間為60min，補加適量的鹽酸控制Fenton氧化時的pH值為3-4；
b．按2500mg/L的投加量將氫氧化鈣加入經Fenton氧化反應后的濃水中，溶液的pH值大于10，然后再按4000mg/L的投加量將碳酸鈉加入到濃水中；
（5）染色：向步驟（4）處理后的濃水中補加32.8mg/L硫酸鈉，使?jié)馑赜糜谌旧ば颉?/span>
上述處理中，經反滲透處理的淡水水質與濃水經Fenton氧化耦合石灰蘇打法沉淀處理前后的水質如表1所示。
表1 反滲透（RO）處理前后及濃水經Fenton氧化耦合石灰蘇打法沉淀處理前后的水質
經處理后的淡水及經Fenton石灰蘇打法處理后的濃水完全回用于染色。
染色布料選用32S棉＋40D氨綸 180㎝×160g/㎡，染料選擇活性染料SRB型染料進行染色，染料選擇活性黃SRB o.w.f和活性紅SRB o.w.f，鹽水所需硫酸鈉濃度為60g/L。染色溫度為60℃，染色時間為90min，浴比為1:10。色差低于1則認為能用于染色。
淡水與經Fenton氧化耦合石灰蘇打沉淀處理的濃水與生產用水染色情況比較如表2所示。
表2 淡水與經Fenton氧化耦合石灰蘇打法處理后的濃水回用于染色情況
|
項目 |
淡水 |
處理后濃水 |
|
色差(與自來水染色對比) |
<0.3 |
<0.4 |
|
硫酸鈉補加量(g/L) |
60 |
32.8 |
Case 2：某印染廠印染廢水處理
（1）常規(guī)處理：對印染廢水原液進行物化、厭氧和好氧處理；
（2）深度處理：將常規(guī)處理的出水進行臭氧-曝氣生物濾池、砂濾、保安過濾；
（3）膜處理：將深度處理的出水進行反滲透處理，得到淡水和濃水；淡水直接回用于顏料溶解、鍋爐補加水、一般洗滌或循環(huán)冷卻水，濃水進入下一處理工序；
（4）濃水處理：取濃水加入氧化池，然后采用雙氧水為氧化劑，硫酸亞鐵為催化劑對濃水進行Fenton氧化處理，隨后投加氫氧化鈣和碳酸鈉進行石灰蘇打法沉淀脫除硬度。
具體操作如下：
a．先將硫酸亞鐵和雙氧水加入濃水中，進行Fenton氧化反應， H2O2/Fe2+摩爾比為0.5，F(xiàn)e2+投加量為0.3g/L，氧化時間為45min，補加適量的鹽酸控制Fenton氧化時的pH值為3-4；
b．按1500mg/L的投加量將氫氧化鈣加入經Fenton氧化反應后的濃水中，溶液的pH值大于10，然后再按2500mg/L的投加量將碳酸鈉加入到濃水中；
（5）染色：向步驟（4）處理后的濃水中補加12.3mg/L氯化鈉，使?jié)馑赜糜谌旧ば颉?/span>
上述處理中，經反滲透處理的淡水水質與濃水經Fenton氧化耦合石灰蘇打法沉淀處理前后的水質如表3所示。
表3 反滲透（RO）處理前后及濃水經Fenton氧化耦合石灰蘇打法沉淀處理前后的水質
經處理后的淡水及經Fenton石灰蘇打法處理后的濃水完全回用于染色。
染色布料選用100D滌綸+40S棉180㎝×150g/㎡，染料選擇分散染料進行染色，染料選擇分散黃（hfw-6g）o.w.f與分散上青o.w.f，鹽水所需硫酸鈉濃度為40g/L。染色溫度為130℃，染色時間為30min，浴比為1:10。色差低于1則認為能用于染色。
淡水與經Fenton氧化耦合石灰蘇打沉淀處理的濃水與生產用水染色情況比較如表4所示。
表4 淡水與經Fenton氧化耦合石灰蘇打法處理后的濃水回用于染色情況
|
項目 |
淡水 |
處理后濃水 |
|
色差(與自來水染色對比) |
<0.4 |
<0.6 |
|
硫酸鈉補加量(g/L) |
40 |
12.3 |
Case 3：某印染廠印染廢水處理
（1）常規(guī)處理：對印染廢水原液進行物化、厭氧和好氧處理；
（2）深度處理：將常規(guī)處理的出水進行氯消毒、砂濾、保安過濾；
（3）膜處理：將深度處理的出水進行反滲透處理，得到淡水和濃水；淡水直接回用于顏料溶解、鍋爐補加水、一般洗滌或循環(huán)冷卻水，濃水進入下一處理工序；
（4）濃水處理：取濃水加入氧化池，然后采用雙氧水為氧化劑，硫酸亞鐵為催化劑對濃水進行Fenton氧化處理，隨后投加氫氧化鈣和碳酸鈉進行石灰蘇打法沉淀脫除硬度。
具體操作如下：
a．先將硫酸亞鐵和雙氧水加入濃水中，進行Fenton氧化反應， H2O2/Fe2+摩爾比為3，F(xiàn)e2+投加量為3g/L，氧化時間為120min，補加適量的鹽酸控制Fenton氧化時的pH值為3-4；
b．按6500mg/L的投加量將氫氧化鈣加入經Fenton氧化反應后的濃水中，溶液的pH值大于10，然后再按7500mg/L的投加量將碳酸鈉加入到濃水中；
（5）染色：向步驟（4）處理后的濃水中補加12.3mg/L硫酸鈉，使?jié)馑赜糜谌旧ば颉?/span>
上述處理中，經反滲透處理的淡水水質與濃水經Fenton氧化耦合石灰蘇打法沉淀處理前后的水質如表5所示。
表5 反滲透（RO）處理前后及濃水經Fenton氧化耦合石灰蘇打法，沉淀處理前后的水質
經處理后的淡水及經Fenton石灰蘇打法處理后的濃水完全回用于染色。染色布料選用100D滌綸+40S棉180㎝×150g/㎡，染料選擇分散染料與活性染料混染，染料選擇Dianix 紅玉o.w.f與Procion紅XL o.w.f，鹽水所需硫酸鈉濃度為60g/L。染色溫度為60℃，染色時間為30min，浴比為1:10。色差低于1則認為能用于染色。
淡水與經Fenton氧化耦合石灰蘇打沉淀處理的濃水與生產用水染色情況比較如表6所示。
|
項目 |
淡水 |
處理后濃水 |
|
色差（與自來水染色對比） |
<0.3 |
<0.7 |
|
硫酸鈉補加量（g/L） |
60 |
21.1 |
策劃編輯：衣春敏
