申請日2016.05.31

　　公開(公告)日2016.12.07

　　IPC分類號C02F9/08

　　摘要

　　本實用新型公開了一種毛發(fā)生產(chǎn)染色工序廢水處理裝置，屬于染色液廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型的技術(shù)方案要點為：包括染色工序染色廢液池、染色工序沖洗廢水池、染色液廢水池、調(diào)節(jié)池、增壓泵、過濾裝置、低壓泵、自清洗過濾器、抑菌改性光催化超濾膜裝置、反滲透進水箱、反滲透增壓泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜裝置、沖洗液儲水箱和染色液儲水箱，以廢水產(chǎn)生量大的染色工序為研究對象，結(jié)合發(fā)制品行業(yè)染色液重復(fù)利用技術(shù)研究成果，采用抑菌性超濾膜和反滲透膜雙膜結(jié)合技術(shù)，對染色液廢水經(jīng)原位水質(zhì)提升后回用，使染色液回用率高達(dá)80%以上，從而有效節(jié)省新鮮水用量，基本達(dá)到廢水的零排放以及染料回用的目的。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種毛發(fā)生產(chǎn)染色工序廢水處理裝置，其特征在于包括染色工序染色廢液池、染色工序沖洗廢水池、染色液廢水池、調(diào)節(jié)池、增壓泵、過濾裝置、低壓泵、自清洗過濾器、抑菌改性光催化超濾膜裝置、反滲透進水箱、反滲透增壓泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜裝置、沖洗液儲水箱和染色液儲水箱，其中染色工序染色廢液池的進液口與染色工序染色機的出液口相連接，染色工序沖洗廢水池的進液口與染色工序沖洗裝置的出液口相連接，染色工序染色廢液池的出液口和染色工序沖洗廢水池的出液口與染色液廢水池的進液口相連接，染色液廢水池的出液口與調(diào)節(jié)池的進液口相連接，調(diào)節(jié)池的出液口通過增壓泵與過濾裝置的進液口相連接，過濾裝置的出液口通過低壓泵與自清洗過濾器的進液口相連接，自清洗過濾器的出液口與抑菌改性光催化超濾膜裝置的進液口相連接，抑菌改性光催化超濾膜裝置的出液口與反滲透進水箱的進液口相連，反滲透進水箱的出液口通過反滲透增壓泵與保安過濾器的進液口相連接，保安過濾器的出液口通過高壓泵與反滲透膜裝置的進液口相連接，反滲透膜裝置的出液口分別與沖洗液儲水箱的進液口和染色液儲水箱的進液口相連接，沖洗液儲水箱的出液口與染色工序沖洗裝置的進液口相連接，染色液儲水箱的出液口與染色工序染色機的進液口相連接。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛發(fā)生產(chǎn)染色工序廢水處理裝置，其特征在于：所述的自清洗過濾器為疊片式自清洗過濾器，其材質(zhì)為耐酸塑料，該疊片式自清洗過濾器用于超濾的預(yù)處理。

　　3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛發(fā)生產(chǎn)染色工序廢水處理裝置，其特征在于：所述的抑菌改性光催化超濾膜裝置中的抑菌改性光催化超濾膜是采用抑菌性納米材料載銀納米二氧化鈦與聚丙烯腈共混合成的非對稱結(jié)構(gòu)中空纖維超濾膜，納米材料載銀納米二氧化鈦均勻分布于超濾膜中。

　　4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛發(fā)生產(chǎn)染色工序廢水處理裝置，其特征在于：所述的反滲透膜裝置包括多個相互并聯(lián)的壓力容器，每個壓力容器內(nèi)采用2-8個反滲透膜串聯(lián)，該反滲透膜為商用的直徑16英寸、8英寸、4英寸或2.5英寸的膜元件，反滲透膜組件的類型為卷式或中空纖維式，其產(chǎn)水通量為10-200L·m−2·h−1。

　　說明書

　　一種毛發(fā)生產(chǎn)染色工序廢水處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本實用新型屬于染色液廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種毛發(fā)生產(chǎn)染色工序廢水處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　21世紀(jì)是全球人口老齡化的世紀(jì)，目前我國已經(jīng)逐步進入老齡化時代。隨著銀發(fā)隊伍的不斷擴大，假發(fā)產(chǎn)品的需求持續(xù)增長;另一方面，隨著消費水平和生活質(zhì)量的逐漸提高，人們對美和形象的要求更加強烈，越來越多的年輕人對發(fā)型妝飾的追求滋生了假發(fā)制品的熱銷。有數(shù)據(jù)顯示2013年全球發(fā)制品市場規(guī)模約為97.2億美元，年度增幅為15.1%。發(fā)制品行業(yè)的生產(chǎn)過程用水量大，產(chǎn)生的廢水難以處理。發(fā)制品行業(yè)廢水的產(chǎn)生主要來自浸酸、中和、沖洗、漂洗、煮凈、染色和后處理工序。其中，根據(jù)資料顯示染色液工序排水占總排放比例為14.9%，廢水產(chǎn)生量大，而在發(fā)制品行業(yè)現(xiàn)有染色工序中，染色液都是一次使用后廢棄，既浪費了化學(xué)品生產(chǎn)原料，又向水中排放了大量的污染物質(zhì)，不符合清潔生產(chǎn)的要求。為了保護環(huán)境并保障行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，研發(fā)在保證產(chǎn)品品質(zhì)的染色液原位提升和中水回用技術(shù)非常重要。

　　所謂染色液廢水，即頭發(fā)用強堿、高溫并投加大量的染料染色后，從染色槽中傾倒出的高堿帶色廢水。文獻資料顯示染色液廢水中pH值為8.0左右，色度為250-1200，懸浮物、氨氮、COD和BOD5含量分別為200-210mg·L-1、844-958mg·L-1、1980-2660mg·L-1和368-374mg·L-1。從廢水來源和污染成分可以看出，染色液廢水含有油脂、氨基酸和表面活性劑等有機物及染料和多種助劑，因此有機物濃度高、鹽分高、色度深、成分復(fù)雜且染色廢水的可生化性差，水質(zhì)、水量波動大，屬難處理的工業(yè)廢水。對于這種成分復(fù)雜的廢水，傳統(tǒng)的水處理技術(shù)已經(jīng)很難達(dá)到工業(yè)行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)，所以根據(jù)染色廢水的排放特征，集成以抑菌改性膜技術(shù)為基礎(chǔ)的水質(zhì)原位提升與回用技術(shù)的方案，可以有效改善對環(huán)境的污染，提高經(jīng)濟效益。目前在發(fā)制品染色液領(lǐng)域，相關(guān)的資料文獻檢索不到此類文獻。公開號為CN204509013U的專利公開了一種印染行業(yè)中染料廢水深度凈化回用系統(tǒng)，將光催化氧化技術(shù)和膜分離技術(shù)結(jié)合一起，該技術(shù)運用光催化技術(shù)能降低膜清洗的次數(shù)，延長膜的使用壽命，且操作簡單，成本低，占地面積小。但該方法光催化效率低并且存在液相中光催化劑易于團聚、失活、分離回收困難和由于光催化劑團聚引起的反應(yīng)體系中氣-液-固相間傳質(zhì)限制與光源傳遞限制等問題，可能造成二次污染。另外，公開號為CN104609605A的專利公開了一種實現(xiàn)印染染色廢水回用和染料回收的裝置及其方法，該方法將自清洗過濾系統(tǒng)與超濾裝置、納濾裝置結(jié)合起來，且膜組件需要間歇反洗和加藥反洗。本技術(shù)減少了廢水排放，避免了染料的降解和浪費。但該方法采用加藥的方法抑制膜污染的同時卻增加了印染染色廢水的處理成本，并且對膜組件造成不可修復(fù)的損傷，添加化學(xué)藥劑還威脅出水的安全性。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本實用新型為解決現(xiàn)有發(fā)制品行業(yè)染色液一次使用后未經(jīng)有效處理就隨意排放，既浪費水資源又對環(huán)境造成嚴(yán)重污染的問題，提供了一種主體和配套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、易操作維修且排列方式可以靈活組合的發(fā)制品行業(yè)染色液廢水循環(huán)回用處理裝置及其運行方法，以廢水產(chǎn)生量大的染色工序為研究對象，結(jié)合發(fā)制品行業(yè)染色液重復(fù)利用技術(shù)研究成果，采用抑菌性超濾膜和反滲透膜雙膜結(jié)合技術(shù)，對染色液廢水經(jīng)原位水質(zhì)提升后回用，使染色液回用率高達(dá)80%以上，從而有效節(jié)省新鮮水用量，基本達(dá)到廢水的零排放以及染料回用的目的。

　　本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種毛發(fā)生產(chǎn)染色工序廢水處理裝置，其特征在于包括染色工序染色廢液池、染色工序沖洗廢水池、染色液廢水池、調(diào)節(jié)池、增壓泵、過濾裝置、低壓泵、自清洗過濾器、抑菌改性光催化超濾膜裝置、反滲透進水箱、反滲透增壓泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜裝置、沖洗液儲水箱和染色液儲水箱，其中染色工序染色廢液池的進液口與染色工序染色機的出液口相連接，染色工序沖洗廢水池的進液口與染色工序沖洗裝置的出液口相連接，染色工序染色廢液池的出液口和染色工序沖洗廢水池的出液口與染色液廢水池的進液口相連接，染色液廢水池的出液口與調(diào)節(jié)池的進液口相連接，調(diào)節(jié)池的出液口通過增壓泵與過濾裝置的進液口相連接，過濾裝置的出液口通過低壓泵與自清洗過濾器的進液口相連接，自清洗過濾器的出液口與抑菌改性光催化超濾膜裝置的進液口相連接，抑菌改性光催化超濾膜裝置的出液口與反滲透進水箱的進液口相連，反滲透進水箱的出液口通過反滲透增壓泵與保安過濾器的進液口相連接，保安過濾器的出液口通過高壓泵與反滲透膜裝置的進液口相連接，反滲透膜裝置的出液口分別與沖洗液儲水箱的進液口和染色液儲水箱的進液口相連接，沖洗液儲水箱的出液口與染色工序沖洗裝置的進液口相連接，染色液儲水箱的出液口與染色工序染色機的進液口相連接。

　　進一步優(yōu)選，所述的自清洗過濾器為疊片式自清洗過濾器，其材質(zhì)為耐酸塑料，該疊片式自清洗過濾器用于超濾的預(yù)處理。

　　進一步優(yōu)選，所述的抑菌改性光催化超濾膜裝置中的抑菌改性光催化超濾膜是采用抑菌性納米材料載銀納米二氧化鈦與聚丙烯腈共混合成的非對稱結(jié)構(gòu)中空纖維超濾膜，納米材料載銀納米二氧化鈦均勻分布于超濾膜中。

　　進一步優(yōu)選，所述的反滲透膜裝置包括多個相互并聯(lián)的壓力容器，每個壓力容器內(nèi)采用2-8個反滲透膜串聯(lián)，該反滲透膜為商用的直徑16英寸、8英寸、4英寸或2.5英寸的膜元件，反滲透膜組件的類型為卷式或中空纖維式，其產(chǎn)水通量為10-200L·m−2·h−1。

　　本實用新型所述的毛發(fā)生產(chǎn)染色工序廢水處理裝置的運行方法，其特征在于具體運行過程為：

　　步驟(1)，染色工序染色機產(chǎn)生的染色廢液進入染色工序染色廢液池，染色工序沖洗裝置產(chǎn)生的沖洗廢水進入染色工序沖洗廢水池，染色工序染色廢液池中的染色廢液和染色工序沖洗廢水池中的沖洗廢水進入染色液廢水池中，染色液廢水池中的染色液廢水通過對角線的進水方式進入調(diào)節(jié)池;

　　步驟(2)，調(diào)節(jié)池出水經(jīng)增壓泵進入過濾裝置，用于濾出調(diào)節(jié)池出水中的雜質(zhì);

　　步驟(3)，過濾裝置出水經(jīng)低壓泵進入自清洗過濾器，用于去除過濾裝置出水中的大顆粒物質(zhì)和懸浮物;

　　步驟(4)，自清洗過濾器出水進入抑菌改性光催化超濾膜裝置，該抑菌改性光催化超濾膜裝置采用錯流操作方式，操作壓力為0.03-0.3MPa，超濾產(chǎn)水回收率大于95%，抑菌改性光催化超濾膜裝置中的抑菌改性光催化超濾膜是采用抑菌性納米材料載銀納米二氧化鈦與聚丙烯腈共混合成的非對稱結(jié)構(gòu)中空纖維超濾膜，納米材料載銀納米二氧化鈦均勻分布于超濾膜中，用于去除清洗過濾器出水中的懸浮物、細(xì)菌和大分子量有機物;

　　步驟(5)，抑菌改性光催化超濾膜裝置出水經(jīng)保安過濾器過濾后經(jīng)高壓泵進入反滲透膜裝置，該反滲透膜裝置采用一級式操作，操作壓力為1-2.4MPa，產(chǎn)水噸水能耗值≤0.48kWh·m−3，膜產(chǎn)水通量為10-200L/(m2·h)，反滲透產(chǎn)水回收率≥80%;

　　步驟(6)，反滲透膜裝置一部分出水進入染色液儲液箱，并通過添加染料調(diào)節(jié)后直接或與染色液混合后作為染色工段染色步驟給水，用于下一批次發(fā)制品的染色處理，反滲透膜裝置另一部分出水進入沖洗液儲液箱，并通過添加清水調(diào)節(jié)后直接或與清水沖洗液混合后作為染色工段沖洗步驟給水，用于下一批次發(fā)制品的沖洗處理，沖洗液儲液箱沖洗過程剩余液體用于生產(chǎn)過程的其它工序。

　　進一步優(yōu)選，所述的染色液廢水來自以(NH4)2SO4、丁基萘磺酸鈉或元明粉為原材料進行發(fā)制品染色和沖洗產(chǎn)生的廢水，染色液廢水的色度和pH值分別為250-1200和7.0-9.0，染色液廢水中懸浮物、COD、氨氮和BOD5的含量分別為200-210mg/L、1980-2660mg/L、844-958mg/L和368-374mg/L。

　　進一步優(yōu)選，所述的抑菌改性光催化超濾膜裝置對進水中色度、懸浮物、COD和BOD5的去除率分別≥90%、≥90%、≥50%和≥50%，出水的色度、COD和BOD5的含量分別為10-120mg·L-1、500-1330mg·L-1和100-187mg·L-1，懸浮物含量≤21mg·L-1，pH值基本不變。

　　進一步優(yōu)選，所述的反滲透膜裝置對進水中色度、懸浮物、氨氮、COD和BOD5的去除率分別≥98%、≥99%、≥98%、≥99%和≥98%，出水的色度和pH值分別為0.1-24和5.5-6.8，出水中懸浮物、COD、氨氮和BOD5含量分別≤2mg·L-1、≤27mg·L-1、≤10mg·L-1和≤4mg·L-1。

　　進一步優(yōu)選，所述的反滲透膜裝置的進水pH值控制為4-10，進水溫度控制在低于40℃，反滲透組件的運行周期為12h，物理沖洗時間為5-20min，物理沖洗膜面切向流速為0.01-0.5m·s−1。

　　進一步優(yōu)選，所述的沖洗液儲液箱中的沖洗液與清水的混合重量配比為0.1-10:1。

　　進一步優(yōu)選，所述的毛發(fā)生產(chǎn)染色工序廢水處理裝置的單個循環(huán)運行過程染色液的回用率為80%以上。

　　本實用新型所述染色液廢水回用工藝制水成本由膜設(shè)備折舊費、制水電耗、藥劑清洗費用、人工費用以及設(shè)備維護費用組成，所述的各項費用成本分別≤0.79元·m-3、≤0.45元·m-3、≤0.15元·m-3、≤0.13元·m-3和≤0.53元·m-3，造水總成本≤2.05元·m-3。

　　本實用新型采用超濾-反滲透雙膜工藝進行發(fā)制品染色液回用，在保證除雜后染色液的品質(zhì)恢復(fù)和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可實現(xiàn)出水品質(zhì)高，能直接回用于發(fā)制品染色和沖洗工序用水，也同樣可根據(jù)需要應(yīng)用于發(fā)制品生產(chǎn)過程中其他工序的用水，同時反滲透濃水可回流至常規(guī)工序處理，基本實現(xiàn)廢水零排放和清潔生產(chǎn)。

　　本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著優(yōu)點：1、針對發(fā)制品染色和沖洗工段排放的染色液廢水色度、氨氮、COD和BOD5高的特征，采用雙膜法過濾，實現(xiàn)中水回用和染料截留提取;2、采用自清洗式疊片過濾器和抑菌改性光催化超濾膜組件作為反滲透膜預(yù)處理工藝，可以大幅降低發(fā)制品染色液廢水中的懸浮物、色度、COD和BOD5等特征污染物，從而既可以有效的減少膜污染帶來的嚴(yán)重問題，減少膜使用成本，又滿足反滲透進水的要求及穩(wěn)定性;3、反滲透工藝的運用，不僅可有效去除發(fā)制品染色液廢水中的有機物、降低COD，且具有很好的脫鹽效果，使得脫除COD、脫色、脫鹽能在一步完成，具有操作簡便、無需頻繁維護、能耗低、無二次污染、出水品質(zhì)高、水通量大等適合染色過程用水量大的工藝特點，從而實現(xiàn)工序內(nèi)廢水水質(zhì)原位提升與回用目的，并同時實現(xiàn)包括發(fā)制品染料在內(nèi)的生產(chǎn)原料的二次利用;4、采用的反滲透膜在室溫和較低操作壓力下可以有效去除發(fā)制品染色液廢水中的氨氮和小分子量有機物，其對有機物和無機鹽的去除率可高達(dá)99%以上。該工藝的產(chǎn)水不僅達(dá)到染色液配置用水回用標(biāo)準(zhǔn)，也同樣可根據(jù)需要應(yīng)用于發(fā)制品生產(chǎn)過程中其他工序的用水，節(jié)約大量自來水，處理后的染色液廢水優(yōu)于發(fā)制品污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn)，從而減輕城市污水管網(wǎng)處理負(fù)擔(dān)并降低成本，此技術(shù)具有可觀的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。