专利名称：一种实现废水处理零排放的处理方法

申请人：华南理工大学

发明人：汪晓军、袁延磊、林旭龙、崔家琪

专利申请号：201310294530.7

授权时间：2014年9月10日

发明内容：旨在提供一种实现印染废水近零排放的处理方法，解决现有印染工艺耗水量大、盐消耗高及废水有机污染物污染的问题，从而实现废水中的水与盐的双回用。

技术方案如下：

步骤（1）常规处理：对印染废水原液进行物化和生化处理；

步骤（2）深度处理：将常规处理的出水进行臭氧氧化、曝气生物滤池、活性炭吸附、氯消毒、砂滤、超滤和保安过滤中的一项以上的处理；

步骤（3）膜处理：将深度处理的出水送入纳滤或反渗透的膜处理系统进行膜处理，得到淡水和浓水；浓水进入下一处理工序；

步骤（4）浓水处理：将膜处理得到的浓水进行Fenton氧化耦合石灰苏打法处理，处理后的浓水根据染色需要，确定补盐量后回用于染色工序。

上述常规处理、深度处理和膜处理均为现有技术常用的处理方法。生化处理包括厌氧处理和好氧处理等。经膜处理得到淡水和浓水，淡水为低COD、低硬度脱离子水，作为工艺水直接回用；浓水为高盐度高硬度的含一定有机污染物的废水，经Fenton氧化耦合石灰苏打法处理后，水中COD、色度与硬度的脱除率都高达80%以上，处理后为低COD、低硬度的软盐水，能应用于染色工艺，同时盐度仍有所保留，按染色的工艺要求，直接补加少量盐后回用于染色工序，从而实现水与盐的双回用。

步骤（4）中Fenton氧化耦合石灰苏打法处理具体如下：

a．先将硫酸亚铁和双氧水加入浓水中，进行Fenton氧化反应，反应过程中将浓水pH值调节为3-4，H₂O₂/Fe²⁺摩尔比为0.5-3，Fe²⁺投加量为0.3-3g/L，氧化时间为45-120min；

b．按1500-6500mg/L的投加量将氢氧化钙加入经Fenton氧化反应后的浓水中，然后再按2500-7500mg/L的投加量将碳酸钠加入到浓水中。

H₂O₂/Fe²⁺摩尔比为1-2。Fe²⁺投加量为0.8-2g/L。氢氧化钙投加量为2000-6000mg/L。碳酸钠投加量为3000-7000mg/L。

步骤（3）的膜处理中，进行膜处理前印染废水COD＜120mg/L，色度为20-60倍；经过膜处理后得到的淡水COD为5-10mg/L，色度＜2倍，硬度以碳酸钙计为5-20mg/L；所得淡水直接回用于染色工序、锅炉补加水、一般洗涤或循环冷却水。

经步骤（4）处理后的浓水COD＜25mg/L，色度在10倍以内，硬度以碳酸钙计为5-20mg/L。

步骤（4）中的盐包括硫酸钠或氯化钠，投加量为10-70g/L。

步骤（4）中的染色工序使用的染料为活性染料、酸性染料、硫化染料、分散染料或直接染料。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

（1）处理过程耗能较少，仅需消耗部分电能，无二次污染；

（2）在反渗透或纳滤膜前进行预处理与深度处理，降低进入膜系统水的COD值，能保证膜的使用寿命，确保膜法进水水质；

（3）操作简单、污染物去除效率高，能节约大量水资源，减少了在染色过程中盐的使用量；

（4）浓水也能回用于印染生产，并且通过Fenton氧化耦合石灰苏打法处理后浓水硬度和COD均在回用标准以内，但是仍然含有较高盐度。在染色工序中需要盐水，因此浓水的回用还能减少盐的投加量，实现了盐与水的双回用，节约生产成本。将大幅提高处理后水的回用率，实现了印染生产企业的近零排放。

成果转化情况：本发明的浓水回用方法在广东省互太（番禺）纺织印染有限公司完成了中试，目前已完成了1500m³/d的浓水回用工程化应用设计，并将于2018年9月实施。广东省江门市某纺织有限公司将于2018年8月采用本专利方法回用印染废水浓水，提高废水的回用率。另外，在新疆喀什的兵团草湖产业园印染污水处理厂已采用本发明提出的浓水处理回用方案，提高以印染企业在缺水地区的水和盐的回用率。

由于国内许多印染企业与印染工业园，原来环评申请并获得批准的废水排放量远远低于实际的废水排放量，必须大幅提高印染废水的回用率，该专利提供了一个成本低廉，效果可靠的近零排放方案，有广阔的市场应用前景。

实施案例：

Case 1:某印染厂印染废水处理

（1）常规处理：对印染废水原液进行物化、厌氧和好氧处理；

（2）深度处理：将常规处理的出水进行臭氧-曝气生物滤池、砂滤、超滤和保安过滤；

（3）膜处理：将深度处理的出水进行反渗透处理，得到淡水和浓水；淡水直接回用于颜料溶解、锅炉补加水、一般洗涤或循环冷却水，浓水进入下一处理工序；

（4）浓水处理：取浓水加入氧化池，然后采用双氧水为氧化剂，硫酸亚铁为催化剂对浓水进行Fenton氧化处理，随后投加氢氧化钙和碳酸钠进行石灰苏打法沉淀脱除硬度。

具体操作如下：

a．先将硫酸亚铁和双氧水加入浓水中，进行Fenton氧化反应， H₂O₂/Fe²⁺摩尔比为1.5，Fe²⁺投加量为0.75g/L，氧化时间为60min，补加适量的盐酸控制Fenton氧化时的pH值为3-4；

b．按2500mg/L的投加量将氢氧化钙加入经Fenton氧化反应后的浓水中，溶液的pH值大于10，然后再按4000mg/L的投加量将碳酸钠加入到浓水中；

（5）染色：向步骤（4）处理后的浓水中补加32.8mg/L硫酸钠，使浓水回用于染色工序。

上述处理中，经反渗透处理的淡水水质与浓水经Fenton氧化耦合石灰苏打法沉淀处理前后的水质如表1所示。

表1 反渗透（RO）处理前后及浓水经Fenton氧化耦合

石灰苏打法沉淀处理前后的水质

石灰苏打法沉淀处理前后的水质

经处理后的淡水及经Fenton石灰苏打法处理后的浓水完全回用于染色。

染色布料选用32S棉＋40D氨纶 180㎝×160g/㎡，染料选择活性染料SRB型染料进行染色，染料选择活性黄SRB o.w.f和活性红SRB o.w.f，盐水所需硫酸钠浓度为60g/L。染色温度为60℃，染色时间为90min，浴比为1:10。色差低于1则认为能用于染色。

淡水与经Fenton氧化耦合石灰苏打沉淀处理的浓水与生产用水染色情况比较如表2所示。

表2淡水与经Fenton氧化耦合石灰苏打法处理后的浓水回用于

染色情况

     Case 2：某印染厂印染废水处理

（1）常规处理：对印染废水原液进行物化、厌氧和好氧处理；

（2）深度处理：将常规处理的出水进行臭氧-曝气生物滤池、砂滤、保安过滤；

（3）膜处理：将深度处理的出水进行反渗透处理，得到淡水和浓水；淡水直接回用于颜料溶解、锅炉补加水、一般洗涤或循环冷却水，浓水进入下一处理工序；

（4）浓水处理：取浓水加入氧化池，然后采用双氧水为氧化剂，硫酸亚铁为催化剂对浓水进行Fenton氧化处理，随后投加氢氧化钙和碳酸钠进行石灰苏打法沉淀脱除硬度。

具体操作如下：

a．先将硫酸亚铁和双氧水加入浓水中，进行Fenton氧化反应， H₂O₂/Fe²⁺摩尔比为0.5，Fe²⁺投加量为0.3g/L，氧化时间为45min，补加适量的盐酸控制Fenton氧化时的pH值为3-4；

b．按1500mg/L的投加量将氢氧化钙加入经Fenton氧化反应后的浓水中，溶液的pH值大于10，然后再按2500mg/L的投加量将碳酸钠加入到浓水中；

（5）染色：向步骤（4）处理后的浓水中补加12.3mg/L氯化钠，使浓水回用于染色工序。

上述处理中，经反渗透处理的淡水水质与浓水经Fenton氧化耦合石灰苏打法沉淀处理前后的水质如表3所示。

表3 反渗透（RO）处理前后及浓水经Fenton氧化耦合石灰苏打法

沉淀处理前后的水质

经处理后的淡水及经Fenton石灰苏打法处理后的浓水完全回用于染色。

染色布料选用100D涤纶+40S棉180㎝×150g/㎡，染料选择分散染料进行染色，染料选择分散黄（hfw-6g）o.w.f与分散上青o.w.f，盐水所需硫酸钠浓度为40g/L。染色温度为130℃，染色时间为30min，浴比为1:10。色差低于1则认为能用于染色。

淡水与经Fenton氧化耦合石灰苏打沉淀处理的浓水与生产用水染色情况比较如表4所示。

表4淡水与经Fenton氧化耦合石灰苏打法处理后的浓水回用于染色情况

 Case 3：某印染厂印染废水处理

（1）常规处理：对印染废水原液进行物化、厌氧和好氧处理；

（2）深度处理：将常规处理的出水进行氯消毒、砂滤、保安过滤；

（3）膜处理：将深度处理的出水进行反渗透处理，得到淡水和浓水；淡水直接回用于颜料溶解、锅炉补加水、一般洗涤或循环冷却水，浓水进入下一处理工序；

（4）浓水处理：取浓水加入氧化池，然后采用双氧水为氧化剂，硫酸亚铁为催化剂对浓水进行Fenton氧化处理，随后投加氢氧化钙和碳酸钠进行石灰苏打法沉淀脱除硬度，具体操作如下：

a．先将硫酸亚铁和双氧水加入浓水中，进行Fenton氧化反应， H₂O₂/Fe²⁺摩尔比为3，Fe²⁺投加量为3g/L，氧化时间为120min，补加适量的盐酸控制Fenton氧化时的pH值为3-4；

b．按6500mg/L的投加量将氢氧化钙加入经Fenton氧化反应后的浓水中，溶液的pH值大于10，然后再按7500mg/L的投加量将碳酸钠加入到浓水中；

（5）染色：向步骤（4）处理后的浓水中补加12.3mg/L硫酸钠，使浓水回用于染色工序。

上述处理中，经反渗透处理的淡水水质与浓水经Fenton氧化耦合石灰苏打法沉淀处理前后的水质如表5所示。

表5 反渗透（RO）处理前后及浓水经Fenton氧化耦合石灰苏打法

，沉淀处理前后的水质

经处理后的淡水及经Fenton石灰苏打法处理后的浓水完全回用于染色。染色布料选用100D涤纶+40S棉180㎝×150g/㎡，染料选择分散染料与活性染料混染，染料选择Dianix 红玉o.w.f与Procion 红XL o.w.f，盐水所需硫酸钠浓度为60g/L。染色温度为60℃，染色时间为30min，浴比为1:10。色差低于1则认为能用于染色。

淡水与经Fenton氧化耦合石灰苏打沉淀处理的浓水与生产用水染色情况比较如表6所示。

表6淡水与经Fenton氧化耦合石灰苏打法处理后的浓水回用于

染色情况

印染废水处理后完全回用，实现了印染生产企业的零排放，节约生产成本；无二次污染，保护生态环境，实现了印染废水资源化。