本发明涉及一种印染废水的处理方法和处理装置，尤其涉及耦合染色过程中废水的处理方法和处理装置，属于废水处理技术领域。
背景技术：
含盐废水因其产生途径广、水量多、成分复杂，一直被认为是高难度处理废水。此类废水除了含有大量有机污染物外，还含有大量的无机盐。印染废水是含盐废水的一个重要分支，据统计，每年有超过70多万吨的多达1万多种商业染料被应用于纺织、造纸、皮革等工业中，不仅生产染料消耗了大量的水，染料在工业使用后相应产生的废水排放量更为庞大。印染废水除了含有大量的盐之外，还有许多失活的染料分子，如果将印染废水排入水体，很大程度上会消耗水中溶解氧，破坏水环境生态平衡，严重危害水体。就目前而言，印染废水的处理与回用仍是一个很大的挑战。
大量的印染废水主要来自于纺织工业的染整环节。纺织工业被认为是21世纪最必需的工业之一。在获得巨大的利润的同时，纺织工业中的印染过程也消耗了大量的水资源，每年产生多达近100万吨的印染废水，印染废水的直接排放会带来严重的环境污染问题。随着人们的环境意识的增加，国家对于纺织印染行业的水单耗和水回用率的要求日渐提高。2011年纺织染整行业节水型企业的国家标准(gb/t26923-2011)要求水重复利用率要达到45％，废水回用率达到20％。越来越严格的排放与回用标准要求了企业必须提高对生产废水的处理力度，改进处理工艺。目前比较主流的印染废水处理与水回用方法主要有混凝沉淀、生物处理、膜法水处理(主要是超滤与反渗透联用)、蒸发结晶、萃取与降解联用和高级氧化法等。然而这些过程普遍存在一些问题与局限性。
例如，混凝沉淀无法对水体中污染物达到较高的去除率；生物处理法在处理高盐废水时候效果有限，处理后的水无法满足工业上直接回用的要求；膜法处理投资与运营成本高；蒸发结晶处理印染废水能耗很高；萃取过程由于引入有机萃取剂会对后续的分离与处理带来困难。因此，开发一种经济高效、适用于印染废水减排与水回用的新技术与新方法是十分必要的。
正渗透技术(fo)近十几年来得到了广泛的关注与发展，fo过程是正渗透膜两侧溶液渗透压差的作用下，水分子从渗透压低的一侧(原料液侧)向渗透压高的一侧(汲取液侧)单向传递，从而实现待处理液体中水回收的目的；此外，由于fo过程所使用的膜往往具备很好的选择性(膜选择性与反渗透膜相当)，因此整个过程基本不发生原料液侧的溶质对汲取液侧产生污染。因此，相比于纳滤、反渗透这些传统的压力驱动膜过程，fo过程对膜材料强度要求低、膜污染倾向小、膜使用寿命长且整个操作过程不需要提供高压，因此，fo对设备和操作要求比较温和，能耗较低。
但是，fo过程近十年来在科学界与工业界的发展速度减缓，且目前鲜有大规模的应用案例，其中最主要的原因是选择一种渗透压高、回收再生过程简易的汲取溶质是十分困难的。在fo过程中，水分子从原料液透过膜单向传递至汲取液侧后，必须将稀释后汲取液中的汲取质与水进行分离，才能得到干净的水并回用汲取溶质。往往这个过程的实现十分不易。
在正渗透过程被提出与发展早期，无机盐(如氯化钠、硫酸镁等)凭借其在水溶液中完全电离而产生极高的渗透压，保证了fo过程高的渗透通量，被广泛作为fo过程的汲取溶质进行使用。但是，无机盐溶液被稀释后往往难以有效再生，这主要是由于其渗透压太高，利用热分离(蒸发)、反渗透等过程对汲取液进行再生反而会消耗更多的能量，这让整个过程的经济性大大下降。由于其再生困难与较低的成本，在一些高附加值的过程与应用中，例如医药中间体提纯、果汁浓缩等，无机盐类汲取液在稀释后都是被直接丢弃或者排放，这不仅带来了资源的极大浪费，高盐废水的排放也会带来环境与生态的污染。因此，使用无机盐为正渗透过程汲取溶质的发展遇到了瓶颈。由于无机盐作为汲取液存在的上述弊端，近几年来，一些具备热敏性、磁性的汲取溶质得到广泛研究，如碳酸氢铵、亲水功能化四氧化三铁纳米粒子等，可以在作为汲取质使用后，通过工业废热分解与磁铁富集的方式分别回收碳酸氢铵与亲水功能化四氧化三铁纳米粒子，实现纯水分离与汲取质再生。但是这些汲取溶质的使用普遍存在过程整体能耗较高、容易对水体带来污染、处理能力有限等问题。
因此，在fo用于废水处理时，选择合适的汲取液，开发低能耗的汲取质回收再生方式，或耦合稀释后的汲取液直接使用的工艺是重点需要解决的问题。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于提供一种印染废水零排放的处理方法。该处理方法可以在充分利用印染废水的基础上，实现印染废水的“零排放”。
本发明的又一目的在于提供用于实现上述印染废水的处理方法的装置。
为了实现上述技术目的，本发明首先提供了一种印染废水的处理方法，该处理方法包括：
通过正渗透膜组件处理印染废水，其中以印染废水为正渗透的原料液，以硫酸钠溶液为正渗透的汲取液；
在汲取液高渗透压的作用下，原料液中的水分子自发地穿过正渗透膜单向传递至汲取液中，汲取液被稀释，原料液被浓缩；
汲取液被稀释到设定浓度时，将稀释后的汲取液直接作为促染剂；
原料液浓缩至设定指标后，直接进行浓缩废水处理，完成对印染废水的处理。
本发明的印染废水零排放的处理方法，适用于耦合染色过程的废水处理。以浓度较高的元明粉溶液作为汲取液回收废水中的纯水，并浓缩待处理废水。其优势在于整个过程成本低廉，同时可以降低染整过程促染剂配置耗水量以及降低印染过程废水的处理成本与设备负荷。被稀释后的元明粉溶液不会被待处理废水中的物质污染，可以作为促染剂直接泵入染缸使用，具备极佳的可行性与操作经济性。浓缩之后的印染废水直接进行浓缩废水处理(比如蒸发处理)，进行浓水处理，得到的滤饼打包外送，实现整个过程“零排放”。
在本发明的一具体实施方式中，配制的汲取液(元明粉溶液)中硫酸钠的浓度为80g/l-220g/l。稀释后的汲取液的设定浓度为汲取液中硫酸钠的含量为20g/l-100g/l。
在本发明的一具体实施方式中，原料液浓缩至设定指标后，直接进行浓缩废水处理。其中，原料液的设定指标：ph为7-9，电导率为80ms/cm-200ms/cm，硬度为400mg/l-1000mg/l，cod为500mg/l-5000mg/l。
在本发明的一具体实施方式中，如果原料液浓缩后未达到设定指标，则继续进入原料液池进行循环。
在本发明的一具体实施方式中，在进行正渗透前还包括对印染废水进行预处理的步骤。其中，预处理包括过滤、水解酸化、氧化、沉淀、超滤中的一步或几步。经过预处理的印染废水进行渗透后得到回用水，浓缩废水可以进入mvr实现零排放。
本发明的处理方法处理后的稀释的汲取液可以直接作为促染剂，形成促染液后直接用于染色。其中，促染液包含所有染色过程中需要用盐来促进染料上染的溶液体系。
为了实现上述目的，本发明又提供了一种可以实现本发明的上述印染废水的处理方法的处理装置，该处理装置包括促染剂储罐、染缸、汲取液储罐、正渗透膜组件、浓缩废水处理设备、废水储罐。
在本发明的一具体实施方式中，促染剂储罐与汲取液储罐连通。具体地，促染剂储罐与汲取液储罐的连接管线上设置有促染剂输送泵、促染剂输送阀。
在本发明的一具体实施方式中，汲取液储罐与正渗透膜组件连通。具体地，汲取液储罐与正渗透膜组件的连接管线上设置有汲取液进料泵和第一电导率仪。其中，第一电导率仪用于检测汲取液(元明粉溶液)的电导率。
在本发明的一具体实施方式中，正渗透膜组件与浓缩废水处理设备连通。具体地，正渗透膜组件与浓缩废水处理设备的连接管线上设置有第三电导率仪和浓缩废液输送阀。其中，第三电导率用于检测浓缩后的原料液(废水)的电导率。
在本发明的一具体实施方式中，正渗透膜组件与废水储罐连通。具体地，渗透膜组件与废水储罐的其中一条连接管线上设置有废液循环阀。正渗透膜组件与废水储罐的另一条连接管线上设置有浓缩废液循环泵、浓缩废液循环阀；其中，浓缩废液循环阀与第三电导率仪连通，浓缩废液循环泵与废液储罐连通。
在本发明的一具体实施方式中，正渗透膜组件与染缸连通。具体地，正渗透膜组件与染缸的连接管线上设置有第二电导率仪、稀释后汲取液循环泵、稀释后汲取液进料阀。其中，第二电导率仪与正渗透膜组件连通，用于检测稀释后的汲取液的电导率。稀释后汲取液进料阀与染缸连通。
在本发明的一具体实施方式中，正渗透膜组件与汲取液储罐连通。具体地，正渗透膜组件与汲取液储罐的连接管线上设置有稀释后汲取液循环阀，稀释后汲取液循环阀分别与稀释后汲取液进料阀和稀释后汲取液循环泵连通。
在本发明的一具体实施方式中，在正渗透膜组件的汲取液侧设置汲取液入口和汲取液出口；在正渗透膜组件的原料液侧设置印染废水入口和浓缩废水出口。
本发明的印染废水的处理装置，结合了染色、正渗透和废水零排放尾段部分工艺，以高浓度的元明粉溶液作为正渗透过程的汲取液用以浓缩待处理的含盐废水，在正渗透过程中，高浓度的元明粉溶液被稀释，待其到达特定浓度后，可以作为促染剂直接泵入染缸。与此同时，待处理的废水体积有所下降，相应地降低了废水零排放尾段部分处理负荷和操作成本。该处理装置可以在对废水浓缩处理降低零排放成本浓度同时对印染工段进行补水。
本发明的上述处理装置用于处理印染废水时，包括以下步骤：
染色过程所要配置的促染液包含所有染色过程中需要用盐来促进染料上染的溶液体系，高浓度促染剂通过促染剂输送泵由促染剂输送阀门进入汲取液储罐；
待处理的废水根据废水水质差异，采取不同的处理工艺进行处理，预处理步骤包括：保安过滤器、水解酸化池、臭氧氧化池、高效沉淀池、抽样接触池、超滤、纳滤和反渗透的一种或几种，预处理后的废水进入废水储罐；
汲取液储罐中的高浓度汲取液经过汲取液进料泵，泵入渗透膜组件的汲取液侧循环流动，同时废水储罐中的废水经过废液循环泵，泵入至渗透膜组件的原料液侧，作为正渗透的原料液循环流动；
当渗透膜组件中，正渗透膜两侧溶液流动后，在膜两侧溶液渗透压差的驱动下，纯水由渗透压较低的原料液侧向渗透压较高的汲取液侧单向传递，而盐、小分子有机物等污染物被膜截留，原料液中的总溶解性固体(tds)随着时间增长而不断提升，最高浓缩至tds大于等于160g/l，浓缩后的原料液浓度可由电导率仪实时检测，若还未达到既定浓度，则关闭浓缩废液输送阀，开启浓缩废液循环阀，让废水进入废水储罐进行循环，继续进入渗透膜组件进行循环；若已达到既定浓度，则关闭浓缩废液循环阀，开启浓缩废液输送阀，将浓缩后的废水送至后端浓缩废水处理设备处理，后段浓水处理装置可以是mvr蒸发器。
渗透膜组件中的汲取液侧浓度由于水分子不断进入而降低，汲取液侧浓度可以通过电导率仪在线监测，当汲取液浓度稀释未到促染剂所需浓度时，关闭稀释后汲取液进料阀，打开稀释后汲取液循环阀，让汲取液回到汲取液储罐继续作为汲取液泵入渗透膜组件；若已达到既定浓度，则打开稀释后汲取液进料阀，关闭稀释后汲取液循环阀，让稀释后的汲取液作为促染剂进入染缸。
其中，作为原料液的待处理废水包括但不限于印染企业综合废水、反渗透浓缩后浓水、经过保安过滤器、水解酸化池、接触氧化池、高效沉淀池、臭氧接触池、超滤、纳滤以及反渗透的一种或几种处理后的提标水等。
本发明的印染废水的处理方法和处理装置，将染色过程的高浓度元明粉溶液作为汲取液，待处理的废水作为原料液，构建正渗透过程，原料液中的水在正渗透膜两侧渗透压差的作用下，单向朝着汲取液一侧移动，而原料液中的有机物、盐等污染物被正渗透膜截留，在实现废水浓缩的基础上，不会引起废水中污染组分对汲取液的污染。待处理废水被浓缩至既定标准后，进入后端的浓缩废水处理设备(以mvr为例)，稀释后的汲取液不需要通过后续操作实现纯水分离与汲取溶质回收，而是将其直接泵入染缸，作为促染剂使用。
本发明的印染废水的处理方法和处理装置，由于稀释后的汲取液不用进行浓缩，而是作为促染剂使用，相比于传统的需要回收汲取溶质的正渗透过程大大降低了能耗，避免了无机盐类汲取溶质的回收与再生困难的问题，在一定程度上突破了使用无机盐类汲取溶质构建正渗透过程的瓶颈。同时，由于在实际印染过程中，促染剂，即元明粉溶液的配置需要消耗一定量的纯水，因此本发明的方法还可以从一定程度上降低水的消耗。此外，在废水零排放的过程中，由于最后盐度较高的浓水很难通过生化、反渗透等过程有效、全面地进行处理，故大部分浓水都会使用mvr技术对其进行蒸发，往往这个过程的成本是很高的，本发明的方法可以降低后段浓水处理过程的负荷，相应地大幅降低了废水零排放的处理成本。综上所述，本发明的处理方法和装置具有明显的可行性与操作经济性。
本发明的印染废水的处理方法和处理装置，采用正渗透技术处理废水，所形成的污染层更疏松，因此正渗透过程的水通量衰减较低，可以保证整个过程的处理效率，此外，正渗透膜再生的条件与洗涤要求也比反渗透等过程更温和，具备更低的操作成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的耦合染色过程的废水的处理装置的示意图。
主要附图符号说明：
1、促染剂储罐；2、染缸；3、促染剂输送泵；4、促染剂输送阀；5、汲取液储罐；6、稀释后汲取液循环阀；7、稀释后汲取液进料阀；8、第一电导率仪；9、汲取液进料泵；10、稀释后汲取液循环泵；11、正渗透膜组件；12、第二电导率仪；13、第三电导率仪；14、浓缩废液输送阀；15、浓缩废液循环阀；16、浓缩废液循环泵；17、废液循环泵；18、浓缩废水处理设备；19、废水储罐。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例首先提供了一种耦合染色过程的废水的处理装置，其结构如图1所示，包括：
促染剂储罐1，染缸2，促染剂输送泵3，促染剂输送阀4，汲取液储罐5，稀释后汲取液循环阀6，稀释后汲取液进料阀7，第一电导率仪8，汲取液进料泵9，稀释后汲取液循环泵10，正渗透膜组件11，第二电导率仪12，第三电导率仪13，浓缩废液输送阀14，浓缩废液循环阀15，浓缩废液循环泵16，废液循环泵17，浓缩废水处理设备18，废水储罐19。
该处理装置包括促染剂储罐1、染缸2、汲取液储罐5、正渗透膜组件11、浓缩废水处理设备18、废水储罐19。
其中，促染剂储罐1与汲取液储罐5连通。具体地，促染剂储罐1与汲取液储罐5的连接管线上设置有促染剂输送泵3、促染剂输送阀4。
汲取液储罐5与正渗透膜组件11连通。具体地，汲取液储罐5与正渗透膜组件11的连接管线上设置有汲取液进料泵9和第一电导率仪8。其中，第一电导率仪8用于检测汲取液(元明粉溶液)的电导率。
正渗透膜组件11与浓缩废水处理设备18连通。具体地，正渗透膜组件11与浓缩废水处理设备18的连接管线上设置有第三电导率仪13和浓缩废液输送阀14。其中，第三电导率13用于检测浓缩后的原料液(废水)的电导率。
正渗透膜组件11与废水储罐19连通。具体地，正渗透膜组件11与废水储罐19的其中一条连接管线上设置有废液循环阀17。正渗透膜组件11与废水储罐19的另一条连接管线上设置有浓缩废液循环泵16、浓缩废液循环阀15；其中，浓缩废液循环阀15与第三电导率仪13连通，浓缩废液循环泵16与废液储罐19连通。
正渗透膜组件11与染缸2连通。具体地，正渗透膜组件11与染缸2的连接管线上设置有第二电导率仪12、稀释后汲取液循环泵10、稀释后汲取液进料阀7。其中，第二电导率仪12与正渗透膜组件11连通，用于检测稀释后的汲取液的电导率。稀释后汲取液进料阀7与染缸2连通。
正渗透膜组件11与汲取液储罐5连通。具体地，正渗透膜组件11与汲取液储罐5的连接管线上设置有稀释后汲取液循环阀6，稀释后汲取液循环阀6分别与稀释后汲取液进料阀7和稀释后汲取液循环泵10连通。
其中，在正渗透膜组件11的汲取液侧设置汲取液入口和汲取液出口；在正渗透膜组件11的原料液侧设置印染废水入口和浓缩废水出口。
本实施例还提供了采用上述处理装置完成的即将进入mvr蒸发器处理的废水进行处理，水质特征为：cod：400-500mg/l，ph：7-9，电导率：40-80ms/cm，硬度：200-400mg/l。
步骤如下：
将待处理的废水泵入至废水储罐19，此后经过废液循环泵17进入至渗透膜组件11的原料液侧。同时配制浓度为150g/l的元明粉溶液储存在促染剂储罐1中，经过促染剂输送泵3至汲取液储罐5，在汲取液进料泵9输送下进入正渗透膜组件11的汲取液侧。正渗透膜选用hti公司生产的反渗透膜。
在渗透压驱动下，原料液侧废水被浓缩的同时，汲取液侧的高浓度元明粉溶液被稀释。当元明粉溶液浓度经第二电导率仪12检测到至60-80g/l时，经过稀释后汲取液进料阀7排至染缸2作为染整工段促染剂使用。同时，当浓缩后的废水电导率井第三电导率仪13检测到80-180ms/cm时(体积将近减半)，经过浓缩废液输送阀14送至mvr进行蒸发处理，实现零排放过程。
结果显示，稀释后的元明粉溶液作为促染剂使用并未对染色过程带来负面影响；且由于待处理的浓水被进一步浓缩至体积将近减半，故降低了mvr过程处理负荷。
1.一种印染废水的处理方法，该处理方法包括：
通过正渗透膜组件处理印染废水；其中以印染废水为正渗透的原料液，以硫酸钠溶液作为正渗透的汲取液；
在汲取液高渗透压的作用下，原料液中的水分子自发地穿过正渗透膜单向传递至汲取液中，汲取液被稀释，原料液被浓缩；
汲取液被稀释到设定浓度时，将稀释后的汲取液直接作为促染剂；
原料液浓缩至设定指标后，直接进行浓缩废水处理，完成对印染废水的处理。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其中，汲取液中硫酸钠的浓度为80g/l-220g/l。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其中，稀释后的汲取液的设定浓度为汲取液中硫酸钠的含量为20g/l-100g/l。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其中，原料液的设定指标：ph为7-9，电导率为80ms/cm-200ms/cm，硬度为400mg/l-1000mg/l，cod为500mg/l-5000mg/l。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其中，还包括在进行正渗透前对印染废水进行预处理的步骤。
6.根据权利要求5所述的处理方法，其中，所述预处理包括过滤、水解酸化、氧化、沉淀、超滤中的一步或几步。
7.一种权利要求1-6任一项所述的印染废水的处理方法采用的处理装置，该处理装置包括促染剂储罐、染缸、汲取液储罐、正渗透膜组件、浓缩废水处理设备、废水储罐；
其中，所述促染剂储罐与汲取液储罐连通，汲取液储罐与正渗透膜组件连通，正渗透膜组件与浓缩废水处理设备连通，正渗透膜组件与废水储罐连通，正渗透膜组件与染缸连通。
8.根据权利要求7所述的处理装置，其中，促染剂储罐与汲取液储罐的连接管线上设置有促染剂输送泵、促染剂输送阀；
优选地，正渗透膜组件与废水储罐的连接管线上设置有废液循环阀。
9.根据权利要求7所述的处理装置，其中，汲取液储罐与正渗透膜组件的连接管线上设置有汲取液进料泵和第一电导率仪；
优选地，正渗透膜组件与浓缩废水处理设备的连接管线上设置有第三电导率仪和浓缩废液输送阀。
10.根据权利要求7所述的处理装置，其中，在正渗透膜组件的汲取液侧设置汲取液入口和汲取液出口；
在正渗透膜组件的原料液侧设置印染废水入口和浓缩废水出口。
技术总结