专利名称：一种印染废水的处理系统和方法
技术领域：
本发明涉及到一种印染过程中产生的废水的处理系统和方法，更具体地说是一种含有 高浓度退浆废水的处理系统和方法。
背景技术：
印染行业是用水大户，我国纺织工业用水为各行业第六位，纺织行业中印染用水占
80%，而印染水回用率仅7% (主要还是冷却水)，整个纺织行业回用率不足10%，是全 国所有行业中水回用率最低的行业。因此节约水资源、提高水的回用率是纺织、印染行业 十分重要而又艰巨的任务。
印染工艺包括前处理包括棉织物煮炼、退浆等工序，由退浆产生的废水是一种高浓度 有机工业废水，其有机污染物含量高、色度深、碱性和pH值变化大，水质变化剧烈。废 水中的pH约一般为10 12， CODCr约20000 30000，且多数废水生物降解性差，甚至 完全不能被微生物降解，治理难度大，成为世界公认的严重工业污染源之一。
目前，国内对印染废水的处理多采用物化法、生物法、电解法、水解酸化法、光催化 氧化法、絮凝脱色等方法。物化法是首先采用絮凝法使污泥中的大部分有机污染物发生絮 凝沉降，然后采用曝气法进行处理。此法占地面积大，处理时间长，而且还会产生大量的 污泥而造成二次污染。生物法是处理有机废水最为经济有效的方法。好氧生物法是低浓度 有机废水最通用的处理技术，但用于处理难降解有机废水时，则需先进行化学的、物理化 学的或生物法预处理，以改变难生物降解有机物的分子结构或降低其中某些污染物的浓 度，降低其毒性，提高废水的BOD5/COD值，使能被微生物分解、利用和稳定，为后续 生物处理的运行稳定和高处理效率创造条件。厌氧生物法常被用于高浓度难降解有机废水 处理，但印染废水中存在的高碱、无机盐类和氨氮的存在会抑制厌氧菌的生长。超临界水 氧化法(SCWO)主要利用超临界水(T=374°C， P=22.1MPa)为介质来氧化分解有机 物，这是一种能彻底破坏有机物结构的深度氧化法。其对废水中一般有机物去除率可达 99.9%以上。为使反应过程达到超临界状态，必须将混合液加热至380~700°C，对于处理量较大的情况，这将需要功率非常大的加热器，实际上几乎无法实现。
发明内容
本发明的目的是，针对高浓度难降解印染退浆废水处理难问题，提供一种采用超临 界水氧化技术，对大量高浓度印染退浆废水进行处理的系统和方法。
实现上述发明目的的技术方案是
一种印染废水的处理系统，包括高压柱塞泵、输送管道、反应器和第一气液分离器， 高压柱塞泵、反应器和第一气液分离器通过输送管道依次连接，所述处理系统还设有高压 贮罐，高压贮罐通过输送管道连接于高压柱塞泵和反应器之间，在高压贮罐和反应器之间 的管道上设有阀门，高压贮罐还设有加热器。
本发明中，通过在高压柱塞泵与反应器之间设置一高压贮罐，将现有技术中对废水混 合液的动态加热转换成静态加热，用延长加热时间的办法减小所需的加热功率，使废水混 合液达到超临界状态。
作为本发明的进一步改进，在所述反应器和第一气液分离器之间连接有高压旋液分离 器，高压旋液分离器的输入口接所述反应器的输出口，高压旋液分离器的输出口接所述第 一气液分离器的输入口。该高压旋液分离器可以将反应器中产生的无机盐分离出来，避免 对设备的损坏。
作为本发明的进一步改进，在高压柱塞泵与高压贮罐之间设置第二换热器，高压柱塞
泵接第二换热器的第一输入口,第二换热器的第一输出口通过输送管道接高压贮罐的输入 口；高压旋液分离器的输出口通过管道接第二换热器的第二输入口，第二换热器的第二输 出口接第三换热器的输入口，第三换热器的输出口接第二气液分离器的输入口；高压旋液 分离器的输出口和所述第一气液分离器的输入口之间还设有第一换热器。第二换热器的设 置，可以使处理后的输出液和高压柱塞泵输出的废水混合液进行热交换，预热废水混合液， 节省加热废水混合液至超临界状态所需的能量。
实现本发明的另一发明目的的技术方案是
一种印染废水的处理方法，包括以下步骤
(1) 每升印染废水加入63.75 162.5g氧气或相应当量的氧化剂，混合后经高压柱塞 泵注入到高压贮罐中；
(2) 使高压贮罐内充满上述混合液体，关闭高压柱塞泵，关闭高压贮罐与反应器之 间的阀门；用加热器对高压贮罐内的混合液体进行静态加热；(3) 当高压贮罐内的压力至22 35Mpa,温度至380 700'C时，开启高压贮罐与反 应器之间的阀门；
(4) 启动高压柱塞泵，高压柱塞泵将上述混合液加压至22 35Mpa,持续注入高压 贮罐，调节高压柱塞泵的流量，使之缓慢上升至额定流量；
(5) 混合液体进入反应器后，停留一定的时间，使其中的有机物、氨氮和总磷与氧 化剂进行充分的反应，废水中的有机物、氨氮及总磷等有害物质被降解成二氧化碳、氮氧 化物及磷酸盐
(6) 对处理后的水进行冷却，排出达到国家规定的相应排放标准的水。 上述步骤(1)中的氧化剂可以是液氧、空气、KCI03、 NaCIO、 KMn04或H202。
氧气或氧化剂也可以分别经高压柱塞泵注入到高压贮罐中，然后混合。
本发明方法中，通过在高压柱塞泵与反应器之间设置一高压贮罐，将现有技术中对废 水混合液的动态加热转换成静态加热，用延长加热时间的办法减小所需的加热功率，使废 水混合液达到超临界状态。在废水混合液达到反应温度之前，高压柱塞泵不工作，贮罐内 的液体也不会进入反应器。贮罐的大小根据所需要的处理量而定， 一般为5~30min的反 应量即可。当温度达到反应温度之后，贮罐内的废水与氧化剂即开始反应过程，此时启动 柱塞泵，开启贮罐与反应器之间的阀门，由柱塞泵来的冷废水将推动贮罐内的超临界废水 进入反应器并进行充分氧化反应，废水中的有机物、氨氮及总磷等经过反应后被降解成二 氧化碳、氮氧化物及磷酸盐，废水中的主要污染物被去除，达到排放标准。 作为本发明的进一步改进，在上述步骤(5)和(6)之间还包括下列步骤 对步骤(5)的产物中的磷酸盐进行分离。由于磷酸盐在超临界水中的溶解度较小， 可由高压旋液分离器实现分离。
作为本发明的进一步改进，在上述步骤(6)中进一步包括下列步骤
(6.1) 对反应产生的热量进行回收和利用；
(6.2) 对处理后的水进行冷却和气液分离，排出达到国家规定的相应排放标准的水。 在上述步骤(6.1)中进一步包括下列步骤
(6.1.1)将步骤(5)中反应后的高温液体与高压柱塞泵输出的混合液体进行热交换， 使混合液体的温度尽量上升，使高温液体的温度下降。
由于废水处理反应过程放出大量的热，而反应前的混合液需要加热到必须的温度，所 以通过此步骤可以减少过程的能耗。如果废水中的COD达到35000以上，反应放出的热 足以使冷液体的温度上升至温度反应，此时就可以停止加热器加热。上述步骤(6.1)中还可以进一步包括下列步骤 将步骤(5)中反应后的高温液体分为两股， 一股先经过换热器对反应前的废水混合 液进行预热，然后再经换热器进行冷却，经气液分离器进行气液分离后，即可排放或回用； 另一股先直接经换热器以产生蒸汽，然后再经气液分离器进行气液分离后排出或回用。
本发明提供了一种可以处理大量印染退浆废水的超临界水氧化处理方法，可根据印 染退浆废水的水质特性及排水水质要求，通过调节操作过程的压力、温度等工艺条件，并 视情况需要与否决定是否添加催化剂，出水指标均可达到国家《污水综合排放标准》 (GB8978-96) —级排放标准或直接回用。
具体实施例方式
下面结合实施例做进一步说明。 实施例1
如
图1所示， 一种印染废水的处理系统，包括高压柱塞泵1、输送管道14、反应器 4和第一气液分离器7，高压柱塞泵1、反应器4和第一气液分离器7通过输送管道14 依次连接，高压贮罐通过输送管道连接于高压柱塞泵1和反应器4之间，在高压贮罐3 和反应器4之间的管道14上设有阀门15，高压贮罐3还设有加热器31。反应器4采用 管式反应器，因为反应器具有一定的长度，混合液在其内流动，产生一段的停留时间。
在反应器4和第一气液分离器7之间连接有高压旋液分离器5和第一换热器6，高压 旋液分离器的输入口 51接反应器的输出口，高压旋液分离器的输出口 52接第一换热器 的输入口 61，第一换热器的输出口 62接第一气液分离器7的输入口。高压旋液分离器5 可以将反应器4中产生的无机盐分离出来，避免对设备的损坏。
实施例2
如图2所示，本实施例与上例基本相同，所不同的是
在高压柱塞泵1与高压贮罐3之间设置第二换热器2,高压柱塞泵1接第二换热器的 第一输入口 21 ，第二换热器的第一输出口 22通过输送管道14接高压贮罐3的输入口 ； 高压旋液分离器的输出口 51通过管道14接第二换热器的第二输入口 23，第二换热器的 第二输出口 24接第三换热器9的输入口 91，第三换热器的输出口 92接第二气液分离器 8的输入口。
第二换热器2的设置，可以使反应器4处理后的输出液和高压柱塞泵输出的废水混合 液进行热交换，预热废水混合液，节省加热废水混合液至超临界状态所需的能量。一种印染废水的处理方法，包括以下步骤
(1) 在每升印染废水中加入63.75g氧气，充分混合后，通过高压柱塞泵注入高压
忙罐；
(2) 使高压贮罐内充满上述混合液体，关闭高压柱塞泵，关闭高压贮罐与反应器
之间的阀门；用加热器对高压贮罐内的混合液体进行静态加热；
(3) 当高压贮罐内的压力至22Mpa,温度至380'C时，开启高压贮罐与反应器之 间的阀门，同时启动高压柱塞泵；
(4) 高压柱塞泵将上述混合液加压至22Mpa,注入高压贮罐，调节高压柱塞泵的 流量，使之缓慢上升至额定流量；
(5) 混合液体进入反应器，停留一定的时间，使其中的有机物、氨氮和总磷与氧 化剂进行充分的反应，废水中的有机物、氨氮及总磷等有害物质被降解成二氧化碳、氮氧 化物及磷酸盐；
(6) 将反应后的高温液体与高压柱塞泵输出的混合液体进行热交换，使混合液体 的温度尽量上升，使高温液体的温度下降。
实施例中贮罐的大小根据所需要的处理量而定， 一般为5~30m'm的反应量即可。
实施例2
一种印染废水的处理方法，包括以下步骤
(1) 在每升印染废水中加入1255.8g27.5yo的双氧水，充分混合后，通过高压柱塞 泵注入高压贮罐；
(2) 使高压贮罐内充满上述混合液体，关闭高压柱塞泵，关闭高压贮罐与反应器 之间的阀门；用加热器对高压贮罐内的混合液体进行静态加热；
(3) 当高压贮罐内的压力至35Mpa，温度至700'C时，开启高压贮罐与反应器之 间的阀门，同时启动高压柱塞泵；
(4) 高压柱塞泵将上述混合液加压至35Mpa，注入高压贮罐，调节高压柱塞泵的 流量，使之缓慢上升至额定流量；
(5) 混合液体进入反应器，停留一定的时间，使其中的有机物、氨氮和总磷与氧 化剂进行充分的反应，废水中的有机物、氨氮及总磷等有害物质被降解成二氧化碳、氮氧化物及磷酸盐；
(6) 对步骤(5)的产物中的磷酸盐用高压旋液分离器实现分离；
(7) 将步骤(6)中分离后的水分为两股， 一股先经过换热器对反应前的废水混合 液进行预热，然后再经换热器进行冷却，经气液分离器进行气液分离后，即可排放或回用； 另一股先直接经换热器以产生蒸汽，然后再经气液分离器进行气液分离后排出或回用。
实施例3
一种印染废水的处理方法，包括以下步骤
(1) 按照每升印染废水中加入NaCI0511.8g的比例，将废水和NaCIO分别通过 高压柱塞泵注入高压贮罐，然后充分混合；
(2) 使高压贮罐内充满上述混合液体，关闭高压柱塞泵，关闭高压贮罐与反应器 之间的阀门；用加热器对高压贮罐内的混合液体进行静态加热；
(3) 当高压贮罐内的压力至25Mpa，温度至600'C时，开启高压贮罐与反应器之 间的阀门，同时启动高压柱塞泵；
(4) 高压柱塞泵将上述混合液加压至25Mpa，注入高压贮罐，调节高压柱塞泵的 流量，使之缓慢上升至额定流量；
(5) 混合液体进入反应器，停留一定的时间，使其中的有机物、氨氮和总磷与氧 化剂进行充分的反应，废水中的有机物、氨氮及总磷等有害物质被降解成二氧化碳、氮氧 化物及磷酸盐；
(6) 对步骤(5)的产物中的磷酸盐用高压旋液分离器实现分离；
(7) 将步骤(6)中分离后的水分为两股， 一股水用来预热从高压柱塞泵流出的冷 液体，然后将该水冷却至需要的温度；另一股根据生产过程的需要产生蒸汽另作它用，然 后将该水冷却至需要的温度，经冷却后的两股水汇合后回用或直接排放。
权利要求
1. 一种印染废水的处理系统，包括高压柱塞泵、输送管道、反应器和第一气液分离器，高压柱塞泵、反应器和第一气液分离器通过输送管道依次连接，其特征在于，所述处理系统还设有高压贮罐，高压贮罐通过输送管道连接于高压柱塞泵和反应器之间，在高压贮罐和反应器之间的管道上设有阀门，高压贮罐还设有加热器。
2、 根据权利要求1所述的印染废水的处理方法，其特征是，在所述反应器和第一气 液分离器之间连接有高压旋液分离器，高压旋液分离器的输入口接所述反应器的输出口， 髙压旋液分离器的输出口接所述第一气液分离器的输入口 。
3、 根据权利要求1所述的印染废水的处理方法，其特征是，在所述高压柱塞泵与高 压贮罐之间设置第二换热器，高压柱塞泵接第二换热器的第一输入口，第二换热器的第一输出口通过输送管道接高压贮罐的输入口 ；高压旋液分离器的输出口通过管道接第二换热 器的第二输入口，第二换热器的第二输出口接第三换热器的输入口，第三换热器的输出口 接第二气液分离器的输入口 ；高压旋液分离器的输出口和所述第一气液分离器的输入口之 间还设有第一换热器。
4、 一种印染废水的处理方法，其特征是，该方法包括以下步骤(1) 每升印染废水加入63.75H62.5g氧气或相应当量的氧化剂，充分混合后，通过 高压柱塞泵注入到高压贮罐中；或按照每升印染废水加入63.75~162.5g氧气或相应当量的氧化剂的比例,将废水和氧气或相应当量的氧化剂分别通过高压柱塞泵注入到高压r:罐中，然后混合；(2) 使高压贮罐内充满上述混合液体，关闭髙压柱塞泵，关闭高压贮罐与反应器之 间的阀门；用加热器对高压贮罐内的混合液体进行静态加热；(3) 当高压贮罐内的压力至22 35Mpa,温度至38(K700'C时，开启高压贮罐与反 应器之间的阀门；(4) 启动髙压柱塞泵，高压柱塞泵将上述混合液加压至22~35Mpa，持续注入高压 贮罐，调节高压柱塞泵的流量，使之缓慢上升至额定流量；(5) 混合液体进入反应器，停留一定的时间，使其中的有机物、氨氮和总磷与氧化 剂进行充分的反应，废水中的有机物、氨氮及总磷等有害物质被降解成二氧化碳、氮氧化 物及磷酸盐；(6)对处理后的水进行冷却，排出达到国家规定的相应排放标准的水。
5、 根据权利要求4所述的印染废水的处理方法，其特征是，上述步骤(1)中的氧化 剂是液氧、空气、KCI03、 NaCIO、 KMn04或H202。
6、 根据权利要求4所述的印染废水的处理方法，其特征是，在上述步骤(5)和(6) 之间还包括下列步骤对步骤(5)的产物中的磷酸盐进行分离。
7、 根据权利要求4所述的印染废水的处理方法，其特征是，在上述步骤(6)中进 一步包括下列步骤(6.1) 对反应产生的热量进行回收和利用；(6.2) 对处理后的水进行冷却和气液分离，排出达到国家规定的相应排放标准的水。
8、 根据权利要求7所述的印染废水的处理方法，其特征是，在上述步骤(6.1)中进 一步包括下列步骤(6.1.1)将步骤(5)中反应后的高温液体与高压柱塞泵输出的废水混合液体进行热 交换，使废水混合液体的温度上升，使高温液体的温度下降。
9、 根据权利要求7所述的印染废水的处理方法，其特征是，在上述步骤(6.1)中进 一步包括下列步骤将步骤(5)中反应后的高温液体分为两股， 一股先经过换热器对反 应前的废水混合液进行预热，然后再经换热器进行冷却，经气液分离器进行气液分离后， 即可排放或回用；另一股先直接经换热器以产生蒸汽，然后再经气液分离器进行气液分离 后排出或回用。
全文摘要
本发明涉及到一种印染废水的处理系统和方法，目的是针对高浓度难降解印染退浆废水处理难问题，提供一种采用超临界水氧化技术，对大量高浓度印染退浆废水进行处理的系统和方法。实现上述发明目的的技术方案是一种印染废水的处理系统，包括高压柱塞泵、输送管道、反应器和第一气液分离器，高压柱塞泵、反应器和第一气液分离器通过输送管道依次连接，其特征在于，所述处理系统还设有高压贮罐，高压贮罐通过输送管道连接于高压柱塞泵和反应器之间，在高压贮罐和反应器之间的管道上设有阀门，高压贮罐还设有加热器。
文档编号C02F103/30GK101279803SQ20081002467
公开日2008年10月8日 申请日期2008年4月1日 优先权日2008年4月1日
发明者廖传华, 朱廷风, 朱跃钊 申请人:南京工业大学