申请日2011.05.05
公开(公告)日2012.01.04
IPC分类号C02F1/32; C02F9/08
摘要
本发明涉及一种洗衣废水再生循环利用的方法，主要可用于洗染行业洗衣工序中独立运行的间歇式工业洗衣机排放的洗衣废水的再生循环利用。本发明采用的是洗衣废水直接回用与再生循环利用相结合的方式，对洗衣废水进行治理，包括过程治理和前端治理。过程治理将洗衣工艺流程中的漂洗水，按逆流漂洗形式进行废水的直接回用。针对独立运行的间歇式工业洗衣机设计一个漂洗水为半间歇连续流动，被洗物为间歇式的运行系统，实现漂洗水的逆流漂洗的用水流程，减少漂洗阶段的废水量，在现有的洗衣工艺条件下可节约50%～70%的新鲜水取用量。前端治理是将洗衣生产中预洗和主洗产生的废水单独收集治理，经絮凝、离心分离、过滤等方法处理，治理后的水在预洗、主洗至漂洗中使用，回用率80%。过程治理和前端治理技术组合建立的洗衣废水再生循环利用系统综合节省新鲜水取用量在80%以上。
权利要求书 [支持框选翻译]
1.一种洗衣废水再生循环利用的方法，主要可用于洗染行业洗衣工序中独立运行的间歇式工 业洗衣机排放的洗衣废水的再生循环利用。
2.根据权利要求1所述方法采用的是过程治理和前端治理组合方式。过程治理将洗衣工艺流 程中的漂洗水，按逆流漂洗形式进行废水的直接回用。前端治理将洗衣生产中预洗和主洗产 生的废水单独收集治理，经絮凝、离心分离、过滤、紫外杀菌等方法处理，治理后的水在预 洗、主洗至漂洗中使用。
3.根据权利要求2所述方法中的过程治理为：以逆流漂洗为原则，设计一个漂洗水半间歇连 续流动，被洗物间歇式生产的系统，使漂洗水不经处理，直接回用到下一批次被洗物的第N-1 次洗涤。
4.根据权利要求2所述方法前端治理中的主洗、预洗废水所含的有效成分为肥皂、强力洗衣 粉、通用洗衣粉、乳化剂及氧漂剂等，其中肥皂浓度为0.1-3.0g/L，优选：0.2-2.0g/L; 强力洗衣粉浓度为：0.3-5.0g/L，优选：0.5-3.0g/L;通用洗衣粉浓度为：0.3-5.0g/L， 优选：0.5-3.0g/L;乳化剂浓度为0.1-2.5g/L，优选：0.5-2.0g/L;氧漂剂浓度为0.5 -5.0g/L，优选：1.0-3.0g/L。
5.根据权利要求2、4所述方法，洗衣废水絮凝前先经过氧漂剂在60℃-90℃条件下氧化10 -20分钟，再用聚马来酸调节pH，溶液总体积为1000ml，①肥皂所选絮凝条件为：絮凝剂 1-2mg/ml，pH值：5-7，优选：絮凝剂：1.2-1.7mg/ml，pH值：5-6;②强力洗衣粉絮凝 条件为：絮凝剂：1-2mg/ml，pH值：8-10，优选：絮凝剂：1.2-1.7mg/ml，pH值：8-9; ③乳化剂絮凝条件为：絮凝剂：1-2mg/ml，pH值：5-7，优选：絮凝剂：1.0-1.5mg/ml， pH值：5-6;④通用洗衣粉絮凝条件为：絮凝剂：0.5-3mg/ml，助凝剂：0.1-0.5mg/ml， pH值：5-7，优选：絮凝剂：0.5-2.5mg/ml，助凝剂：0.1-0.3mg/ml，pH值：5-6;⑤ 强力洗衣粉+肥皂+乳化剂所选絮凝条件为：絮凝剂1-3.5mg/ml，助凝剂：0.1-0.5mg/ml， pH值：5-7，优选：絮凝剂：1.5-3.0mg/ml，助凝剂：0.1-0.3mg/ml，pH值：5-6。
6.根据权利要求2、4、5所述方法，分离材料为PP棉滤芯、0.1～0.2微米陶瓷滤芯和0.05 微米折叠膜滤芯;分离方式为絮凝液先经过离心机分离，分离后的清液使用隔膜泵将其送入 以下过滤装置中：其中第一级PP棉滤芯，第二级0.1～0.2微米孔径的陶瓷滤芯，第三级0.05 微米孔径的聚四氟乙烯折叠膜滤芯。
7.采用不同的洗涤剂在新鲜水和再生循环水两种情况下洗涤沾有油污的布，有色织物采用 GB250评定变色用灰色样卡评定色差，无色白织物采用GB251评定沾色用灰色样卡评定色差， 色差等级均在4级以上。
8.根据权利要求2、5所述方法，絮凝剂为：阳离子型有机高分子絮凝剂(分子量：500-200 万)，助凝剂为：聚丙烯酸钠，pH调节剂为聚马来酸。
说明书 [支持框选翻译]
一种洗衣废水再生循环利用方法
技术领域
本发明涉及一种用于洗衣废水再生循环利用方法，主要可用于洗衣行业中独立运行的间歇式工业洗衣机排放的洗衣废水的再生循环利用。
背景技术
我国是世界上严重缺水的十二个国家和地区之一，根据2008年统计，我国水资源总量为27434.3亿立方米，人均水资源量2071.1立方米，仅为世界平均水平的1/4，列第110位，全国供水总量为5910.0亿立方米。20世纪末，全国600多座城市中有400多个城市存在供水不足现象，全国缺水量达400亿立方米，近2/3的城市存在不同程度的缺水。全国地表水污染依然较严重，七大水系水质总体为中度污染，湖泊(水库)富营养化问题突出;地下水质总体较好，部分地区水质恶化。水污染加上水短缺引发水资源危机。
服装洗染业是近年来发展起来的新型行业。以生活衣物和公用纺织品的洗涤、熨烫、染色、织补等清洗、保养服务为主的洗染业呈快速发展之势。到2009年，全国共有洗衣店(厂)约25万家，年营业收入达500多亿元，从业人员逾120万。洗染业也存在着一些亟须解决的问题：行业标准体系不健全，技术工人缺乏，洗染设备和质量监测手段相对落后，现代化水平不高，在洗涤质量和服务及技术等方面与欧美、日本等处于国际洗染业领先水平的国家差距较大等。
洗衣业作为与服装服饰相配套的社会服务业，与人们的日常生活密不可分。随着经济发展和生活水平的提高，家务劳动社会化更加广泛;科学技术的进步更使服装服饰不断推陈出新绚丽多彩;这些因素带来了对专业洗衣服务的需求，也为洗衣业的发展提供了广阔的市场空间。
洗衣废水的治理过程主要有三个途径：源头治理，过程治理和末端治理。
洗衣废水源头治理，最根本的方法是无水洗衣。常用的洗衣方法有水洗和干洗两类。水洗以乳化法洗衣最为普遍，乳化法洗衣主要是利用表面活性剂对油脂性物质及粘附的尘屑的湿润分散、增溶、乳化作用，实现衣物的净化。干洗则多用有机溶剂直接溶解织物上的油脂及油溶性污垢，但不能去除水溶性杂质和污渍。水洗不仅能洗去织物上的油污、灰尘等，还 能很好的改变衣物的手感。因此，用干洗的方法作为洗衣废水源头治理的手段存在较大的局限性。
过程治理，即在洗衣过程中使废水的产生量减少，如逆流漂洗，是在印染企业染整加工中去除纺织品上浮色使用的节水型水洗工艺技术，在连续加工装置上采用逆流漂洗，水的走向与纺织品在加工装置上的走向相对立，如：纺织品走向是从水洗机第一槽经之后的二、三、四等槽运行，而清水从水洗机的最后一槽注入，如从第四槽进入，依次沿三、二、一槽运行，各水洗槽内的药剂或污水浓度，从第四槽起至第一槽依次加大，各水洗槽间的水沿流向不做任何处理直接进入下一水槽。因此逆流漂洗属于物料和水流均连续运行的系统，在这个系统中各水槽间采用的是废水直接回用方式进行，是印染企业普遍采用的方式。在洗染企业，采用逆流漂洗这个节水技术的是隧道式洗衣机，其工艺过程是利用连续衔接的转笼，将被洗物(如布草、毛巾)依次倒笼从前向后运行，而水流则从后向前逆被洗物运行方式流动，药剂和污水浓度也沿从后向前的水流向逐渐加大。在各转笼的被洗物有顺序批次，如第四笼最后一次清水洗涤的第一批被洗物洗后的水，直接用于第三笼第二批被洗物的倒数第二次清洗，这次洗后的水进入第二笼用于第三批被洗物的倒数第三次清洗，之后排放。隧道式洗衣机是在物料和水流间是以半间歇方式实现双向流动，即每次清洗是间歇方式，两次之间通过机械装置将被洗物自动倒笼，水直接流入前笼内。在各笼间也是废水直接回用，尽管物料和水流在各笼间是半间歇方式运行，但总体上隧道式洗衣机也实现了物料和水洗的连续进行，效率较之印染企业的连续水洗机有所下降。但隧道式洗衣机较之洗染企业的其它洗涤设备，属于生产能力大，人员用工少，生产效率先进的设备。目前在中国，由于洗染企业接单能力不足，以及与宾馆作息的衔接等问题，使隧道式洗衣机常处于不满产的状态，不能7×24小时运行，导致生产和节水效率与设备设计能力相比大幅下降，所以中国绝大多数的洗染企业，是以独立运行的间歇式工业洗衣机为生产手段。这个类型的洗衣装置，每一次洗涤、漂洗不计水中污物浓度高低均排放，不再利用。当前洗涤企业的洗衣废水排放，中小型企业是随生活污水管道进入城市污水处理系统，大型企业则是进行水处理后排放。洗涤行业水资源耗费大，基本没有回用。2010年北京市水资源匮乏缺口达11.8亿立方米/年，而北京市的洗染行业目前耗水总量超过每年1亿立方米，如果能够全面推广洗衣废水再生循环利用节水技术，将弥补水资源缺口不少于0.8亿立方米/年。对整个洗衣过程在现有工艺条件下逆流漂洗过程可节约50%～70%左右的用水，但还不能解决全部问题，仍有部分废水有待利用。
洗衣废水现有的处理方案是将所有废水集中收集，然后统一对废水中的有机物直接降解， 达到国家排放标准后直接排放。洗衣废水主要成分为有机污染物，废水末端治理方法有生化处理技术、物化处理技术和光催化氧化技术等。由于将所有废水集中收集，废水的成分复杂，处理时成本较高且难度大;在实践应用中常有污染物排放量超标的情况，对于洗衣废水通常是阴离子表面活性剂(LAS)超标。
棉布类布草、制服的水洗工艺流程一般为预洗(去除浮灰)、主洗(去除污物)、漂洗(去除洗涤剂及残污)三个阶段。对于独立运行的间歇式工业洗衣机而言，被洗物在这三个阶段工艺过程中均在转笼中运行，而每一阶段均由进水洗涤(加料)和排水动作来实现。预洗、主洗各运转一次而漂洗则需运转N次(通常N=2～4)。
本发明将过程治理和前端治理技术结合，进行洗衣废水再生循环利用。过程治理主要针对漂洗水，因其洗涤剂和污物浓度较低，可以不经处理，直接回用到下一批次被洗物的第N-1次漂洗中，是以逆流漂洗过程实施洗衣废水的直接回用达到过程治理的目的。前端治理是将主洗和预洗产生的废水合并收集治理，针对的是洗衣废水中洗涤剂和污物浓度较高部分的废水的治理。这两项治理的结合部表现在过程治理阶段产生的终端废水即逆流漂洗水的最后去向是做为主洗用水;而前端治理则是将主洗和预洗产生的废水用化工分离手段进行单独收集、絮凝、离心分离、过滤等，将有机物和杂质从中分离，使治理后的水直接用于预洗用水、主洗用水及补充漂洗用水。对洗衣废水中污物和洗涤剂浓度不同的部分分别采取过程治理、前端治理及两者的有机结合，形成了一个完整的洗衣废水再生循环利用体系。其中过程治理部分可节水50%～70%(与漂洗N的次数有关)，前端治理部分可回用80%，合计该体系总的节约新鲜水取用量在80%以上。
洗衣废水中化学物质属性基本一致，治理的针对性强，将重污和轻污两部分的水分别用前端治理技术和逆流漂洗技术治理，并通过水规划设计合理取水走向，治理效果明显，回用水只需满足生产需求，不影响产品品质即可，水质可以低于达标排放水与再生水水质，因此工艺过程简单，治理难度降低，投入较少，成本较低，是分质用水的有效方法。
发明内容
本发明的目的是为洗衣废水再生循环利用提供一种方法，主要可用于洗染行业洗衣工序中独立运行的间歇式工业洗衣机排放的洗衣废水的再生循环利用。本发明采用的是洗衣废水直接回用与再生循环利用相结合的方式，对洗衣废水进行治理，包括过程治理和前端治理。 过程治理将洗衣工艺流程中的漂洗水，按逆流漂洗形式进行废水的直接回用。针对独立运行的间歇式工业洗衣机设计一个漂洗水为半间歇连续流动，被洗物为间歇式的运行系统，实现漂洗水的逆流漂洗的用水流程，减少漂洗阶段的废水量，在现有的洗衣工艺条件下可节约50%～70%的新鲜水取用量。前端治理是将洗衣生产中预洗和主洗产生的废水单独收集治理，经絮凝、离心分离、过滤等方法处理，治理后的水在预洗、主洗至漂洗中使用，回用率达80%，建立再生循环利用体系，节约了新鲜水的使用量。
如洗衣废水再生循环利用工艺流程图所示，过程治理、前端治理及其结合建立的洗衣废水再生循环利用体系的流程为：新鲜水进入第一批被洗物的末道漂洗，排出及脱水产生的废水入1#贮水箱，第二批被洗物的N-1次漂洗取用1#废水箱的存水，依次类推至头道漂洗，排出及脱水产生的废水入m#废水箱，做为后一批被洗物的主洗补水，完成逆流漂洗的废水直接回用历程。前端治理则将主洗和预洗排水在储水箱中收集，经絮凝、离心分离、过滤、紫外管杀菌入回水箱贮存，做为预洗和主洗用水，如果漂洗水不足，亦可供水。这样一个完整的洗衣废水再生循环利用体系在连续生产条件下，综合节省的新鲜水取用量达80%以上。
(1)漂洗废水直接回用：如洗衣废水再生循环利用工艺流程图右侧所示，以逆流漂洗为原则，设计一个漂洗水半间歇连续流动，被洗物间歇式生产的系统，使漂洗水不经处理，直接回用到下一批次被洗物的第N-1次洗涤。
(2)主洗、预洗废水单独收集：如洗衣废水再生循环利用工艺流程图左侧所示，在实际生产中的单独收集是指将布草、制服等洗衣工序中预洗、主洗阶段排出的较高浓度含污的洗衣废水的收集。这两个阶段所用水源主要以洗衣废水再生循环利用体系正常运行产生的回用水为主。本发明的研究对象：①主洗阶段的实际废水②按主洗阶段的洗涤剂品种用量配制的废水。
(3)絮凝：采用有机絮凝剂，确定对洗衣废水合理的絮凝条件。
(4)分离：通过过滤材料、分离方式的筛选及组合，使洗衣废水能够达到再生循环利用的要求。
(5)洗涤效果的评价方法：
参照FZ/T10012-1998《涤棉织物易去污性能评定》制定本发明洗涤效果的评价方法。
A.标准油污的制备：①有色织物14#机油100g加0.1g炭黑(300目)，用高速搅拌机(6000-7000r/min)搅拌10min后存入广口瓶中备用。②无色白织物将14#机油改为食用植物油，其余条件相同制备标准油污。
B.被洗物试样准备：取与被洗物相同纤维成分，相同纱线、品种规格的织物(或同40纯棉府绸白布)，剪取150mm×150mm试样5块，保鲜膜70mm×70mm3块，定性滤纸Φ90mm×3张。
C.织物试样沾污：将织物试样放在定性滤纸之上(其中心重合)，用1mL刻度移液管取0.5mL标准油污，在试样中心位置高程20mm处全部缓慢滴下，用保鲜膜将油污覆盖并用直径50mm1kg重的重锤压5min，之后取下重锤与保鲜膜，让试样在室温下放置30min，进行洗涤，重复该方法得到3块被沾污试样。
D.沾污试样的洗涤：将沾污的试样3块和未沾污的试样2块，分别按实施洗衣废水再生循环体系的洗染企业洗涤用洗涤剂配方及洗涤工艺条件进行洗涤。同样的洗涤进行2次，其中第一次使用该企业的新鲜水洗涤。第二次使用经本发明治理后的回用水洗涤。
E.试样评定：有色织物采用GB250评定变色用灰色样卡评定色差，无色白织物采用GB251评定沾色用灰色样卡评定色差。色差5级最好，1级最差，4级为优等品;标样选用新鲜水洗涤的未沾污试样。用回用水洗涤的未沾污试样与标样间色差，有色织物与无色白织物均应不低于4级。回用水洗涤的沾污试样与未沾污试样间的色差应与新鲜水洗涤的沾污试样与标样间的色差等级相当。未沾污的试样洗涤后1用1备，3块沾污的试样洗涤后，取色差的平均值确定色差等级。
上述发明的使用条件如下：
其中发明内容(1)漂洗废水直接回用：见洗衣废水再生循环利用工艺流程图右侧所示：头批被洗物的N次漂洗的排脱水用水泵抽入1#废水箱储存，二批被洗物的N-1次漂洗取用1#废水箱储存水，其排脱水用水泵抽入2#废水箱储存，依次往复至M批被洗物的N-M次漂洗取用(M-1)#废水箱储存水，其排脱水用水泵抽入M#废水箱储存，可补充主洗降温用水。
其中发明内容(2)主洗、预洗废水所含的有效成分为肥皂、强力洗衣粉、通用洗衣粉、乳化剂及氧漂剂等，其中肥皂浓度为0.1-3.0g/L，优选：0.2-2.0g/L;强力洗衣粉浓度为：0.3-5.0g/L，优选：0.5-3.0g/L;通用洗衣粉浓度为：0.3-5.0g/L，优选：0.5-3.0g/L;乳化剂浓度为0.1-2.5g/L，优选：0.5-2.0g/L;氧漂剂浓度为0.5-5.0g/L，优选：1.0-3.0g/L。
其中发明内容(3)洗衣废水絮凝前先经过氧漂剂在60℃-90℃条件下氧化10-20分钟，再用聚马来酸调节pH，溶液总体积为1000ml，①肥皂所选絮凝条件为：絮凝剂1-2mg/ml，pH值：5-7，优选：絮凝剂：1.2-1.7mg/ml，pH值：5-6;②强力洗衣粉絮凝条件为：絮 凝剂：1-2mg/ml，pH值：8-10，优选：絮凝剂：1.2-1.7mg/ml，pH值：8-9;③乳化剂絮凝条件为：絮凝剂：1-2mg/ml，pH值：5-7，优选：絮凝剂：1.0-1.5mg/ml，pH值：5-6;④通用洗衣粉絮凝条件为：絮凝剂：0.5-3mg/ml，助凝剂：0.1-0.5mg/ml，pH值：5-7，优选：絮凝剂：0.5-2.5mg/ml，助凝剂：0.1-0.3mg/ml，pH值：5-6;⑤强力洗衣粉+肥皂+乳化剂所选絮凝条件为：絮凝剂1-3.5mg/ml，助凝剂：0.1-0.5mg/ml，pH值：5-7，优选：絮凝剂：1.5-3.0mg/ml，助凝剂：0.1-0.3mg/ml，pH值：5-6。
其中发明内容(4)由于絮凝产生的絮凝物的大小不同，采用孔径不一的过滤材料进行组合可以提高分离效率，改善分离效果，减少过滤器的清洗频率。本发明选用的分离材料为PP棉滤芯、0.1～0.2微米陶瓷滤芯和0.05微米折叠膜滤芯;采用的分离方式为将絮凝液先经过离心机分离，分离后的清液使用隔膜泵将其送入以下三级过滤装置中：其中第一级用PP棉滤芯，第二级用0.1～0.2微米孔径的陶瓷滤芯，第三级用0.05微米孔径的聚四氟乙烯折叠膜滤芯，进行动态过滤。
其中发明内容(5)采用不同的洗涤剂在新鲜水和再生循环水两种情况下洗涤沾有油污的布，有色织物采用GB250评定变色用灰色样卡评定色差，无色白织物采用GB251评定沾色用灰色样卡评定色差，色差等级均在4级以上。
本发明的有益效果是：
(1)采用前端治理技术路线将主洗、预洗工序废水单独收集治理，因洗衣废水中化学物质属性基本一致，治理针对性强，效果明显。本发明方法处理后的回用水只需满足洗衣要求，不影响洗衣质量即可，水质可以低于达标排放水与再生水水质，因此工艺过程简单，治理难度降低，投入较少，成本较低，是分质用水的有效方法。
(2)采用过程治理技术可使洗衣过程中废水的产生量减少，如逆流漂洗对整个洗衣过程来说，在现有工艺条件下逆流漂洗过程可节约50%～70%的用水。采用前端治理技术处理后的洗衣废水主要在预洗、主洗阶段回用，可回用80%。过程治理和前端治理技术组合建立的洗衣废水再生循环利用系统综合节省新鲜水取用量在80%以上。
(3)采用有机絮凝剂絮凝分离的回用水中，没有使用无机絮凝剂絮凝后产生的铁、铝等金属离子，在主洗阶段使用氧漂剂时，可避免棉类织物(含纤维素纤维织物)产生氧漂破洞与损伤。
(4)采用不同的洗涤剂在新鲜水和本发明方法处理后的回用水两种用水情况下洗涤沾有油污的布，色差等级均在4级以上。表明采用本发明方法处理后的回用水对织物进行洗涤， 可以达到和新鲜水完全相同的洗涤效果。