СИСТЕМА РЕГЕНЕРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПРОМЫВНЫХ МАШИН Российский патент 1997 года по МПК D06B23/20 B01D61/18 

Изобретение относится к отделочному производству текстильной промышленности, в частности к устройствам сбережения материальных и энергических ресурсов в машинах для промывки текстильных материалов.

Существующее оборудование для промывки тканей, предусматривающее последовательную промывку большим количеством холодной проточной воды либо горячей водой с непрерывным сливом загрязненных сточных вод в канализацию и представляет собой технологическую ванну с рабочим раствором и перекатные ролики для ткани [1]
Недостатками существующего оборудования являются:
высокие удельные расходы воды и рабочих растворов, порядка 20-58 л/кг ткани [2] в процессах промывки текстильного материала. При осуществлении промывки тканей высокая загрязненность промывных вод приводит к снижению белизны тканей и чистоты промывки, что является препятствием к повторному использованию отработанных сточных вод;
безвозвратная потеря при сбросе сточных вод тепловой энергии, за счет чего тепловой КПД оборудования для промывки составляет η_{оборуд.}≅0,05 [2]
загрязнение окружающей среды вредными веществами, содержащимися в сточных водах при промывке тканей и направление их на общий сток предприятия.

За прототип принята система ресурсосбережения для текстильных промывных машин, состоящая из двух контуров обработки стоков, соединенных с технологической ванной. Первый контур содержит подготовительный узел в виде фильтра непрерывной очистки, соединенного посредством насоса высокого давления и трубопровода с узлом химической обработки в виде соединенных друг с другом трубопроводом генератора окислителя и сатуратора повышенного давления. Сатуратор содержит мешалки, вращаемые электродвигателем, и сообщается с технологической ванной трубопроводами, причем верхний трубопровод имеет условный проход меньше нижнего и снабжен местным резким сужением в зоне сатуратора. Второй контур содержит рекуператор энергии, соединенный с технологической ванной посредством двух трубопроводов. Сточный карман рекуператора соединен с шламоудалителем фильтра непрерывной очистки трубопроводом или каналом [3] Загрязненную промывную воду насос из технологической ванны прогоняет через фильтр, где из нее отделяется шлам, состоящий из волокон, нитей, слизи и силикатов, и вводит ее по трубопроводу в сатуратор, где поддерживается избыточное давление 4 кгс/мм². По трубопроводу в сатуратор одновременно подается газообразный окислитель из генератора озона.

В сатураторе вращаются мешалки, создающие водогазовую эмульсию, в которой газ мелко диспергирован в воде. Благодаря этому, а также большому с растворенными в воде веществами и обеспечивает их. Обесцвеченная вода по трубопроводу непрерывно подается в технологическую ванну. Генератор окислителя представляет собой электрический аппарат коронарного разряда, например озонатор, питающийся сжатым воздухом.

За счет постоянного обесцвечивания стоков расход свежей воды по расчету можно сократить с 6 до 3 м³/ч. Эти 3 м³/ч поступают через рекуператор. Поскольку система замкнута, точно такое же количество воды через сточный карман проходит в рекуператор, где отдает тепло свежей воде и через карман по каналу выливается в шламоудалитель.

Cистема не требует особых условий и периодической регенерации, работает в том же режиме, что и технологическая ванна.

Недостатками прототипа являются высокие удельные расходы сточных вод на выходе системы ресурсосбережения (порядка 10-30 л/кг ткани). Хотя в результате из системы ресурсосбережения выходит вдвое меньшее количество сточных вод, чем без нее, что позволяет использовать повторно лишь ограниченную часть сточных вод, но и в этом показатель расхода промывных вод остается достаточно высоким.

Хотя система ресурсосбережения, с одной стороны, обеспечивает обесцвечивание наиболее загрязенной части сточных вод и уменьшает почти на последующие стадии очистки сточных вод и улучшает протекание процессов биодеструкции и адсорбции, но с другой стороны не позволяет эффективно извлекать красители (в частности, дисперсионные) в виде концентрата или текстильно-вспомогательных веществ (переходящие в пермеат) для повторного использования в процессах промывки текстильного материала.

Утилизация тепловой энергии сточных вод в системе ресурсосбережения недостаточна, т. к. горячие сточные воды с температурой 80-85•C, и общий тепловой КПД оборудования для промывки текстильного материала составляет ≅0,22.

Невозможность отделения из промывных вод загрязняющих веществ и текстильно-вспомогательных веществ (ТВВ), содержащихся в сточных водах, и невозможность направления их в общий сток или на очистные сооружения приводит к загрязнению окружающей среды канцерогенными веществами.

Техническим результатом заявляемого изобретения является экономия воды и тепловой энергии при обработке и ликвидации выброса вредных включений в окружающую среду.

Cущность изобретения заключается в том, что в системе регенерации сточных вод для текстильных промывных машин, содержащей контур обработки сточных вод, соединенный с технологической ванной и включающий подготовительный узел и узел химической обработки, контур обработки отработанных сточных вод дополнительно содержит узел ультрафильтрационной очистки, выполненный в виде блока полимерных мембранных элементов, соединенный с технологической ванной трубопроводом, подающим пермеат, и с узлом химической обработки - трубопроводом для неочищенных сточных вод.

Технический результат достигается благодаря отделению от сточных вод незагрязненной воды при прохождении через малоразмерные пары мембранных элементов и благодаря концентрированию неочищенных стоков с периодическим направлением их для дальнейшей химической переработки.

Экономия воды и тепловой энергии происходит за счет неоднократного использования очищенных промывных вод в технологическом процессе.

Кроме того, сохранение тепловой энергии от отработанных рабочих растворов осуществляется без специального теплообменного оборудования.

На чертеже схематично изображена предлагаемая система регенерации сточных вод для текстильных промывных машин.

Система состоит из контура 1 обработки отработанных стоков, соединенного с технологической ванной 2 с рабочим раствором, включающей ТЭН 3 для поддержания необходимой температуры промывки, и перекатные ролики 4 с проходящей по ним тканью. Контур 1 содержит подготовительный узел, выполненный в виде фильтра непрерывной очистки 5, соединенного с баком-накопителем для неочищенных стоков 6, который соединен с узлом химической обработки, выполненным в виде озонатора 7, соединенного трубопроводом с распределителем озона 8 в баке-накопителе 6. Бак-накопитель 6 для неочищенных стоков соединен посредством насоса 9 высокого давления и трубопровода 10 с узлом ультрафильтрационной очистки 11, выполненным в виде блока полимерных трубчатых мембранных элементов, соединенных трубопроводом 12 для пермеата с технологической ванной 2 и трубопроводом 13 для неочищенных сточных вод с баком-накопителем 6. Бак-накопитель 6 содержит сток 14 для периодического слива концентрированных загрязнений и их дальнейшей химической переработки.

Система работает следующим образом.

При промывке ткань по перекатным роликам 4 поступает в технологическую ванну 2 с рабочим раствором, оборудованную ТЭНом 3. Загрязненный рабочий раствор направляется в контур 1 очистки сточных вод через фильтр непрерывной очистки 5, где происходит отделение волокон, нитей и других крупных механических примесей, и поступает по трубопроводу в бак-накопитель 6, исключающий сброс в окружающую среду отработанных сточных вод. Бак-накопитель 6 предназначен для сбора концентрированного раствора химических компонентов и загрязнений и периодического направления их через сток 14 на дальнейшую химическую переработку. Для получения эффекта озонирования (в данном случае обесцвечивания) и коагуляции примесей в сточных водах сжатый воздух или кислород подается в озонатор 7, где под действием коронарного разряда происходит его превращение в озон, который по трубопроводу через распределитель 8 направляется для насыщения им отработанных сточных вод до концентрации 3-5 мг/л. Благодаря этому создается водогазовая эмульсия, в которой газ мелко диспергирован в воде, и окислитель реагирует с растворенными и нерастворимыми в воде компонентами и загрязнениями и обеспечивает их. Окисленные и обесцвеченные озоном промывные воды по трубопроводу 10 через насос 9, необходимый для поддержания избыточного давления 0,2 0,5 мПа в узле ультрафильтрационной очистки, подаются на трубчатые ультрафильтрационные мембранные элементы, например полисульфонамидные или фторолоновые, при скорости течения раствора под мембраной 3-6 м/с, где происходит отделение на молекулярном уровне воды и технологических компонентов, образующих пермеат, от загрязненной части сточных вод. Неочищенные сточные воды направляются обратно в бак-накопитель 6 по трубопроводу 13 для концентрирования и повторного направления на очистку, а при достижении определенной концентрации производится слив сниженной массы для дальнейшей переработки, например для отделения красителей. Полученный пермеат по трубопроводу 12 поступает в технологическую ванну, где используется в качестве технологической воды. При холодных промывках происходит добавление свежей воды равной по количеству безвозвратной части технологической воды, а при горячих промывках по замкнутому циклу водоснабжения, кроме этого происходит догрев поступающего пермеата, имеющего температуру на 5-10^oC ниже температур, рекомендуемых регламентированным технологическим режимом, непосредственно в технологической ванне.

Качественные показатели и расход воды, используемой в процессе промывки приведены в таблице.

В таблице представлены показатели качества очищенной воды и результаты ее использования в технологическом процессе крашения и промывки.

Система регенерации сточных вод для текстильных промывных машин содержит контур обработки отработанных стоков, соединенный с технологической ванной с рабочим раствором, содержащей ТЭН для поддержания необходимой температуры промывки. Контур содержит подготовительный узел, выполненный в виде фильтра непрерывной очистки, соединенного с баком-накопителем для неочищенных стоков, который сообщен с узлом химической обработки, выполненным в виде озонатора, соединенного трубопроводом с распределителем озона в баке-накопителе. Бак-накопитель сообщен посредством насоса высокого давления и трубопровода с узлом ультрафильтрационной очистки, выполненным в виде блока полимерных трубчатых мембранных элементов, соединенных трубопроводом для пермеата с технологической ванной и трубопроводом для неочищенных сточных вод с баком-накопителем. 1 табл., 1 ил.

Система регенерации сточных вод для текстильных промывных машин, содержащая подготовительный узел, соединенный с технологической ванной, и узел химической обработки, отличающаяся тем, что снабжена узлом ультрафильтрационной очистки, выполненным в виде блока полимерных мембранных элементов, соединенным трубопроводом подачи обрабатываемой сточной воды с узлом химической обработки и трубопроводом слива пермеата с технологической ванной.