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制革行业综合废水处理工艺设计方案(脱色脱盐专篇)
发布时间:
2026-02-03
来源:
制革行业综合废水处理工艺设计方案(脱色脱盐专篇)
一、 设计基础与目标
1.1 水质特性与挑战分析
制革综合废水成分极为复杂,在完成常规的预处理(格栅、调节、混凝沉淀)及生化处理(厌氧、好氧)后,出水中仍残留的色度与盐分是深度处理与回用的主要瓶颈,其特性如下:
色度来源复杂:主要来自未被完全降解的染料、鞣剂(如铬鞣剂、植物鞣剂)及其水解、氧化产物,形成难降解的发色有机物,色度持久。
盐分浓度高:主要来源于浸酸、浸灰、脱灰、软化、鞣制等工序大量使用的NaCl、Na₂SO₄、Ca(OH)₂、(NH₄)₂SO₄等,导致出水TDS(总溶解固体)通常高达2000-8000 mg/L,Cl⁻浓度可达1000-4000 mg/L。高盐分对微生物、金属设备具有抑制和腐蚀作用,且影响回用。
可生化性差:深度处理阶段的废水B/C比通常已较低,残留污染物多为难生化降解物质。
目标:本方案旨在设计一套高效、稳定的深度处理系统,重点解决色度与盐分问题,使出水满足严格的地方排放标准(尤其是全盐量、氯离子指标)或达到特定的生产工艺回用水质要求。
1.2 设计进水与出水目标(深度处理段)
指标项目 | 设计进水水质(生化出水) | 设计出水水质(目标) | 备注 |
|---|---|---|---|
COD (mg/L) | ≤ 150 | ≤ 50 | 满足《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》(GB 30486-2013)或更严地方标准 |
色度 (倍) | 50 - 150 | ≤ 20 | |
TDS (mg/L) | 2000 - 6000 | ≤ 1000 (回用) / ≤ 2000 (排放) | 依据回用或排放标准确定 |
Cl⁻ (mg/L) | 800 - 3500 | ≤ 600 (回用) / ≤ 1000 (排放) | |
SO₄²⁻ (mg/L) | 500 - 2000 | ≤ 400 | |
SS (mg/L) | ≤ 30 | ≤ 10 |
二、 脱色脱盐工艺路线选择
针对“色度难降解、盐分离子态为主”的特点,本方案推荐采用“化学强化脱色 + 膜法分盐浓缩 + 终极减量”的组合工艺路线。该路线核心在于:
分质去除:先通过化学或高级氧化方法破坏发色基团,去除色度及部分COD,为后续脱盐膜系统提供保护。
梯级脱盐:利用对一、二价离子选择性不同的膜工艺,实现盐分的分级分离与浓缩,降低终极处理负荷。
资源化与减量:对高浓度盐溶液进行分质结晶或蒸发固化,实现废物减量,并探索盐分资源化可能。
三、 脱色脱盐工艺系统详细设计
3.1 工艺流程框图

3.2 核心单元工艺说明
(1)化学强化脱色单元
功能:作为深度处理首端,进一步去除残留色度及胶体态有机物,降低后续膜系统有机污染风险。
工艺:采用“高效脱色剂/混凝剂复合投加”工艺。通过管道混合器快速混合后,进入脱色反应池慢速絮凝,随后在沉淀池实现泥水分离。高效脱色剂可针对性破坏制革废水中的复杂发色基团,与PAC、PAM联用形成密实矾花,对色度去除率可达70-90%。出水进入多介质过滤器进一步保障浊度达标。
(2)膜法分盐与脱盐核心单元
功能:本单元是脱盐的核心,通过纳滤和反渗透的联用,实现盐分的高效分离与淡水产率最大化。
纳滤分盐系统:
原理:利用NF膜对二价离子(如SO₄²⁻)的高截留率(>95%)和对一价离子(如Cl⁻、Na⁺)的部分透过性,将废水中的硫酸盐与氯化物初步分离。
效果:NF产水以氯化钠为主,TDS降低,硬度与硫酸根极低,极大减轻后续RO系统的结垢风险。NF浓水则富集硫酸钠,为后续硫酸钠的资源化回收或单独处理创造条件。
反渗透脱盐系统:
原理:对NF产水进行深度脱盐,RO膜对几乎所有离子均有极高截留率(>98%)。
效果:RO产水TDS可降至<100 mg/L,满足高要求回用标准(如循环冷却水、部分生产工艺)。RO浓水为高浓度氯化钠溶液,进入终极处理单元。
(3)浓盐水终极处理与资源化单元
功能:处理NF浓水与RO浓水,实现废水“零液排放”或“近零排放”,并探索盐分资源化。
NF浓水(硫酸钠型)处理:可采用“MVR蒸发结晶”工艺,直接产出无水硫酸钠(元明粉)结晶盐。若纯度达标,可作为副产品外售,实现资源化;若杂质较多,则作为危废处置。
RO浓水(氯化钠型)处理:由于含有难降解有机物,需先经“臭氧催化氧化”或“电化学氧化”进行深度矿化破络,再进入“MVC(机械蒸汽压缩)”或“MED(多效蒸发)”系统蒸发结晶,产出工业氯化钠盐(需鉴定品质)或作为杂盐处置。
四、 关键设计参数与设备选型要点
单元名称 | 关键设计参数/选型要点 |
|---|---|
脱色反应沉淀池 | 反应时间:15-20min;沉淀表面负荷:0.8-1.0 m³/(m²·h);脱色剂投加量:50-150 mg/L(实验确定)。 |
超滤系统 | 膜材质:PVDF;设计通量:40-60 LMH;作为NF的精密保安过滤,产水SDI15 < 3。 |
纳滤分盐系统 | 膜类型:抗污染、高截留硫酸根型NF膜;操作压力:0.8-1.5 MPa;系统回收率:70-80%。 |
反渗透脱盐系统 | 膜类型:海水淡化或苦咸水抗污染RO膜;操作压力:1.2-2.0 MPa;系统回收率:60-70%。 |
MVR蒸发结晶系统 | 材质:2205/2507双相不锈钢或钛材,抗Cl⁻腐蚀;蒸汽压缩机形式:根据规模选择。 |
高级氧化系统 | 臭氧投加量:50-100 mg/L(以O₃计);催化剂:负载型金属氧化物。 |
五、 经济性分析
投资估算:脱色脱盐及零排放系统投资较高,约占全厂总投资的40-60%。以处理水量1000 m³/d计,深度处理段投资约800-1500万元,主要集中于膜系统与蒸发结晶装置。
运行成本:8 - 15 元/吨水(仅深度处理段),主要包括:
电耗:3-6元/吨(膜系统高压泵、蒸发结晶系统压缩机耗电量大)。
药剂费:1-2元/吨(脱色剂、阻垢剂、清洗剂)。
膜更换费:1-2元/吨。
蒸汽/热能:1-3元/吨(若MVR热能不足需补充)。
维护折旧:2-3元/吨。
效益:产出高品质回用水,节约新鲜水费与排污费;若盐分资源化成功,可部分抵消运行成本。
六、 结论与建议
本方案提出的“化学脱色-纳滤分盐-反渗透脱盐-蒸发结晶”组合工艺,是针对制革废水高色度、高盐分特点的有效深度处理与资源化路线。纳滤分盐是本工艺的技术关键,它实现了盐分分类,降低了终极处理难度与成本,并为资源化提供了可能。
实施建议:
强化预处理:确保进入深度处理系统的水质(SS、硬度、有机物)稳定达标,是膜系统长期稳定运行的前提。
中试验证:必须针对实际废水进行长期中试,确定NF膜对硫酸根/氯离子的实际分离效率、最佳回收率及膜污染特性,优化药剂投加。
材质防腐:高氯离子环境对所有设备、管道、仪表的材质防腐等级要求极高,必须选用耐蚀材料。
智能运维:建立完善的在线监测与自动化控制系统,特别是对膜系统的压力、流量、电导率进行实时监控与预警,实现精准加药与清洗。
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