CN101798159A - 一种纺织印染废水处理装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纺织印染废水处理装置及其工艺，废水通过第一进水泵压入生物蠕动床底部，从下至上经过生物陶粒层，顶部的出水进入沉淀过滤池内沉淀，上部清水通过第二进水泵压入臭氧-曝气生物滤池底部的臭氧反应区内，并通入50-75mg/L的臭氧，反应后的水自下而上经过第二生物陶粒层，从顶部溢出的清水进入清水池，清水池的清水送至界外排放或深度处理后回用。本发明的优点是：***中微生物的附着良好，曝气量充分，可以保持足够高的生物浓度，从而提高容积负荷，降低污泥负荷，产泥量可以显著减少，由于使用臭氧除去难降解的有机物，整个工艺均为好氧环境，避免了厌氧生物处理过程中产生的硫化物，消除了混凝沉淀过程中产生的物化污泥。

Description

一种纺织印染废水处理装置及工艺

技术领域

本发明属于环境保护、水处理技术领域，尤其是涉及一种处理纺织印染废水的装置及工艺。

背景技术

纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、难降解物质多、色度高以及组分复杂等特点，属难处理的工业废水。印染废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐等，具有较大的生物毒性，严重污染环境。目前，国内外印染废水处理的单元操作按原理可分成：物理处理法(释稀法、自然沉降法、过滤法、吸附法、离心分离法)、化学处理法(中和法、凝聚法、氧化法)和生物处理法(活性污泥法、喷淋滤池法、生物氧化法)三大类。

印染废水常规处理方法是活性污泥法，但是在处理过程中会产生大量的活性污泥，增加了污泥处理处置的费用。污泥的减量化是废水处理研究的热点。公开号为CN1511795A中国专利文献公开了通过将污泥回流到水解酸化段处理的技术，使产生的污泥消化，从而达到不产泥或少产泥的效果。公开号为CN151139155A的中国专利文献公开以一种不产泥的印染废水处理工艺，其通过水解酸化段的水解作用和接触氧化段的微生物捕食作用，达到剩余污泥零排放的目的。

然而，随着新型助剂以及染料应用，实际印染废水处理过程中，单一生物处理方法已不能满足污水处理的要求，因此许多组合处理方法和技术被开发出来，其中化学混凝沉淀由于操作简单，处理费用低，处理效果好而被广泛应用到废水处理过程中，但是，化学混凝沉淀过程产生大量化学污泥，填埋处理占用土地且存在二次污染的风险。

曝气生物滤池，广泛应用于生活污水处理以及工业废水的深度处理过程中，在运行过程中气水比维持在(1-3)∶1范围内(曝气生物滤池技术研究进展，当代化工，2009年2月，38卷1期，61-64)。

臭氧氧化作为一种高级氧化技术，广泛应用于各种难处理废水的降解，一些研究者将臭氧氧化同曝气生物滤池有机结合应用于各种废水处理***中。公开号为CN101323453A的中国专利文献公开了一种基于臭氧氧化和曝气生物滤池的废水处理装置，其将臭氧氧化技术与上向流、下向流曝气生物滤池有效结合；公开号为CN101070216A的中国专利文献公开了一种一体式臭氧与曝气生物滤池的水处理装置及方法，将臭氧氧化与生物滤池有机结合，简化去除曝气***。公开号为CN1792896A的中国专利文献公开了一种曝气生物滤池耦合臭氧氧化处理石化污水的方法及装置，设计新型的反应装置来处理石化废水。

上述的现有技术中的臭氧氧化和曝气生物滤池设计结构复杂，而且多用于废水物化或者生化处理出水的深度处理过程中，在臭氧氧化和曝气生物滤池处理前仍然会产生较多的物化或者生化污泥，另外，纺织品印染阶段使用元明粉(硫酸钠)作为促染剂，导致印染废水中含有大量的硫酸根离子，在厌氧水解酸化处理阶段，硫酸盐被还原为硫化物，部分硫化物转化为硫化氢气体逸出至污染水厂上空及周边区域的空气中，残余在水中的硫化物进入好氧生物处理阶段，消耗大量的氧气，影响废水处理效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种流程短、能有效减少排放污泥量以及硫化氢产生和释放量、能耗低且环保的一种纺织印染废水处理装置及工艺。

本发明的技术解决方案是：一种纺织印染废水处理装置，它包括进出口顺次串联连接的第一进水泵、具有第一曝气管的生物蠕动床、沉淀缓冲池、第二进水泵、具有第二曝气管的臭氧-曝气生物滤池和清水池，其中生物蠕动床内自下而上设有滤板、鹅卵石垫层和生物陶粒层，臭氧-曝气生物滤池内部设有将其内腔分隔成臭氧反应区和填料区的第二滤板，第二滤板上方顺次设有第二鹅卵石垫层和第二生物陶粒层，生物蠕动床的滤板下方分别设有进水口、反冲洗水口和反冲洗气口，臭氧-曝气生物滤池内的臭氧反应区上分别设有进水口、臭氧进口、反冲洗水口和反冲洗气口。

经过生物蠕动床的废水中的有机物被陶粒表面附着生长的微生物降解，通过第一曝气管提供好氧的环境，将有机物转化成CO₂排出***，净化后的水经过沉淀缓冲池出去沉淀物后进入臭氧一曝气生物滤池内，首先在臭氧反应区内与臭氧混合，水体中难降解的有机物被臭氧氧化裂解，反应后的虽经过曝气第二生物陶粒层，通过陶粒上附着生长的微生物进一步降解水体中的有机物，净化后的清水进入清水池回收利用。使用臭氧和生物曝气过滤技术相结合，能够迅速高效的脱除色度，使难降解的有机物发生开环断链反应，提高废水的可生化性，反应完全，净化效果好，生物曝气过滤技术可以保持较高的生物浓度，提高容积负荷，降低污泥产量，全过程为好氧环境，显著减少硫化氢的生成和释放，降低空气污染风险。

所述第一曝气管位于所述滤板上方100-200mm处，所述第二曝气管位于所述第二滤板上方100-200mm处。可以提供足够的空气，为微生物生长繁殖提供好氧环境，此外还可以形成气体剪切力，保持填料的蠕动状态，控制陶粒表面生物膜厚度，保持高效生物活性和水处理效果。

它还设有进口连通所述清水池的反冲洗水泵，该反冲洗水泵的出口分别管道连接所述生物蠕动床和臭氧-曝气生物滤池的反冲洗水口。回收利用处理后清水，减少水资源消耗。

它还设有格栅和调节缓冲池，其中调节缓冲池的出水口与所述第一进水泵入口相连。格栅可以除去废水中的悬浮物，防止出现堵塞，调节缓冲池可以用于调节水质和水量，减少对生物处理过程的冲击，保证***稳定运行。

本发明的另一技术解决方案是：一种纺织印染废水处理工艺，废水通过第一进水泵压入生物蠕动床底部，从下至上经过生物陶粒层，顶部的出水进入沉淀过滤池内沉淀，上部清水通过第二进水泵压入臭氧-曝气生物滤池底部的臭氧反应区内，并通入50-75mg/L的臭氧，反应后的水自下而上经过第二生物陶粒层，从顶部溢出的清水进入清水池，清水池的清水送至界外排放或深度处理后回用，在生物蠕动床内通入气水比为18-22∶1的曝气量，在臭氧-曝气生物滤池内通入气水比为8-10∶1的曝气量。***中微生物的附着良好，曝气量充分，可以保持足够高的生物浓度，从而提高容积负荷，降低污泥负荷，产泥量可以显著减少，由于使用臭氧除去难降解的有机物，整个工艺均为好氧环境，避免了厌氧生物处理过程中产生的硫化物，消除了混凝沉淀过程中产生的物化污泥。

所述清水池内的清水通过反冲洗水泵压入所述生物蠕动床和臭氧-曝气生物滤池底部作为反冲洗水使用。

本发明的优点是：微生物的附着良好，基质以及气液固三相混合均匀，曝气量的控制简便，容易达到工艺运行所需的操作参数。此外，生物陶粒表面粗糙，有利于微生物的附着、生长与繁殖，特别适合于各种微生物的培养及其工艺的运行。生物反应器内保持高的生物浓度，从而大大提高了容积负荷，降低污泥负荷，且生物膜处理***产泥量少。本工艺能够避免厌氧生物处理过程中产生的硫化物(硫离子、硫化氢气体)，同时消除混凝沉淀过程中产生大量物化污泥。处理印染废水适用范围广，具有较好的污染物去除效果，而且可以根据需要适当增减臭氧投加量。***所用的生物陶粒价格低廉，抗磨损，使用寿命长，操作简单、运行管理方便，***运行过程中不产生二次污染，具有非常显著的环境效益和社会效益

附图说明

附图1为本发明实施例的结构示意图；

附图2为本发明实施例中生物蠕动床结构示意图；

附图3为本发明实施例中臭氧-曝气生物滤池的结构示意图；

1、格栅，2、调节缓冲池，3、生物蠕动床，4、第一进水泵，5、沉淀缓冲池，6、第二进水泵，7、臭氧-曝气生物滤池，8、臭氧反应区，9、填料区，10、清水池，11、第一曝气管，12、第二曝气管，13、滤板，14、鹅卵石垫层，15、生物陶粒层，16、第二滤板，17、第二鹅卵石垫层，18、第二生物陶粒层，19、反冲洗水泵，20、污泥泵，21、臭氧发生器，22、风机，23、反冲洗水沉淀池，24、出水堰，25、长柄滤头，26、第二出水堰，27、第二长柄滤头，28、第一气体流量计，29、第二气体流量计，30、反冲洗水流量计。

具体实施方式

实施例：

参阅图1、2和3，一种纺织印染废水处理装置，包括顺次连接的格栅1、调节缓冲池2、第一进水泵4、生物蠕动床3、沉淀缓冲池5、第二进水泵6、臭氧-曝气生物滤池7、清水池10，其中第一进水泵4的入口管道连通调节缓冲池2，出口管道连接生物蠕动床3底部进水口，生物蠕动床3内部设有滤板13，其上自下而上设有鹅卵石垫层14和生物陶粒层15，滤板13上方100-200mm处设有第一曝气管11，滤板13上设有长柄滤头25，生物蠕动床3的顶部设有管道连通沉淀缓冲池5的出水堰24，沉淀缓冲池5顶部出水管道连接第二进水泵6入口，第二进水泵6的出口管道连接臭氧-曝气生物滤池7底部的进水口，臭氧-曝气生物滤池7内设有将其内腔隔成臭氧反应区8和填料区9的第二滤板16，第二滤板16上方自下而上设有第二鹅卵石垫层17和第二生物陶粒层18，第二滤板17上设有第二长柄滤头27，第二滤板16上方100-200mm处设有第二曝气管12。臭氧-曝气生物滤池7顶部设有管道连通清水池10的第二出水堰26。清水池10顶部出水口连通界区外，底部出口连通反冲洗水泵19入口，反冲洗水泵19出口管道分别连接生物蠕动床3底部的反冲洗水口和臭氧-曝气生物滤池7底部的反冲洗水口，该反冲洗水管道上设有反冲洗水流量计30。本装置中设有风机22，其出口分别管道连接第一曝气管11和第二曝气管12，以及生物蠕动床3底部的反冲洗气口和臭氧-曝气生物滤池7底部的反冲洗气口，用于提供曝气及反冲洗气，在连通第一曝气管11和第二曝气管12的气体管路上分别设有气体流量计28和气体流量计29，分别用于测量曝气量。沉淀缓冲池5底部管道连通污泥泵20的入口，污泥泵20的出口管道连接反冲洗水沉淀池23。本装置中还设有臭氧发生器21，其通过管道连接臭氧-曝气生物滤池7底部的臭氧发生区8.

本实施例中，生物陶粒层15和第二生物陶粒层18分别填充粒径为3-5mm的轻质生物陶粒。臭氧发生器使用无声放电法使空气中的部分氧气转化为臭氧的发生器，可以通过调节电功率的大小改变臭氧浓度。

本发明实施例的一种纺织印染污水处理工艺，包括挂膜培养和运行阶段：

1、挂膜培养阶段

在生物蠕动床3和臭氧-曝气生物滤池7的生物陶粒上接种活性污泥，以生活污水稀释污水或在进水中加入易生化降解的有机物，提高废水的可生化性，保证微生物生长，或者不接种活性污泥，直接采用淀粉、尿素和磷酸二氢钾模拟进水，闷曝3-5天后，小流量进水和曝气，防止附着生长的生物膜被冲刷掉，同时，逐渐减少生活污水或易生化降解有机物的加入量，使微生物逐步适应废水水质，挂膜完成后，便可以逐步加大进水流量，达到设定运行的负荷。

2.正式运行阶段：

a.界区外来的废水首先经过格栅1、调节缓冲池2进行前处理过程，废水中的悬浮物被格栅1截留，防止后续处理过程中发生堵塞；在调节缓冲池2内可以依据废水的酸碱性加入酸或碱，调节PH值到中性左右(6.5-9.5)，利于生物处理过程中微生物的生长；调节缓冲池2还可以调节水量与水质，减少对生物处理过程的冲击，保证***的稳定运行；

b.前处理过程的废水通过第一进水泵压入生物蠕动床3底部，经由长柄滤头25均匀分布，从下至上经过生物陶粒层，第一曝气管11内通入气水比为20∶1的空气，由生物陶粒上附着生长的异养细菌在好氧条件下将水中有机物转化为C0₂，同时出水经由出水堰24进入沉淀缓冲池5；

c、沉淀缓冲池5上部的清水通过第二进水泵6压入臭氧-曝气生物滤池7底部的臭氧反应区8内，并通入50-75mg/L的臭氧，反应后的水自下而上经过第二生物陶粒层18，并通过第二曝气管12通入气水比为10∶1的空气，从顶部溢出的清水进入清水池10，清水池10内的清水送至界外回收；

d.反冲洗过程，关闭生物蠕动床3或臭氧-曝气生物滤池7内第一曝气管11和第二曝气管12的进气阀门，关闭生物蠕动床3及臭氧-曝气生物滤池7的进水及出水及相应管道上的阀门，打开反冲洗气口上的阀门，调节进气阀控制反冲洗气量，气洗3-5min后，启动清水池10底部的反冲洗水泵19，并相应打开打开生物蠕动床3或臭氧-曝气生物滤池7底部的反冲洗水进口阀门，调节进水阀控制反冲洗水量，气水洗3-5min后，关闭反冲洗气管道阀门，单独水洗3-5min，反冲洗出水沉淀后回流至反冲洗水沉淀池13内。反冲洗水沉淀池13上部的清水回送至调节缓冲池2内，底部的污泥送出***外。

运行过程中，分别通过第一气体流量计28和第二气体流量计29分别检测进入生物蠕动床3及臭氧-曝气生物滤池7内的曝气量。反冲洗过程中，通过反冲洗水流量计30监测***用的反冲洗水流量。

以下通过具体实验进一步说明本发明的有益效果：

采用本发明实施例的装置及工艺处理720公斤/天的棉纺织印染废水和少量生活污水的混合废水，进水的COD和色度分别为700-800mg/L和512倍。

运行时，控制生物蠕动床3的生物陶粒层水力停留时间分别为15h，曝气量控制气水比为20∶1，生物蠕动床的反冲洗周期为4-5天；控制臭氧-曝气生物滤池7的第二生物陶粒层水力停留时间为8h，曝气量控制气水比为10∶1，通入臭氧浓度气体浓度为50-75mg/L，反冲洗周期为10-12天；生物蠕动床出水的COD和色度分别为200-300mg/L和100倍，***最终出水的COD和色度分别低于100mg/L和40倍。

采用的反冲洗方式均为气洗-气水洗-水洗，反冲洗时气水比为3∶1，水洗强度是5L/m²·s，反冲洗消耗水量为产水的10％左右，反冲洗水中脱落生物膜浓度在2-3g/L，沉降性能良好，泥水混合物沉降30min后，污泥体积占泥水总体积的百分比SV₃₀为11-12％，干污泥产量为0.2-0.3g/m³污水。

参照公开号为CN101164923中国专利文献公开的应用预处理-生化处理-污泥处理工艺处理印染废水技术，总污泥产率为0.648g/m³(预处理污泥和调理后生化污泥产量)。本发明实施例与之相比，污泥产量减少50％以上。

现有纺织印染废水的水厂通常采用先物化再生化的工艺，其具体工艺过程为纺织印染废水经过格栅、集水井后进入调解缓冲池，在调解缓冲池内停留7-16h，进行水质水量、温度及pH的调节，一般温度及pH调节到40℃以下和9-10之间，调解缓冲池出水泵入混凝沉淀池，在混凝沉淀池加入硫酸亚铁、生石灰以及聚丙烯酰胺，促使废水中的悬浮物和胶体物质沉淀，沉淀物输送至污泥浓缩池，废水在沉淀池内停留2-4h，通常废水COD浓度在600-900mg/L，经过沉淀后的上清液中COD浓度为400-600mg/L，混凝沉淀池出水进入厌氧水解酸化池，池内安装填料，增大活性污泥与废水的接触面积，废水在厌氧水解酸化池中停留8-14h，经过水解酸化作用后，废水可生化性提高，COD浓度略降低；水解酸化池出水进入到好氧接触氧化池内，好氧接触氧化池的溶解氧浓度大于2mg/L，停留时间为10-14h，出水COD浓度在120mg/L左右，好氧接触氧化池出水经过二沉池、砂滤池以及二氧化氯氧化后排放，排放出水COD浓度在70mg/L左右。上述工艺日处理水量20000m³/天，经过板框压滤后干污泥产量约为100t/d。而使用本发明实施例的印染废水处理工艺，污泥经板框压滤后含水率为80％，污泥的产率为120-180kg/m³污水，按照20000m³/天的水厂计算，干污泥产量为24-36t/d，与现有先物化再生化的工艺相比，使用本发明实施例工艺处理后的污泥产量可减少60％以上。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种纺织印染废水处理装置，其特征在于：它包括进出口顺次串联连接的第一进水泵、具有第一曝气管的生物蠕动床、沉淀缓冲池、第二进水泵、具有第二曝气管的臭氧-曝气生物滤池和清水池，其中生物蠕动床内自下而上设有滤板、鹅卵石垫层和生物陶粒层，臭氧-曝气生物滤池内部设有将其内腔分隔成臭氧反应区和填料区的第二滤板，第二滤板上方顺次设有第二鹅卵石垫层和第二生物陶粒层，生物蠕动床的滤板下方分别设有进水口、反冲洗水口和反冲洗气口，臭氧-曝气生物滤池内的臭氧反应区上分别设有进水口、臭氧进口、反冲洗水口和反冲洗气口。

2.根据权利要求1所述的一种纺织印染废水处理装置，其特征在于：所述第一曝气管位于所述滤板上方100-200mm处，所述第二曝气管位于所述第二滤板上方100-200mm处。

3.根据权利要求1或2所述的一种纺织印染废水处理装置，其特征在于：它还设有进口连通所述清水池的反冲洗水泵，该反冲洗水泵的出口分别管道连接所述生物蠕动床和臭氧-曝气生物滤池的反冲洗水口。

4.根据权利要求3所述的一种纺织印染废水处理装置，其特征在于：它还设有格栅和调节缓冲池，其中调节缓冲池的出水口与所述第一进水泵入口相连。

5.一种纺织印染废水处理工艺，其特征在于：废水通过第一进水泵压入生物蠕动床底部，从下至上经过生物陶粒层，顶部的出水进入沉淀过滤池内沉淀，上部清水通过第二进水泵压入臭氧-曝气生物滤池底部的臭氧反应区内，并通入50-75mg/L的臭氧，反应后的水自下而上经过第二生物陶粒层，从顶部溢出的清水进入清水池，清水池的清水送至界外排放或深度处理后回用，在生物蠕动床内通入气水比为18-22∶1的曝气量，在臭氧-曝气生物滤池内通入气水比为8-10∶1的曝气量。

6.根据权利要求5所述的一种纺织印染废水处理工艺，其特征在于：所述清水池内的清水通过反冲洗水泵压入所述生物蠕动床和臭氧-曝气生物滤池底部作为反冲洗水使用。

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