CN106587542A - 一种处理棉纺工业废水的集成工艺***及方法 - Google Patents

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Abstract

一种处理棉纺工业废水的集成工艺***及方法，所述***包括在线监测分析***、PLC可编程逻辑控制器和废水处理***，所述在线监测分析***用于对棉纺工业废水的水质成分进行监测分析，并将监测分析数据传送至所述PLC可编程逻辑控制器；所述PLC可编程逻辑控制器对所述监测分析数据处理后输出控制信号至所述废水处理***；所述废水处理***包括物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块和深度处理模块；这些模块根据PLC可编程逻辑控制器输出的控制信号指令对棉纺工业废水进行处理；所述方法通过在线监测分析棉纺工业废水中的SS浓度、pH值、以及COD浓度和BOD浓度，基于上述数据将废水引入废水处理***中相应模块进行处理。

Description

一种处理棉纺工业废水的集成工艺***及方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种处理棉纺工业废水的集成工艺***及方法。
背景技术
我国印染废水存在量大、色度高、成分复杂的特点，废水中含有染料、浆料、助剂、纤维杂质及无机盐等，较难处理。而在各类印染废水中，棉纺印染废水的治理流程最为复杂。除了由于棉花纤维本身所含杂质外，混纺产品中较大量化学纤维成分的增加，也使废水水质发生变化，可生物降解性降低，增加了其处理难度。
棉纺织工业废水主要来自染整工段，其中包括退浆、煮练、漂白、丝光、染色、印花和整理等，而织布工段废水排放较少。各个工段废水的特点总结如下：退浆废水一般占废水总量的15%，污染物约占总量的一半，为碱性有机废水，含有各种浆料分解物、纤维屑、酸和酶等污染物，废水呈淡黄色。目前我国使用较多的化学浆料（如PVA）的BOD/COD值为0.1左右，利用改性淀粉和聚丙烯酸酯（PVA）等生化性较好的浆料取代化学浆料，可生化性提高，BOD/COD为0.5~0.8。PVA和改性淀粉浆料的BOD、COD对比见表1所示：
表1 PVA和改性淀粉浆料的BOD、COD对比结果
浆料 BOD/(mg/L) COD(mg/L) BOD/COD
PVA浆料 950~1050 15000~16000 0.1~0.2
改性淀粉浆料 450~500 550~600 0.5~0.8
煮练废水量大，呈强碱性，含碱浓度为0.3%，废水呈深褐色，BOD和COD均较高；漂白废水水量大，但污染程度小，BOD和COD均较低，其中亚漂过程中亚氯酸钠在酸性条件下生成具有毒性、腐蚀性的二氧化氯是污染控制的主要目标；丝光废水一般通过多效蒸发浓缩回收后，用丝光、调配煮练液、废碱液退浆，丝光废水很少排出；染色废水的特点是水质变化大，色度高，主要的污染源是染料和助剂，一般染色废水的碱性都很强，pH值高达10以上，COD很高，许多物质不易被生物分解，生物处理对印染废水的COD去除率较低，脱色率较低；印花废水应用大量尿素，氨氮含量较高；整理废水除纤维屑之外，还含有多种树脂、甲醛、表面活性剂等，但水量较少。
根据棉纺印染废水的水质特点，不难看出废水处理的主要对象是碱度、不易生物降解或生物降解极为缓慢的有机质、染料色素以及有毒物质等。国内棉及棉纺织物染色废水多采用以好氧菌的生物处理为主的处理工艺。但生物处理方式对纯棉织物染色废水的效果较好，对棉混纺织物染色废水及纯化纤织物染色废水的处理效果则较差。并且棉纺工业废水经生物处理后一般达不到排放标准，还需根据实际情况采用不同形式的物理化学处理装置做进一步处理。现有处理棉纺工业废水的方法较为复杂，缺乏针对性，药剂使用量较大，处理的同时可能带来新的污染源，并且处理成本稿。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种处理棉纺工业废水的集成工艺***及方法。本发明的技术方案为：
一种处理棉纺工业废水的集成工艺***，包括在线监测分析***、PLC可编程逻辑控制器和废水处理***，所述在线监测分析***用于对棉纺工业废水的水质成分进行监测分析，并将监测分析数据传送至所述PLC可编程逻辑控制器；所述PLC可编程逻辑控制器对所述监测分析数据处理后输出控制信号至所述废水处理***；所述废水处理***包括物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块和深度处理模块；所述物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块、深度处理模块和臭气处理模块根据PLC可编程逻辑控制器输出的控制信号指令对棉纺工业废水进行处理；
所述物理分离模块包括转臂式弧形格栅和旋转筒筛；
所述物化处理模块分成两部分，一部分包括调节池一，所述调节池一连接混凝沉淀池；另一部分包括调节池二，所述调节池二连接加压气浮池；所述调节池一和所述调节池二分别连接所述物理分离模块的出水口；
所述生化处理模块分成两部分，一部分包括间歇式水解酸化池，所述间歇式水解酸化池连接多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床；另一部分包括厌氧接触流化床反应器，所述厌氧接触流化床反应器连接旋流曝气反应器；所述间歇式水解酸化池和所述厌氧接触流化床反应器分别连接所述物化处理模块的出水口；
所述深度处理模块分成两部分，一部分包括活性硅藻土吸附罐；另一部分包括臭氧氧化罐，所述臭氧氧化罐连接活性炭吸附罐；所述活性硅藻土吸附罐和所述臭氧氧化罐分别连接所述生化处理模块的出水口。
进一步地，所述废水处理***还可设置臭气处理模块，所述臭气处理模块连接所述深度处理模块的出水口。
进一步地，所述调节池一和所述调节池二可以根据实际情况采用同一套设备或两套设备。
一种处理棉纺工业废水的方法，是采用上述***，包括以下步骤：
步骤一，在线监测分析棉纺工业废水的SS浓度，并将棉纺工业废水引入转臂式弧形格栅，当SS浓度≥120mg/L时进入步骤二，否则进入步骤三；
步骤二，运行旋转筒筛，分离出棉纺工业废水中的纤维杂物；
步骤三，在线监测分析棉纺工业废水的pH值，当pH值＞11时进入步骤四，否则进入步骤五；
步骤四，将从物理分离模块出来的废水引入调节池一，并在调节池一中通入烟道气进行酸碱中和，然后将废水引入混凝沉淀池，并在混凝沉淀池中投入三氯化铁、硫酸铁和藻朊酸钠聚合物，处理废水中的悬浮杂质、胶体颗粒等颗粒物；
步骤五，将从物理分离模块出来的废水引入调节池二，然后将废水引入加压气浮池，并在加压气浮池中去除有机物、色度和悬浮物质；
步骤六，在线监测分析物化处理模块出水口的废水中COD浓度和BOD浓度，当COD浓度＞1000mg/L且BOD/COD＜0.4时，进入步骤七，否则进入步骤八；
步骤七，将从物化处理模块出来的废水引入间歇式水解酸化池进行厌氧酸化处理，然后再进入多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床进行生化处理；
步骤八，将从物化处理模块出来的废水引入厌氧接触流化床反应器进行厌氧生化处理，然后再进入旋流曝气反应器进行好氧生化处理；
步骤九，在线监测分析生化处理模块出水口的废水中色度值，当色度≥300mg/L时，进入步骤十，否则进入步骤十一；
步骤十，将从生化处理模块出来的废水引入臭氧氧化罐进行氧化处理，然后再进入活性炭吸附罐进行吸附脱色；
步骤十一，将从生化处理模块出来的废水引入活性硅藻土吸附罐进行除味、脱色处理。
上述方法中，所述步骤一中转臂式弧形格栅的运行参数为：转臂式弧形格栅间隙为10~30mm，过栅水流系数为0.35~0.60。
上述方法中，所述步骤二中旋转筒筛的运行参数为：旋转筒筛间隙为3~5mm，过栅水流速为0.55~0.6m/s。
上述方法中，所述步骤四在调节池一中通入烟道气及所述在混凝沉淀池中投入三氯化铁、硫酸铁和藻朊酸钠聚合物，其中烟道气上升流速为0.88~0.92m/s，从物理分离模块出来的废水和烟道气的流量比为1:（750~820），三氯化铁投加量为45~85mg/L从物理分离模块出来的废水，硫酸铁投加量为150~220mg/L从物理分离模块出来的废水，藻朊酸钠聚合物投加量为1~4mg/L从物理分离模块出来的废水。
上述方法中，所述步骤七中间歇式水解酸化池的运行参数为：反应温度为22~25℃、HRT为6~7.8h、SRT为2~2.5d、COD容积负荷为16~28kg/(m3﹒d)；多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床的运行参数为：好氧填料的填充比为46~52%，厌氧填料的填充比为32~36%，三级进水流量分配比分别为40~45%：35~40%：15~20%，消化液回流比为220~250%，填料COD容积负荷为8.7~11.8kg/(m3﹒d)，HRT为35~39h。
上述方法中，所述步骤八中厌氧接触流化床反应器的运行参数为：氧化铝颗粒的体积比为38~42%，氧化铝颗粒粒径为550~650μm，氧化铝颗粒密度为2.6~3.2g/cm3，氧化铝体积密度为0.6~1.1 g/cm3，有机负荷为8~12kgCOD/(m3﹒d)；旋流曝气反应器的运行参数为：供氧量为1.5~2.0kgO2/kgBOD5、氧转移效率为1.2~2.5kgO2/(kW﹒h)，BOD5污泥负荷为0.32~0.44kg BOD5/(kgMLSS﹒d)。
上述方法中，所述步骤十中臭氧氧化罐的运行参数为：通臭氧时间为4.8~5.0min，臭氧通氧量为132~142mg/L；活性炭吸附罐的运行参数为：活性炭吸附时间为10~15min，炭柱直径为2.34~2.44m，炭层高度2.8~3.0m，总停留时间为28~30min，臭氧和从生化处理模块出来的废水的流量比为3.8~4.0:1。
上述方法中，所述步骤十一中活性硅藻土吸附罐内投放硅藻土和硫酸，所述硅藻土与所述硫酸的质量配比为2.0~2.2:1。
本发明的有益效果在于：本发明可有效处理色度大、碱性强、污染物浓度高且范围广、成分复杂、水量波动大的棉纺工业废水；并且针对不同性质的棉纺工业废水特点和处理难点，可灵活选择高效、稳定的处理工艺组合，以实现处理过程的优化配置；经本发明处理后的废水的SS、COD、色度等指标稳定达标，出水还可再生利用，有效提高了棉纺工业废水处理的智能化、集成化程度；此外，本发明可节省空间、运行管理简便、运行费用低，具有较高的工业价值。
附图说明
图1为本发明的处理棉纺工业废水的集成工艺***的一种结构示意图，其中1：转臂式弧形格栅；2：旋转筒筛；3：调节池；4：加压气浮池；5：混凝沉淀池；6：间歇式水解酸化池；7：厌氧接触流化床反应器；8：旋流曝气反应器； 9：多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床；10：活性硅藻土吸附罐；11：臭氧氧化罐；12：活性炭吸附罐； 13：PLC可编程逻辑控制器；14：多参数全自动水质检测分析仪；黑色箭头表示控制信号输入输出方向；虚线表示水质监测信号输出线。
图2为本发明的处理棉纺工业废水方法的流程示意图，其中流程图拆分成（a）图和（b）图，B/C表示BOD/COD。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
图1提供了一种处理棉纺工业废水的集成工艺***，包括在线监测分析***、PLC可编程逻辑控制器13和废水处理***，所述在线监测分析***具体为多参数全自动水质检测分析仪14，用于对棉纺工业废水的水质成分进行监测分析，并将监测分析数据传送至所述PLC可编程逻辑控制器13；所述PLC可编程逻辑控制器13对所述监测分析数据处理后输出控制信号至所述废水处理***；所述废水处理***包括物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块和深度处理模块；所述物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块、深度处理模块和臭气处理模块根据PLC可编程逻辑控制器输出的控制信号指令对棉纺工业废水进行处理；
所述物理分离模块包括转臂式弧形格栅1和旋转筒筛2；
所述物化处理模块分成两部分，一部分为调节池3连接混凝沉淀池5；另一部分为调节池3连接加压气浮池4；所述调节池3连接所述物理分离模块的出水口；
所述生化处理模块分成两部分，一部分包括间歇式水解酸化池6，所述间歇式水解酸化池6连接多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床9；另一部分包括厌氧接触流化床反应器7，所述厌氧接触流化床反应器7连接旋流曝气反应器8；所述间歇式水解酸化池6和所述厌氧接触流化床反应器7分别连接所述物化处理模块的出水口；
所述深度处理模块分成两部分，一部分包括活性硅藻土吸附罐10；另一部分包括臭氧氧化罐11，所述臭氧氧化罐11连接活性炭吸附罐12；所述活性硅藻土吸附罐10和所述臭氧氧化罐11分别连接所述生化处理模块的出水口。
一种处理棉纺工业废水的方法，工艺流程图如图2所示，是采用上述***，包括以下步骤：
步骤一，在线监测分析棉纺工业废水的SS浓度，并将棉纺工业废水引入转臂式弧形格栅，所述转臂式弧形格栅的运行参数为：转臂式弧形格栅间隙为10~30mm，过栅水流系数为0.35~0.60；当SS浓度≥120mg/L时进入步骤二，否则进入步骤三；
步骤二，运行旋转筒筛，分离出棉纺工业废水中的纤维杂物，所述旋转筒筛的运行参数为：旋转筒筛间隙为3~5mm，过栅水流速为0.55~0.6m/s；
步骤三，在线监测分析棉纺工业废水的pH值，当pH值＞11时进入步骤四，否则进入步骤五；
步骤四，将从物理分离模块出来的废水引入调节池，并在调节池中通入烟道气进行酸碱中和，然后将废水引入混凝沉淀池，并在混凝沉淀池中投入三氯化铁、硫酸铁和藻朊酸钠聚合物，处理废水中的悬浮杂质、胶体颗粒等颗粒物，其中烟道气上升流速为0.88~0.92m/s，从物理分离模块出来的废水和烟道气的流量比为1:（750~820），三氯化铁投加量为45~85mg/L从物理分离模块出来的废水，硫酸铁投加量为150~220mg/L从物理分离模块出来的废水，藻朊酸钠聚合物投加量为1~4mg/L从物理分离模块出来的废水；
步骤五，将从物理分离模块出来的废水引入调节池，然后将废水引入加压气浮池，并在加压气浮池中去除有机物、色度和悬浮物质；
步骤六，在线监测分析物化处理模块出水口的废水中COD浓度和BOD浓度，当COD浓度＞1000mg/L且BOD/COD＜0.4时，进入步骤七，否则进入步骤八；
步骤七，将从物化处理模块出来的废水引入间歇式水解酸化池进行厌氧酸化处理，然后再进入多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床进行生化处理，其中所述间歇式水解酸化池的运行参数为：反应温度为22℃、HRT为6~7.8h、SRT为2~2.5d、COD容积负荷为16~28kg/(m3﹒d)；所述多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床的运行参数为：好氧填料的填充比为46~52%，厌氧填料的填充比为32~36%，三级进水流量分配比分别为41%:39%:20%，消化液回流比为220~250%，填料COD容积负荷为8.7~11.8kg/(m3﹒d)，HRT为35~39h；
步骤八，将从物化处理模块出来的废水引入厌氧接触流化床反应器进行厌氧生化处理，然后再进入旋流曝气反应器进行好氧生化处理，其中所述厌氧接触流化床反应器的运行参数为：氧化铝颗粒的体积比为38~42%，氧化铝颗粒粒径为550~650μm，氧化铝颗粒密度为2.6~3.2g/cm3，氧化铝体积密度为0.6~1.1 g/cm3，有机负荷为8~12kgCOD/(m3﹒d)；所述旋流曝气反应器的运行参数为：供氧量为1.5~2.0kgO2/kgBOD5、氧转移效率为1.2~2.5kgO2/(kW﹒h)，BOD5污泥负荷为0.32~0.44kg BOD5/(kgMLSS﹒d)；
步骤九，在线监测分析生化处理模块出水口的废水中色度值，当色度≥300mg/L时，进入步骤十，否则进入步骤十一；
步骤十，将从生化处理模块出来的废水引入臭氧氧化罐进行氧化处理，然后再进入活性炭吸附罐进行吸附脱色，其中所述臭氧氧化罐的运行参数为：通臭氧时间为4.8min，臭氧通氧量为132~142mg/L；所述活性炭吸附罐的运行参数为：活性炭吸附时间为10~15min，炭柱直径为2.34~2.44m，炭层高度2.88m，总停留时间为28min，臭氧和从生化处理模块出来的废水的流量比为3.8:1；
步骤十一，将从生化处理模块出来的废水引入活性硅藻土吸附罐进行除味、脱色处理，活性硅藻土吸附罐内投放硅藻土和硫酸，硅藻土与硫酸的质量配比为2.1:1。
实验结果：在采用本实施例的***和方法处理前的棉纺工业废水的COD浓度为976~1452mg/L、SS浓度为278~332mg/L、色度(稀释倍数)为314~342，经处理后的最终出水的COD浓度为54~159mg/L，SS浓度为9.4~19mg/L，色度(稀释倍数)为5~9，本实施例的***及方法对COD、SS和色度(稀释倍数)的平均去除率分别为82~98%、99~97%和98~99%。

Claims (10)

1.一种处理棉纺工业废水的集成工艺***，其特征在于包括在线监测分析***、PLC可编程逻辑控制器和废水处理***，所述在线监测分析***用于对棉纺工业废水的水质成分进行监测分析，并将监测分析数据传送至所述PLC可编程逻辑控制器；所述PLC可编程逻辑控制器对所述监测分析数据处理后输出控制信号至所述废水处理***；所述废水处理***包括物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块和深度处理模块；所述物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块、深度处理模块和臭气处理模块根据PLC可编程逻辑控制器输出的控制信号指令对棉纺工业废水进行处理；
所述物理分离模块包括转臂式弧形格栅和旋转筒筛；
所述物化处理模块分成两部分，一部分包括调节池一，所述调节池一连接混凝沉淀池；另一部分包括调节池二，所述调节池二连接加压气浮池；所述调节池一和所述调节池二分别连接所述物理分离模块的出水口；
所述生化处理模块分成两部分，一部分包括间歇式水解酸化池，所述间歇式水解酸化池连接多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床；另一部分包括厌氧接触流化床反应器，所述厌氧接触流化床反应器连接旋流曝气反应器；所述间歇式水解酸化池和所述厌氧接触流化床反应器分别连接所述物化处理模块的出水口；
所述深度处理模块分成两部分，一部分包括活性硅藻土吸附罐；另一部分包括臭氧氧化罐，所述臭氧氧化罐连接活性炭吸附罐；所述活性硅藻土吸附罐和所述臭氧氧化罐分别连接所述生化处理模块的出水口。
2.根据权利要求1所述的一种处理棉纺工业废水的集成工艺***，其特征在于所述废水处理***还可设置臭气处理模块，所述臭气处理模块连接所述深度处理模块的出水口。
3.一种处理棉纺工业废水的方法，是采用权利要求1所述的集成工艺***，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，在线监测分析棉纺工业废水的SS浓度，并将棉纺工业废水引入转臂式弧形格栅，当SS浓度≥120mg/L时进入步骤二，否则进入步骤三；
步骤二，运行旋转筒筛，分离出棉纺工业废水中的纤维杂物；
步骤三，在线监测分析棉纺工业废水的pH值，当pH值＞11时进入步骤四，否则进入步骤五；
步骤四，将从物理分离模块出来的废水引入调节池一，并在调节池一中通入烟道气进行酸碱中和，然后将废水引入混凝沉淀池，并在混凝沉淀池中投入三氯化铁、硫酸铁和藻朊酸钠聚合物，处理废水中的悬浮杂质、胶体颗粒等颗粒物；
步骤五，将从物理分离模块出来的废水引入调节池二，然后将废水引入加压气浮池，并在加压气浮池中去除有机物、色度和悬浮物质；
步骤六，在线监测分析物化处理模块出水口的废水中COD浓度和BOD浓度，当COD浓度＞1000mg/L且BOD/COD＜0.4时，进入步骤七，否则进入步骤八；
步骤七，将从物化处理模块出来的废水引入间歇式水解酸化池进行厌氧酸化处理，然后再进入多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床进行生化处理；
步骤八，将从物化处理模块出来的废水引入厌氧接触流化床反应器进行厌氧生化处理，然后再进入旋流曝气反应器进行好氧生化处理；
步骤九，在线监测分析生化处理模块出水口的废水中色度值，当色度≥300mg/L时，进入步骤十，否则进入步骤十一；
步骤十，将从生化处理模块出来的废水引入臭氧氧化罐进行氧化处理，然后再进入活性炭吸附罐进行吸附脱色；
步骤十一，将从生化处理模块出来的废水引入活性硅藻土吸附罐进行除味、脱色处理。
4.根据权利要求1所述的一种处理棉纺工业废水的方法，其特征在于所述步骤一中转臂式弧形格栅的运行参数为：转臂式弧形格栅间隙为10~30mm，过栅水流系数为0.35~0.60。
5.根据权利要求1所述的一种处理棉纺工业废水的方法，其特征在于所述步骤二中旋转筒筛的运行参数为：旋转筒筛间隙为3~5mm，过栅水流速为0.55~0.6m/s。
6.根据权利要求1所述的一种处理棉纺工业废水的方法，其特征在于所述步骤四在调节池一中通入烟道气及所述在混凝沉淀池中投入三氯化铁、硫酸铁和藻朊酸钠聚合物，其中烟道气上升流速为0.88~0.92m/s，从物理分离模块出来的废水和烟道气的流量比为1:（750~820），三氯化铁投加量为45~85mg/L从物理分离模块出来的废水，硫酸铁投加量为150~220mg/L从物理分离模块出来的废水，藻朊酸钠聚合物投加量为1~4mg/L从物理分离模块出来的废水。
7.根据权利要求1所述的一种处理棉纺工业废水的方法，其特征在于所述步骤七中间歇式水解酸化池的运行参数为：反应温度为22~25℃、HRT为6~7.8h、SRT为2~2.5d、COD容积负荷为16~28kg/(m3﹒d)；多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床的运行参数为：好氧填料的填充比为46~52%，厌氧填料的填充比为32~36%，三级进水流量分配比分别为40~45%：35~40%：15~20%，消化液回流比为220~250%，填料COD容积负荷为8.7~11.8kg/(m3﹒d)，HRT为35~39h。
8.根据权利要求1所述的一种处理棉纺工业废水的方法，其特征在于所述步骤八中厌氧接触流化床反应器的运行参数为：氧化铝颗粒的体积比为38~42%，氧化铝颗粒粒径为550~650μm，氧化铝颗粒密度为2.6~3.2g/cm3，氧化铝体积密度为0.6~1.1 g/cm3，有机负荷为8~12kgCOD/(m3﹒d)；旋流曝气反应器的运行参数为：供氧量为1.5~2.0kgO2/kgBOD5、氧转移效率为1.2~2.5kgO2/(kW﹒h)，BOD5污泥负荷为0.32~0.44kg BOD5/(kgMLSS﹒d)。
9.根据权利要求1所述的一种处理棉纺工业废水的方法，其特征在于所述步骤十中臭氧氧化罐的运行参数为：通臭氧时间为4.8~5.0min，臭氧通氧量为132~142mg/L；活性炭吸附罐的运行参数为：活性炭吸附时间为10~15min，炭柱直径为2.34~2.44m，炭层高度2.8~3.0m，总停留时间为28~30min，臭氧和从生化处理模块出来的废水的流量比为3.8~4.0:1。
10.根据权利要求1所述的一种处理棉纺工业废水的方法，其特征在于所述步骤十一中活性硅藻土吸附罐内投放硅藻土和硫酸，所述硅藻土与所述硫酸的质量配比为2.0~2.2:1。
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