CN107973487B - 一种染整废水层级处理工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种染整废水层级处理工艺及装置，所述装置包括原水泵及层级生物滤池；层级生物滤池的上部设有出水集水槽、出水集水总渠；出水及反冲洗水池的底部与反冲洗泵的反冲洗泵进水管连接，反冲洗泵的反冲洗泵出水管及反冲洗泵回流管接入滤池反冲洗进水管；层级生物滤池底部设有滤池穿孔布水管、曝气及反冲洗微孔布气管。处理工艺为：废水进入层级生物滤池，经曝气、铁‑生物质碳层还原、氧化处理，过滤层在好氧条件下将废水中的氨氮氧化为硝态氮；废水中的硝态氮在自养反硝化菌的作用下自养脱氮；磷反应生成沉淀。本发明兼具多级铁‑生物质碳还原、·OH氧化、生物作用，可在一级生物滤池中达到除碳、脱氮及除磷效果。

Description

一种染整废水层级处理工艺及装置

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种染整废水层级处理工艺及装置。

背景技术

纺织印染废水及有机污染物排放量大，居全国工业行业3～4位；化学合成染料助剂的使用、废水排放标准的提升，使印染废水治理难度日益增大；同时，印染行业低利润率的特征，使废水处理技术必须具有高效低成本的特征。

印染废水一般采用物化、生化组合的传统二级生化处理技术，或采用二级生化与三级深度处理的组合。其中二级生化处理工艺停留时间厂、占地面积大、运行成本偏高等不足等多种因素，直接限制了整体工艺的技术经济性能。如废水中氮磷超标，在去除有机物的同时尚需考虑生物法脱氮除磷，进一步增加了工艺的复杂性。因此，提升二级生化处理效率，是优化整体工艺效率和成本的关键环节。

发明内容

本发明所要解决的问题是：现有二级生化处理效率低的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种染整废水层级处理装置，包括原水泵，原水泵的原水泵进水管与原水池连接，原水泵进水管上设有原水泵进水管调节阀，其特征在于，还包括层级生物滤池，层级生物滤池底部的一侧连接滤池进水总管；原水池的上方设有原水泵回流管，原水泵回流管上设有原水泵回流管调节阀，原水泵回流管、原水泵的原水泵出水管接入滤池进水分管，滤池进水分管上设有滤池进水分管调节阀、滤池进水管止回阀；层级生物滤池的上部设有出水集水槽，出水集水槽的一侧设有与其连通的出水集水总渠，出水集水总渠的底部分别连接反冲洗排水管、滤池出水管，反冲洗排水管上设有反冲洗排水管调节阀，滤池出水管上设有滤池出水管调节阀，滤池出水管的出口端设于出水及反冲洗水池的上方；出水及反冲洗水池的底部与反冲洗泵的反冲洗泵进水管连接，反冲洗泵进水管上设有反冲洗泵进水管调节阀，反冲洗泵的反冲洗泵出水管及反冲洗泵回流管接入滤池反冲洗进水管，反冲洗泵回流管上设有反冲洗泵回流管调节阀，反冲洗泵回流管的出口端设于出水及反冲洗水池的上方；滤池反冲洗进水管及滤池进水分管与滤池进水总管连通，滤池反冲洗进水管上设有滤池反冲洗进水管调节阀、反冲洗进水管止回阀；层级生物滤池底部的另一侧与鼓风机的鼓风机空气管连接，鼓风机空气管上设有鼓风机空气管止回阀、鼓风机空气管调节阀，层级生物滤池底部设有分别与滤池进水总管、鼓风机空气管连通的滤池穿孔布水管、曝气及反冲洗微孔布气管。

优选地，所述层级生物滤池内设有多层过滤层，滤池穿孔布水管、曝气及反冲洗微孔布气管设于最底部的过滤层中，其它过滤层的底部均设有一块用于固定的孔板。

优选地，所述层级生物滤池外侧设有至少一个检修人孔，检修人孔位于相邻过滤层之间。

更优选地，所述过滤层采用焦炭填料层或铁-生物质碳层，过滤层的底层设有可选的砾石承托层。

更优选地，所述层级生物滤池内设有四层过滤层，从下至上依次为第一过滤层、第二过滤层、第三过滤层、第四过滤层，第一过滤层包括上层的铁-生物质碳层一和下层的砾石承托层一；第二过滤层包括上层的焦炭填料层一、砾石承托层二，其底部设有孔板一；第三过滤层包括铁-生物质碳层二，其底部设有孔板二；第四过滤层包括上层的焦炭填料层二和下层的砾石承托层三，其底部设有孔板三。

更优选地，所述层级生物滤池外侧相对于第一过滤层与第二过滤层之间设有检修人孔一，相对于第二过滤层与第三过滤层之间设有检修人孔二，相对于第四过滤层与顶部的出水集水槽之间设有检修人孔三。

更优选地，所述铁-生物质碳层的制备方法为：将含水率为60％-90％的活性污泥加入反应罐中，投加量为罐体积的40％-85％，密闭加热，温度为140-220℃，加热1-8h后停止加热，将温度降至60-80℃后开启反应罐，投加质量为污泥干重5％-30％的铁粉，重新密闭反应罐，继续加热至180-240℃，加热0.5-4h，温度降至50℃以下卸料，离心分离后取沉淀物；沉淀物105℃烘干或自然风干后，将其用塑性网织布包裹成型，每包重20-80kg。

更优选地，所述过滤层的厚度均为800～1000mm；焦炭填料层中焦炭滤料的粒径为5～10mm；砾石承托层的厚度为300mm；铁-生物质碳层的厚度为500～b00mm。

更优选地，所述砾石承托层包括下层的100mm厚、粒径20～30mm的砾石层、中层的100mm厚、粒径10～20mm的砾石层及上层的100mm厚、粒径5～10mm的砾石层。

优选地，过滤时，原水泵进水管调节阀、原水泵回流调节阀、滤池进水分管调节阀、滤池出水管调节阀、鼓风机空气管调节阀开启，反冲洗泵回流管调节阀、滤池反冲洗进水管调节阀、反冲洗泵进水管调节阀、反冲洗排水管调节阀关闭，开启原水泵、鼓风机，即开始过滤；过滤结束反冲洗时，关闭原水泵、原水泵进水管调节阀、原水泵回流调节阀、滤池进水管调节阀、滤池出水管调节阀，开启反冲洗水泵、反冲洗泵回流管调节阀、滤池反冲洗进水管调节阀、反冲洗泵进水管调节阀、反冲洗排水管调节阀，即开始反冲洗；反冲洗结束后按过滤步骤进行正常过滤。

本发明还提供了一种染整废水层级处理工艺，其特征在于，采用上述染整废水层级处理装置，包括以下步骤：

步骤1)：染整工艺排出的COD为500～800mg/L的废水经层级生物滤池内底部的滤池穿孔布水管进入层级生物滤池，鼓风机经曝气及反冲洗微孔布气管向废水中充氧；

步骤2)：废水经曝气、铁-生物质碳层还原、氧化处理后，废水中部分有机物得以去除，同时，过滤层在好氧条件下将废水中的氨氮氧化为硝态氮；

步骤3)：废水进入上层的过滤层进一步处理；同时，通过控制曝气量使上层的过滤层处于缺氧状态，废水中的硝态氮在自养反硝化菌的作用下，以过滤层中的FeO为电子供体、以废水中碳酸根或CO₂为无机碳源实现自养脱氮；

步骤4)：步骤2)、步骤3)中，废水中的磷与铁-生物质碳层经腐蚀释放的Fe³⁺生成FePO₄沉淀，并通过过滤层的截留作用将FePO₄沉淀去除。

优选地，所述步骤1)中层级生物滤池的启动过程为：首先将城市污水处理厂二沉池污泥接种于层级生物滤池中，前期运行时，控制水力负荷为设计负荷的30％～40％，再逐步增加至设计负荷。

优选地，所述一级/二级滤池定期进行反冲洗，反冲洗采用气水联合反冲洗。

更优选地，所述曝气及反冲洗微孔布气管充氧的气水比为8～10∶1；层级生物滤池的水力负荷为2～5m³/(m²·h)。

更优选地，所述层级生物滤池出水COD或浊度上升20％，即开始反冲洗；反冲洗的具体参数为：气冲洗强度为3～5L/(m²·h)，水冲洗强度为10～12L/(m²·h)，先气冲2～4min，然后水冲8～10min。

本发明基于铁-生物质碳和生物滤池的层级组合原理，可在同一生物滤池中获得优于传统物化、生化二级处理工艺的有机物去除效果，并可同时达到良好的脱氮除磷效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)与传统印染废水二级生化处理工艺相比，本发明兼具多级铁-生物质碳还原、·OH氧化、生物作用，可在一级生物滤池中达到优于传统印染废水二级生化处理工艺的除碳、脱氮及除磷效果；

(2)与传统印染废水二级生化处理工艺相比，本发明提出的一种印染废水层级处理工艺及生物滤池，具有占地面积小、投资及运行费用低的优点，非常适合于利润率低、缺乏占地面积的纺织印染企业的废水提标改造。

附图说明

图1为本发明提供的一种染整废水层级处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

如图1所示，为本发明提供的染整废水层级处理装置，其包括原水池10、出水及反冲洗水池1、层级生物滤池23、原水泵16、反冲洗水泵3、鼓风机38。原水池10右侧下部与原水泵进水管43相连接，原水泵进水管43上设置原水泵进水管调节阀42，原水泵进水管43右侧与原水泵16相连接；原水泵16左上部与原水泵出水管15相连接，原水泵出水管15顶端通过三通与左侧原水泵回流管11相连接，原水泵回流管11上设置原水泵回流调节阀12，原水泵出水管15顶端通过三通与右侧滤池进水分管44相连接，滤池进水分管44上设置滤池进水分管调节阀13与滤池进水分管止回阀14；出水兼反冲洗水池1右侧下部与反冲洗泵进水管3相连接，反冲洗泵进水管3上设置反冲洗泵进水管调节阀2，反冲洗泵进水管3右侧与反冲洗泵45相连接；反冲洗泵45左侧上部与反冲洗泵出水管4相连接，反冲洗泵出水管4顶端通过三通与左侧反冲洗泵回流管5相连接，反冲洗泵回流管5上设置反冲洗泵回流管调节阀6，反冲洗泵出水管4顶端通过三通与右侧滤池反冲洗进水管7相连接，滤池反冲洗进水管7上设置滤池反冲洗进水管调节阀8与滤池反冲洗进水管止回阀9；滤池反冲洗进水管7与滤池进水分管₄4通过三通汇合后与滤池进水总管17相连接；鼓风机38左侧与鼓风机空气管35相连接，鼓风机空气管35上设置鼓风机空气管调节阀37与鼓风机空气管止回阀36，鼓风机空气管35左侧与滤池底部相连接；层级生物滤池23底部设置砾石承托层34，砾石承托层34内埋设滤池穿孔布水管46与曝气及反冲洗微孔布气管47，滤池穿孔布水管46与左侧的滤池进水总管17相连接，曝气及反冲洗微孔布气管47与右侧的鼓风机空气管35相连接。

所述层级生物滤池23内设有四层过滤层，从下至上依次为第一过滤层、第二过滤层、第三过滤层、第四过滤层，第一过滤层包括上层的铁-生物质碳层一33和下层的砾石承托层一34；第二过滤层包括上层的焦炭填料层一30、砾石承托层二31，其底部设有孔板一32；第三过滤层包括铁-生物质碳层二28，其底部设有孔板二29；第四过滤层包括上层的焦炭填料层二25和下层的砾石承托层三26，其底部设有孔板三27。焦炭填料层二25上设置出水集水槽24，出水集水槽24左侧与出水集水总渠22相联通，出水集水总渠22左侧底部与滤池出水管18相连接，滤池出水管18上设置滤池出水管调节阀19，出水集水总渠22底部与反冲洗排水管21相连接，反冲洗排水管21上设置反冲洗排水管调节阀20。

本实施例中的废水原水来自于江苏某印染企业的生产工艺排出的染色废水，COD为550～700mg/L。本实施例提出的染整废水层级处理工艺，用于处理上述印染废水，具体方法及步骤为：(1)印染废水经层级生物滤池23下部滤池穿孔布水管46进入层级生物滤池23下层；层级生物滤池23底部设置的曝气及反冲洗微孔布气管47向废水中充氧；层级生物滤池23运行的水力负荷为3.0m³/(m²·h)；曝气气水比为9∶1；(2)在层级生物滤池23下层，首先经曝气铁-生物质碳还原、氧化处理后，废水中部分有机物得以去除，可生化性得以提高，再经过滤层处理；同时，生物滤层在好氧条件下可将废水中氨氮氧化为硝态氮；(3)废水经滤池下层铁-生物质碳、生物组合滤层处理后，进入上层滤层进一步处理；上层滤层与下层滤层相同，采用铁-生物质碳、生物滤层组合方式；经下层滤层处理后，废水中的大部分难降解有机物得以去除；同时，通过控制曝气量使上层处于缺氧状态，废水中的硝态氮在自氧反硝化菌的作用下，以Fe⁰为电子供体、以废水中碳酸根为无机碳源实现自氧脱氮。经上述生物滤池处理后，出水COD稳定低于60mg/L。

过滤结束反冲洗时，关闭原水泵16、原水泵进水管调节阀42、原水泵回流调节阀12、滤池进水管调节阀13、滤池出水管调节阀19，开启反冲洗水泵45、反冲洗泵回流管调节阀6、滤池反冲洗进水管调节阀8、反冲洗泵进水管调节阀2、反冲洗排水管调节阀20，即开始反冲洗；反冲洗结束后按过滤步骤进行正常过滤。

Claims (12)

1.一种染整废水层级处理工艺，其特征在于，采用的染整废水层级处理装置，包括原水泵(16)，原水泵(16)的原水泵进水管(43)与原水池(10)连接，原水泵进水管(43)上设有原水泵进水管调节阀(42)，还包括层级生物滤池(23)，层级生物滤池(23)底部的一侧连接滤池进水总管(17)；原水池(10)的上方设有原水泵回流管(11)，原水泵回流管(11)上设有原水泵回流管调节阀(12)，原水泵回流管(11)、原水泵(16)的原水泵出水管(15)接入滤池进水分管(44)，滤池进水分管(44)上设有滤池进水分管调节阀(13)、滤池进水管止回阀(14)；层级生物滤池(23)的上部设有出水集水槽(24)，出水集水槽(24)的一侧设有与其连通的出水集水总渠(22)，出水集水总渠(22)的底部分别连接反冲洗排水管(21)、滤池出水管(18)，反冲洗排水管(23)上设有反冲洗排水管调节阀(20)，滤池出水管(28)上设有滤池出水管调节阀(19)，滤池出水管(28)的出口端设于出水及反冲洗水池(1)的上方；出水及反冲洗水池(1)的底部与反冲洗泵(45)的反冲洗泵进水管(3)连接，反冲洗泵进水管(3)上设有反冲洗泵进水管调节阀(2)，反冲洗泵(45)的反冲洗泵出水管(4)及反冲洗泵回流管(5)接入滤池反冲洗进水管(7)，反冲洗泵回流管(5)上设有反冲洗泵回流管调节阀(6)，反冲洗泵回流管(5)的出口端设于出水及反冲洗水池(1)的上方；滤池反冲洗进水管(7)及滤池进水分管(44)与滤池进水总管(17)连通，滤池反冲洗进水管(7)上设有滤池反冲洗进水管调节阀(8)、反冲洗进水管止回阀(9)；层级生物滤池(23)底部的另一侧与鼓风机(38)的鼓风机空气管(35)连接，鼓风机空气管(35)上设有鼓风机空气管止回阀(36)、鼓风机空气管调节阀(37)，层级生物滤池(23)底部设有分别与滤池进水总管(17)、鼓风机空气管(35)连通的滤池穿孔布水管(46)、曝气及反冲洗微孔布气管(47)；所述染整废水层级处理工艺，包括以下步骤：

步骤1)：染整工艺排出的COD为500～800mg/L的废水经层级生物滤池(23)内底部的滤池穿孔布水管(46)进入层级生物滤池(23)，鼓风机(38)经曝气及反冲洗微孔布气管(47)向废水中充氧；

步骤2)：废水经曝气、铁-生物质碳层还原、氧化处理后，废水中部分有机物得以去除，同时，过滤层在好氧条件下将废水中的氨氮氧化为硝态氮；

步骤3)：废水进入上层的过滤层进一步处理；同时，通过控制曝气量使上层的过滤层处于缺氧状态，废水中的硝态氮在自养反硝化菌的作用下，以过滤层中的FeO 为电子供体、以废水中碳酸根或CO₂为无机碳源实现自养脱氮；

步骤4)：步骤2)、步骤3)中，废水中的磷与铁-生物质碳层经腐蚀释放的Fe³⁺生成FePO₄沉淀，并通过过滤层的截留作用将FePO₄沉淀去除；

所述铁-生物质碳层的制备方法为：将含水率为60％-90％的活性污泥加入反应罐中，投加量为罐体积的40％-85％，密闭加热，温度为140-220℃，加热1-8h后停止加热，将温度降至60-80℃后开启反应罐，投加质量为污泥干重5％-30％的铁粉，重新密闭反应罐，继续加热至180-240℃，加热0.5-4h，温度降至50℃以下卸料，离心分离后取沉淀物；沉淀物105℃烘干或自然风干后，将其用塑性网织布包裹成型，每包重20-80kg。

2.如权利要求1所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，所述层级生物滤池(23)内设有多层过滤层，滤池穿孔布水管(46)、曝气及反冲洗微孔布气管(47)设于最底部的过滤层中，其它过滤层的底部均设有一块用于固定的孔板。

3.如权利要求1或2所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，所述层级生物滤池(23)外侧设有至少一个检修人孔，检修人孔位于相邻过滤层之间。

4.如权利要求2所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，所述过滤层采用焦炭填料层或铁-生物质碳层，过滤层的底层设有可选的砾石承托层。

5.如权利要求4所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，所述层级生物滤池(23)内设有四层过滤层，从下至上依次为第一过滤层、第二过滤层、第三过滤层、第四过滤层，第一过滤层包括上层的铁-生物质碳层一(33)和下层的砾石承托层一(34)；第二过滤层包括上层的焦炭填料层一(30)、砾石承托层二(31)，其底部设有孔板一(32)；第三过滤层包括铁-生物质碳层二(28)，其底部设有孔板二(29)；第四过滤层包括上层的焦炭填料层二(25)和下层的砾石承托层三(26)，其底部设有孔板三(27)。

6.如权利要求5所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，所述层级生物滤池外侧相对于第一过滤层与第二过滤层之间设有检修人孔一(39)，相对于第二过滤层与第三过滤层之间设有检修人孔二(40)，相对于第四过滤层与顶部的出水集水槽(24)之间设有检修人孔三(41)。

7.如权利要求4或5所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，所述过滤层的厚度均为800～1000mm；焦炭填料层中焦炭滤料的粒径为5～10mm；砾石承托层的厚度为300mm；铁-生物质碳层的厚度为500～600mm。

8.如权利要求5所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，所述砾石承托层包括下层的100mm厚、粒径20～30mm的砾石层、中层的100mm厚、粒径10～20mm的砾石层及上层的100mm厚、粒径5～10mm的砾石层。

9.如权利要求1所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，过滤时，原水泵进水管调节阀(42)、原水泵回流调节阀(12)、滤池进水分管调节阀(13)、滤池出水管调节阀(19)、鼓风机空气管调节阀(37)开启，反冲洗泵回流管调节阀(6)、滤池反冲洗进水管调节阀(8)、反冲洗泵进水管调节阀(2)、反冲洗排水管调节阀(20)关闭，开启原水泵(16)、鼓风机(38)，即开始过滤；过滤结束反冲洗时，关闭原水泵(16)、原水泵进水管调节阀(42)、原水泵回流调节阀(12)、滤池进水管调节阀(13)、滤池出水管调节阀(19)，开启反冲洗水泵(45)、反冲洗泵回流管调节阀(6)、滤池反冲洗进水管调节阀(8)、反冲洗泵进水管调节阀(2)、反冲洗排水管调节阀(20)，即开始反冲洗；反冲洗结束后按过滤步骤进行正常过滤。

10.如权利要求1所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，所述步骤1)中层级生物滤池(23)的启动过程为：首先将城市污水处理厂二沉池污泥接种于层级生物滤池(23)中，前期运行时，控制水力负荷为设计负荷的30％～40％，再逐步增加至设计负荷。

11.如权利要求1所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，所述曝气及反冲洗微孔布气管(47)充氧的气水比为8～10:1；层级生物滤池(23)的水力负荷为2～5m³/(m²·h)。

12.如权利要求1所述的染整废水层级处理工艺，其特征在于，所述层级生物滤池(23)出水COD或浊度上升20％，即开始反冲洗；反冲洗的具体参数为：气冲洗强度为3～5L/(m²·h)，水冲洗强度为10～12L/(m²·h)，先气冲2～4min，然后水冲8～10min。

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