CN108892312A - 一种磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，其特征在于，印染废水经铁盐混凝沉淀后，再经生化处理，得到的泥水混合液在二沉池中静沉，部分污泥回流至生化处理***，剩余污泥与混凝沉淀产生的铁泥一起排入污泥浓缩池进行浓缩处理后进行水热反应得到水热混合液；水热混合液通过磁分离装置将磁性生物炭富集和分离；富集的磁性生物炭部分返回至混凝段以强化絮凝沉淀效果，部分返回至污水生化处理段以提高废水生化处理效能，未被磁分离装置分选的剩余水热液经浓缩脱水后外运处置，浓缩的上清液及脱水液返回至生化处理***。本发明可强化废水的处理效果并实现了污泥功能化改性，操作简单，改善了废水生化处理效果及污泥的资源化利用。

Description

一种磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法。
背景技术
印染废水组分复杂、常含有多种染料，色度高、毒性强，可降解性差，而且浓度高、废水量大，是较难处理的工业废水之一。随着国家节能减排要求的提高，印染废水有机物(COD)排放标准普遍提高。其中，废水直排水体的标准提高至一级B(COD＜60mg/L)或一级A标准(COD＜50mg/L)。由于染料和染料中间体的变化以及化学浆料的大量使用，使废水中含有大量难降解有机物，可生化性差，现有的印染废水处理工艺在生化段处理效果不佳，要实现达标排放，技术难度大。
印染废水中比较典型的难降解有机物有聚乙烯醇(PVA)、苯胺等。PVA是经纱上浆的主要浆料，生物化学稳定性好，这也使得含PVA的印染退浆废水具有COD浓度高、可生化性差等特点，处理难度大。而偶氮染料的大量使用，是印染废水中苯胺类污染物的主要来源。苯胺在水体环境中稳定性强、难生物降解，能长期残留，传统处理技术难以奏效。此外，在混凝沉淀工序中会将大量铁盐投入废水，不仅会产生大量污泥，铁盐本身还可能会对水体造成二次污染。因此，将混凝沉淀段产生的铁泥以及生化段产生的剩余污泥进行功能化改性，强化印染废水生化处理，提高其附加值，具有较大的现实意义和实践价值。
本发明报道了一种磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，通过对浓缩后的剩余活性污泥与含铁混凝污泥进行水热反应，实现了污泥向磁性生物炭的转化，再通过磁分离装置将磁性生物炭进行富集和分离。分选出的磁性生物炭返回至污水生化处理段及混凝沉淀段。磁性物质可以对活性污泥中的微生物产生一定的磁性生物效应，有效提高微生物的生物活性，加快废水中有毒有害污染物的生化反应速率。生物炭释放的铁离子可促进微生物的生长代谢，且可改善污泥的沉降性能和脱水性能，提高废水的处理效果，尤其是难降解PVA及苯胺的去除。另外，磁性物质还可以强化絮凝反应，提高沉降速度和表面负荷，减少沉淀池的占地面积以及药剂投加量。
发明内容
本发明所要解决的问题是将污泥转化成磁性生物炭，并循环利用以强化印染废水混凝沉淀效果和生物处理效能，同时提高难降解有机物的去除效率。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：印染废水经铁盐混凝沉淀后，再经生化处理，得到的泥水混合液在二沉池中静沉，部分污泥回流至生化处理***，剩余污泥与混凝沉淀产生的铁泥一起排入污泥浓缩池进行浓缩处理；
步骤2)：将浓缩后的污泥与混凝沉淀产生的铁泥泵入水热反应釜中，加热进行水热反应得到水热混合液，实现磁性生物炭的转化；
步骤3)：水热混合液通过磁分离装置将磁性生物炭富集和分离；富集的磁性生物炭部分返回至混凝段，部分返回至污水生化处理段，未被磁分离装置分选的剩余水热液经浓缩脱水后外运处置，浓缩的上清液及脱水液返回至生化处理***。
优选地，所述步骤1)中回流至生化处理***的污泥为污泥总量的50～100％。
优选地，所述步骤1)中的浓缩处理采用重力浓缩，处理时间为12～20h；浓缩后的污泥浓度为15～25g/L。
优选地，所述步骤2)中浓缩后的污泥的注入量为水热反应釜容积的40％～85％；加热方式采用蒸汽加热、导热油加热或电加热方式，加热温度为160～240℃；水热反应时间为0.5～5h。
优选地，所述步骤2)中水热反应时采用低速机械搅拌或底部搅拌的方式维持污泥混合不沉淀，低速机械搅拌的速度为60～150rpm/min。
优选地，所述步骤3)中水热混合液以2～3L/min的速度流入磁分离装置，磁分离装置的磁场强度为0.1～1.5T，水热混合液中干物质质量的65％～80％被分离富集为磁性生物炭；富集的磁性生物炭10％～30％返回至印染废水处理工艺的混凝阶段，70％～90％返回至污水生化处理段；未被磁分离装置分选的水热混合液经浓缩3～5h后，再经脱水后外运处置。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本方法使用的磁性生物炭，可以强化絮凝反应，提高沉降速度和表面负荷，减少沉淀池的占地面积以及药剂投加量。磁性物质还会对微生物产生一定的磁性生物效应，可有效提高微生物的生物活性，加快废水中有毒有害污染物的生化反应速率；
(2)本方法使用的磁性生物炭，会不断释放铁离子，铁离子既可以提高污泥的絮凝性和沉淀性，也有助于生化反应***中微生物的生长，实现污水生化***的高效稳定；
(3)浓缩污泥在水热反应中一定程度破坏了污泥絮体结构，促使EPS溶解，使结合水转化为自由水；铁离子通过电中和作用促使污泥颗粒絮凝从而改善污泥脱水性能，未经磁分离的水热液无需调理可直接实现高效脱水。
附图说明
图1为本发明提供的磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法的流程图。
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1
一种磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，包括以下步骤：
(1)某印染废水处理厂采用水解酸化-厌氧-好氧的生化处理工艺对污水中的有机物及营养物质氮进行去除。于实验室构建与印染废水处理厂相同的两组工艺反应器，接种相同浓度的该污水处理厂的活性污泥，生化反应进水COD浓度为450-550mg/L，经混凝沉淀及生化处理，运行稳定后，两组反应器的出水COD浓度为110-150mg/L。
(2)如图1所示，其中一组反应器，污水经生化反应后，进入二沉池进行泥水分离，回流污泥比为80％，剩余部分同混凝沉淀污泥一起进入污泥浓缩池，重力浓缩处理12h，浓缩后污泥的浓度为16g/L。浓缩污泥排入水热反应釜，在水热反应釜中，浓缩底泥的注入量为水热反应釜容积的50％，采用蒸汽加热，密闭加热至釜内污泥温度为180℃，机械搅拌，搅拌速度80rpm/min，水热反应1h。
(3)水热后的污泥以2.5L/min通过磁分离装置，磁场强度1T，富集率70％。富集的磁性生物炭15％返回至混凝段，85％返回至污水生化处理段。剩余水热液经浓缩脱水后外运处置，浓缩的上清液及脱水液返回至生化处理***。
(4)另一组反应器，污水经生化反应后，进入二沉池进行泥水分离，回流污泥比为80％，剩余部分的污泥全部排入污泥浓缩池，浓缩池的污泥经石灰调理并板框压滤。
(5)运行15天后，采用磁性生物炭循环利用的实验组，处理效果进一步提高，混凝沉淀池COD去除效率提高10％，沉淀表面负荷提高至5m3/(m2·h)，生化段出水COD浓度为60-80mg/L，PVA浓度为10-30mg/L，苯胺类未检出。
实施例2
一种磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，包括以下步骤：
某生活污水处理厂采用倒置A2O工艺对污水中的有机物，营养物质氮磷进行去除。运行稳定后，出水COD浓度为65-85mg/L，未能达到一级B标准(COD＜60mg/L)。因此考虑用本发明提出的磁性生物炭强化废水处理效能的方法，具体实施方法如图1所示，污水经生化反应后，进入二沉池进行泥水分离，回流污泥比为60％，剩余部分同混凝沉淀污泥一起进入污泥浓缩池，重力浓缩处理15h，浓缩后污泥的浓度为18g/L。所有浓缩污泥排入水热反应釜，在水热反应釜中，浓缩底泥的注入量为水热反应釜容积的50％，采用蒸汽加热，密闭加热至釜内污泥温度为200℃，机械搅拌，搅拌速度70rpm/min，水热反应90min。水热后的污泥以2.0L/min通过磁分离装置，磁场强度1T，富集率75％。富集的磁性生物炭20％返回至混凝段，80％返回至污水生化处理段。剩余水热液经浓缩脱水后外运处置，浓缩上清液及脱水液返回至调节池。运行30天后，改造以后的污水处理厂处理效果进一步提高，混凝沉淀池COD去除效率提高15％，沉淀表面负荷提高至6.5m3/(m2·h)，生化段出水COD浓度为35-45mg/L，已达到一级A标准(COD＜50mg/L)。

Claims (6)

1.一种磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：印染废水经铁盐混凝沉淀后，再经生化处理，得到的泥水混合液在二沉池中静沉，部分污泥回流至生化处理***，剩余污泥与混凝沉淀产生的铁泥一起排入污泥浓缩池进行浓缩处理；
步骤2)：将浓缩后的污泥与混凝沉淀产生的铁泥泵入水热反应釜中，加热进行水热反应得到水热混合液，实现磁性生物炭的转化；
步骤3)：水热混合液通过磁分离装置将磁性生物炭富集和分离；富集的磁性生物炭部分返回至混凝段，部分返回至污水生化处理段，未被磁分离装置分选的剩余水热液经浓缩脱水后外运处置，浓缩的上清液及脱水液返回至生化处理***。
2.如权利要求1所述的利用磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，其特征在于，所述步骤1)中回流至生化处理***的污泥为污泥总量的50～100％。
3.如权利要求1所述的利用磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，其特征在于，所述步骤1)中的浓缩处理采用重力浓缩，处理时间为12～20h；浓缩后的污泥浓度为15～25g/L。
4.如权利要求1所述的利用磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，其特征在于，所述步骤2)中浓缩后的污泥的注入量为水热反应釜容积的40％～85％；加热方式采用蒸汽加热、导热油加热或电加热方式，加热温度为160～240℃；水热反应时间为0.5～5h。
5.如权利要求1或4所述的利用磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，其特征在于，所述步骤2)中水热反应时采用低速机械搅拌或底部搅拌的方式维持污泥混合不沉淀，低速机械搅拌的速度为60～150rpm/min。
6.如权利要求1所述的利用磁性生物炭强化印染废水处理效能的方法，其特征在于，所述步骤3)中水热混合液以2～3L/min的速度流入磁分离装置，磁分离装置的磁场强度为0.1～1.5T，水热混合液中干物质质量的65％～80％被分离富集为磁性生物炭；富集的磁性生物炭10％～30％返回至印染废水处理工艺的混凝阶段，70％～90％返回至污水生化处理段；未被磁分离装置分选的水热混合液经浓缩3～5h后，再经脱水后外运处置。
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