CN100447100C - 处理染料废水的生物-电化学组合装置及其方法 - Google Patents

处理染料废水的生物-电化学组合装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及处理染料废水的生物-电化学组合装置及其方法。微电解过滤器通过管线与生物膜厌氧反应器相连通,生物膜厌氧反应器的液体出口通过管线与立体循环一体化氧化沟相连通,立体循环一体化氧化沟的液体出口通过管线与电解絮凝槽相连通;生物膜厌氧反应器和立体循环一体化氧化沟的气体出口分别通过管线与生物除臭反应器相连通。微电解过滤器对染料废水脱色;厌氧生物处理的作用是将水中的难降解有机物水解,改善废水的可生化性;立体循环一体化氧化沟是去除水中的有机物;电解槽的作用是去除水中残余的难降解有机物和悬浮颗粒污染物;染料废水及处理过程挥发的臭味气体由生物除臭反应器处理。处理后的水质可达到国家综合排放水标准。

Description

处理染料废水的生物-电化学组合装置及其方法技术领域本发明属于利用生物技术和电化学技术的协同作用处理染料废水的技术 领域,特别涉及一种处理染料废水的生物-电化学组合装置及其处理染料废水 的方法。背景技术染料废水是一种危害较大、处理难度较大的高浓度工业废水,它含有多种污染物质,主要的水质特征:C0D浓度高、色度高、难降解有机物浓度高, 水质波动大。目前国内外处理染料废水的主要技术有生物处理和物化处理, 物化处理技术包括混凝沉淀法、过滤法、加药气浮法、电解法、光催化氧化 法等;生物处理技术包括活性污泥和生物膜等,生物处理技术具有经济简便 等优点而被普遍采用。目前的技术处理染料废水,存在以下主要问题:(1) 物化处理技术虽有较好的处理效果,但成本昂贵,能耗大,易产生二 次污染。(2) 生物技术对难降解有机物的去除率较低,出水很难达到排放要求。 发明内容本发明的一目的在于克服现有处理染料废水设施面临的问题,将生物技 术与电化学技术有机结合,提供一种处理染料废水的生物一电化学组合装置, 为染料废水中污染物控制提供一条有效的途径。本发明的另一目的在于提供一种应用处理染料废水的生物-电化学组合 装置处理染料废水的方法。本发明的处理染料废水的生物一电化学组合装置由现有设备微电解过滤器、生物膜厌氧反应器、立体循环一体化氧化沟、电解絮凝槽、生物除臭反 应器五个单元组合构成;其中,微电解过滤器和电解絮凝槽属电化学技术, 生物膜厌氧反应器、立体循环一体化氧化沟、生物除臭反应器属生物技术。微电解过滤器通过管线与生物膜厌氧反应器相连通,生物膜厌氧反应器 的液体出口通过管线与立体循环一体化氧化沟相连通,立体循环一体化氧化 沟的液体出口通过管线与电解絮凝槽相连通;生物膜厌氧反应器的气体出口 和立体循环一体化氧化沟的气体出口分别通过管线与生物除臭反应器相连通。所述的生物膜厌氧反应器与生物除臭反应器相连通的管线上安装有气 泵;所述的立体循环一体化氧化沟与生物除臭反应器相连通的管线上安装有 气泵;或先将生物膜厌氧反应器、立体循环一体化氧化沟的排气管线相连通 在一管线上,该管线再与生物除臭反应器相连通,并在该管线上安装气泵。图1为本发明的处理染料废水的生物-电化学组合装置示意图。在微电解 过滤器内填装有铁屑和活性炭颗粒,利用铁元素和炭元素间形成的微电解作 用对染料氧化还原脱色,并对废水中悬浮颗粒过滤截留;生物膜厌氧反应器 内装有半软性纤维或陶粒填料,厌氧菌附着在其上生长,可将废水中的某些 难降解有机物水解成为易生化降解的小分子物质;立体循环一体化氧化沟分 为上下两层,上层为好氧区,下层为缺氧区,可有效去除水中的可生物降解 有机物并除氮;电解絮凝槽利用电絮凝和电极发生的氧化还原作用去除水中 残余的难降解有机物和悬浮颗粒污染物。生物膜厌氧反应器和立体循环一体 化氧化沟的顶部为封闭式,废水处理过程挥发的臭味气体通过气泵送入生物 除臭反应器净化。在废水处理装置中,废水靠重力流动,无中间提升泵。本发明的处理染料废水的生物-电化学组合装置中的微电解过滤器如图2 所示,该过滤器为圆柱体形状的容器,主要由进水管l、铁碳滤料区2、集水 区3、出水管4、装滤料口5-1,卸滤料与观察口 5-2等单元组成。在微电解过滤器的顶部开有装滤料口 5-1,上部安装有进水管l,下部开 有卸滤料与观察口5-2,底部安装有出水管4,在微电解过滤器的里面有装载 铁屑和活性炭颗粒的滤料区2,在铁屑和活性炭颗粒的滤料区2的下面与微电 解过滤器的底部之间为集水区3。本发明的处理染料废水的生物-电化学组合装置中的生物膜厌氧反应器如图3所示,该生物膜厌氧反应器为长方体形状的容器,主要由进水管6、生 物填料区7、出水管8等组成。在生物膜厌氧反应器的上部安装有出水管8,下部安装有进水管6,里面 为厌氧生物填料区7,填料采用半软性纤维或陶粒滤料。本发明的处理染料废水的生物-电化学组合装置中的立体循环一体化氧 化沟(专利申请号:01109727.2)的结构如图4所示:该立体循环一体化氧化 沟由进水管9、曝气转刷IO、上层好氧沟道ll、下层缺氧沟道12、隔板13、 沉淀区14、出水管15等单元组成。一容器,在容器里安装有一隔板13,隔板13将容器分成上层好氧沟道 11,下层缺氧沟道12,在容器的上部的一侧壁上安装有进水管9,在进水管9 的前方安装有曝气转刷10,在容器的另一侧壁里安装一竖板,将容器分割出 一沉淀区14,且沉淀区14的底部与下层缺氧沟道12相通,在沉淀区14的外 壁上,且与进水管9同一高度安装有出水管15。本发明的处理染料废水的生物-电化学组合装置中的电解絮凝槽如图5所 示:该电解絮凝槽由进水管16、极板17、电解絮凝区18、出水管19、电源 20等单元组成。一容器,在容器的下部安装有进水管16,上部安装有出水管19,两极板 17分别安装在容器的两侧,两极板17分别通过导线与电源20相连接,容器 的腔体构成电解絮凝区18。本发明的处理染料废水的生物-电化学组合装置中的生物除臭反应器如 图6所示:该生物除臭反应器由气泵21、进气管22、生物填料区23、出气管 24、淋水管25组成。一容器,在容器的下部安装有与容器外部气泵21连接的进气管22,在容 器里的上部安装有与水管连接的淋水管25,在淋水管25的下部有生物填料区 23,在容器的顶部安装有出气管24。本发明的应用处理染料废水的生物-电化学组合装置处理染料废水的方法为:将染料废水由微电解过滤器进水管1进入微电解过滤器,经铁屑和活性 炭颗粒滤料区2对废水脱色和截留废水中的悬浮固体,水向下过滤汇入集水 区3,然后经微电解过滤器出水管4流出;微电解过滤器内铁屑和活性炭颗粒 滤料的填装、补充、更换以及运行状况的观察可通过装滤料口 5-1及卸滤料 与观察口 5-2完成;微电解过滤器的出水由生物膜厌氧反应器的进水管6进 入生物膜厌氧反应器,废水流经厌氧生物填料7由出水管8排出,废水中的有机污染物被附着在半软性纤维或陶粒填料上的厌氧微生物降解,可改善废水的可生化性;生物膜厌氧反应器的出水由立体循环一体化氧化沟的进水管9 进入立体循环一体化氧化沟,废水与沟内污泥的混合液在曝气转刷io的推动 下在上层好氧沟道11和下层缺氧沟道12之间循环,可有效去除可生物降解 有机物和脱氮;上层好氧沟道11和下层缺氧沟道12由隔板13分隔;微生物 分解有机物和氨氮硝化所需溶解氧由曝气转刷10提供;混合液经沉淀区14 进行固液分离,污泥自动回流到立体循环一体化氧化沟内,而上清液经立体 循环一体化氧化沟出水管15和电解絮凝槽进水管16进入电解絮凝槽,利用 电极17发生的氧化还原和电絮凝作用去除水中残余的难降解有机物和悬浮颗 粒污染物,处理出水由出水管19排放;生物膜厌氧反应器和立体循环一体化 氧化沟有臭味气体逸出,通过气泵21抽吸并经生物除臭反应器进气管22送 入除臭生物填料区23,通过微生物的作用使臭味气体得到净化;净化后气体 由出气管24排放到大气中。为保持生物除臭填料具有一定的湿度和为微生物 提供必要的营养,定期通过淋水管25喷淋一定量的水和营养液。本发明将生物技术与电化学技术结合形成一种能够有效地处理染料废水 中的有机污染物及色度的装置。该装置不仅可处理染料废水中的污染物达到 国家综合排放水标准,而且同步将废水及废水处理过程中散发的臭味气体净 化,避免了二次污染,是一清洁型的废水处理装置。本发明具有水质净化效 果显著、占地面积小、运行成本低等特点。本发明的优点:(1)将电化学与生物技术有机结合,能够有效地去除染 料废水中的有机物、悬浮物和色度,使处理水达到排放标准;(2)厌氧反应 器中,无需搅拌设备,降低了动力消耗;(3)立体循环一体化氧化沟采用立体 循环方式可减少占地约50%; (4)电解絮凝槽利用电化学作用对悬浮颗粒进行絮凝,无需投加絮凝剂,简化了操作<附图说明图l.本发明的处理染料废水的生物-图2.本发明的处理染料废水的生物-图3.本发明的处理染料废水的生物-图4.本发明的处理染料废水的生物 沟示意图。图5.本发明的处理染料废水的生物-图6.本发明的处理染料废水的生物电化学组合装置示意图。 电化学组合装置中微电解过滤器示意图。 -电化学组合装置中生物膜厌氧反应器示-电化学组合装置中立体循环一体化氧化电化学组合装置中电解絮凝槽示意图。 -电化学组合装置中生物除臭反应器示意附图标记l.微电解过滤器进水管 3.集水区 5-l.装滤料口6.生物膜厌氧反应器进水管 8.生物膜厌氧反应器出水管 10.曝气转刷 12.下层缺氧沟道 14.沉淀区16.电解絮凝槽进水管 18.电解絮凝区 20.电源22.生物除臭反应器进气管 24.生物除臭反应器出气管2.铁屑和活性炭颗粒滤料区4.微电解过滤器出水管5-2.卸滤料与观察口7.厌氧生物填料区9.立体循环一体化氧化沟进水管ll.上层好氧沟道13.隔板15.立体循环一体化氧化沟出水管 17.极板19.电解絮凝槽出水管 21.气泵23.除臭生物填料区 25.淋水管具体实施方式实施例1:请参见图1〜6。微电解过滤器通过微电解过滤器出水管线4与生物膜厌 氧反应器相连通,生物膜厌氧反应器的液体出口通过生物膜厌氧反应器出水管线8与立体循环一体化氧化沟相连通,立体循环一体化氧化沟的液体出口通过立体循环一体化氧化沟出水管线15与电解絮凝槽相连通;生物膜厌氧反 应器的气体出口和立体循环一体化氧化沟的气体出口上的管线分别连通在--生物除臭反应器进气管线22上,该管线再与生物除臭反应器相连通,并在该 管线上安装一气泵21。将本发明应用于某染料公司的染料生产废水处理工程,处理废水量为 32m3/d,该废水的特点是污染物浓度高、含水合肼等多种有毒有害污染物质、 可生化性差、含碱量高,是典型的难处理的工业废水。该工程已经建成并试 运行。在微电解过滤器的铁屑和活性炭颗粒滤料区2内填装铁屑和活性炭颗 粒;生物膜厌氧反应器的厌氧生物填料区7内填装陶粒填料。生物膜厌氧反 应器利用城市污水厂的活性污泥驯化挂膜,立体循环一体化氧化沟的活性污 泥采用城市污水厂的污泥经驯化后投入运行。在该工程中,微电解过滤器中填装有铁屑与活性炭颗粒均匀混合的滤料;生 物膜厌氧反应器内填装用塑料制成的半软性纤维填料或陶粒填料,将立体循环一 体化氧化沟内经培养驯化的部分污泥排入其中,在厌氧条件下培养驯化使其附着在填料上,形成厌氧生物膜;立体循环一体化氧化沟内的活性污泥取自焦化厂污 水处理系统的污泥,并进行培养驯化,使其适应染料废水特性;生物除臭反应器内的生物填料为多孔的海绵块,通过接种和培养驯化使降解发臭物质的微生物附 着生长其上并发挥作用。一年多的工程运行结果表明,经本发明的处理染料废水的生物一电化学组合工艺处理,进水C0D11600〜30000mg/L,出水140mg/L左右(排放标准 200mg/L);进水氨氮1148〜13々7mg/L,出水小于20mg/L (排放标准25mg/L); SS出水45mh/L (排放标准100mg/L);进水pH值13,出水7. 9〜8. 1 (排放标 准6〜9);进水色度10〜20万倍,出水50倍(排放标准180倍),各项指标 达到国家污水综合排放标准。

Claims (8)

1.一种处理染料废水的生物-电化学组合装置,由微电解过滤器、生物膜厌氧反应器、立体循环一体化氧化沟、电解絮凝槽、生物除臭反应器组合构成;其特征是: 微电解过滤器通过管线与生物膜厌氧反应器相连通,生物膜厌氧反应器的液体出口通过管线与立体循环一体化氧化沟相连通,立体循环一体化氧化沟的液体出口通过管线与电解絮凝槽相连通;生物膜厌氧反应器的气体出口和立体循环一体化氧化沟的气体出口分别通过管线与生物除臭反应器相连通。
2. 根据权利要求1所述的装置,其特征是:所述的生物膜厌氧反应器与 生物除臭反应器相连通的管线上安装有气泵;立体循环一体化氧化沟与生物 除臭反应器相连通的管线上安装有气泵;或先将生物膜厌氧反应器、立体循 环一体化氧化沟的排气管线相连通在一管线上,该管线再与生物除臭反应器 相连通,并在该管线上安装气泵。
3. 根据权利要求1所述的装置,其特征是:所述的微电解过滤器内填装 有铁屑和活性炭颗粒。
4. 根据权利要求1所述的装置,其特征是:所述的生物膜厌氧反应器内 装有半软性纤维填料或陶粒填料。
5. 根据权利要求1所述的装置,其特征是:所述的生物膜厌氧反应器和 立体循环一体化氧化沟的顶部为封闭式。
6. —种应用权利要求1〜5任一项所述的装置处理染料废水的方法,其特征是:将染料废水由微电解过滤器进水管进入微电解过滤器,经铁屑和活性炭 颗粒滤料区对废水脱色和截留废水中的悬浮固体,水向下过滤汇入集水区,然后经微电解过滤器出水管流出;微电解过滤器的出水由生物膜厌氧反应器 的进水管进入生物膜厌氧反应器,废水流经厌氧生物填料由出水管排出,废 水中的有机污染物被附着在半软性纤维或陶粒填料上的厌氧微生物降解;生 物膜厌氧反应器的出水由立体循环一体化氧化沟的进水管进入立体循环一体化氧化沟,废水与沟内污泥的混合液在曝气转刷的推动下在上层好氧沟道和下层缺氧沟道之间循环,有效去除可生物降解有机物和脱氮;混合液经沉淀 区进行固液分离,污泥自动回流到立体循环一体化氧化沟内,而上清液经立 体循环--体化氧化沟出水管和电解絮凝槽进水管进入电解絮凝槽,利用电极 发生的氧化还原和电絮凝作用去除水中残余的难降解有机物和悬浮颗粒污染 物,处理出水由出水管排放;生物膜厌氧反应器和立体循环一体化氧化沟逸 出的臭味气体,通过气泵抽吸并经生物除臭反应器进气管送入除臭生物填料 区,通过微生物的作用使臭味气体得到净化;净化后气体由出气管排放到大 气中。
7. 根据权利要求6所述的方法,其特征是:所述的除臭生物填料区要定期喷淋水和营养液。
8. 根据权利要求6所述的方法,其特征是:在废水处理时,废水靠重力流动,无中间提升泵。
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