CN101024534A - 处理染料废水的生物－电化学组合系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及处理染料废水的生物－电化学组合系统及其操作方法。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-电化学组合系统及其操作方法
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-电化学组合系统及其操作方法。
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：COD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-电化学组合系统，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处理染料废水的生物-电化学组合系统的操作方法。
本发明的处理染料废水的生物-电化学组合系统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、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分别安装有气泵；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-电化学组合系统示意图。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。在废水处理系统中，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-电化学组合系统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1、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1，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-电化学组合系统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-电化学组合系统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10、上层好氧沟道11、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-电化学组合系统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-电化学组合系统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。
本发明的处理染料废水的生物-电化学组合系统的操作方法为：
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10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系统。该系统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系统。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1.本发明的处理染料废水的生物-电化学组合系统示意图。
图2.本发明的处理染料废水的生物-电化学组合系统中微电解过滤器示意图。
图3.本发明的处理染料废水的生物-电化学组合系统中生物膜厌氧反应器示意图。
图4.本发明的处理染料废水的生物-电化学组合系统中立体循环一体化氧化沟示意图。
图5.本发明的处理染料废水的生物-电化学组合系统中电解絮凝槽示意图。
图6.本发明的处理染料废水的生物-电化学组合系统中生物除臭反应器示意图。
附图标记
1.微电解过滤器进水管        2.铁屑和活性炭颗粒滤料区
3.集水区                    4.微电解过滤器出水管
5-1.装滤料口                5-2.卸滤料与观察口
6.生物膜厌氧反应器进水管    7.厌氧生物填料区
8.生物膜厌氧反应器出水管    9.立体循环一体化氧化沟进水管
10.曝气转刷                 11.上层好氧沟道
12.下层缺氧沟道             13.隔板
14.沉淀区                   15.立体循环一体化氧化沟出水管
16.电解絮凝槽进水管         17.极板
18.电解絮凝区               19.电解絮凝槽出水管
20.电源                     21.气泵
22.生物除臭反应器进气管     23.除臭生物填料区
24.生物除臭反应器出气管     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上的管线分别连通在一气体管线上，该管线再与生物除臭反应器相连通，并在该管线上安装一气泵。
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。在微电解过滤器内填装铁屑和活性炭颗粒；生物膜厌氧反应器内填装陶粒填料。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-电化学组合工艺处理，进水COD11600～30000mg/L，出水140mg/L左右(排放标准200mg/L)；进水氨氮1148～1347mg/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-电化学组合系统，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所述的系统，其特征是：所述的生物膜厌氧反应器、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分别安装有气泵；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所述的系统，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所述的系统，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所述的系统，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。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的系统的操作方法，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一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：所述的在废水处理时，废水靠重力流动，无中间提升泵。
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