CN101767917B - 一种常规二级处理后纺织污水的再处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常规二级处理后纺织污水的再处理装置及方法，当经过常规二级处理之后的污水从臭氧一体化曝气生物过滤池底部进入的同时向该臭氧一体化曝气生物过滤池内通入曝气量为12m³/m³的空气和浓度为10-60g/m³的臭氧曝气，控制反应后的污水CODcr≤30mg/l，混合反应的污水向上经过陶粒层并从顶部出水，再进入多介质过滤器过滤去除残留的悬浮物后进入反渗透膜分离单元，在产水出口排出产水，从浓相出口排出CODcr≤100mg/l的浓水。本发明的优点是：可以最大程度地降解有机物，使膜分离的各相得到相对较优的水质，且浓相满足现有的排放标准，从而有效的对纺织污水进行深度处理，提高回收水率，减少污水和污染物的排放总量。

Description

一种常规二级处理后纺织污水的再处理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种对经常规二级处理之后的纺织污水再处理的方法及装置，尤其是涉及再处理后水可回用于纺织品生产加工的方法和装置。

背景技术

纺织行业废水具有水量大、成分复杂、对环境污染严重等特点。目前国内对该类废水的治理，大都还是以达标排放为目的。水资源的匮乏、经济的持续增长、人口的增多，必将导致水资源的相对紧缺。对纺织行业这类用水大户来说，对水资源进行回收利用，不仅是促进经济、环境、社会协调发展的需要，也是纺织行业可持续发展的需要。

纺织工业废水中的污染物主要是棉毛等纺织纤维上的污物、盐类和油脂类，以及加工过程中投加的各种浆料、染料、表面活性剂、染整加工助剂、酸、碱等。由于纺织加工过程工艺繁多，一方面造成污水成分复杂，处理困难；另一方面也提高了对用水水质的要求，综合两方面的结果是使纺织污水回用的难度大，成本高，难以在行业内普遍应用。

目前纺织行业普遍采用以二级生化处理法处理生产过程中产生的污水，同时需辅以必要的预处理和物理化学处理方法，将纺织污水处理至满足《GB/T4287-92》的标准后排放。但是达到这个标准的污水仍然含有较多难降解的表面活性剂和无机盐类，色度和硬度仍然比较高，不能作为纺织行业生产工艺用水回用于生产加工过程。

为了能更好的节约用水，尽可能的回收处理后的污水，现有技术中也出现了一些单独使用曝气生物滤池再次处理经过常规二次处理后的纺织污水的应用，但是由于曝气生物滤池归根到底仍只是一种生物处理工艺，应用于工业污水的处理时，受水质和污染物的局限，在有实用性的反应时间内，对纺织污水中部分结构稳定的有机物很难实现深度的降解。

目前，也有一些将膜分离技术引入纺织污水处理回用的应用。但是由于预处理不够充分，污水中的污染物降解得不够彻底，同时因为膜分离技术本身只是一种物理分离方法，并不能消除污染物，经过膜分离后的浓相是不能满足现行的排放标准的，只能再回到二级生化系统进行处理，后果是造成难降解物质和无机盐在生化系统中累积，时间一长就会致使生化系统无法运行。采用其它方法处理印染废水经过膜分离后的浓相，处理效果很难保证，处理成本也非常高。

CN101293726号中国专利文献公开了一种污水处理与分质回用的方法，其使用曝气生物过滤池作为膜分离的预处理工艺，其分阶段回收纺织工艺中的废水，经过处理后的废水也是分质回收利用，最后经膜处理后的浓相直接排入市政管道内。经过这样处理后的污水可以得到回用，但是由于使用普通的曝气生物过滤池，其处理的效果有限，经过膜单元(包括超滤和反渗透)分离后的污相的CODcr势必远远超过纺织染整行业的污水排放标准，仍然会存在超标排放的情形。

发明内容

本发明的目的是提供一种对常规二级处理后的纺织污水进行深度处理，使其满足回用于纺织品生产加工工艺用水水质要求且同时可以减少污水和污染物排放总量的纺织污水再处理方法及装置。

本发明的技术解决方案是：一种常规二级处理后纺织污水的再处理装置，它包括串联设置的臭氧一体化曝气生物过滤池、多介质过滤器和反渗透膜分离单元，其中曝气生物过滤池内填充陶粒，其底部分别设有污水进口、臭氧进口和空气进口，顶部出水口通过管道连接多介质过滤器顶部进水口，多介质过滤器底部通过管道连接反渗透膜分离单元的顶部进水口，反渗透膜分离单元的底部设有产水出口，浓相侧设有浓水出口。

臭氧一体化曝气生物过滤池内填充有陶粒，污水可以在其上进行生物氧化过程，底部通入臭氧，发生臭氧化学氧化过程，将污水中残留的大分子有机物发生臭氧氧化反应而断链，转化为小分子的物质，污水从底部向上方流动，随着高度增加，臭氧氧化过程逐渐过渡到生物氧化过程，污水中大部分难降解的有机物被分解转化，从而得到去除，经过这样处理的污水CODcr势必较低，反应后的污水进入多介质过滤器中除去残留的悬浮物，进入反渗透膜分离单元的污水中的无机盐类物质被截留成为浓水，通过反渗透膜的渗透液，成为产水，回用于生产，浓相也可以直接排放。使用这种处理装置，可以对纺织污水进行深度处理，去除不可降解物，减少浓水中有机物和盐类的含量，尽可能的充分回收利用污水，产水的回收率较高，且经过臭氧氧化和生物氧化，水体中的有机物消除程度高，相应浓水中的CODcr可控且较低，浓水排放可以满足《GB/T4287-92》的要求。

在所述臭氧一体化曝气生物过滤池和多介质过滤器之间设有二级曝气生物过滤池，即所述臭氧一体化曝气生物过滤池的顶部出水口通过管道连接二级曝气生物过滤池底部进水口，二级曝气生物过滤池的顶部出水口通过管道连接所述多介质过滤器顶部的进水口，二级曝气生物过滤池内填充陶粒，底部设有空气进口，可以对污水进行二次生物氧化反应，进一步提高污水中有机物的去除率。

在所述多介质过滤器和反渗透膜分离单元之间设有超滤膜分离单元，即所述多介质过滤器底部的出水口通过管道连接超滤膜分离单元的进水口，所述反渗透膜分离单元的进水口通过管道连接超滤膜分离单元的出水口，通过超滤膜分离单元，可以截留大部分的有机物，进一步降低浓水的CODcr指标。

本发明的另一技术解决方案是：一种常规二级处理后纺织污水的再处理方法，污水从臭氧一体化曝气生物过滤池底部进入的同时向该臭氧一体化曝气生物过滤池内通入曝气量为12m³/m³的空气和浓度为10-60g/m³的臭氧曝气，控制反应后的污水CODcr≤30mg/l，混合反应的污水向上经过陶粒层并从顶部出水，再进入多介质过滤器过滤去除残留的悬浮物后进入反渗透膜分离单元，在产水出口排出产水，从浓相出口排出CODcr≤100mg/l的浓水。通过控制臭氧加入量，实现控制臭氧一体化曝气生物滤池较低的出水CODcr，有利于降低反渗透浓水中CODcr指标。从反渗透的运行规律我们知道，反渗透浓水中的污染物含量与进水中的污染物含量和浓缩倍数密切相关，从数据上可以认为是接近两者的乘积，所以本发明在为了保证实现较高的浓缩倍数的同时，先力求降低进水的CODcr浓度，即通过臭氧曝气，控制生物滤池部分的出水CODcr≤30mg/l，这样反渗透系统中控制较高的回收率，也可以保证浓相出水的排放指标，从而满足纺织行业《GB/T4287-92》的排放要求，从而极大提高了本发明的实际应用范围。

从所述曝气生物过滤池顶部出水的污水，进入二级曝气生物过滤池底部并向上经过陶粒层从顶部出水，同时通入空气曝气，二级曝气生物过滤池出水进入所述多介质过滤器。通过增加的曝气生物过滤工艺，进一步减少出水有机物的浓度。

经过所述多介质过滤器过滤后的污水进入超滤膜分离单元进行超滤处理，超滤膜单元运行压力为0.06-0.09MPa，膜通量为0.7m/d。

所述反渗透单元的操作压力位0.8-1.1MPa，膜通量为0.3-0.5m/d。本发明的优点是：可以最大程度地降解有机物，使膜分离的各相得到相对较优的水质，且浓相满足现有的排放标准，从而有效的对纺织污水进行深度处理，提高回收水率，减少污水和污染物的排放总量。

附图说明

附图1为本发明实施例处理装置的结构示意图；

1、臭氧一体化曝气生物过滤池，2、陶粒，3、多介质过滤器，4、反渗透膜分离单元，5、二级曝气生物过滤池，6、超滤膜分离单元，7、污水泵，8、水泵，9、污水进口，10、臭氧进口，11、空气进口，12、空气进口，13、产水出口，14、浓水出口。

具体实施方式

实施例：

参阅图1，为一种纺织污水处理装置的结构示意图，它由顺次串联设置的臭氧一体化曝气生物过滤池1、二级曝气生物过滤池5、多介质过滤器3、超滤膜分离单元6和反渗透膜分离单元4组成，其中曝气生物过滤池1内填充陶粒2，其底部分别设有臭氧进口10、空气进口11以及与污水泵7出口相通的污水进口9，顶部出水口通过管道连接二级曝气生物过滤池5底部进水口，二级曝气生物过滤池5内填充有陶粒2，底部设有空气进口12，二级曝气生物过滤池5顶部出水口通过管道连接水泵8的入口，水泵8的出口通过管道连接多介质过滤器3顶部的进水口，多介质过滤器3底部出水口通过管道连接超滤膜分离单元6顶部的进水口，超滤膜分离单元6底部的出水口通过管道连接反渗透膜分离单元4的顶部进水口，反渗透膜分离单元4的底部设有产水出口13，浓相侧设有浓水出口14。陶粒2的直径为2-6mm。

本发明实施例的处理方法是：常规二级生化处理的沉淀池出水，首先通过污水泵7加压进入臭氧一体化曝气生物过滤池1中。本发明实例设置臭氧一体化曝气生物过滤池1和二级曝气生物过滤池5共两级生物过滤池，这两级生物过滤池均采取上流式运行，即污水从底部进入，从顶部流出。曝气生物过滤池1内分为臭氧化学氧化和生物氧化两个过程，滤池的下半部主要进行的是臭氧化学氧化过程，滤池的上半部主要进行的是生物氧化过程，随着高度的增加，臭氧化学氧化过程逐渐向生物氧化过程转换，控制这两个过程转换的关键是对臭氧投加浓度和水力停留时间的把握，既充分发挥化学氧化的作用，又不抑制生物氧化过程的进行。水力停留时间的控制是水处理的常规控制参数，即池容/处理量。如池容是10000方，处理量是5000方/天，停留时间就是2天。本实施例中，臭氧投加浓度为10-60g/m³。污水进入曝气生物过滤池1时，采用射流曝气或者鼓风曝气的方式将臭氧与污水混合，两者发生化学氧化反应，使污水中残留的大分子有机污染物发生氧化反应而断链，转化为小分子的物质。化学氧化反应结束后，污水上流经过4m高陶粒2，在曝气作用下，与陶粒2表面生长的生物发生生化反应，大部分有机污染物得到去除。污水经曝气生物过滤池1处理后，如果生物氧化过程的停留时间不够，可以选择进入二级曝气生物过滤池5。经过2-6小时的停留时间后，可以将污水的CODcr降低到30mg/l左右。二级曝气生物过滤池还可以降低臭氧一体化曝气生物过滤池中生物氧化过程的负荷。

污水经曝气生物过滤池1和二级曝气生物过滤池5处理后，通过水泵8送进多介质过滤器3去除残留的悬浮物，然后进入超滤膜分离单元6。超滤单元采用0.8-1.5bar的运行压力，0.7m/d左右的膜通量。通过超滤处理，污水中的有机污染物大部分被截留，剩下的含无机盐的污水进入反渗透膜分离单元4内，在8-16bar的压力下，水以0.3-0.5m/d的膜通量通过反渗透膜成为渗透液，即产水，通过产水出口13排出回收利用；而污水中的无机盐与一部分污水被反渗透膜截留，成为浓水，通过浓水出口14排出。由于在生物过滤池内已经控制了较低水平的CODcr，经过反渗透膜截留的浓水的CODcr可以控制到低于100mg/l左右的水平，满足现行要求的排放标准，可以直接排放。该技术可以根据污水水质情况，尤其是电导率的水平，控制产水有不同的回收率。

以下通过实验充分说明本发明的有益效果。

实验例中，采用本发明实施例的纺织污水处理装置，其中臭氧一体化曝气生物滤池的罐体高6米，底部1米处为臭氧反应区，上部设置4.5高的陶粒层，水力停留时间控制为2.6小时，二级曝气生化过滤池的罐体高4.5米，内置3.5米高的陶粒层，水力停留时间控制为2小时。臭氧一体化曝气生物过滤池内的臭氧加入量为10-60g/m³，曝气量为12m³/m³。二级曝气生化滤池的曝气流量1m³/min；超滤膜单元采用聚偏氟乙烯膜，运行压力为0.06-0.09MPa，膜通量为0.7m/d；反渗透单元采用聚酰胺复合膜，运行压力为0.8-1.1MPa，膜通量为0.3-0.5m/d。通过抽取污水处理各阶段的水体样本，检测其中的CODcr及电导率、色度指标，见下表：

	CODcr(mg/l)	电导率(μs/cm)	色度
				污水	80-120	6000	32
O3/BAF+BAF出水	30	6000	4
				UF+RO出水	＜10	200	1
浓水	80-100	20000	4

其中O³/BAF指臭氧一体化曝气生物过滤池，BAF指二级曝气生物过滤池，UF指超滤膜分离单元，RO指反渗透膜分离单元。

二级曝气生物过滤池的曝气量和水力停留时间是好氧生化水处理过程中的控制常规参数。前端臭氧一体化曝气生物滤池的处理效果和反渗透运行的回收率都要进行控制，同时控制的方法是：如果前端曝气生物滤池的出水CODcr为a、则反渗透浓相的浓缩倍数要小于100/a，即回收率必须小于(100-a)/100；前端曝气生物滤池的出水CODcr值越低，可以做到的回收率就越高。

相比现有技术中生物曝气池和反渗透结合的技术而言，本发明的方法与其的区别之处在于：

1、本发明中使用的臭氧一体化曝气生物过滤池，将臭氧的化学氧化作用与曝气生物滤池的生化作用协同起来，显著地提高了单元的处理效能。现有技术中使用的仅为常规的普通曝气生物池，处理效果有限。

2、本发明中通过控制生物过滤池出水的CODcr指标，实现反渗透系统浓相的直接排放，现有技术中往往不做如上的控制。本发明中通过在臭氧一体化曝气生物滤池将出水控制在30mg/l以下，使膜分离单元完全有能力在比较高的回收率时仍然保证浓相的CODcr在100mg/l以下(在有必要的情况下可以保证在60mg/l以下，如应对未来更加严格的排放标准)，使浓相满足了纺织染整行业的污水排放标准《GB4287-92》，可以实现达标排放。这是本发明在工艺组合和实用性设计上的重要创新，实现的效果和对行业标准的适应方面都是全新的。

超滤部分的运行控制条件不同。该专利中的超滤压力控制在0.1-0.3MPa，本发明中控制超滤压力在0.06-0.09MPa。

反渗透部分的运行控制条件不同。该专利中的反渗透运行压力控制在1.2-1.8MPa，本发明中反渗透控制压力在0.8-1.1MPa。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (7)

1.一种常规二级处理后纺织污水的再处理装置，其特征在于：它包括串联设置的臭氧一体化曝气生物过滤池、多介质过滤器和反渗透膜分离单元，其中臭氧一体化曝气生物过滤池内填充陶粒，其底部分别设有污水进口、臭氧进口和空气进口，顶部出水口通过管道连接多介质过滤器顶部进水口，多介质过滤器底部通过管道连接反渗透膜分离单元的进水口，反渗透膜分离单元的产水侧设有产水出口，浓相侧设有浓水出口。

2.根据权利要求1所述的一种常规二级处理后纺织污水的再处理装置，其特征在于：在所述臭氧一体化曝气生物过滤池和多介质过滤器之间设有二级曝气生物过滤池，即所述臭氧一体化曝气生物过滤池的顶部出水口通过管道连接二级曝气生物过滤池底部进水口，二级曝气生物过滤池的顶部出水口通过管道连接所述多介质过滤器顶部的进水口，二级曝气生物过滤池内填充陶粒，底部设有空气进口。

3.根根据权利要求1或2所述的一种常规二级处理后纺织污水的再处理装置，其特征在于：所述多介质过滤器和反渗透膜分离单元之间设有超滤膜分离单元，即所述多介质过滤器底部的出水口通过管道连接超滤膜分离单元顶部的进水口，所述反渗透膜分离单元进水口通过管道连接超滤膜分离单元顶部的出水口。

4.一种如权利要求1所述的常规二级处理后纺织污水的再处理方法，其特征在于：污水从臭氧一体化曝气生物过滤池底部进入的同时向该臭氧一体化曝气生物过滤池内通入曝气量为12m³/m³的空气和浓度为10-60g/m³的臭氧曝气，控制反应后的污水CODcr≤30mg/l，混合反应的污水向上经过陶粒层并从顶部出水，再进入多介质过滤器过滤去除残留的悬浮物后进入反渗透膜分离单元，在产水出口排出产水，从浓相出口排出CODcr≤100mg/l的浓水。

5.根据权利要求4所述的一种常规二级处理后纺织污水的再处理方法，其特征在于：从所述臭氧一体化曝气生物过滤池顶部出水的污水，进入二级曝气生物过滤池底部并向上经过陶粒层从顶部出水，同时通入空气曝气，二级曝气生物过滤池出水进入所述多介质过滤器。

6.根据权利要求5所述的一种常规二级处理后纺织污水的再处理方法，其特征在于：经过所述多介质过滤器过滤后的污水进入超滤膜分离单元进行超滤处理，超滤膜单元运行压力为0.06-0.09MPa，膜通量为0.7m/d。

7.根据权利要求4、5或6所述的一种常规二级处理后纺织污水的再处理方法，其特征在于：所述反渗透膜分离单元的操作压力为0.8-1.1MPa，膜通量为0.3-0.5m/d。

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