CN102249501B

CN102249501B - 一种发制品废水的处理装置及其处理方法

Info

Publication number: CN102249501B
Application number: CN 201110198331
Authority: CN
Inventors: 张世文
Original assignee: Boying Xiamen Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Boying Xiamen Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: CN102249501A

Abstract

本发明公开了一种发制品废水的处理装置，它包括相互配合的格栅井、集水井、曝气调节池、毛发过滤器、混凝池、絮凝池、初沉池、电解机、水解酸化池、缺氧池、好氧池、硝化池、二沉池、污泥池和污泥脱水装置，通过上述各装置的相互配合能使废水达到理想的处理效果。本发明还公开了利用上述处理装置处理发制品废水的处理方法，它主要包括以下步骤：絮凝沉淀、电解、厌氧处理、好氧处理以及沉淀。经过申请人反复的实践证明，通过上述各步骤有序配合能保证发制品废水处理后能达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。

Description

一种发制品废水的处理装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及环境工程领域，特别是指一种发制品废水的处理装置及其处理方法，经过处理的废水能达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。

背景技术

假发制品（俗称发制品或档发）是以人体的毛发、动物毛发和化纤为原料，通过酸洗、水洗、脱色、染色和整洗等工艺制成。参照图1，图1是以人体的毛发、动物毛发为原料的假发制品的生产工艺。参照图2，图2是以化纤为原料假发制品生产工艺。

假发制品生产过程中产生的废水俗称发制品废水或档发废水，来源主要有：蚀酸工序产生的含酸废水，即用硫酸浸泡头发上的油脂、污物，然后用氨中和、冲洗所排放的废水；染色废水，即头发用强碱、高温染色后，从染色槽中倾倒出的高碱带色废水；洗发废水，头发染色后用清水冲洗头发上的附色，然后再用洗发剂和柔软剂清洗、处理所排放的废水；车间冲洗废水和生活污水。因此发制品废水含有油脂、强氧化剂、染料、发胶、表面活性剂和柔软剂等，具有有机物浓度高、色度深、成分复杂、可生化性差和水质水量波动大等特点，废水常见水质指标如表1。

表1发制品废水原水水质情况

由表1可知，发制品废水原水水质主要表现为：

1）氨氮浓度高，因发制品生产过程中加入大量氨水导致废水中含有大量无机氨；

2）色度高，因发制品生产过程中加入大量染料，导致废水中含有大量有色染料；

3）成份复杂，可生化性差，发制品生产过程中会投加大量的NaC1O、H₂SO₄(浓)、H₂O₂、NaS₂0₃、焦磷酸钠、氨水、表面活性剂和无机助剂，同时人体毛发在加工过程中会脱落发胶、油脂、胶蛋白和维生素等。

综上所述，发制品工业用水量多，废水排放量大，污染物种类多、成分复杂，为了减少排放的污染，现有的发制品废水在排放前必须经过处理。目前，国内外对发制品废水的处理主要有物理法、化学法和生化法三大类。物理法主要有吸附（气浮）法、膜分离法、超声波气振法、蒸馏法等方法；化学法主要包括化学混凝法、化学氧化法、光化学催化氧化法、电化学法等方法。生化法主要包括厌氧法和好氧法等。目前发制品废水多采用物化与生化组合的处理方法，主要包括曝气调节、毛发过滤、絮凝、沉淀、水解酸化、好氧以及二次沉淀等步骤。但是，由于发制品废水含有油脂、强氧化剂、染料、发胶、表面活性剂和柔软剂等，具有有机物浓度高、色度深、成分复杂、可生化性差和水质水量波动大等特点，现有的处理方法存在处理效果差，排放废水的氨氮、色度、COD_Cr不达标，处理费用高等缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有的发制品废水存在化学药剂消耗多、污泥排放量大、处理后废水排放不达标等缺点，提供一种高氨氮去除率、高色度去除率和高COD_Cr去除率、化学药剂消耗少、产生污泥少、处理比较彻底的发制品废水的处理装置及其处理方法。

本发明的技术方案如下：

一种发制品废水的处理装置，它包括：格栅井、集水井、曝气调节池、毛发过滤器、混凝池、絮凝池、初沉池、电解机、水解酸化池、缺氧池、好氧池、硝化池、二沉池、污泥池和污泥脱水装置；所述的格栅井的进口与发制品废水出口联接，格栅井的出口与集水井入口联接，集水井出口与曝气调节池联接，曝气调节池出水口与毛发过滤器联接，毛发过滤器出水口与混凝池进水口联接，混凝池出水口与絮凝池进水口联接，絮凝池出水口与初沉池进水口联接，初沉池出水口与电解机进水口联接，电解机出水口与水解酸化池进水口联接，水解酸化池出水口与缺氧池进水口联接，缺氧池出水口与好氧池进水口联接，好氧池出水口与硝化池进水口联接，硝化池出水口与二沉池进水口联接，二沉池出水口与污水排放管道联接；初沉池和二沉池的污泥出口与污泥池联接，污泥池和污泥脱水装置之间设有污泥泵。

所述曝气调节池、混凝池和絮凝池上还分别设有pH调节剂加药装置、混凝剂加药装置和絮凝剂加药装置。

所述处理装置还包括一使好氧池的混合液回流至缺氧池的混合液回流泵。

所述电解机的阳极为金属或石墨电极，所述电解机的阴极为铁阴极、铝阴极、不锈钢阴极、镍阴极、钛或锌阴极，且所述阳极和阴极表面均覆盖有纳米级贵金属氧化物。

本发明所述的发制品废水处理方法通过采用如上所述的发制品废水处理装置，并经过如下步骤实现的：

a、絮凝沉淀

发制品废水进入格栅过滤，除去大颗粒固体物后流入集水井，经污水泵泵入曝气调节池，加入pH调节剂调节pH为6-8，并经曝气充分混合，经毛发过滤器过滤后泵入混凝池，每吨废水加入絮凝剂600～1200g反应完全后进入絮凝池，每吨加入5～9g助凝剂进行絮凝反应，然后进入初沉池，初沉池中的沉淀（即污泥）经过泵和管道送入污泥池中，最后在污泥脱水装置中进行过滤分离，初沉池中的废水则进入电解机；

b、电解

将絮凝沉淀处理后的废水泵入电解机电解。电解的工作电压为2～1000V, 相邻两电极间的电压为2～24 V，电流密度为1～300mA/cm²，废水在电解机中的停留时间为2～25s。

c、厌氧处理

电解处理后的废水依次进入水解酸化池和缺氧池中，使废水中的大分子有机物在产酸菌的作用下水解酸化成小分子有机物，再经过缺氧池中厌氧菌、兼氧菌等各种微生物的吸附、发酵、产甲烷等共同作用下分解成甲烷和二氧化碳，提高B/C值，改善可生化性，有利于后续处理；同时通过缺氧池中反硝化细菌的反硝化作用脱除废水中的氨氮；

d、好氧处理

厌氧处理后的废水依次进入好氧池和硝化池内，利用好氧池内的好氧微生物进一步氧化分解废水中的有机物，深度去除废水中的COD_Cr和BOD₅；利用硝化池内的硝化细菌的硝化作用和亚硝化细菌的亚硝化作用使氨态氮转化为硝态氮或亚硝态氮；

e、沉淀

好氧处理后的废水流入二沉池，进一步去除废水中的COD_Cr、BOD₅、SS等，二沉池的出水可达标排放，二沉池底部的污泥一部分经泵回流至缺氧池中，另一部分通过管道流入污泥池中，再经污泥脱水装置过滤分离成滤液和泥饼，滤液经管道回流至集水井中，而泥饼则外运。

在步骤a中，所述的絮凝剂为铝盐、铁盐、聚铝、聚铁中的一种或多种组合；所述的助凝剂为聚丙烯酰胺；所诉pH调节剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、石灰中的一种。

在步骤b中，所述的纳米催化电解机的结构见中国专利CN102010038A，阳极为以钛为基板，在基板表面覆盖有晶粒为15～32nm的纳米贵金属氧气物涂层的惰性电极。所述纳米催化电解机的阴极为铁阴极、铝阴极、不锈钢阴极、镍阴极、钛或锌阴极等。所述纳米催化电解机的工作电压为2～500V，两电极间的电压为2～8 V，电解密度为10～300mA/cm²，保持废水在纳米催化电解机中的停留时间为2～5s。

纳米催化电解发制品废水时，产生的游离基氯[Cl]、游离基氧[O]和羟基[OH]等杀灭废水中微生物、氧化分解废水中的有机物、铵离子，使废水中的有机物质大环开环，长链断链，既消除了废水的色度，也去除了臭味，还提高废水的可生化性，并使废水在电场作用下脱稳，废水中的悬浮物、胶体、带电微粒，形成较大颗粒。此外，废水中的阳离子、阴离子分别向阴极和阳极移动，在阴极和阳极发生双电层作用和多电层作用，形成沉淀诱发絮凝作用，加速杂质沉降；电解产生的氢气小气泡还具有气浮效果。

所述絮凝沉淀处理后的废水泵入电解机电解，电解处理后，废水中的氨氮应小于或等于100mg/L，使得后续的生化效果达到最佳。

采用纳米催化具有如下突出效果：

首先，通过电解使废水中的大环化合物开环，长链断链，提高了废水的可生化性，产生的游离基氧化分解有机物，快速降低COD_Cr，从而为后续的厌氧工序创造了更好的生化条件；

其次，通过电解产生的多种游离基（强氧化性物质）杀灭废水中的微生物，使后续的厌氧处理中能培育出更大的优势菌群，发挥更好的生化效果，使厌氧处理的出水水质更好；

第三，氧化分解废水中的无机铵，使铵离子转化为氮气和水，氨氮的脱除率可达80～90%，使进入生化前废水的氨氮小于100mg/L，同时消除水中臭味；

第四，大幅度降低废水的色度，电解产生的初生态的氯[Cl]、羟基[OH]和初生态的氧[O]等强氧化性自由基可以氧化分解残留于废水中发色基团、助色基团，降低废水色度，达到脱色的目的；

第五，除臭，电解产生的多种游离基（强氧化性物质）氧化分解废水中的发臭基团，使废水脱臭；

第六，电解时废水中的阳离子和阴离子分别向电解机电解槽的阴极和阳极移动，发生双电层作用，在阴极和阳极附近形成沉淀，从而降低废水中的重金属离子含量，从而减轻重金属离子对后续工序中厌氧、好氧微生物的抑制、毒害作用。

在步骤d中，所述好氧池内的混合液部分回流至缺氧池中，回流比为3：1或2:1，有利于缺氧池中反硝化细菌的反硝化作用脱除废水的氨氮。

如上所述，各步骤的处理效果如表2。

表2 各步骤的处理效果

注：括号内的为去除率。

由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）絮凝剂的用量减少1/2～3/5，减少单位产品化学药剂的消耗和节约药剂成本；

（2）污泥的排放量减少1/2～3/5，大幅度减少污泥处理成本；

（3）通过上述各步骤有序配合能保证发制品废水处理后的达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。

（4）纳米催化电解机采用表面覆盖有具有良好催化效果晶粒为15～32nm的纳米催化涂层的惰性电极作阳极，阳极不消耗，成本低，电效率高，吨废水处理消耗的电能大幅度减少，对废水COD_Cr、氨氮、悬浮物、色度去除率更高。

附图说明

图1为以毛发为原料的假发制品的工艺流程图。

图2为以化纤为原料的假发制品的工艺流程图。

图3为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

参照图3，一种发制品废水的处理装置，它包括：格栅井1、集水井2、曝气调节池3、毛发过滤器4、混凝池5、絮凝池6、初沉池7、电解机8、水解酸化池9、缺氧池10、好氧池11、硝化池12、二沉池13、污泥池14和污泥脱水装置15。电解机8的阳极为金属或石墨电极，电解机8的阴极为铁阴极、铝阴极、不锈钢阴极、镍阴极、钛或锌阴极，且所述阳极和阴极表面均覆盖有纳米级贵金属氧化物。

格栅井1的进口与发制品废水出口联接，格栅井1的出口与集水井2入口联接，集水井2出口与曝气调节池3联接，曝气调节池3出水口与毛发过滤器4联接，毛发过滤器4出水口与混凝池5进水口联接，混凝池5出水口与絮凝池6进水口联接，絮凝池6出水口与初沉池7进水口联接，初沉池7出水口与电解机8进水口联接，电解机8出水口与水解酸化池9进水口联接，水解酸化池9出水口与缺氧池10进水口联接，缺氧池10出水口与好氧池11进水口联接，好氧池11出水口与硝化池12进水口联接，硝化池12出水口与二沉池13进水口联接，二沉池13出水口与污水排放管道联接；初沉池7和二沉池13的污泥出口均与污泥池14联接，污泥池14和污泥脱水装置15之间设有污泥泵16，污泥池14内的污泥可通过污泥泵16泵入污泥脱水装置15中过滤分离；好氧池11和缺氧池10之间还设有使好氧池11的混合液回流至缺氧池10的混合液回流泵110。

曝气调节池3、混凝池5和絮凝池6上还分别设有pH调节剂加药装置、混凝剂加药装置、絮凝剂加药装置，PH调节剂加药装置、混凝剂加药装置、絮凝剂加药装置可分别向曝气调节池、混凝池和絮凝池内加入适量的PH调节剂、混凝剂以及絮凝剂。

300吨/日的发制品废水处理工程。所述的发制品废水原水经测定指标如表3所示。

表3 发制品废水原水的水质情况

步骤a、絮凝沉淀

废水按15ｍ³/h的流速进入格栅井1过滤，除去大颗粒固体物后流入集水井2，再经污水泵按15ｍ³/h的流速泵入曝气调节池3，加入pH调节剂（通常为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、石灰中的一种）调节pH为6-8，并经曝气充分混合，然后通过毛发过滤器4过滤脱除细小杂质后泵入混凝池5，每吨废水加入800~1000g聚合氯化铝（絮凝剂也可以是铝盐、铁盐、聚铁的一种或多种的组合）反应完全后进入絮凝池6，每吨废水加入5~9g聚丙烯酰胺（PAM）进行絮凝反应，然后进入初沉池6，污泥沉淀经泵和管道送入污泥池14中，最后在污泥脱水装置15中进行过滤分离，废水则进入电解机8。

步骤b、电解

废水经过絮凝沉淀后流入电解机8电解，所述电解机8为纳米催化电解机，其工作电压为48V，电流密度为150mA/cm²，两极间的电压为了4.2 V，废水在电解机8内的停留时间为5s。纳米催化微电解产生的强氧化性的自由基，即初生态的氯[Cl]、氧[O]和羟基[OH] 能快速氧化分解废水中的有机物质，使废水中难于生化降解的大有机分子开环、断链、大分子分解为小分子，为生化提供更好的条件；同时使废水中的染料分子的发色基团、助色基团氧化或还原为无色基团，达到脱色的目的，降低COD_Cr和提高废水的可生化；此外，还可以杀灭废水中微生物，并使废水中的悬浮物、胶体、带电微粒在电场作用下形成较大颗粒。

步骤c、厌氧处理

电解后的废水依次进入水解酸化池9和缺氧池10，进一步降低废水中的COD_Cr，提高B/C值，改善可生化性，有利于后续处理；同时，通过缺氧池10中反硝化细菌的反硝化作用脱除废水中的氨氮，达到去除氨氮的效果。

步骤d、好氧处理

厌氧处理后的废水依次进入好氧池11和硝化池12内，利用好氧微生物进一步氧化分解废水中的有机物，深度去除废水中的COD_Cr和BOD₅，同时利用硝化细菌的硝化作用和亚硝化细菌的亚硝化作用使氨态氮转化为硝态氮或亚硝态氮。好氧池11中的混合液以2:1的比例回流至缺氧池10中，利用缺氧池10中的反硝化细菌的反硝化作用脱除废水的氨氮。

步骤e、沉淀

好氧处理后的废水流入二沉池13进行沉淀分离，进一步去除废水中的COD_Cr、BOD₅、SS等，二沉池13的出水可达标排放，出水的水质情况如表4所示；二沉池13底部的污泥一部分经泵回流至缺氧池10中，另一部分通过管道流入污泥池14中，再经污泥脱水装置15过滤分离成滤液和泥饼，滤液经管道回流至集水井2中，而泥饼则外运。

表4 出水水质情况

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.一种发制品废水的处理装置，其特征在于它包括：格栅井、集水井、曝气调节池、毛发过滤器、混凝池、絮凝池、初沉池、电解机、水解酸化池、缺氧池、好氧池、硝化池、二沉池、污泥池和污泥脱水装置；所述的格栅井的进口与发制品废水出口联接，格栅井的出口与集水井入口联接，集水井出口与曝气调节池联接，曝气调节池出水口与毛发过滤器联接，毛发过滤器出水口与混凝池进水口联接，混凝池出水口与絮凝池进水口联接，絮凝池出水口与初沉池进水口联接，初沉池出水口与电解机进水口联接，电解机出水口与水解酸化池进水口联接，水解酸化池出水口与缺氧池进水口联接，缺氧池出水口与好氧池进水口联接，好氧池出水口与硝化池进水口联接，硝化池出水口与二沉池进水口联接，二沉池出水口与污水排放管道联接；初沉池和二沉池的污泥出口与污泥池联接，污泥池和污泥脱水装置之间设有污泥泵。

2.如权利要求1所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于：所述曝气调节池、混凝池和絮凝池上还分别设有pH调节剂加药装置、混凝剂加药装置、絮凝剂加药装置。

3.如权利要求1所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于：所述处理装置还包括一使好氧池的混合液回流至缺氧池的混合液回流泵。

4.如权利要求1所述的一种发制品废水的处理装置，其特征在于：所述电解机的阳极为金属或石墨电极，所述电解机的阴极为铁阴极、铝阴极、不锈钢阴极、镍阴极、钛或锌阴极,且所述阳极和阴极表面均覆盖有纳米级贵金属氧化物。

5.一种发制品废水的处理方法，其特征在于：它采用权利要求1所述的一种发制品废水的处理装置，所述处理方法包括以下步骤：

a、絮凝沉淀

发制品废水进入格栅井过滤，除去毛发、大颗粒固体物后流入集水井，接着再泵入曝气调节池，在曝气调节池中加入pH调节剂调节pH为6-8，并经曝气充分混合，然后通过毛发过滤器过滤后泵入混凝池，每吨废水加入絮凝剂600～1200g，待反应完全后进入絮凝池，在絮凝池中按每吨废水加入5～9g助凝剂进行絮凝反应，然后进入初沉池，初沉池中的沉淀送入污泥池中，最后在污泥脱水装置中进行过滤分离，初沉池中的废水则进入电解机；

b、电解

将絮凝沉淀处理后的废水泵入电解机电解，电解的工作电压为2～1000V, 相邻两电极间的电压为2～24 V，电流密度为1～300mA/cm²，废水在电解机中的停留时间为2～25s；

c、厌氧处理

电解处理后的废水依次进入水解酸化池和缺氧池中，在水解酸化池内废水中的大分子有机物在产酸菌的作用下水解酸化成小分子有机物，再经过缺氧池中厌氧菌、兼氧菌的吸附、发酵、产甲烷共同作用下分解成甲烷和二氧化碳，提高B/C值，改善可生化性；同时通过缺氧池中反硝化细菌的反硝化作用脱除废水中的氨氮；

d、好氧处理

e、沉淀

好氧处理后的废水流入二沉池，二沉池的出水可达标排放，二沉池底部的污泥一部分经泵回流至缺氧池中，另一部分通过管道流入污泥池中，再经污泥脱水装置过滤分离成滤液和泥饼，滤液经管道回流至集水井中，而泥饼则外运。

6.如权利要求5所述的一种发制品废水的处理方法，其特征在于：步骤a中所述的絮凝剂为铝盐、铁盐、聚铝、聚铁中的一种或多种的组合；所述的助凝剂为聚丙烯酰胺；所述pH调节剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、石灰中的一种。

7.如权利要求5一种发制品废水的处理方法，其特征在于：步骤b中电解为纳米级催化电解，其工作电压为2～500V, 相邻两电极间的电压为2～8 V，电流密度为10～300mA/cm²，废水在电解机中的停留时间为2～5s。