CN102260009B - 染料废水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种染料废水的处理方法，将经过预先处理的染料废水送入纳滤进水罐进行纳滤，形成体积较小的纳滤浓缩液和体积较大的纳滤透析液；所述纳滤浓缩液经过稀释降低盐含量，然后进行厌氧好氧处理；所述纳滤透析液进行活性炭吸附处理。本发明针对染料废水含盐量高、COD浓度高的特点，前端通过预先处理降低部分COD负荷，后端采用纳滤技术将污水中的盐与有机物分离。有机物浓度高的浓缩液经过稀释后，COD降低，同时盐含量降低，使厌氧好氧生化过程得以进行，从而完成污水的处理。透析液侧COD负荷低，通过活性炭吸附，盐分得以直接排放，吸附的有机物通过活性炭洗脱再生过程，经生化降解。该部分废水已经脱盐，不影响生化过程。

Description

染料废水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种废水处理，特别是涉及一种染料废水的处理方法。

背景技术

由于染料废水具有高COD、高色度、高含盐量，有机物难生化降解，水质和水量随时间变化较大(废水间接性排放)等特点，染料废水成为工业废水治理领域的难点。从二十世纪七十年代起，发达国家开始投入大量的资金进行环境治理，一方面改进生产工艺，实行源头控制，尽量减少生产中的废水排放量，另一方面又探索各种方法对染料废水进行净化处理。染料废水的处理包括各种方法，按照处理原理不同，可以将处理方法主要分为物理法、化学法和生物法。在实际应用中，单一的处理手段往往无法使染料废水达标排放，一般是几种方式联合处理。

1、物理法处理染料废水

用于染料废水处理的物理法通常包括萃取、吸附、离子交换、结晶、渗析、膜分离技术、混凝等方法，主要去除大砂粒、固体物和纤维屑等。

吸附法是应用具有较强吸附能力的吸附剂，使废水中的一种或者数种成分吸附于固体表面，这种过程发生在固液两相界面上，是流体混合物中的一种或数种在相界面上浓集的过程，包括物理吸附和化学吸附。在染料废水处理中，吸附法主要用在预处理(减少水处理主体装置的负荷，回收有用物质)和深度处理(提高水处理质量，满足回用水水质的要求)，不同的吸附剂对染料吸附具有不同的选择性，活性炭吸附效果好，但费用较高。

混凝法是染料废水经常采用的物化处理法之一。在染料工业废水中，常含有不同数量的悬浮体和溶胶，大小在10^-3～10^-9m范围内，这些物质自动凝聚成大颗粒并从分散介质中沉淀出来的速度很慢，对于这类废水的处理，一般要先进行悬浮体及溶胶的脱稳，投加一定量的混凝剂，悬浮性或胶体状态的污染物形成絮凝物沉淀析出，从而达到去除污染物质的目的。絮凝处理方法主要去除水体中的溶胶和悬浮体，同时也可以去除部分溶解性的杂质，并且絮凝处理可以改善污泥的脱水性能。混凝法的关键在于混凝剂的选择，投加量少，管理方便，并能取得最佳经济效果的混凝剂是最有生命力的。

2、化学法处理染料废水

化学法是通过氧化还原反应，将废水中的有机物分解为小分子有机物以及无机物，通常包括臭氧氧化、加氯氧化、射线氧化、光氧化、湿式空气氧化、电解氧化、燃烧等方法，主要用于调节pH值、脱色、降低COD、BOD等。

化学氧化法所指的范围很广，是直接用氧化剂(包括高锰酸钾、臭氧、次氯酸、双氧水、Fenton试剂等)进行氧化分解有机物的方法。它一般具有反应速度快，降解副产物少，广谱性好等优点。氧化剂不同，其投资和运行费用差异较大，但总的来说费用较高。因此，目前化学氧化法仅用于饮用水处理、特种工业用水处理、有毒工业废水处理和以回用为目的的废水深度处理等有限的场合。

电解法是一种传统的电化学技术，采用石墨、铁板、钛板等作极板，还可以加入NaCl、NaSO₄或以水中原有盐份作导电介质，对染料废水通电电解，阳极产生O₂或Cl₂，阴极产生H₂，新生态氧或NaClO的氧化作用及H₂的还原作用破坏了染料分子结构而脱色。此类方法尤其适合于预处理生化难降解的有机污染物。

微电解法是将铸铁屑作为滤料，使染料废水浸没或通过，利用Fe和C与溶液的电位差，产生电极效应。电极反应产物新生态H有较高的化学活性，能与染料废水中的多种组分发生氧化还原反应，破坏染料的发色结构。微电池中阳极产生新生态Fe²⁺，其水解产物的凝絮体具有较强的吸附能力。

3、生物法处理染料废水

生物处理技术是利用微生物将废水中的有机物分解除去，各种好氧和厌氧生物处理技术在染料废水处理中得到了一定的应用。调查发现，印染废水中虽然不可生化有机物含量较大，但是其中相当数量的无机还原物质可被氧化，不可降解物质通过物理或生物吸附聚于活性污泥或生物膜上即得到去除。

好氧法处理是生物处理主要的方法，在有氧的情况下，废水中的有机物通过活性污泥吸附、氧化、还原、合成过程，把有机物氧化成为简单无机物，好氧法处理的效率高，速度快，比较经济。

废水的厌氧生物处理是指在没有游离氧的情况下，厌氧微生物对有机物进行降解的稳定无害化处理过程。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解，转换为简单、稳定的化合物，同时释放能量。目前，比较先进且应用日趋广泛的是UASB反应器。

现在的处理工艺已经逐渐转向以厌氧—好氧联合处理为轴心与物化或化学方法结合的混合多级处理工艺，以期达到最佳处理效果。厌氧—好氧联合处理法的微生物对营养物质、温度、pH值有一定要求，虽然占地面积较大，管理复杂，但其对COD、BOD和色度去除率高，效果稳定的优点仍然使其在处理染料废水中占有重要的地位。

然而，虽然染料废水可以采用上述方法或者几种方式联合的方法进行处理，但是目前染料废水的处理仍不理想。主要原因如下：由于采用盐析方式生产染料的废水含盐量过高，盐含量高达8％-10％，高盐量无法完成厌氧—好氧的生化过程，虽然可以采用稀释的方法降低盐含量，但大量的染料废水需要数倍的清水稀释才能达到生化处理所能承受的盐含量要求，因此稀释的方法并不实现。另一方面，如果采用活性炭吸附方法，虽然此方法对盐含量无要求，但是废水中的高浓度使活性炭很快达到饱和状态，成本高，因此活性炭吸附法不能应用在主处理过程中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种染料废水的处理方法，该方法针对含盐量高的染料废水也可以有效去除COD、BOD和色度，且效果稳定。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种染料废水的处理方法，将经过预先处理的染料废水送入纳滤进水罐，随后经纳滤膜过滤，将原水分离成体积较小的纳滤浓缩液和体积较大的纳滤透析液；所述的纳滤浓缩液经过稀释降低盐含量，然后进行厌氧好氧处理；所述的纳滤透析液进行活性炭吸附处理。

所述预先处理包括以下步骤：

(1)预处理：染料废水经排水管网收集后首先经过格栅格网，去除水中所含的大颗粒悬浮物，然后流入均质调节池，在均质调节池停留一段时间，再由提升泵将废水送到pH调节池进行调酸处理；

(2)调酸和压滤处理：向pH调节池加入盐酸调酸并搅拌，调节pH至5，将废水中的染料析出，再将废水送入沉淀池沉降，沉淀池中的沉淀染料经过压滤机回收染料；沉淀池上层清液和压滤机出水再用硫酸酸化，经硫酸酸化后的废水进入微电解槽；

(3)微电解处理：经硫酸酸化后的废水在微电解槽中反应，微电解出水；微电解池采用固定床式，填料采用铁片，两片十字交叉后，堆放在微电解池中，内部折流以加强混合；

(4)混凝处理：所述的微电解出水用石灰中和，进入竖流式沉淀池沉降，沉淀池中上层的上清液进入砂滤池/罐进行砂滤，底部污泥进行压滤，压滤液返回步骤(1)中所述的均质调节池；

(5)砂滤和纳滤处理：经过砂滤后的废水的出水流量的大部分进入纳滤进水罐进行纳滤，小部分用于砂滤反冲洗，反冲洗水返回步骤(1)中所述的均质调节池。

经过预先处理的最后工序砂滤后的废水的出水流量的95％进入纳滤进水罐进行纳滤，形成所述的纳滤浓缩液和纳滤透析液；经过砂滤后的废水的出水流量的5％用于砂滤反冲洗。

所述的活性炭吸附处理为：纳滤透析液采用三级活性炭吸附，活性炭吸附饱和后，进行生物再生，反复利用。

所述的纳滤浓缩液与生活污水混合进行稀释。

所述纳滤浓缩液与生活污水混合的废水进行以下步骤的进一步处理：

(7)生活污水预处理：生活污水首先经过格栅格网，去除水中所含的大颗粒悬浮物，然后流入生活污水均质调节池，纳滤浓缩液直接进入生活污水均质调节池，纳滤浓缩液与生活污水混合的废水在生活污水均质调节池内停留一般时间，再由提升泵将水送到厌氧生化反应器；

(8)厌氧处理：生活污水均质调节池出水进入厌氧生化反应器进行高效厌氧生物处理；

(9)好氧处理：经厌氧生化反应器处理后的出水进入好氧生物反应器进一步降解有机物；经好氧处理后的污水可以达到排放要求。

经好氧处理后，还可再经混凝沉淀处理：混凝处理，向经好氧生物反应器处理后的废水中投加入聚合硫酸铁，使其终浓度达到100mg/L，通过混凝使废水中的胶体物质聚集成较大絮粒，通过沉淀从废水中去除，而混凝的颗粒经沉淀去除后，即可达标排放。

经过混凝沉淀处理后，还可再进行砂滤处理和回用步骤：经过混凝处理后的废水再经砂滤处理，生成水质达标的达标水，再进行过反渗透膜处理，用于生产产品的回用，其余浓缩液达标排放。

所述方法进一步包括污泥处理步骤：将染料废水处理部分和综合污水处理部分产生的污泥，由螺杆泵输送至污泥浓缩池，再抽升至污泥浓缩脱水一体化机械设备进行脱水，污泥上清液回流至步骤(7)生活污水均质调节池重新处理，泥饼外运。

采用上述方案后，本发明针对染料废水含盐量高(盐含量高达8％-10％)、COD浓度高的特点，前端先进行预先处理降低部分COD负荷(可以采用微电解-混凝工艺)，后端采用纳滤技术将污水中的盐与有机物进行分离。有机物浓度高的浓缩液与生活污水混合进行稀释后，COD降低，同时盐含量降低，使厌氧-好氧生化过程得以进行，从而完成污水的处理。纳滤透析液侧的COD负荷低，可以通过活性炭吸附，活性炭不会很快饱和，盐分得以直接排放，吸附的有机物通过活性炭洗脱再生过程，经生化降解。该部分废水已经脱盐，不影响生化过程。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种染料废水的处理方法，它包括以下步骤：

(1)预处理：废水经排水管网收集，进入本污水处理系统。废水首先经过格栅格网，去除水中所含的大颗粒悬浮物，然后流入均质调节池。在均质调节池内设水下搅拌机，为了使废水均质，停留时间设计为24小时，再由提升泵将废水送到pH调节池进行调酸处理。

传统的机械格栅和筛网分离效率很低，本设计选用机械旋转格栅，可去除固体物质，以保证后续工艺的顺利运行。

(2)调酸和压滤处理：向pH调节池加一定量盐酸调酸并搅拌，调节pH至5，将废水中的染料析出，再将废水送入沉淀池沉降，沉淀池中的沉淀染料经过压滤机回收染料。沉淀池上层清液和压滤机出水再用硫酸酸化，经硫酸酸化后的废水进入微电解槽。

利用染料在中性或酸性条件下难溶的特点，使染料自行析出，再用过滤或沉淀的方法，将大部分染料除去并回收利用，大大降低了后续处理负荷。

(3)微电解处理：所述的经硫酸酸化后的废水在微电解槽中反应，微电解出水。微电解池采用固定床式，填料采用铁片，两片十字交叉后，堆放在微电解池中，内部折流以加强混合。

微电解法综合了吸附和电解等方法的优点，可以通过调节停留时间等手段灵活地适应各种污染物的去除和多种污染物的共同分解。微电解法还具有设备简单、占地面小、易于配套其它处理单元、操作自动化、便于管理等优点。

(4)混凝处理：所述的微电解出水用石灰中和，进入竖流式沉淀池沉降，沉淀池中上层的上清液(废水流量的85％)进入砂滤池/罐进行砂滤，底部污泥(废水流量的15％)进行压滤，压滤液返回步骤(1)中所述的均质调节池。

(5)砂滤和纳滤处理：经过砂滤后的废水的出水流量的95％进入纳滤进水罐，经纳滤膜过滤后，大分子被纳滤膜截留，产生浓缩液，透过的分子比较小，形成较清澈的透析液，从而将原水分离成纳滤浓缩液和纳滤透析液；经过砂滤后的废水的出水流量的5％用于砂滤反冲洗，反冲洗水返回步骤(1)中所述的均质调节池。

所述的纳滤浓缩液(一般为纳滤进水流量的15％-20％)，进入生活污水侧均质调节池，所述纳滤透析液(一般为纳滤进水流量的80％-85％)进入活性炭吸附处理。纳滤浓缩液到生活污水均质调节池的管路预留三通。

(6)活性炭吸附处理：由于纳滤透析液的COD较高，为保证出水质量，纳滤透析液采用三级活性炭吸附，活性炭吸附饱和后，进行生物再生，反复利用。

所述步骤(5)中得到的小体积的纳滤浓缩液经过稀释使盐含量降低，从而得以进行厌氧—好氧生化处理，使废水符合排放要求。通常可以采用将纳滤浓缩液与生活污水混合的方式对纳滤浓缩液进行稀释，而纳滤浓缩液与生活污水混合的废水通过以下步骤进一步进行处理：

(7)生活污水的预处理：生活污水经排水管网收集，进入本污水处理系统，污水首先经过格栅格网，去除水中所含的大颗粒悬浮物，然后流入生活污水均质调节池。步骤(5)中的纳滤浓缩液直接进入生活污水均质调节池。生活污水均质调节池内设水下搅拌机，为了使水均质，停留时间设计为24小时，再由提升泵将水送到厌氧生化反应器进行厌氧处理。

(8)厌氧处理：均质调节池出水经过水泵提升后进入厌氧生化反应器，进行高效厌氧生物处理。废水经过厌氧降解以后可以去除大部分有机物，同时对较难降解的物质可以经过厌氧酸化分解为小分子有机物，有利于后续好氧生物处理。

(9)好氧处理：经厌氧生化反应器处理后的出水进入好氧生物反应器进一步降解有机物。好氧生物反应器是在好氧条件下利用好氧微生物使有机物分解成二氧化碳和水。经好氧处理后的污水可以达到排放要求。

(10)混凝沉淀处理：废水经过生化处理后，还有磷、部分难以降解的有机物、色度、SS等污染物，这些污染物通过后续物化处理进行去除，物化处理采用网格混凝沉淀池。进入混凝前，向经好氧生物反应器处理后的废水中投加一定剂量的聚合硫酸铁，使其终浓度达到100mg/L，通过混凝使废水中的胶体物质聚集成较大絮粒，通过沉淀从废水中去除，而混凝的颗粒经沉淀去除后，即可达标排放。

(11)砂滤处理和回用：经过混凝处理后的废水再经砂滤处理，生成水质达标的达标水，再将经砂滤处理处理后的达标水进行反渗透膜处理，用于生产产品的回用，设计回收率50％，其余浓缩液达标排放。

(12)污泥处理：将染料废水处理部分和综合污水处理部分产生的污泥，由螺杆泵输送至污泥浓缩池，再抽升至污泥浓缩脱水一体化机械设备进行脱水，污泥上清液回流至步骤(7)生活污水均质调节池重新处理，泥饼外运。

本发明废水处理实例如下：

染料废水原水：处理量300m³/d，COD约为6000～7000mg/L，盐含量5～8％；

生活污水原水：生活污水处理量1500m³/d，COD为200～300mg/L。

综合处理原水：染料废水经过预处理后，得到纳滤浓缩液处理量50～60m³/d，COD约为10000～20000mg/L，含盐量5～8％；将该废水与1500m³/d的生活污水混合后将盐含量降到1％以下，COD约为1500～2500mg/L，即为进入生化处理的原水。

表1所列为本发明各工艺步骤会对上述实例的处理效率表。

表1各工艺步骤处理效率表

Claims (8)

1.一种染料废水的处理方法，其特征在于：将经过预先处理的染料废水送入纳滤进水罐经纳滤膜进行过滤，将原水分离成体积较小的纳滤浓缩液和体积较大的纳滤透析液；所述的纳滤浓缩液经过稀释降低盐含量，然后进行厌氧好氧处理；所述的纳滤透析液进行活性炭吸附处理，采用三级活性炭吸附，活性炭吸附饱和后，进行生物再生，反复利用。

2.根据权利要求1所述染料废水的处理方法，其特征在于所述预先处理包括以下步骤：

（1）预处理：染料废水经排水管网收集后首先经过格栅格网，去除水中所含的大颗粒悬浮物，然后流入均质调节池，在均质调节池停留一段时间，再由提升泵将废水送到pH调节池进行调酸处理；

（2）调酸和压滤处理：向pH调节池加入盐酸调酸并搅拌，调节pH至5，将废水中的染料析出，再将废水送入沉淀池沉降，沉淀池中的沉淀染料经过压滤机回收染料；沉淀池上层清液和压滤机出水再用硫酸酸化，经硫酸酸化后的废水进入微电解槽；

（3）微电解处理：经硫酸酸化后的废水在微电解槽中反应，微电解出水；微电解池采用固定床式，填料采用铁片，两片十字交叉后，堆放在微电解池中，内部折流以加强混合；

（4）混凝处理：所述的微电解出水用石灰中和，进入竖流式沉淀池沉降，沉淀池中上层的上清液进入砂滤池/罐进行砂滤，底部污泥进行压滤，压滤液返回步骤（1）中所述的均质调节池；

（5）砂滤和纳滤处理：经过砂滤后的废水的出水流量的大部分进入纳滤进水罐进行纳滤，小部分用于砂滤反冲洗，反冲洗水返回步骤（1）中所述的均质调节池。

3.根据权利要求2所述染料废水的处理方法，其特征在于：经过预先处理的最后工序砂滤后的废水的出水流量的95%进入纳滤进水罐进行纳滤，形成所述的纳滤浓缩液和纳滤透析液；经过砂滤后的废水的出水流量的5%用于砂滤反冲洗。

4.根据权利要求1所述染料废水的处理方法，其特征在于：所述的纳滤浓缩液与生活污水混合进行稀释。

5.根据权利要求4所述染料废水的处理方法，其特征在于所述纳滤浓缩液与生活污水混合的废水进行以下步骤的进一步处理：

（7）生活污水预处理：生活污水首先经过格栅格网，去除水中所含的大颗粒悬浮物，然后流入生活污水均质调节池，纳滤浓缩液直接进入生活污水均质调节池，纳滤浓缩液与生活污水混合的废水在生活污水均质调节池内停留24小时，再由提升泵将水送到厌氧生化反应器；

（8）厌氧处理：生活污水均质调节池出水进入厌氧生化反应器进行高效厌氧生物处理；

（9）好氧处理：经厌氧生化反应器处理后的出水进入好氧生物反应器进一步降解有机物；经好氧处理后的污水可以达到排放要求。

6.根据权利要求5所述染料废水的处理方法，其特征在于：经好氧处理后，还可再经混凝沉淀处理：混凝处理，向经好氧生物反应器处理后的废水中投加入聚合硫酸铁，使其终浓度达到100mg/L，通过混凝使废水中的胶体物质聚集成较大絮粒，通过沉淀从废水中去除，而混凝的颗粒经沉淀去除后，即可达标排放。

7.根据权利要求6所述染料废水的处理方法，其特征在于：经过混凝沉淀处理后，还可再进行砂滤处理和回用步骤：经过混凝沉淀处理后的废水再经砂滤处理，生成水质达标的达标水，再进行过反渗透膜处理，用于生产产品的回用，其余浓缩液达标排放。

8.根据权利要求5、6或7所述染料废水的处理方法，其特征在于：其还包括污泥处理步骤：将染料废水处理部分或所述的纳滤浓缩液与生活污水混合后的综合污水处理部分产生的污泥，由螺杆泵输送至污泥浓缩池，再抽升至污泥浓缩脱水一体化机械设备进行脱水，污泥上清液回流至步骤（7）生活污水均质调节池重新处理，泥饼外运。

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