CN103523996B - 一种印花退浆混合废水的处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种印花退浆混合废水的处理装置和方法。所述的印花退浆混合废水的处理装置，其特征在于，包括集水调节池、强化循环高效厌氧生物反应器、好氧生物接触氧化池、气浮池、高级氧化池和曝气生物滤池。本发明尤其适用于由印花和退浆工艺产生的高氨氮、高浓度印花退浆混合废水的处理，在印染企业将印花工艺产生的高浓度、高氨氮废水与退浆工艺产生的高浓度、高碱性废水分流，混合后使用本发明的工艺系统对其进行有效处理；也可以与印染厂其它污染物浓度相对较低的废水处理工艺相结合，形成企业完整的废水处理系统，实现对已有废水系统的改造与升级。

Description

一种印花退浆混合废水的处理装置和方法

技术领域

本发明属于印染废水处理领域，尤其适用于由印花和退浆工艺产生的高氨氮、高浓度退浆印花混合废水的处理，在印染企业将印花工艺产生的高浓度、高氨氮废水与退浆工艺产生的高浓度、高碱性废水分流，混合后使用本发明的工艺系统对其进行有效处理，或者与印染厂其它污染物浓度相对较低的废水处理工艺相结合，形成企业完整的废水处理系统。

背景技术

纺织印染工业是我国的传统的支柱产业之一，这些年来随着中国人均纤维消费量的增加，国内规模以上的纱、布服装和化纤的产量均跃居世界首位。纺织行业的兴盛也带来了严重的环境污染问题。据最新资料统计，纺织印染废水占总体工业废水排放量的35％，当前印染废水已成为当前最主要的水体污染源之一。

印花废水的污染物主要来自调色、印花滚筒、印花筛网的冲洗水及后处理的皂洗、水洗、洗印花衬布的废水。印花废水粘性大，有机物含量高且多为芳烃和杂环化合物，还混有酚类、苯胺、碱等，另外在棉织物印花过程中还使用大量尿素作为助溶剂、吸湿剂，使印花废水的含氮量很高。印花废水中的氮化物主要以有机氮的形式存在，初始废水中氨氮浓度较低，而随着废水经厌氧水解酸化作用后，有机氮逐步转化为氨氮，厌氧处理后的出水中氨氮浓度升高。高总氮的水质特征，常规的水解酸化、活性污泥等处理工艺处理无法实现总氮达标排放的要求。

印染加工的第一个工序是退浆。在印染厂里，前处理产生的COD量占到总COD排放量的60％～70％，其中退浆大约占到80％，印染厂的总COD排放量中退浆环节占了50％-55％。纺织浆料包括天然淀粉、变性淀粉和化学浆料(以PVA和丙烯酸类为主)，对于化学浆料由于它们的可生化性极差，常规的废水生物处理工艺无法实现对其有效处理。

目前，实际工程中印花废水、退浆废水与其它印染废水是混和在一起处理的，这样不仅增加了综合印染废水的处理难度和处理费用，而且常规的废水处理工艺也难以实现对其高标准处理后的达标排放，更不用说回用。

针对印染企业节能减排和可持续发展的现实要求，寻求低成本、高效率的高氨氮、高浓度印花退浆混合废水的处理工艺，具有重要的现实需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高氨氮、高浓度印花退浆混合废水的处理装置和方法，该方法具有处理效果好、运行费用低、操作简单等特点。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种印花退浆混合废水的处理装置，其特征在于，包括集水调节池、强化循环高效厌氧生物反应器、好氧生物接触氧化池、气浮池、高级氧化池和曝气生物滤池。

优选地，所述的强化循环高效厌氧生物反应器包括壳体，壳体内从下到上依次设有布水混合区、颗粒污泥膨胀区、一级三相分离器、精处理区、二级三相分离器和出水区，颗粒污泥膨胀区和精处理区内接种厌氧颗粒污泥，出水区连接外循环回流管的一端，布水混合区内设有布水器，布水混合区的底部连接进水管，进水管连接外循环回流管的另一端，一级三相分离器和二级三相分离器的顶端分别连接一级上升管和二级上升管，一级上升管和二级上升管连接气液分离器，气液分离器连接沼气收集管和内循环下降管，内循环下降管的出水口位于布水器上方，沼气收集管连接沼气收集系统。

更优选地，所述的颗粒污泥膨胀区和精处理区中颗粒污泥的接种量皆为其容积的1/3～1/2。

优选地，所述的好氧生物接触氧化池内设置复合填料，好氧生物接触氧化池池底铺设微孔曝气管，由鼓风机供氧。

本发明还提供了一种印花退浆混合废水的处理方法，其特征在于，采用上述的印花退浆混合废水的处理装置，将印花退浆混合废水依次用集水调节池、强化循环高效厌氧生物反应器、好氧生物接触氧化池、气浮池、高级氧化池和好氧生物处理系统进行处理，所得的达标尾水排放或者进一步深度处理。

优选地，所述的印花退浆混合废水进入集水调节池进行水量水质调节后，加盐酸调节混合废水pH值至6.8～7.0。

优选地，所述的好氧生物接触氧化池的出水投加化学药剂聚合氯化铝和聚丙烯酰胺后进入气浮池。

更优选地，所述的聚合氯化铝PAC的加药量为40～100ppm，聚丙烯酰胺PAM的加药量0.5～2.0ppm。

优选地，所述的气浮池的出水进入高级氧化池，所述的高级氧化池分为第一pH值调节区，第二pH值调节区，氢氧化铁沉淀区，第三值pH调节区，气浮池的出水依次经过第一值pH调节区、第二pH值调节区、氢氧化铁沉淀区和第三pH值调节区，在第一pH值调节区中调节废水的pH为3.5～4.0，第二pH值调节区中调节废水的pH值为8.0～8.5，第三pH值调节区中调节废水的pH为7.0～8.0，高级氧化池的第一pH值调节区采用Feton试剂(Fe²⁺和H₂O₂的药剂组合)作为强氧化剂，并通过曝气提高系统的去除效率。

优选地，所述的高级氧化池出水直接进入曝气生物滤池，或者高级氧化池出水进入印染厂的其它废水(如不包括高浓度、高氨氮含量退浆与印花混合废水的其它污染物含量相对较低的染整废水)处理所用的好氧生物处理系统，与其它废水混合后再进入曝气生物滤池。

优选地，所述的曝气生物滤池采用下进上出的方式，滤料层和滤板中间设置30cm高的卵石承托层，卵石承托层中卵石的直径1～3cm，滤料为陶粒或活性炭，滤料层的高度为1.5～3m，滤料的粒径为0.8～2.5mm；曝气生物滤池配套进水系统、出水系统、曝气系统和反冲洗系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用强化循环高效厌氧生物反应器代替传统的厌氧水解池，强化循环高效厌氧生物反应器是一种适合当前高浓度印花退浆废水处理需求的厌氧反应器，在保持内循环反应器分级处理的基础上引入外循环系统，其具有良好的污泥截留性能、较高的抗冲击负荷能力和良好的水力条件。

2、本发明采用的强化循环厌氧生物反应器可以较彻底地实现对有机氮(为棉织物印花工艺中大量使用的尿素)的铵化，在系统内氨氮浓度为1000～1500mg/L条件下不影响系统的处理效果，在进水COD浓度为10000～20000mg/L条件下，系统对COD的去除效率为65～75％，从而大大减轻了其它系统降解COD的负担，也大大降低了废水处理系统的综合运行费用。

3、本发明采用的生物接触氧化法，在此工艺段实现对厌氧生物处理系统中并未彻底降解的有机物的进一步无机化，同时实现对部分氨氮的硝化作用。

4、本发明使用的气浮池，在此工艺段实现对生物接触氧化池出水中SS和部分胶体的去除，为后续强氧化处理中强氧化剂的有效利用创造条件。

5、PVA和丙烯酸类浆料可生化性极差，PVA在一般的生物处理系统中的半衰期甚至超过15天，这也是含退浆废水的染整废水难以实现较彻底处理的重要原因。本发明使用的Fenton试剂高级氧化系统，针对退浆废水中难生物降解的聚乙烯醇(PVA)等化学浆料进行强氧化，可以较彻底地解决退浆废水难以生化处理的难题；在此工艺段中，部分氨氮也被氧化为硝态氮。

6、本发明使用的曝气生物滤池有两个作用，其一是实现对染整废水的深度处理，包括有机物的彻底碳化和脱色(在适当的负荷条件下，曝气生物滤池的出水COD浓度小于50mg/L，色度小于2～4倍(稀释倍数法))；其二是实现对废水中总氮的有效去除，在进水总氮500mg/L条件下，可以实现出水总氮小于15mg/L。

7、本发明也可以用于对已有染整废水处理系统的升级改造，通过增加高效厌氧反应器、高级氧化和曝气生物滤池等工艺措施，有效解决了高氨氮、高浓度印花退浆废水中有机物和氨氮的处理问题，而且具有工艺运行综合成本低、运行效果稳定、操作方便等特点。

附图说明

图1为印花退浆混合废水的处理装置结构示意图；

图2为强化循环高效厌氧生物反应器结构示意图；

图3为曝气生物滤池结构示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1

如图1所示，为印花退浆混合废水的处理装置结构示意图，所述的印花退浆混合废水的处理装置，包括集水调节池1、强化循环高效厌氧生物反应器2、好氧生物接触氧化池3、气浮池4、高级氧化池5和曝气生物滤池6。采用上述的印花退浆混合废水的处理装置进行印花退浆混合废水处理方法的具体步骤为：将印花退浆混合废水依次用集水调节池1、强化循环高效厌氧生物反应器2、好氧生物接触氧化池3、气浮池4、高级氧化池5和好氧生物处理系统进行处理，所得的达标尾水排放或者进一步深度处理。

印花退浆混合废水经2mm的格栅过滤去除颗粒较大的杂质后进入集水调节池，废水在集水调节池内进行充分的搅拌和混合，以均衡水质和水量，并用盐酸调节废水的pH降至6.9，集水调节池出水经水泵提升至强化循环高效厌氧反应器2。

如图2所示，为强化循环高效厌氧生物反应器结构示意图，所述的强化循环高效厌氧生物反应器2包括壳体2-1，壳体2-1内从下到上依次设有布水混合区、颗粒污泥膨胀区2-14、一级三相分离器2-7、精处理区2-15、二级三相分离器2-8和出水区，颗粒污泥膨胀区14和精处理区15内接种厌氧颗粒污泥，出水区连接外循环回流管2-11的一端，布水混合区内设有布水器2-3，布水混合区的底部连接进水管2-2，进水管2-2连接外循环回流管2-11的另一端，一级三相分离器2-7和二级三相分离器2-8的顶端分别连接一级上升管2-4和二级上升管2-5，一级上升管2-4和二级上升管2-5连接气液分离器2-9，气液分离器2-9连接沼气收集管2-12和内循环下降管2-6，内循环下降管2-6的出水口位于布水器2-3上方，沼气收集管2-12连接沼气收集系统2-13。所述的颗粒污泥膨胀区14和精处理区15中颗粒污泥的接种量皆为其容积的1/2。需要处理的废水和外循环回流水由进水管2进入颗粒污泥膨胀区14，并与内循环下降管6内的污泥和出水均匀混合，经与颗粒污泥膨胀区14内的颗粒污泥充分接触反应后，废水中的大部分有机物被微生物降解产生沼气，沼气被一级三相分离器7收集，由一级上升管4进入气液分离器9，沼气上升时将颗粒污泥膨胀区14内的部分废水和污泥一同带入气液分离器9中。当沼气由沼气收集管12排出后，泥水混合物则由内循环6回到颗粒污泥膨胀区14底部，从而实现内循环。经过颗粒污泥膨胀区14的处理过的废水进入精处理区15，废水中剩余的有机物可被精处理区15内颗粒污泥进一步降解，产生的沼气由二级三相分离器8收集，通过二级上升管5进入气液分离器9。处理过的上清液部分由出水管10排走，部分进入外循环回流管11，通过抽吸泵进入进水管2，实现外循环。强化循环高效厌氧生物反应器内厌氧颗粒污泥中的水解酸化菌将大分子有机物分解生成有机酸和乙醇，产氢产乙酸菌对有机物和乙醇做进一步的分解并代谢产生氢气和乙酸，产甲烷菌则将H₂、CO₂、乙酸以及其它一些化合物转化为甲烷。该系统中，废水水力停留时间为14h，COD平均去除效率约68％。

经过厌氧处理后，废水的COD、色度和SS大幅度降低且废水的可生化性得到提高，出水自流至好氧生物接触氧化池3，好氧生物接触氧化池3内设置纤维复合填料，好氧生物接触氧化池3池底铺设微孔曝气管，由鼓风机供氧。废水中的大部分有机物在好氧生物接触氧化池3得到降解。所述的好氧生物接触氧化池3的出水投加化学药剂聚合氯化铝PAC(加药量70ppm)和聚丙烯酰胺PAM(加药量1.0ppm)后自流至气浮池4进行混凝气浮和固液分离，产生的污泥进入污泥池。

所述的气浮池4的出水通过加废酸调节pH至3.5～4.0进入高级氧化池5，所述的气浮池4的出水进入高级氧化池5，所述的高级氧化池5分为第一pH值调节区，第二pH值调节区，氢氧化铁沉淀区，第三值pH调节区，气浮池4的出水依次经过第一值pH调节区、第二pH值调节区、氢氧化铁沉淀区和第三pH值调节区，在第一pH值调节区中调节废水的pH为3.5，第二pH值调节区中调节废水的pH值为8.0，第三pH值调节区中调节废水的pH为7.0，高级氧化池5的第一pH值调节区采用Feton试剂(Fe²⁺和H₂O₂的药剂组合)作为强氧化剂，并通过曝气提高系统的去除效率。之后，用液碱调节pH至8.0后，大部分Fe³⁺以絮状体沉淀出来；再调节出水pH值至7.0，经水泵提升进入曝气生物滤池6，对废水中的有机物和总氮做进一步的降解。

如图3所示，所述的曝气生物滤池6采用下进上出的方式，滤料层6-1和滤板6-2中间设置30cm高的卵石承托层6-3，卵石承托层6-3中卵石的直径2cm，滤料为活性炭，滤料层的高度为2m，滤料的粒径为2mm；曝气生物滤池6配套进水管6-4、出水系统6-5、曝气用空气管6-6、反冲洗用空气管6-7和反冲洗水进水6-8。

高氨氮、高浓度印花退浆混合废水经本发明工艺处理后，出水水质见表1。

表1高氨氮、高浓度印花退浆混合废水经处理后水质指标

指标

pH

CODCr(mg/L)

BOD5(mg/L)

TN(mg/L)

SS(mg/L)

色度

原水

12～14

10000～20000

1758～3547

350～1040

1146～2580

200～380

出水

7.0～8.5

≤50

≤5

≤15

≤5

≤4

Claims (9)

1.一种印花退浆混合废水的处理装置，其特征在于，包括依次连接的集水调节池（1）、强化循环高效厌氧生物反应器（2）、好氧生物接触氧化池（3）、气浮池（4）、高级氧化池（5）和曝气生物滤池（6）；所述的强化循环高效厌氧生物反应器（2）包括壳体（2-1），壳体（2-1）内从下到上依次设有布水混合区、颗粒污泥膨胀区（2-14）、一级三相分离器（2-7）、精处理区（2-15）、二级三相分离器（2-8）和出水区，颗粒污泥膨胀区（14）和精处理区（15）内接种厌氧颗粒污泥，出水区连接外循环回流管（2-11）的一端，布水混合区内设有布水器（2-3），布水混合区的底部连接进水管（2-2），进水管（2-2）连接外循环回流管（2-11）的另一端，一级三相分离器（2-7）和二级三相分离器（2-8）的顶端分别连接一级上升管（2-4）和二级上升管（2-5），一级上升管（2-4）和二级上升管（2-5）连接气液分离器（2-9），气液分离器（2-9）连接沼气收集管（2-12）和内循环下降管（2-6），内循环下降管（2-6）的出水口位于布水器（2-3）上方，沼气收集管（2-12）连接沼气收集系统（2-13）。

2.如权利要求1所述的印花退浆混合废水的处理装置，其特征在于，所述的颗粒污泥膨胀区（14）和精处理区（15）中颗粒污泥的接种量皆为其容积的1/3~1/2。

3.如权利要求1所述的印花退浆混合废水的处理装置，其特征在于，所述的好氧生物接触氧化池（3）内设置复合填料，好氧生物接触氧化池（3）池底铺设微孔曝气管，由鼓风机供氧。

4.一种印花退浆混合废水的处理方法，其特征在于，采用权利要求1-3中任一项所述的印花退浆混合废水的处理装置，将印花退浆混合废水依次用集水调节池（1）、强化循环高效厌氧生物反应器（2）、好氧生物接触氧化池（3）、气浮池（4）、高级氧化池（5）和好氧生物处理系统进行处理，所得的达标尾水排放或者进一步深度处理。

5.如权利要求4所述的印花退浆混合废水的处理方法，其特征在于，所述的印花退浆混合废水进入集水调节池（1）进行水量水质调节后，加盐酸调节混合废水pH值至6.8~7.0。

6.如权利要求4所述的印花退浆混合废水的处理方法，其特征在于，所述的好氧生物接触氧化池（3）的出水投加化学药剂聚合氯化铝和聚丙烯酰胺后进入气浮池（4）。

7.如权利要求4所述的印花退浆混合废水的处理方法，其特征在于，所述的气浮池（4）的出水进入高级氧化池（5），所述的高级氧化池（5）分为第一pH值调节区，第二pH值调节区，氢氧化铁沉淀区，第三值pH调节区，气浮池（4）的出水依次经过第一值pH调节区、第二pH值调节区、氢氧化铁沉淀区和第三pH值调节区，在第一pH值调节区中调节废水的pH为3.5~4.0，第二pH值调节区中调节废水的pH值为8.0~8.5，第三pH值调节区中调节废水的pH为7.0~8.0，高级氧化池（5）的第一pH值调节区采用Fenton试剂作为强氧化剂，并通过曝气提高系统的去除效率。

8.如权利要求4所述的印花退浆混合废水的处理方法，其特征在于，所述的高级氧化池（5）出水直接进入曝气生物滤池（6），或者高级氧化池（5）出水进入印染厂的其它废水处理所用的好氧生物处理系统，与其它废水混合后再进入曝气生物滤池（6）。

9.如权利要求4所述的印花退浆混合废水的处理方法，其特征在于，所述的曝气生物滤池（6）采用下进上出的方式，滤料层（6-1）和滤板（6-2）中间设置30cm高的卵石承托层（6-3），卵石承托层（6-3）中卵石的直径1~3cm，滤料为陶粒或者活性炭，滤料层的高度为1.5~3m，滤料的粒径为0.8~2.5mm；曝气生物滤池（6）配套进水管（6-4）、出水系统（6-5）、曝气用空气管（6-6）和反冲洗用空气管（6-7）和反冲洗水进水管（6-8）。