CN104692592B - 一种染料废水深度处理与回用的装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种染料废水深度处理与回用的装置及工艺，装置包括顺次连接的预氧化池、兼氧/好氧生物滤池、沉淀池和脱色吸附池，以及与兼氧/好氧生物滤池相连的菌种扩培装置；兼氧/好氧生物滤池包括：滤池池体，分隔为兼氧区和好氧区，好氧区带有连接沉淀池的出水口，兼氧区与好氧区均与菌种扩培装置相连通，兼氧区和好氧区内均设置填料层；进水布水器和回流液布水器，均设置于兼氧区内填料层的上方，进水布水器连接预氧化池；回流液管道，连接好氧区与回流液布水器，该回流液管道上带有回流泵；空气布气装置，设置于填料层下方。本发明工艺流程简单，能够耐受一定的毒性，有机物、氨氮处理效率高，能实现染料废水的回用，运行费用低。

Description

一种染料废水深度处理与回用的装置及工艺

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种染料废水深度与回用处理装置及工艺。

背景技术

染料行业是精细化学工业的重要行业之一，产品主要用于纺织印染以及木材、纸张、皮革等行业。我国是染料生产和使用大国，经过几十年的快速发展，目前生产能力、产量、出口量均处于世界第一位。2011年我国染料产量累计约90万吨，占全球染料总产量的60％以上。我国染料生产所采取的染料制造技术总体上仍处于较低水平，生产过程中的物耗和主要产品的单位能耗均比国外先进水平高出20％～80％，单位产品水耗是发达国家的3～4倍，总体上我国染料生产仍处于行业高污染高能耗的初级阶段，节能减排特别是废水减排潜力巨大。

染料行业产品种类繁多、工艺复杂、生产步骤多、收率较低，大部分原料、中间体及副产物都以“三废”形式排出，目前染料行业已成为有毒有机污染物防治的重点行业，社会关注度很高。染料废水治理的难点在于色度高、有毒有机污染物含量高、氨氮高、废水中含有生物不可降解或对生物产生明显抑制作用的物质。其污水处理工艺主要采用物化+生化处理模式，其中物化方法有主要去除悬浮、胶状污染物的混凝沉淀处理工艺，生化工艺一般采用水解+延时好氧生化处理模式。

例如，公开号为CN 103626278A的中国发明申请公开了一种低成本快速深度降解有机染料废水的方法。该方法为：(A)格栅除杂、静置沉淀，调节pH值到6～11；(B)废水引入反应容器后，投加铋酸钠和硝酸银合成的铋银氧化物，在搅拌下保持多相均一混合反应，温度室温，压力常压，废水基本脱色后离心排出；(C)上段出水引入另一反应容器，按0.75～2g/L加入铋酸钠，在太阳光照射下搅拌反应，处理后的废水排出；其中铋银氧化物按铋酸钠∶硝酸银为(2.5～3.5)∶1的重量比合成。

但实际运行表明，染料行业生化出水普遍存在出水水质不稳定，生化出水COD、氨氮及色度仍较高；其COD一般在400-800mg/L、氨氮在40-80mg/L、色度在60-200倍；由于生化处理后残留的有机物均属难降解有机物，常规方法难以进一步去除，如何有效解决染料废水深度处理回用技术难题，是染料行业污染物的减排重点。

发明内容

针对目前染料废水生化处理效果不佳、生化出水COD、氨氮及色度仍较高的现状，本发明提供了一种染料废水深度处理与回用的装置及工艺，工艺流程简单，能够耐受一定的毒性，有机物、氨氮处理效率高，能实现染料废水的回用，运行费用低，易于推广应用。

一种染料废水深度处理与回用的装置，包括顺次连接的预氧化池、兼氧/好氧生物滤池、沉淀池和脱色吸附池，以及与所述兼氧/好氧生物滤池相连的菌种扩培装置；所述兼氧/好氧生物滤池包括：

滤池池体，该滤池池体内分隔为兼氧区和好氧区，好氧区带有连接所述沉淀池的出水口，所述兼氧区与好氧区均与所述菌种扩培装置相连通，兼氧区和好氧区内均设置填料层；

进水布水器和回流液布水器，均设置于兼氧区内填料层的上方，进水布水器连接所述预氧化池；

回流液管道，连接所述好氧区与回流液布水器，该回流液管道上带有回流泵；

空气布气装置，设置于兼氧区内填料层及好氧区内填料层的下方。

经生化处理后的染料废水首先通过预氧化工艺将难降解的苯环、杂环类大分子有机物降解为小分子、易生物降解的有机物，随后通过兼氧/好氧生物滤池降解大部分有机物、氨氮；最后通过脱色吸附池进一步降低废水中残留的有机物、色度；脱色吸附池出水可回用至工业生产滤饼洗涤用水。

作为优选，所述好氧区设有出水堰，回流液管道与该出水堰相连。

作为优选，所述滤池池体的截面为长方形或者正方形，高度与或边长比为1:1～3:1。

作为优选，所述填料层高度占对应反应区总高度的60～80％。进一步优选地所述填料层高度占对应反应区总高度的60％。

作为优选，所述填料层为多孔聚氨酯生物填料。多孔聚氨酯生物填料为高分子合成及改性聚氨酯填料，进一步优选，单个填料为多边形，边长为50～100mm，孔径为2～6mm。

作为优选，所述空气布气装置为单孔膜曝气器，气水比为3:1～15:1。

兼氧/好氧生化滤池内通过设在池边的高效菌种扩培装置投加兼具强化去除COD及氨氮的高效菌种。好氧池末端设有混合液回流装置，混合液回流比为1:1～4:1。所述的沉淀池为竖流式或者幅流式，表面负荷在0.6-1.2m³/m²·d。

高效菌种扩培装置为用于扩大培养以光合细菌为主的耐毒性微生物菌群及高效硝化菌群的装置，其中耐毒性微生物菌群主要用于强化去除有机物，高效硝化菌群用于强化去除氨氮。

作为优选，所述预氧化池包括：

氧化筒体，该氧化筒体内分隔为臭氧氧化池和臭氧释放池；

臭氧布气装置，置于所述臭氧氧化池底部；

臭氧发生器，连通所述臭氧布气装置；

污水布水器，设于所述臭氧氧化池内上部；

尾气回收装置，连通所述臭氧氧化池和臭氧释放池。

所述氧化筒体的截面为圆柱形或者正方形，高度与直径或边长比为5:1～10:1。

所述吸附脱色池可采用常规脱色池，优选地，包括：吸附筒体；设置在所述吸附筒体内的改性活性炭滤层；设置于所述改性活性炭滤层上方的进水布水器；设置于所述改性活性炭滤层下方的出水堰和出水口。

吸附脱色池中进水布水器、改性活性炭滤层、出水堰、出水口在吸附筒体内由上至下依次设置。吸附筒体截面为圆柱形或者正方形，高度与直径或边长比为4:1～8:1。

本发明还提供一种染料废水深度处理与回用的工艺，包括如下步骤：

(1)经常规生化处理后的染料废水首先进入预氧化池，预氧化池内投加通过臭氧发生器产生的臭氧，反应30-60分钟；

(2)经臭氧氧化后的废水释放多余臭氧后自流进入兼氧/好氧生物滤池，其中兼氧区停留时间为4-10h，pH值为7.0-8.5，溶解氧为0.1-0.5mg/L；好氧区停留时间为12-36h，pH为7.0-8.5，溶解氧为2-4mg/L；好氧区末 端混合液通过回流泵和回流液管路外循环回流至兼氧区，混合液回流比为1:1-4:1；菌种扩培装置中扩培后的菌种间歇输送至兼氧区和好氧区；

(3)好氧区出水自流进入沉淀池，沉淀时间为1.5～2小时，表面负荷为0.8～1.2m³/m².h；

(4)沉淀池的出水再通过脱色吸附池强化吸附去除残留的有机物后回用。

经本发明方法处理后的废水达到滤饼洗涤用水指标，回用至工业生产洗滤饼用水。

优选地，混合液的回流比为1:1-4:1，进一步优选地，回流比为2～3:1。

优选地，本发明处理方法通过本发明的回用装置实现，经过常规生化处理后的染料废水COD为400-800mg/L、氨氮为40-80mg/L、色度60-200倍；该废水首先进入预氧化池，预氧化池内投加，利用臭氧强大的氧化能力使染料废水中含有重氮、偶氮或带苯环的环状化合物等双价键断裂，同时破坏构成发色基团的苯、苯胺、萘、蒽等环状化合物，从而提高废水的可生化性；优选地，臭氧投加量在30～60mg/L，反应时间30-60分钟。

经过臭氧氧化后的废水释放多余臭氧后自流进入兼氧生物滤池，兼氧生物滤池的作用主要是将废水中难降解的苯环类、杂环类大分子有机物水解酸化成小分子、易生物降解的有机物，提高废水的B/C，同时进行反硝化脱氮；兼氧生物滤池的停留时间为4-10h，pH值为7.0-8.5，溶解氧为0.1-0.5mg/L；兼氧生物滤池出水自流进入好氧生物滤池，好氧生物滤池的主要作用是降解废水中剩余的大部分有机物，并将大部分氨氮进行硝化硝态氮，好氧生物滤池末端设混合液回流泵，将混合液回流至兼氧生物滤池；好氧生物滤池的停留时间为12-36h，pH为7.0-8.5，溶解氧为2-4mg/L，混合液回流比为1:1-4:1。

高效菌种经扩培装置扩培后间歇地输送至兼氧生物滤池、好氧生物滤池；高效菌种投加量为每周处理水量的1-3‰，或每天处理水量的0.5-1‰，兼氧区内和好氧区内的菌种基本等量输送，高效菌种为光合细菌为主的耐毒性微生物菌群及高效硝化菌群，主要用于强化去除有机物及氨氮。

好氧生物滤池出水进入沉淀池，沉淀时间为1.5～2小时，表面负荷为0.8～1.2m³/m².h，沉淀池的出水由于仍有部分残留的显色物质，再通过脱色吸附池强化吸附去除残留的有机物后可达到滤饼洗涤用水指标，可回用 至工工业生产洗滤饼用水。

脱色吸附池内采用经过氧化表面改性活性炭，活性炭经过氧化剂对表面官能团进行氧化改性，提高了含氧官能团的含量，增强对极性物质的吸附能力。氧化表面改性活性炭是对市售的活性炭产品经过氧化改性得到。

最优选地，预氧化池内的氧化时间为45分钟，臭氧投加量为40mg/L；兼氧区内停留时间为6小时，好氧区内停留时间为24小时，好氧区至兼氧区的混合液回流比为3:1。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明采用预氧化-兼氧/好氧生物滤池-吸附脱色组合工艺深度处理染料废水，充分考虑了常规生化处理后的染料废水的特点，利用臭氧预氧化提高废水的可生化性，再通过兼氧/好氧生物滤池具有的兼氧、好氧条件及相应的高效菌种生化强化去除大部分有机物及氨氮，并通过改性活性炭吸附脱色强化去除残留显色物质，是一种高负荷组合工艺，组合工艺中的各工艺相互协同，相互促进，能去除大部分有机物、氨氮及色度，处理后的出水可回用至工业生产洗滤饼用水。

(2)本发明采用特殊多孔聚氨酯生物填料，此类填料孔径小，相互贯通，具有切割气泡能力强，空间体积利用率大、无死区等优点，较适合于耐毒微生物及硝化、反硝化菌群的附着，微生物的负载量大，容积负荷高，而且可以通过设置不同的布设密度来控制微生物的附着量。

(3)本发明的优点是工艺流程简单，能够耐受一定的毒性，有机物、氨氮处理效率高，能实现染料废水的回用，运行费用低，易于推广应用。

附图说明

图1为染料废水深度处理与回用组合装置结构示意图；

图2为本发明的兼养/好氧生物滤池结构示意图；

图3为本发明预氧化池的结构示意图。

图中所述附图标记如下：

1-滤池池体 2-兼氧区 3-好氧区

4-进水布水器 5-填料层 6-空气布气装置

7-好氧区出水堰 8-回流泵 9-回流液布水器

10-出水口 11-菌种扩培装置 12-臭氧氧化池

13-臭氧释放池 14-污水布水器 15-臭氧布气装置

16-氧化池出水堰 17-臭氧发生器 18-尾气回收装置。

具体实施方式

如图1所示，一种染料废水深度处理与回用装置，用于处理和回用常规生化处理后的热染料废水，包括顺次连接的预氧化池、兼氧/好氧生物滤池、沉淀池和吸附脱色池。

预氧化池的结构示意图如图3所示，包括氧化筒体，氧化筒体内分隔为臭氧氧化池12和臭氧释放池13，臭氧氧化池内底部设置臭氧布气装置15，臭氧布气装置外接臭氧发生器17，臭氧氧化池内上部设置污水布水器14，臭氧释放池上部带有氧化池出水堰16，氧化池出水堰处有出水口，该出水口连接兼氧/好氧生物滤池的进水布水器，尾气回收装置18设于氧化筒体上方，连接臭氧氧化池和臭氧释放池。

兼氧/好氧生物滤池的结构示意图如图2所示，包括滤池池体1，滤池池体1内分隔为兼氧区2和好氧区3，兼氧区和好氧区内均填充有填料层5，填料层5的下方均设置有空气布气装置6，菌种扩培装置11连接至兼氧区和好氧区。

兼氧区内填料层的上方设置进水布水器4和回流液布水器9，好氧区填料层的上方设置好氧区出水堰7，该出水堰处设置出水口10，出水口10连接沉淀池，好氧区出水堰与回流液布水器之间通过回流液管道连通，回流液管道上带有回流泵8，进水布水器4连接预氧化池的出水口。

填料层的填料为多孔聚氨酯生物填料，多孔聚氨酯生物填料为高分子合成及改性聚氨酯填料，该聚氨酯填料的制备方法为现有技术，本实施方式中可根据本发明所需结构尺寸向厂家定制，本实施方式所需多孔聚氨酯生物填料为多边形，单个填料边长为50～100mm，孔径为2～6mm。

沉淀池采用本领域常规沉淀池，吸附脱色池采用本领域常规脱色池，吸附脱色池内采用改性活性炭进行吸附。

空气布气装置和臭氧布气装置均为单孔膜曝气器，气水比为3:1～15:1。

通过上述装置进行染料废水深度处理的工艺流程如下：

(1)经过常规生化处理后的染料废水COD为400-800mg/L、氨氮为 40-70mg/L、色度40-150倍；该废水首先进入预氧化池，预氧化池内投加通过臭氧发生器产生的臭氧，利用臭氧强大的氧化能力使染料废水中含有重氮、偶氮或带苯环的环状化合物等双价键断裂，同时破坏构成发色基团的苯、苯胺、萘、蒽等环状化合物，从而提高废水的可生化性；臭氧投加量在30～60mg/L，反应时间30-60分钟。

(2)经过臭氧氧化后的废水经过释放多余臭氧后自流进入兼氧生物滤池，兼氧生物滤池的作用主要是将废水中难降解的苯环类、杂环类大分子有机物水解酸化成小分子、易生物降解的有机物，提高废水的B/C，同时进行反硝化脱氮；兼氧生物滤池的停留时间为4-10h，pH值为7.0-8.5，溶解氧为0.1-0.5mg/L；兼氧生物滤池出水自流进入好氧生物滤池，好氧生物滤池的主要作用是降解废水中剩余的大部分有机物，并将大部分氨氮进行硝化硝态氮，好氧生物滤池末端设混合液回流泵，将混合液回流至兼氧生物滤池；好氧生物滤池的停留时间为12-36h，pH为7.0-8.5，溶解氧为2-4mg/L，混合液回流比为1:1-4:1。

高效菌种经扩培装置扩培后间歇地输送至兼氧/好氧生物滤池；高效菌种投加量为每周处理水量的1-3‰，或每天处理水量的0.5-1‰，高效菌种为光合细菌为主的耐毒性微生物菌群及高效硝化菌群，主要用于强化去除有机物及氨氮。

(3)好氧生物滤池出水进入沉淀池，沉淀时间为1.5～2小时，表面负荷为0.8～1.2m³/m²·h，沉淀池的出水由于仍有部分残留的显色物质，再通过活性炭吸附池强化吸附去除残留的有机物后可达到滤饼洗涤用水指标，可回用至工业生产洗滤饼用水。

应用实施例1

运用本发明处理以生产还原染料为主的染料废水，水量为300m³/d，进水水质如下：COD_cr650mg/L、BOD₅105mg/L、氨氮75mg/L、pH7.9。

该废水首先进入预氧化池,预氧化池HRT 45min，臭氧投加量40mg/L；废水经臭氧氧化后自流进入兼氧/好氧生物滤池，池内采用为单孔膜曝气器，池内填料层高度为池子高度的60％，兼氧区气水比1:1、溶解氧0.1-0.5mg/L、停留时间6h，好氧区气水比10:1、溶解氧3-4mg/L、停留时间24h；好氧区至兼氧区的混合液回流比为3:1；耐盐去污菌扩培装置 1套，2m³，菌种补充方式为每5天补充一次，补充量为1.5m³；兼氧/好氧生物滤池出水沉淀池沉淀后自流进入吸附脱色池，停留时间为0.5h,吸附脱色池出水可去回用至至工业生产洗滤饼用水。

染料废水经本废水深度处理与回用装置处理后，出水COD_Cr85mg/L、BOD₅16mg/L、色度20倍、氨氮15mg/L，达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)水质要求。

应用实施例2

运用本发明处理以生产分散染料及部分活性染料为主的染料废水，水量为500m³/d，进水水质如下：COD_cr535mg/L、BOD₅94mg/L、氨氮55mg/L、pH7.6。

该废水首先进入预氧化池,预氧化池HRT 30min，臭氧投加量35mg/L；废水经臭氧氧化后自流进入兼氧/好氧生物滤池，池内采用为单孔膜曝气器，池内填料层高度为池子高度的60％，兼氧区气水比1:1、溶解氧0.1-0.4mg/L、停留时间6h，好氧区气水比10:1、溶解氧3-4mg/L、停留时间20h；好氧区至兼氧区的混合液回流比为2:1；耐盐去污菌扩培装置1套，2.5m³，菌种补充方式为每5天补充一次，补充量为2m³；兼氧/好氧生物滤池出水沉淀池沉淀后自流进入吸附脱色池，停留时间为0.5h,吸附脱色池出水可去回用至至工业生产洗滤饼用水。

染料废水经本废水深度处理与回用装置处理后，出水COD_Cr79mg/L、BOD₅15mg/L、色度20倍、氨氮12mg/L，达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)水质要求。

Claims (8)

1.一种染料废水深度处理与回用的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)经常规生化处理后的染料废水首先进入预氧化池，预氧化池内投加通过臭氧发生器产生的臭氧，反应30-60分钟；

(2)经臭氧氧化后的废水释放多余臭氧后自流进入兼氧/好氧生物滤池，其中兼氧区停留时间为4-10h，pH值为7.0-8.5，溶解氧为0.1-0.5mg/L；好氧区停留时间为12-36h，pH为7.0-8.5，溶解氧为2-4mg/L；好氧区末端混合液通过回流泵和回流液管道外循环回流至兼氧区；菌种扩培装置中扩培后的菌种间歇输送至兼氧区和好氧区；

(3)好氧区出水自流进入沉淀池，沉淀时间为1.5～2小时，表面负荷为0.8～1.2m³/m².h；

(4)沉淀池的出水再通过脱色吸附池强化吸附去除残留的有机物后回用；

实现所述工艺的装置包括装置包括顺次连接的预氧化池、兼氧/好氧生物滤池、沉淀池和脱色吸附池，以及与所述兼氧/好氧生物滤池相连的菌种扩培装置；所述兼氧/好氧生物滤池包括：

滤池池体，该滤池池体内分隔为兼氧区和好氧区，好氧区带有连接所述沉淀池的出水口，所述兼氧区与好氧区均与所述菌种扩培装置相连通，兼氧区和好氧区内均设置填料层；

进水布水器和回流液布水器，均设置于兼氧区内填料层的上方，进水布水器连接所述预氧化池；

回流液管道，连接所述好氧区与回流液布水器，该回流液管道上带有回流泵；

空气布气装置，设置于兼氧区内填料层及好氧区内填料层的下方。

2.根据权利要求1所述工艺，其特征在于，混合液的回流比为1:1-4:1。

3.根据权利要求1所述工艺，其特征在于，预氧化池中臭氧的投加量为30～60mg/L。

4.根据权利要求1所述工艺，其特征在于，菌种的投加量为每周处理水量的1-3‰或每天处理水量的0.5-1‰。

5.根据权利要求1所述工艺，其特征在于，所述好氧区设有出水堰，回流液管道与该出水堰相连。

6.根据权利要求1所述工艺，其特征在于，所述填料层高度占对应反应区总高度的60～80％。

7.根据权利要求1所述工艺，其特征在于，所述填料层为多孔聚氨酯生物填料。

8.根据权利要求1所述工艺，其特征在于，所述预氧化池包括：

氧化筒体，该氧化筒体内分隔为臭氧氧化池和臭氧释放池；

臭氧布气装置，置于所述臭氧氧化池底部；

臭氧发生器，连通所述臭氧布气装置；

污水布水器，设于所述臭氧氧化池内上部；

尾气回收装置，连通所述臭氧氧化池和臭氧释放池。