CN105130092A - 一种印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置，其中待处理的废水经前处理单元处理后浸入厌氧水解池，其特征在于，所述的印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置包括依次相连的缺氧池、低氧池、好氧池、二沉池和高澄池，其中，所述厌氧水解池的出水口与所述缺氧池的进水口相连，所述的二沉池通过污泥回流管分别与低氧池和厌氧水解池相连。本发明对印染废水中CODCr、氨氮和总氮都有很好的去除效果，尤其是对氮素的去除能够稳定达标，满足印染废水排入城市下水道水质标准，并为深度处理奠定了基础。本发明改进和优化了现有印染废水处理工艺，具有处理效果好、产泥量低、占地面积小、效果稳定、运营成本低的显著优点，具有推广价值。

Description

一种印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置及方法

技术领域

本发明的技术方案属于废水处理领域，具体涉及一种印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置及方法。

背景技术

印染是指对纺织材料(纤维、纱、线和织物)进行以化学处理为主的工艺过程。印染主要包括退浆、煮练、漂白、丝光、染色、印花和整理等几个工序。印染废水具有有机物浓度高、色度大、成分复杂、变化大、处理难度大等特点。印染企业的产品、生产工艺、废水来源等的不同决定了印染废水水质的复杂性。印染企业生产的产品多种多样，除了织造方法不同外，纤维成分也发生了较大变化，特别是近年来各类天然纤维与化学纤维混纺产品不断增加。

《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)对氮、等营养元素的排放控制越来越严格，在印染过程中由于使用了大量的染料与助剂，包括大量的偶氮染料和尿素，这在一定程度上增加了废水中有机氮的含量。现有的脱氮工艺，如A2/O，UCT，CASS/CAST，SBR等，都是基于传统的脱氮埋论，即氨氮和有机氮转化为硝酸盐氮以后再进行反硝化脱氮，这不仅耗氧量多时，而且耗时长，也就导致反应池容积增大，随之投资和运行成本就会变高。近年来，对于短程硝化反硝化脱氮技术的研究越来越深入，为工程实践提供了理论依据。短程硝化反硝化，即控制废水DO、PH、T等因素使得硝化菌收到抑制，而亚硝酸菌得以积累，从而以亚硝酸盐为电子受体来进行反硝化，从而达到脱氮的目的。此工艺好氧少，而且耗时短，也就减少了工程投资和运行费用。例如北京工业大学的彭永臻教授等利用了序批式SBR反应器在低C/N比的条件下，进行低氧脱氮的机理以及对脱氮效果影响因素的研究；董滨等发明填料生物膜，利用填料生物膜来富集硝化菌，并且设置交替低氧区的低氧脱氮除磷工艺，也成功实现了低氧脱氮的效果。但是，目前在低氧条件下，印染废水的治理技术的报道并不是很多，而且现有技术在解决印染废水污染问题方面能力都不是很有效。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提供印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置及方法，该工艺简单、占地面积小、高效、运行稳定、投资运行成本低，并且经过本发明中的工艺处理后的净化水可回用。本发明既克服了印染废水中难降解的大分子有机物，又保证了出水水质氮含量达到排放标准。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提供了一种印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置，其中待处理的废水经前处理单元处理后浸入厌氧水解池，其特征在于，所述的印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置包括依次相连的缺氧池、低氧池、好氧池、二沉池和高澄池，其中，所述厌氧水解池的出水口与所述缺氧池的进水口相连，所述的二沉池通过污泥回流管分别与低氧池和厌氧水解池相连。

优选地，缺氧池尺寸为(25000～27000)×(80000～120000)×(5300～5500)mm，有效水深5m；所述的低氧池和好氧池的尺寸设计成近立方体(11000～12000)×(13000～14000)×(9000～10000)mm，有效深度为9～9.5m，分成四廊道式结构。

所述低氧池的池底四周布置有旋混式曝气头以实现深度曝气，其中，所述的旋混式曝气头采用日本LIMPIO型深层动力曝气装置，用于实现深度曝气，提供完全混合流的水动力条件，并可充分利用低浓度氧气(DO≤1mg/L)；所述的好氧池采用微孔曝气。低氧池设计为方形，深度较深，在低氧池底部采用独特的日本旋混式曝气头深度曝气，这种曝气方式特别适用与这种方形结构，使得曝气系统沿着方形池四周曝气，形成良好的水力条件，使得空气与水得到充分接触。

优选地，所述的低氧池和好氧池中设置有NAMWON离心鼓风机。NAMWON离心鼓风机的转速为普通鼓风机十倍左右，且高效、低噪、节能、环保，最重要的是在此工艺中有利于进行高效深度曝气。好氧池水深较深，采用微孔曝气，溶氧效率较高。

本发明同时提出了一种印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理方法，包括如下步骤：待处理的废水浸入厌氧水解池后，依次进入缺氧池、低氧池、好氧池、二沉池和高澄池处理，其中，二沉池通过污泥回流管将15-25％流量的污泥从二沉池回流至低氧池和厌氧水解池代替硝化液内回流，其中回流至低氧池的污泥占总回流量的70～80％，具体回流量根据低氧池和厌氧水解池的污泥量而定。

优选地，在缺氧池中，采用活性污泥法，活性污泥的浓度为2400～2500mg/L左右，并采用脉冲搅拌，搅拌速度约为800r/min。

所述低氧池中控制DO浓度在0.5mg/L左右，pH控制在7.5～8.5，水力停留时间为11～12h，目的是为了抑制硝酸菌的活性，使得亚硝酸菌得以积累，从而保证实现稳定的短程硝化反硝化；所述好氧池中控制DO浓度5～6mg/L，从而对低氧池出水剩余的氨氮进行进一步氧化，保证出水氨氮的达标，在此处不提供硝化液内回流。

所述的高密度澄清池采用上升流速20～23m/h，将不易沉降的悬浮物等污染物沉淀下来，并降低色度，进一步保证出水达标。

本发明有益效果：

本发明采用A/LO/O联用系统为印染废水提供一种高校组合处理方法，针对印染废水氮素污染日益严重，我们工程中的总氮含量高，亟需高效节能的脱氮工艺，创新性使用含有较低污泥外回流且无内回流的A/LO/O工艺来处理印染废水。结果表明：该耦合工艺对印染废水中CODcr，氨氮和总氮都有很好的去除效果，最终出水CODcr＜200mg/L，氨氮＜10mg/L，总氮＜20mg/L，二级出水水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)纳管标准。本发明改进和优化了现有印染废水处理工艺，具有处理效果好、产泥量低、占地面积小、效果稳定、运营成本低的显著优点，具有推广价值。

本发明主要特征低耗能表现在：

(1)低比例15～25％外回流代替高比例的内回流，节省大量能耗和投资。

(2)低氧区控制DO在0.5～1.0mg/L，节约曝气量，并控制pH在7.5～8.5，以实现短程硝化反硝化，反应速率会以传统反硝化速率1.5～2倍进行。

(3)低氧池和好氧池设计为方形池，而且是廊道式结构，此结构在深度与宽度形成的方形平面内进行水流循环，形成促使完混的水力条件，氧气利用率高，从而节约曝气量。

(4)低氧池和好氧池深度9.5m较深，相同的体积设计会使系统占地小，节约占地面积。

(5)低氧池池底采用进口旋混曝气头设备进行曝气，好氧池采用微孔曝气方式曝气，对于两个深度较深的方形池更有利于深度曝气。

(6)由于低氧区进行了短程硝化反硝化，所以在好氧区的曝气强度可以降低，大概可以降低25％的氧消耗量。

附图说明

图1为本发明具体实施中的废水处理工艺流程平面图图，其中：1为进水，2为缺氧池，3为低氧池，4为好氧池，5为二沉池，6为出水，7为污泥回流至低氧池系统，8为污泥回流至厌氧水解池系统。

具体实施方式

本发明提出了一种印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置，其主要用于经厌氧水解池作用的废水之后，包括依次相连的缺氧池、低氧池、好氧池、二沉池和高澄池，其中，所述厌氧水解池的出水口与所述缺氧池的进水口相连，所述的二沉池通过污泥回流管分别与低氧池和厌氧水解池相连。以下通过具体实施例进一步说明本发明。

本发明已用于某印染厂污水处理工艺的升级改造技术研究，待处理的废水废水包括前处理废水和染色废水，前处理废水主要由退浆、煮练、漂洗工艺产生的废水组成，染色废水主要由染色、印花工艺产生的废水。两种水质如表1所示。

表1前处理废水、染色废水水质指标

其中，前处理废水经格栅、前处理调节池、前处理厌氧池后入厌氧水解池，染色废水经过格栅、染色调节池、厌氧池后与请前处理的前处理废水汇合后一同刚进入厌氧水解池，然后通过自流进入缺氧池。设置调节池起到均衡水质、水量的作用。两座缺氧池尺寸26000×10000×5500mm，有效水深5m，水力停留时间10h，控制溶解氧＜0.5mg/L，使微生物处于缺氧状态，利用有机碳源作为电子供体，将好氧池混合回流液中的NO2--N、NO3--N转化为N₂并吹脱，同时利用部分有机碳和氨氮组成新的细胞物质，所以缺氧池具有一定的有机物去除功能，减轻后续好氧池的有机负荷以利于硝化作用，最终消除氮源污染。经缺氧后的废水流入低氧池，低氧池设计尺寸11500×13500×9500mm，四廊道式结构，有效水深9m，低氧池采用日本旋混式曝气控制溶解氧浓度0.5mg/L左右，水力停留时间为11.2h，抑制硝酸菌的活性，使得亚硝酸菌得以积累，从而保证实现稳定的短程硝化反硝化。最后废水流入好氧池，好氧池设计11500×13500×9500mm，四廊道式结构，有效水深为9m，采用微孔曝气，DO浓度5～6mg/L，水力停留时间33.5h，对低氧池出水剩余的氨氮进行进一步氧化，保证出水氨氮的达标，并且不提供回流至缺氧池的的硝化液。

从A/LO/O反应池出来的水经过二沉池进一步沉淀，最后水泥混合物流入高密度澄清池的斜管下部，污泥在斜管下的沉淀区从水中分离出来，此时的沉淀为阻碍沉淀，剩余絮片被斜管截留。池中的上升流速为23m/h，将不易沉降的悬浮物等污染物沉淀下来，并降低色度。二沉池的污泥以低比例15～25％外回流将污泥回流至厌氧水解池和低氧池，其中回流至低氧池的污泥占总回流污泥量的80％左右，回流污泥的主要作用是维持污泥浓度稳定。

二级出水还可以通过进一步的混凝沉淀、砂滤、纳滤来低端回用，甚至可以再通过反渗透进行高端回用。

整个组合工艺各工段出水水质指标如表2所示。

表2某印染废水组合工艺各工段出水水质指标

本发明在该印染废水处理厂的处理效果分别为：COD去除率大于91.6％，氨氮去除率大于95.5％，总氮去除率约为73.5％。

综上所述，本发明针对印染废水难降解有机物含量高、B/C比低及氮素污染物浓度高等问题，将废水分为前处理废水和染色废水进行分质收集，在厌氧工艺中对前处理废水中难降解有机物进行充分降解，出水产生的VFAs作为反硝化脱氮碳源，对染色废水厌氧反应进行脱色。后续A/LO/O工艺中在LO过程中控制DO进行短程硝化反硝化脱氮，方形低氧池和好氧池拥有独特的水力条件，整个系统无硝化液回流，但是有较低的污泥回流，从而便可达到高效的脱氮效果，从而节省能耗和投资。该工艺对印染废水中CODCr、氨氮和总氮都有很好的去除效果，尤其是对氮素的去除能够稳定达标，满足印染废水排入城市下水道水质标准，并为深度处理奠定了基础。本发明创新性使用含有较低污泥外回流且无内回流的A/LO/O工艺来处理印染废水。结果表明：该耦合工艺对印染废水中CODcr，氨氮和总氮都有很好的去除效果，最终出水CODcr＜200mg/L，氨氮＜10mg/L，总氮＜20mg/L，二级出水水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)纳管标准。

Claims (8)

1.一种印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置，其中待处理的废水经前处理单元处理后进入厌氧水解池，其特征在于，所述的印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理装置包括依次相连的缺氧池、低氧池、好氧池、二沉池和高澄池，其中，所述厌氧水解池的出水口与所述缺氧池的进水口相连，所述的二沉池通过污泥回流管分别与低氧池和厌氧水解池相连。

2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述缺氧池尺寸为(25000～27000)×(80000～120000)×(5300～5500)mm，有效水深5m；所述的低氧池和好氧池的尺寸设计成近立方体(11000～12000)×(13000～14000)×(9000～10000)mm，有效深度为9～9.5m，分成四廊道式结构。

3.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，所述低氧池的池底四周布置有旋混式曝气头以实现深度曝气，其中，所述的旋混式曝气头采用日本LIMPIO型深层动力曝气装置；所述的好氧池采用微孔曝气。

4.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，所述的低氧池和好氧池中设置有NAMWON离心鼓风机。

5.一种印染废水高浓度有机物降解及脱氮的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：待处理的废水浸入厌氧水解池后，依次进入缺氧池、低氧池、好氧池、二沉池和高澄池处理，其中，二沉池通过污泥回流管将15-25％流量的污泥从二沉池回流至低氧池和厌氧水解池代替硝化液内回流，其中回流至低氧池的污泥占总回流量的70～80％。

6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，在缺氧池中，采用活性污泥法，活性污泥的浓度为2400～2500mg/L左右，并采用脉冲搅拌，搅拌速度约为800r/min。

7.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述低氧池中控制DO浓度在0.5mg/L左右，pH控制在7.5～8.5，水力停留时间为11～12h；所述好氧池中控制DO浓度5～6mg/L，从而对低氧池出水剩余的氨氮进行进一步氧化。

8.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述的高密度澄清池采用上升流速20～23m/h。