CN105800775B - 一种纺织印染工业废水的脱色方法 - Google Patents

一种纺织印染工业废水的脱色方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种纺织印染工业废水的脱色方法。针对印染废水在色度处理上的不足，本发明提供COD去除率高以及脱色功能显著的纺织印染工业废水的脱色方法。该处理方法通过使用化学物质和微生物处理方法结合的方式对印染工业废水进行处理，通过固定化将微生物的废水处理性能发挥到最大化，其出水水质指标稳定，所使用的赤红球菌可长期稳定繁殖并保持优势。

Description

一种纺织印染工业废水的脱色方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种纺织印染工业废水的脱色方法。
背景技术
印染废水色度造成的主要因素是染料。据估计，全世界纺织用染料生产为40多万吨，印染加工过程中约有10％-20％染料作为废水排出，进入江湖、大海和地面水中。废水中的染料能吸收光线，降低水体透明度，影响水生生物和微生物生长，不利于水体自净，同时易造成视觉上的污染。严重污染的水体会影响到人类的健康。因此，对染料的排出必须严格控制，尤其是对那些毒害严重的染料，如酞青铜盐类染料和一些偶氮类染料。
印染废水一般含有大量的重金属元素，对铬、铅、汞等重金属盐类，用一般生化方法难以降解，因此它们在自然环境中能长期存在，并且会通过食物链等危及人类健康。在日本就曾发生过重金属汞和镉污染而造成的水俣病、痛痛病等公害事件。重金属铬在印染加工中用量相对较多，染色工艺中常用重铬酸钾作氧化剂和媒染剂，印花辊筒的制备耗铬量也很大，也被确认能致癌，应特别注意排放和综合利用。
印染废水的生物处理法是利用微生物酶氧化或还原有机物分子，通过一系列氧化、还原、水解、化合等生命活动，最终将废水中有机物降解成简单无机物或转化为各种营养物及原生质。常用的印染废水生物处理方法有好氧处理、厌氧处理和厌氧-好氧组合处理法。通过对各种印染废水处理技术的分析比较可知，它们从经济性、技术性、实用性方面都各存在一定的缺陷。物理和化学处理法应用范围狭窄，并且运行费用较高。而生物处理法具有运行成本低，处理效果较为稳定等优点，但存在色度和COD脱除效率不高且反应时间长的缺点。因此，研究一种处理效果稳定的一种纺织印染工业废水的脱色方法成为业内亟需。
发明内容
针对印染废水在色度处理上的不足，本发明提供COD去除率高以及脱色功能显著的纺织印染工业废水的脱色方法。该处理方法通过使用化学物质和微生物处理方法结合的方式对印染工业废水进行处理，通过固定化将微生物的废水处理性能发挥到最大化，其出水水质指标稳定，所使用的赤红球菌可长期稳定繁殖并保持优势。
为了实现上述目的，本发明将生物固定化技术和微生物处理技术联用，将赤红球菌固定于载体上先对其进行驯化培养，在载体表面及孔穴中形成以赤红球菌为优势菌种的污泥床层，然后通过合适的化学物质的筛选确定聚丙烯酰胺与其联用，联用两类物质对纺织印染工业废水进行脱色方面具有显著的协同效果。
本发明所述的纺织印染工业废水的脱色方法具体操作步骤如下：
一种纺织印染工业废水的脱色方法，其具体包括以下步骤：
(1)赤红球菌的固定化：将赤红球菌菌悬液和固定化载体混合，控制混合液的温度为30-35℃静置8-10小时，得固定化赤红球菌菌悬液，其中所述固定化载体为活性炭和沸石粉的混合物，其重量比为4-5：1；
(2)菌株驯化：向废水处理设备中加入COD浓度为3000-4000mg/L，pH值调节为7.0-9.0的纺织印染工业废水，向废水处理设备中加入固定化赤红球菌菌悬液，控制溶氧浓度为0.8-1.3mg/L进行微氧曝气反应，处理20-24小时静置，2小时后排出上清液，重复加入废水-微氧曝气反应-排上清液操作5-6次，其中第二次重复操作中工业废水的COD浓度为4000-5000mg/L，第三次重复时中废水的COD浓度为5000-6000mg/L，第四次、第五次和第六次的废水的COD浓度为7000-8000mg/L，即可生成以赤红球菌为优势菌种的污泥床层；
(3)纺织印染工业废水的处理：纺织印染工业废水滤去大颗粒悬浮物后排入废水处理设备中，向纺织印染工业废水加入1.5-2.5％的聚丙烯酰胺，调节纺织印染工业废水的pH为7.0-9.0；控制工业废水内的溶氧浓度为1.1-2.5mg/L进行微氧曝气反应；反应进行15-21小时后，停止曝气，静置沉降1-2小时后排出上清液至收集池。
其中所述步骤(1)中赤红球菌菌悬液中赤红球菌处于对数生长期，其浓度不低于109个/毫升。所述步骤(1)所述赤红球菌菌悬液与固定化载体的重量比为(30-45)：1。优选地，所述步骤(1)所述赤红球菌菌悬液与固定化载体的重量比为40：1。
优选地，所述的聚丙烯酰胺在纺织印染工业废水中的浓度为2％。
上述所述的纺织印染工业废水的脱色方法中，所述纺织印染工业废水COD浓度高达16000mg/L，色度高达1250倍。
本发明在常规固定化载体活性炭中加入沸石形成混合固定化载体，有利于增加赤红球菌的负载生物量，出水流失的菌体明显减少。沸石粉是一种极性吸附材料，能够吸附和富集细菌，将其添加有利于赤红球菌向载体表面及内部孔穴富集繁殖。二者联合使用达到了降低成本、优化沉降性、增加赤红球菌生物量的作用。
本发明所述的纺织印染工业废水的脱色方法，与现有技术相比，其技术效果如下：
(1)赤红球菌价格低廉，培养简单，耐受高有机负荷、高硫酸盐浓度等苛刻的水质条件，负荷可达4-5㎏COD/m3.d，COD去除率在85％以上，色度去除率70％以上，且不受高盐和高硫酸根的限制，可耐受高达20000mg/L的含盐量、5000mg/L的硫酸根浓度，是常规物化脱色方法以及普通厌氧和好氧活性污泥法所不能比拟的。
(2)本发明所述的纺织印染工业废水的脱色方法中，运行过程中无需重复补充光合菌菌液，赤红球菌即可长期稳定繁殖并保持优势，有效防止菌体流失，节约运行成本，简化操作流程。
(3)实验结果显示，向纺织印染工业废水加入少量的聚丙烯酰胺(例如质量浓度为1.5-2.5％)，其可以与固定化赤红球菌菌悬液联合对纺织印染工业废水的脱色和COD具有显著的协同处理效果。
(4)实验结果表明本发明尤其适合纺织印染工业废水的脱色，进水COD浓度可达16000mg/L，色度可达1250倍，含盐量可达20000mg/L，SO4 2-浓度可达5000mg/L，可生化性指标(B/C)小于0.3，长期运行出水水质稳定。
具体实施方式
以下将通过具体实施例进一步说明本发明，但本领域技术人员应该理解，本发明具体实施例并不以任何方式限制本发明，在本发明基础上任何等同替换均落入本发明保护范围之内。
实施例1一种纺织印染工业废水的脱色方法
一种纺织印染工业废水的脱色方法，其具体包括以下步骤：
(1)赤红球菌的固定化：将赤红球菌菌悬液和固定化载体混合，控制混合液的温度为30℃静置8小时，得固定化赤红球菌菌悬液，其中所述固定化载体为活性炭和沸石粉的混合物，其重量比为4：1；
(2)菌株驯化：向废水处理设备中加入COD浓度为3000-4000mg/L，pH值调节为7.0-9.0的纺织印染工业废水，向废水处理设备中加入固定化赤红球菌菌悬液，控制溶氧浓度为0.8mg/L进行微氧曝气反应，处理20-24小时静置，2小时后排出上清液，重复加入废水-微氧曝气反应-排上清液操作5-6次，其中第二次重复操作中工业废水的COD浓度为4000-5000mg/L，第三次重复时中废水的COD浓度为5000-6000mg/L，第四次、第五次和第六次的废水的COD浓度为7000-8000mg/L，即可生成以赤红球菌为优势菌种的污泥床层；
(3)纺织印染工业废水的处理：纺织印染工业废水滤去大颗粒悬浮物后排入废水处理设备中，向纺织印染工业废水加入1.5％的聚丙烯酰胺，调节纺织印染工业废水的pH为7.0-9.0；控制工业废水内的溶氧浓度为1.1mg/L进行微氧曝气反应；反应进行15小时后，停止曝气，静置沉降1小时后排出上清液至收集池。
所述步骤(1)中赤红球菌菌悬液中赤红球菌处于对数生长期，其浓度不低于109个/毫升。所述步骤(1)所述赤红球菌菌悬液与固定化载体的重量比为30-：1。
实施例2一种纺织印染工业废水的脱色方法
一种纺织印染工业废水的脱色方法，其具体包括以下步骤：
(1)赤红球菌的固定化：将赤红球菌菌悬液和固定化载体混合，控制混合液的温度为35℃静置10小时，得固定化赤红球菌菌悬液，其中所述固定化载体为活性炭和沸石粉的混合物，其重量比为5：1；
(2)菌株驯化：向废水处理设备中加入COD浓度为3000-4000mg/L，pH值调节为7.0-9.0的纺织印染工业废水，向废水处理设备中加入固定化赤红球菌菌悬液，控制溶氧浓度为1.3mg/L进行微氧曝气反应，处理20-24小时静置，2小时后排出上清液，重复加入废水-微氧曝气反应-排上清液操作5-6次，其中第二次重复操作中工业废水的COD浓度为4000-5000mg/L，第三次重复时中废水的COD浓度为5000-6000mg/L，第四次、第五次和第六次的废水的COD浓度为7000-8000mg/L，即可生成以赤红球菌为优势菌种的污泥床层；
(3)纺织印染工业废水的处理：纺织印染工业废水滤去大颗粒悬浮物后排入废水处理设备中，向纺织印染工业废水加入2.5％的聚丙烯酰胺，调节纺织印染工业废水的pH为7.0-9.0；控制工业废水内的溶氧浓度为1.1-2.5mg/L进行微氧曝气反应；反应进行21小时后，停止曝气，静置沉降1-2小时后排出上清液至收集池。所述步骤(1)中赤红球菌菌悬液中赤红球菌处于对数生长期，其浓度不低于109个/毫升。所述步骤(1)所述赤红球菌菌悬液与固定化载体的重量比为45：1。
实施例3一种纺织印染工业废水的脱色方法
一种纺织印染工业废水的脱色方法，其具体包括以下步骤：
(1)赤红球菌的固定化：将赤红球菌菌悬液和固定化载体混合，控制混合液的温度为33℃静置8-10小时，得固定化赤红球菌菌悬液，其中所述固定化载体为活性炭和沸石粉的混合物，其重量比为4.5：1；
(2)菌株驯化：向废水处理设备中加入COD浓度为3000-4000mg/L，pH值调节为7.0-9.0的纺织印染工业废水，向废水处理设备中加入固定化赤红球菌菌悬液，控制溶氧浓度为1.1mg/L进行微氧曝气反应，处理20-24小时静置，2小时后排出上清液，重复加入废水-微氧曝气反应-排上清液操作5-6次，其中第二次重复操作中工业废水的COD浓度为4000-5000mg/L，第三次重复时中废水的COD浓度为5000-6000mg/L，第四次、第五次和第六次的废水的COD浓度为7000-8000mg/L，即可生成以赤红球菌为优势菌种的污泥床层；
(3)纺织印染工业废水的处理：纺织印染工业废水滤去大颗粒悬浮物后排入废水处理设备中，向纺织印染工业废水加入2％的聚丙烯酰胺，调节纺织印染工业废水的pH为7.0-9.0；控制工业废水内的溶氧浓度为1.8mg/L进行微氧曝气反应；反应进行18小时后，停止曝气，静置沉降1-2小时后排出上清液至收集池。所述步骤(1)中赤红球菌菌悬液中赤红球菌处于对数生长期，其浓度不低于109个/毫升。所述步骤(1)所述赤红球菌菌悬液与固定化载体的重量比为40：1。
实施例4一种纺织印染工业废水的脱色方法
一种纺织印染工业废水的脱色方法，其具体包括以下步骤：
(1)赤红球菌的固定化：将赤红球菌菌悬液和固定化载体混合，控制混合液的温度为30℃静置10小时，得固定化赤红球菌菌悬液，其中所述固定化载体为活性炭和沸石粉的混合物，其重量比为4：1；
(2)菌株驯化：向废水处理设备中加入COD浓度为3000-4000mg/L，pH值调节为7.0-9.0的纺织印染工业废水，向废水处理设备中加入固定化赤红球菌菌悬液，控制溶氧浓度为1.3mg/L进行微氧曝气反应，处理20小时静置，2小时后排出上清液，重复加入废水-微氧曝气反应-排上清液操作5-6次，其中第二次重复操作中工业废水的COD浓度为4000-5000mg/L，第三次重复时中废水的COD浓度为5000-6000mg/L，第四次、第五次和第六次的废水的COD浓度为7000-8000mg/L，即可生成以赤红球菌为优势菌种的污泥床层；
(3)纺织印染工业废水的处理：纺织印染工业废水滤去大颗粒悬浮物后排入废水处理设备中，向纺织印染工业废水加入2.5％的聚丙烯酰胺，调节纺织印染工业废水的pH为7.0-9.0；控制工业废水内的溶氧浓度为1.1mg/L进行微氧曝气反应；反应进行21小时后，停止曝气，静置沉降1-2小时后排出上清液至收集池。所述步骤(1)中赤红球菌菌悬液中赤红球菌处于对数生长期，其浓度不低于109个/毫升。所述步骤(1)所述赤红球菌菌悬液与固定化载体的重量比为35：1。
实施例5一种纺织印染工业废水的脱色方法
一种纺织印染工业废水的脱色方法，其具体包括以下步骤：
(1)赤红球菌的固定化：将赤红球菌菌悬液和固定化载体混合，控制混合液的温度为35℃静置8小时，得固定化赤红球菌菌悬液，其中所述固定化载体为活性炭和沸石粉的混合物，其重量比为5：1；
(2)菌株驯化：向废水处理设备中加入COD浓度为3000-4000mg/L，pH值调节为7.0-9.0的纺织印染工业废水，向废水处理设备中加入固定化赤红球菌菌悬液，控制溶氧浓度为0.8mg/L进行微氧曝气反应，处理24小时静置，2小时后排出上清液，重复加入废水-微氧曝气反应-排上清液操作5-6次，其中第二次重复操作中工业废水的COD浓度为4000-5000mg/L，第三次重复时中废水的COD浓度为5000-6000mg/L，第四次、第五次和第六次的废水的COD浓度为7000-8000mg/L，即可生成以赤红球菌为优势菌种的污泥床层；
(3)纺织印染工业废水的处理：纺织印染工业废水滤去大颗粒悬浮物后排入废水处理设备中，向纺织印染工业废水加入2.5％的聚丙烯酰胺，调节纺织印染工业废水的pH为7.0-9.0；控制工业废水内的溶氧浓度为1.1mg/L进行微氧曝气反应；反应进行15-21小时后，停止曝气，静置沉降1-2小时后排出上清液至收集池。所述步骤(1)中赤红球菌菌悬液中赤红球菌处于对数生长期，其浓度不低于109个/毫升。所述步骤(1)所述赤红球菌菌悬液与固定化载体的重量比为38：1。
对比实施例1
处理方法同实施例3，区别仅在于不加聚丙烯酰胺。
对比实施例2
处理方法同实施例3，区别在于菌株驯化工艺中第2-6次的废水的COD浓度为3000-4000mg/L。
实施例6本发明纺织印染工业废水的脱色方法的脱色效果及铬离子去除效果
取某纺织有限公司的纺织印染工业废水进行小试试验。其水质情况为：COD浓度约为14000-16000mg/L，色度约为1000-1250倍，含盐量为18000-20000mg/L，SO42-浓度为4000-5000mg/L，B/C为0.30，pH值为4.0。将纺织印染工业废水用固体氢氧化钠调节pH值至9.0后，用废水提升泵提升至驯化完毕的IPSB反应器中进行处理，一个运行周期为24h，其中微氧生物反应时间为18-20小时，反应过程溶解氧浓度为0.5mg/L，沉降时间为1-2小时，滗水时间为0.5-1.0小时，其他时间为进水及空闲时间，每个运行周期排水、进水各600mL。取进、出水进行COD、色度的检测，各组对重金属工业废水中重金属离子的处理结果如表1所示。
表1本发明纺织印染工业废水的脱色方法的脱色效果及铬离子去除效果
表1可知，实施例1-5对脱色率和COD去除率都很高，而对比实施例1和对比实施例2单独使用时脱色效果甚微，而当两者组合后其对于印染工业废水处理方面具有显著的协同作用。
可以看出，采用本发明废水脱色方法处理的印染废水多批次运行的出水COD和出水色度与进水相比具有显著性的降低，能够达到常用废水处理方法的进水要求。本发明所述的废水脱色方法工艺稳定，长时间运行后出水COD和出水色度变化不大。

Claims (4)

1.一种纺织印染工业废水的脱色方法，其特征在于，其具体包括以下步骤：
（1）赤红球菌的固定化：将赤红球菌菌悬液和固定化载体混合，控制混合液的温度为30-35℃静置8-10小时，得固定化赤红球菌菌悬液，其中所述固定化载体为活性炭和沸石粉的混合物，其重量比为4-5：1；
（2）菌株驯化：向废水处理设备中加入COD浓度为3000-4000mg/L，pH值调节为7.0-9.0的纺织印染工业废水，向废水处理设备中加入固定化赤红球菌菌悬液，控制溶氧浓度为0.8-1.3mg/L进行微氧曝气反应，处理20-24小时静置，2小时后排出上清液，重复加入废水-微氧曝气反应-排上清液操作5-6次，其中第二次重复操作中工业废水的COD浓度为4000-5000mg/L，第三次重复时废水的COD浓度为5000-6000mg/L，第四次、第五次和第六次的废水的COD浓度为7000-8000mg/L，即可生成以赤红球菌为优势菌种的污泥床层；
（3）纺织印染工业废水的处理：纺织印染工业废水滤去大颗粒悬浮物后排入废水处理设备中，向纺织印染工业废水加入1.5-2.5%的聚丙烯酰胺，调节纺织印染工业废水的pH为7.0-9.0；控制工业废水内的溶氧浓度为1.1-2.5mg/L进行微氧曝气反应；反应进行15-21小时后，停止曝气，静置沉降1-2小时后排出上清液至收集池；其中步骤（1）中赤红球菌菌悬液中赤红球菌处于对数生长期，其浓度不低于109个/毫升；步骤（1）所述赤红球菌菌悬液与固定化载体的重量比为（30-45）：1。
2.根据权利要求1所述的纺织印染工业废水的脱色方法，其特征在于，步骤（1）所述赤红球菌菌悬液与固定化载体的重量比为40：1。
3.根据权利要求1或2所述的纺织印染工业废水的脱色方法，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺在纺织印染工业废水中的浓度为2%。
4.根据权利要求1所述的纺织印染工业废水的脱色方法，其特征在于，所述纺织印染工业废水COD浓度高达16000mg/L，色度高达1250倍。
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