CN106186306B

CN106186306B - 一种强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置及方法

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Publication number: CN106186306B
Application number: CN201610741344.7A
Authority: CN
Inventors: 李超; 周仕华; 操家顺; 冯骞; 薛朝霞; 方芳; 费罗兰; 虞筠霄
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2019-05-31
Anticipated expiration: 2036-08-26
Also published as: CN106186306A

Abstract

本发明公开了一种强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置及方法，其中待处理印染废水依次经过厌氧UASB池、混合池、内循环BAF池、上流式BAF池，厌氧池采用嗜温微生物为主的厌氧颗粒污泥；内循环BAF采用上流式运行，填料表面驯化富集短程硝化菌微生物；上流式BAF采用包埋固定的硝化菌微生物PEG载体作为填料。本发明结合厌氧颗粒污泥、生物挂膜填料、包埋微生物载体技术，并充分利用厌氧UASB和BAF装置特性，既可避免微生物受水质冲击，又增加废水的处理深度。本发明强化了印染废水难降解物质去除效果，其中，UASB对废水色度去除率达80％，BAF对废水COD和BOD去除率达78％，具有处理效果稳定、产泥量低、运行管理简单等优点，具有推广价值。

Description

一种强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置及方法

技术领域

本发明的技术方案属于废水处理领域，具体涉及一种强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置及方法。

背景技术

随着印染行业发展，各种纺织品、染料和染色工艺开始出现，大量难降解物质被排放到水环境中，例如表面活性剂、PVA、EG等等。染料的大部分成分是有毒有害成分，在印染废水常规污水处理工艺中难以去除。

近年来，国内外已研究发明了不同的技术工艺对印染废水难降解物质进行处理。物理化学处理工艺方面，例如混凝-沉淀、芬顿氧化、臭氧氧化等，但这些工艺存在一定缺陷，他们需要大量能源和化学药剂，成本高，而且易形成危险的副产品。相比较之下，生物处理虽然存在污泥膨胀和处理效率低等缺点，但比大多数物理化学技术更加环保科学，且运营成本较低，所以生物处理是更优的选择。随着难降解物质越来越复杂，一般的生物降解已然不能满足印染废水达标要求，目前已有研究方向多集中在向生物处理系统中投加优势菌种提高处理能力，将具有高污泥浓度的厌氧颗粒污泥投加到厌氧过程强化去除效果，采用纯种或混合微生物降解PVA，以及逐渐受到关注的微生物包埋技术应用到废水处理中等。

其实，现如今实际印染废水处理工程中，大多数研究以及采用的方法主要都集中在采用连续厌氧好氧技术去除难降解物质。那么，如何将厌氧颗粒污泥、微生物膜滤料、微生物固定化载体技术与连续的厌氧好氧技术巧妙地结合使用，对解决未来印染废水难降解物质去除问题具有很重要的研究意义。

发明内容

发明目的：为解决现有印染废水难降解物质去除效果差的问题，本发明提供一种强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置及方法，结合厌氧颗粒污泥、生物挂膜填料、包埋微生物载体技术，并充分利用厌氧UASB和BAF装置特性，既可避免微生物受水质冲击，又增加废水的处理深度。本发明强化了印染废水难降解物质去除效果，其中，UASB对废水色度去除率达到80％，BAF对废水COD和BOD去除率达到78％，具有处理效果稳定、产泥量低、运行管理简单等优点，具有推广价值。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明提出一种强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置，包括厌氧UASB池I、厌氧UASB池II、混合池、内循环BAF反应器和上流式BAF反应器，其中，厌氧UASB池I和厌氧UASB池II并联设置，来自厌氧UASB池I和厌氧UASB池II的出水共同依次进入混合池、内循环BAF反应器和上流式BAF反应器。

其中，所述厌氧UASB池I、厌氧UASB池II和内循环BAF反应器的出水端同时分别与各装置对应的进水端连接，用于回流。

优选地，所述厌氧UASB池I和厌氧UASB池II采用有机玻璃制成，有效体积为10-12L，75-85％反应器体积填充厌氧颗粒污泥。

厌氧UASB池I和厌氧UASB池II采用的厌氧颗粒污泥中的主要微生物均为嗜温微生物，颗粒污泥VSS浓度为34.5-35.6g/L，种泥为黑色，平均粒径范围为1～3mm。

优选地，内循环BAF反应器为有机玻璃制成的高2.0-2.5m、内径0.1-0.12m的装置，内循环BAF反应器由上至下分别为填料、承托层、布气管，其中填料采用沸石、凹凸棒土、陶粒和贝壳中的任意一种，填充比例为70-80％，内循环BAF反应器采用上流式运行。

上流式BAF反应器为有机玻璃制成的高2.0-2.5m、内径0.1-0.12m的装置，装置内填充包埋固定硝化菌的聚乙二醇载体，填充比例为70-80％，载体上方和下方设置铁网，上流式BAF反应器采用上流式运行。

具体地，所述固定硝化菌的聚乙二醇载体通过如下方法制备得到：

a.将来自印染废水好氧池中的活性污泥冷冻浓缩，获得以本源微生物菌为主的污泥，并将其投加到聚乙二醇溶液中悬浮得到包埋材料，所述聚乙二醇溶液通过依次投加PEG预聚物(为聚合到一定程度的PEG，如PEG1000DMA或PEG600DA)、交联剂(如山梨糖醇)、催化剂(如四甲基乙二胺)和引发剂(如过硫酸钾)得到，得到的包埋材料包含18％PEG预聚物、0.9％交联剂、0.5％催化剂、0.5％引发剂和5％培养的混合微生物；

b.在步骤a中最后将引发剂投加到PEG溶液中时，立即将混合溶液通过内径为3.5-4.5mm的PVC管，然后在室温下放置10-15min；

c.将PVC管中弹性凝胶挤出，接着将其按4-5mm长度切开并制成形状统一的小球，小球孔径小于0.5μm，使用之前需进行冲洗。

本发明进一步提出了一种强化印染废水难降解物质去除效果的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)待处理的印染废水包括前处理废水和染色废水，两股废水分别经过并联的厌氧UASB池I和厌氧UASB池II；

(2)一部分废水从厌氧UASB池I和厌氧UASB池II的出水端进入混合区；另一部分废水从厌氧UASB池I和厌氧UASB池II的出水端分别回流至进水端，回流比为25～35％；

(3)从厌氧UASB池I和厌氧UASB池II出来的两股废水在混合区混合均匀；

(4)混合区出水泵入内循环BAF反应器，通过填料表面驯化富集的短程硝化微生物对难降解物质进行降解，内循环BAF反应器出水一部分进入上流式BAF反应器，另一部分进行内循环，循环比为100-150％；

(5)上流式BAF利用PEG载体上驯化富集的硝化菌对废水进一步生物降解后获得稳定出水。

优选地，所述厌氧UASB池I和厌氧UASB池II温度控制在30℃左右，厌氧UASB池I的HRT为24-32h，厌氧UASB池II的HRT为6-8h。

优选地，控制内循环BAF空床接触时间7-9h，溶解氧浓度0.5-1.0mg/L，反冲洗周期为48-60h，反洗排水进入混合池；控制上流式BAF空床接触时间7-9h，溶解氧浓度3.0-6.0mg/L，反冲洗周期为48-60h。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明采用UASB-内循坏BAF-上流式BAF装置强化印染废水难降解物质去除，UASB对废水色度去除率达80％，BAF对废水COD和BOD去除率达78％；厌氧UASB对印染前处理废水和染色废水分质处理，分别培养驯化特定的微生物，利于对染色废水难降解污染物的去除，为后续处理提供优质碳源；

(2)内循环BAF填料表面驯化富集短程硝化菌微生物，利于实现短程及同步硝化反硝化，降低能耗，减少污泥产量；

(3)上流式BAF采用包埋固定的硝化菌微生物PEG载体作为填料，填料机械强度好，相对于传统填料，此方法可保持稳定的硝化菌量，并且大幅度增强硝化能力；

(4)本发明充分利用厌氧UASB和BAF装置特性，既避免微生物受水质、水温、水量冲击，又增加废水的处理深度；

(5)本发明的停留时间短，占地少，运行管理方便，出水稳定，对印染废水难降解物质去除具有推广价值。

附图说明

图1是本发明强化印染废水难降解物质去除装置图，其中：1为前处理厌氧UASB I，2为染色厌氧UASB II，3为混合池，4为内循环BAF，5为上流式BAF，6为厌氧颗粒污泥，7为填料，8为PEG载体，9为蠕动泵，10为隔膜泵，11为空气泵，12为曝气装置，13为铁网，14为反冲洗泵。

具体实施方式

下面通过具体的实施例详细说明本发明。

实施例1：

实施例中原水取自某印染企业废水，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，具体水质见表一。

表一前处理废水、染色废水混合废水水质指标

印染原水水质B/C比小于3，可生化性差，属于难降解废水，采用本发明装置对废水进行处理。本发明装置包括厌氧UASB池I、厌氧UASB池II、混合池、内循环BAF反应器和上流式BAF反应器，其中，上述厌氧UASB池I和厌氧UASB池II并联设置，出水共同依次进入混合池、内循环BAF反应器、上流式BAF反应器。其中，所述厌氧UASB池I、厌氧UASB池II和内循环BAF反应器出水端均与进水端连接。

上述厌氧UASB池I和厌氧UASB池II均采用有机玻璃制成，有效体积为10L，75％反应器体积填充厌氧颗粒污泥；上述厌氧UASB池I和厌氧UASB池II采用的厌氧颗粒污泥中主要微生物均为嗜温微生物，颗粒污泥VSS浓度为34.5-35.6g/L，种泥为黑色，平均粒径范围为1～3mm。

上述内循环BAF反应器为有机玻璃制成的高2.0m、内径0.1m装置，内循环BAF反应器由上至下分别为填料、承托层、布气管，其中填料采用凹凸棒土，填充比例为70％，反应器采用上流式运行。

上述上流式BAF反应器为有机玻璃制成的高2.0m、内径0.1装置，装置内填充包埋固定硝化菌的PEG载体，填充比例为70％，载体上方和下方设置铁网防止填充物被水流冲走，反应器采用上流式运行。

其中，上述上流式BAF反应器中采用PEG材料包埋固定硝化菌，其步骤如下：

a.将来自印染废水好氧池中的活性污泥冷冻浓缩，获得以本源微生物菌为主的污泥，然后将污泥投加到PEG(聚乙二醇)溶液中悬浮，PEG溶液中通过依次投加PEG预聚物(PEG1000DMA)、交联剂(山梨糖醇)、催化剂(四甲基乙二胺)和引发剂(过硫酸钾)，最终形成的包埋材料包含18％PEG预聚物、40％添加剂、0.9％交联剂、0.5％催化剂、0.5％引发剂和5％培养的混合微生物；

b.在引发剂投入到PEG溶液中时，立即将混合溶液通过内径为4.0mm的PVC管，然后在室温下放置12min；

c.将PVC管中弹性凝胶挤出，接着将其按4mm长度切开并制成形状统一的小球，小球孔径小于0.5μm，使用之前进行冲洗。

针对所取印染原水特点，强化印染废水难降解物质去除效果的方法步骤如下：

a.前处理废水和染色废水两股废水按1∶1比例分别经过并联的厌氧UASB池I和厌氧UASB池II；

b.一部分废水从厌氧UASB池I和厌氧UASB池II的出水端进入混合区；另一部分废水从厌氧UASB池I和厌氧UASB池II的出水端分别回流至进水端，回流比为30％；

c.从厌氧UASB池I和厌氧UASB池II出来的两股废水在混合区混合均匀；

d.混合区出水泵入内循环BAF反应器，通过填料表面驯化富集的短程硝化微生物对难降解物质进行降解，内循环BAF反应器出水一部分进入上流式BAF反应器，另一部分进行内循环，循环比为100％；

e.上流式BAF利用PEG载体上驯化富集的硝化菌对废水进一步生物降解后获得稳定出水。

上述厌氧UASB池I和厌氧UASB池II温度控制在30℃左右，从而利于厌氧菌在中温消化条件下的驯化富集，厌氧UASB池I的HRT为28h，厌氧UASB池II的HRT为6h；

控制上述内循环BAF空床接触时间7.5h，溶解氧浓度0.5-1.0mg/L，反冲洗周期为48h，反洗排水进入混合池；控制上述上流式BAF空床接触时间7.5h，溶解氧浓度3.0-6.0mg/L，反冲洗周期为48h。

经过一段时间的微生物培养和富集，系统运行稳定后，印染废水难降解物质得到强化去除，其中，UASB对废水色度去除率达80％，BAF对废水COD和BOD去除率达80％，具体水质监测如下：

表二各工段废水水质监测

工段	COD<sub>Cr</sub>(mg/L)	BOD(mg/L)	TN(mg/L)	色度
					混合池	420-580	120-155	22-35	330-580
出水	75-116	10-25	4-10	300-400

实施例2：

实施例中原水取自某印染企业废水，进水水质具体见表三。

表三印染进水水质指标

印染原水水质B/C比小于3，可生化性差，属于难降解废水，采用本发明装置对废水进行处理。包括厌氧UASB池、稳定池、内循环BAF反应器和上流式BAF反应器，其中，上述述厌氧UASB池和内循环BAF反应器出水端均与进水端连接。

上述厌氧UASB反应器采用有机玻璃制成，有效体积为12L，80％反应器体积填充厌氧颗粒污泥，且厌氧UASB池采用的厌氧颗粒污泥中主要微生物与实施例1中相同。

上述内循环BAF反应器为有机玻璃制成的高2.5m、内径0.12m装置，内循环BAF反应器由上至下分别为填料、承托层、布气管，其中填料采用陶粒，填充比例为80％，反应器采用上流式运行。

上述上流式BAF反应器为有机玻璃制成的高2.5m、内径0.12m装置，装置内填充包埋固定硝化菌的PEG载体，填充比例为80％，载体上方和下方设置铁网防止填充物被水流冲走，反应器采用上流式运行。

上述上流式BAF反应器中采用PEG材料包埋固定硝化菌，具体制作步骤同实施例1。

强化印染废水难降解物质去除效果的方法步骤如下：

a.待处理的印染废水通入厌氧UASB池，采用厌氧颗粒污泥对其进行强化降解；

b.一部分废水从厌氧UASB池出水端进入稳定区，另一部分废水从厌氧UASB池出水端分别回流至进水端，回流比为35％；

c.混合区出水泵入内循环BAF反应器，通过填料表面驯化富集的短程硝化微生物对难降解物质进行降解，内循环BAF反应器出水一部分进入上流式BAF反应器，另一部分进行内循环，循环比为125％；

d.上流式BAF利用PEG载体上驯化富集的硝化菌对废水进一步生物降解后获得稳定出水。

上述厌氧UASB池温度控制在30℃左右，从而利于厌氧菌在中温消化条件下的驯化富集，厌氧UASB池HRT为14h。

上述内循环BAF控制空床接触时间9h，溶解氧浓度0.5-1.0mg/L，反冲洗周期为60h，反洗排水进入混合池。

上述上流式BAF控制空床接触时间9h，溶解氧浓度3.0-5.0mg/L，反冲洗周期为60h。

经过一段时间的微生物培养和富集，系统运行稳定后，印染废水难降解物质得到强化去除，其中，UASB对废水色度去除率达78％，BAF对废水COD和BOD去除率达84％，具体水质监测如下：

表四各工段废水水质监测

工段	COD<sub>Cr</sub>(mg/L)	BOD(mg/L)	TN(mg/L)	色度
					稳定池	615-804	172-230	34-47	342-400
出水	98-130	25-32	8-14	280-356

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，这些引伸出的变化或变动也处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置，其特征在于，包括厌氧UASB池I、厌氧UASB池II、混合池、内循环BAF反应器和上流式BAF反应器，其中，厌氧UASB池I和厌氧UASB池II并联设置，来自厌氧UASB池I和厌氧UASB池II的出水共同依次进入混合池、内循环BAF反应器和上流式BAF反应器，其中，上流式BAF反应器为有机玻璃制成的高2.0-2.5m、内径0.1-0.12m的装置，装置内填充包埋固定硝化菌的聚乙二醇载体，填充比例为70-80%，载体上方和下方设置铁网，上流式BAF反应器采用上流式运行；

所述固定硝化菌的聚乙二醇载体通过如下方法制备得到：

a.将来自印染废水好氧池中的活性污泥冷冻浓缩，获得以本源微生物菌为主的污泥，并将其投加到聚乙二醇溶液中悬浮得到包埋材料，所述聚乙二醇溶液通过依次投加PEG预聚物、交联剂、催化剂和引发剂混合物得到，所述包埋材料包含5%培养的混合微生物、18%PEG预聚物、0.9%交联剂、0.5%催化剂和0.5%引发剂；

2.根据权利要求1所述的强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置，其特征在于，所述厌氧UASB池I、厌氧UASB池II和内循环BAF反应器的出水端同时分别与各装置对应的进水端连接，用于回流。

3.根据权利要求1所述的强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置，其特征在于，所述厌氧UASB池I和厌氧UASB池II采用有机玻璃制成，有效体积为10-12L，75-85%反应器体积填充厌氧颗粒污泥。

4.根据权利要求3所述的强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置，其特征在于，所述厌氧UASB池I和厌氧UASB池II采用的厌氧颗粒污泥中的主要微生物均为嗜温微生物，颗粒污泥VSS浓度为34.5-35.6g/L，种泥为黑色，平均粒径范围为1~3mm。

5.根据权利要求1所述的强化印染废水难降解物质去除效果的处理装置，其特征在于，内循环BAF反应器为有机玻璃制成的高2.0-2.5m、内径0.1-0.12m的装置，内循环BAF反应器由上至下分别为填料、承托层、布气管，其中填料采用沸石、凹凸棒土、陶粒和贝壳中的任意一种，填充比例为70-80%，内循环BAF反应器采用上流式运行。

6.一种利用权利要求1所述的处理装置强化印染废水难降解物质去除效果的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）待处理的印染废水包括前处理废水和染色废水，两股废水分别经过并联的厌氧UASB池I和厌氧UASB池II；

（2）一部分废水从厌氧UASB池I和厌氧UASB池II的出水端进入混合区；另一部分废水从厌氧UASB池I和厌氧UASB池II的出水端分别回流至进水端，回流比为25~35%；

（3）从厌氧UASB池I和厌氧UASB池II出来的两股废水在混合区混合均匀；

（4）混合区出水泵入内循环BAF反应器，通过填料表面驯化富集的短程硝化微生物对难降解物质进行降解，内循环BAF反应器出水一部分进入上流式BAF反应器，另一部分进行内循环，循环比为100-150%；

（5）上流式BAF利用PEG载体上驯化富集的硝化菌对废水进一步生物降解后获得稳定出水。

7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述厌氧UASB池I和厌氧UASB池II温度控制在30℃左右，厌氧UASB池I的HRT为24-32h，厌氧UASB池II的HRT为6-8h。

8.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，控制内循环BAF空床接触时间7-9h，溶解氧浓度0.5-1.0mg/L，反冲洗周期为48-60h，反洗排水进入混合池；控制上流式BAF空床接触时间7-9h，溶解氧浓度3.0-6.0mg/L，反冲洗周期为48-60h。