CN107892388A - 一种印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺及装置。所述装置包括进水池，进水池与进水泵连接，进水泵与滤池连通，滤池的上部设有出水集水槽，出水集水槽与出水总渠连通，出水总渠分别与出水管、反冲洗排水管、硝化液回流管连通；滤池通过空气总管与鼓风机的出口端连接。所述脱氮除碳除磷工艺为：印染废水二级生化出水进入第一滤料层，进行废水中难降解有机物的铁‑生物质碳还原开环断链，同时除磷；处理后的废水进入上层第二滤料层，去除废水中难降解有机物，将废水中氨氮转化为硝态氮；滤池上层出水部分回流完成脱氮过程。本发明在同一滤池中完成除碳、脱氮及除磷过程，不需投加反硝化碳源，易于操作管理、投资及运行费用低。

Description

一种印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺及装置

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，具体而言涉及一种印染废水深度处理同步脱氮除碳除磷工艺及装置。

背景技术

目前，纺织印染工业园废水排放标准普遍执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B甚至一级A标准，依靠传统物化、生化二级处理难以稳定达到排放要求。在二级生化处理的基础上增补三级深度处理，以进一步去除印染废水中剩余难降解有机物、氮、磷污染物，是废水处理升级改造的重要目标。

提标改造深度处理的主要功能之一是去除二级生化出水中残余低浓度难降解有机物，工程应用中常采用臭氧氧化、活性炭吸附、曝气生物滤池、芬顿氧化及其组合等深度处理技术，通过工艺条件优化，基本能够解决残余低浓度有机物的去除问题。但仅靠上述技术却无法解决氮、磷的去除问题，相比而言深度脱氮除磷难度更大。一般而言，脱氮除磷主要靠二级生化处理，A2O处理工艺是公认的成本较低的技术。但工程应用中的问题在于脱氮除磷效果不稳定，尤其对于含有毒物质的工业废水更是如此，经常出现脱氮及除磷菌群受抑制的情况，二级生化出水难以达到高标准排放要求。而上述的工程应用中以去除有机物为目标的深度处理技术并不具备脱氮除磷的功能。如果在深度处理中采用生物脱氮除磷技术，将面临有机碳源不足的问题，而采用氯氧化脱氮、絮凝除磷等技术，则存在运行成本高、二次污染严重及混凝污泥产量高的问题。

基于上述分析，需研发以二级生化出水为原水的高效深度处理技术，以解决印染废水提标改造及深度处理中同步脱氮、除磷、除碳的工程难题。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种印染废水提标改造及深度处理中同步脱氮、除磷、除碳的工艺。

为了解决上述问题，本发明提供给了一种印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷装置，其特征在于，包括进水池，进水池底部与进水泵的进水泵进水管连接，进水泵进水管上设有进水泵进水管调节阀，进水泵出水管分别与回流管、滤池底部的滤池进水管连通，回流管上设有回流管调节阀，滤池进水管上设有滤池进水管调节阀、滤池进水管止回阀，滤池的上部设有出水集水槽，出水集水槽与其一侧的出水总渠连通，出水总渠底部分别与出水管、反冲洗排水管、硝化液回流管连通，出水管上设有出水管调节阀，反冲洗排水管上设有反冲洗排水管调节阀，硝化液回流管上设有硝化液回流管调节阀；硝化液回流管的出口端位于进水池上方；滤池底部设有放空管，放空管上设有放空管调节阀；滤池内底部设有第一滤料层，中部设有第二滤料层，第二滤料层底部设有孔板，第一滤料层通过反冲洗空气管、第二滤料层通过曝气管与空气总管连通，空气总管与鼓风机的出口端连接，反冲洗空气管上设有反冲洗空气管调节阀，曝气管上设有曝气管调节阀，空气总管上设有空气总管调节阀、空气总管止回阀。

优选地，所述滤池外侧相对于第一滤料层处设有检修人孔一，相对于第二滤料层处设有检修人孔二。

优选地，所述第一滤料层为铁-生物质碳层，铁-生物质碳层下方设有砾石承托层一；第二滤料层为陶粒或活性炭填料层，陶粒或活性炭填料层下方设有砾石承托层二。

更优选地，所述铁-生物质碳层的厚度为200～300mm；砾石承托层一、砾石承托层二的厚度均为100mm～150mm，砾石的粒径为15mm～20mm；陶粒或活性炭填料层的厚度为800～1000mm，陶粒或活性炭的粒径为5～8mm。

更优选地，所述铁-生物质碳层的制备方法为：将含水率为60％-90％的剩余活性污泥加入反应罐中，投加量为罐体积的40％-85％，密闭加热，温度为 140-220℃，加热1-8h后停止加热，温度降至60-80℃后开启反应罐，投加质量为剩余污泥干重5％-30％的铁粉，重新密闭反应罐，继续加热至180-240℃，加热0.5-4h，温度降至50℃以下卸料，离心分离后取沉淀物，105℃烘干或自然风干后，将制得的铁-生物质碳填料用塑性网织布包裹成型，每包20-80kg。

本发明还提供了一种印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺，其特征在于，采用上述印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷装置，包括以下步骤：

步骤1)：印染废水二级生化出水首先从滤池底部进入第一滤料层，在下层进行废水中难降解有机物的铁-生物质碳还原开环断链提高可生化性，同时磷和铁-生物质碳释放的Fe³⁺生成FePO₄的除磷过程；

步骤2)：处理后的废水进入上层第二滤料层，在曝气充氧的条件下，通过微生物作用将废水中难降解有机物矿化或转化为自身细胞物质而去除，同时将废水中氨氮转化为硝态氮；

步骤3)：将含有硝态氮的滤池上层出水部分回流至滤池进水，在第一滤料层以铁-生物质碳为电子供体，完成硝态氮的自养反硝化脱氮过程。

优选地，所述步骤1)中印染废水二级生化出水为经过混凝沉淀或气浮、水解酸化、好氧组合工艺处理后的出水；滤池的水力负荷为2～5m³/(m²·h)。

优选地，所述步骤1)前，开启进水泵进水管调节阀、滤池进水管调节阀、回流管调节阀、出水管调节阀、曝气管调节阀、空气总管调节阀、硝化液回流管调节阀，关闭放空管调节阀、反冲洗空气管调节阀、反冲洗排水管调节阀，开启进水泵、鼓风机。

优选地，所述步骤3)中硝化液的回流比为100％～150％。

优选地，所述滤池定期进行反冲洗，反冲洗采用气水联合反冲洗。

更优选地，所述反冲洗的具体步骤为：关闭进水泵进水管调节阀、滤池进水管调节阀、回流管调节阀、出水管调节阀、曝气管调节阀、硝化液回流管调节阀，关闭进水泵，开启反冲洗空气管调节阀、反冲洗排水管调节阀；待反冲洗水变清后停止反冲，再开始过滤。

更优选地，所述反冲洗运行周期的标志为：滤池出水COD或浊度上升20％，即开始反冲洗；采用的气水联合反冲洗参数为：气冲洗强度为3～5L/(m²·h)，水冲洗强度为10～12L/(m²·h)，先气冲2～4min，然后水冲8～10min。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)该技术用于纺织印染废水深度处理，反硝化脱氮以铁-生物质碳为电子供体，可实现自养脱氮，与传统硝化反硝化相比，不需另外投加碳源，运行成本低；

(2)在一个生物滤池中集有机物铁-生物质碳还原和生物氧化、生物硝化和铁自氧反硝化、铁化学除磷等多种作用为一体，可在同一滤池中完成同步除碳脱氮除磷，有效解决了传统技术中流程长、投资及运行费用高的问题，对于低浓度二级生化出水的深度处理尤其适用。

附图说明

图1为本发明提供的一种印染废水一体化脱氮除碳除磷装置的结构示意图。

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

如图1所示，为本发明提供的一种印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷装置，其包括进水池1，进水池1底部与进水泵12的进水泵进水管33连接，进水泵进水管33上设有进水泵进水管调节阀11，进水泵出水管6分别与回流管7、滤池16底部的滤池进水管29连通，回流管7上设有回流管调节阀8，滤池进水管29上设有滤池进水管调节阀9、滤池进水管止回阀10，滤池16的上部设有出水集水槽17，出水集水槽17与其一侧的出水总渠15连通，出水总渠15底部分别与出水管4、反冲洗排水管18、硝化液回流管2连通，出水管4上设有出水管调节阀5，反冲洗排水管18上设有反冲洗排水管调节阀36，硝化液回流管2上设有硝化液回流管调节阀3；硝化液回流管2的出口端位于进水池1上方；滤池 16底部设有放空管13，放空管13上设有放空管调节阀14；滤池16内底部设有第一滤料层，中部设有第二滤料层，第二滤料层底部设有孔板34，第一滤料层通过反冲洗空气管25、第二滤料层通过曝气管23与空气总管28连通，空气总管28与鼓风机32的出口端连接，反冲洗空气管25上设有反冲洗空气管调节阀 26，曝气管23上设有曝气管调节阀24，空气总管28上设有空气总管调节阀31、空气总管止回阀30。滤池16外侧相对于第一滤料层处设有检修人孔一27，相对于第二滤料层处设有检修人孔二22。

所述第一滤料层为铁-生物质碳层19，铁-生物质碳层19下方设有砾石承托层一20；第二滤料层为陶粒或活性炭填料层21，陶粒或活性炭填料层21下方设有砾石承托层二35。铁-生物质碳层19的厚度为200～300mm；砾石承托层一20、砾石承托层二35的厚度均为100mm～150mm，砾石的粒径为15mm～20mm；陶粒或活性炭填料层21的厚度为800～1000mm，陶粒或活性炭的粒径为5～8mm。铁-生物质碳层19的制备方法为：将含水率为60％-90％的剩余活性污泥加入反应罐中，投加量为罐体积的40％-85％，密闭加热，温度为140-220℃，加热1-8h 后停止加热，温度降至60-80℃后开启反应罐，投加质量为剩余污泥干重5％-30％的铁粉，重新密闭反应罐，继续加热至180-240℃，加热0.5-4h，温度降至50℃以下卸料，离心分离后取沉淀物，105℃烘干或自然风干后，将制得的铁-生物质碳填料用塑性网织布包裹成型，每包20-80kg。

本实施例中的废水原水来自于江苏某印染废水集中处理厂二级生化出水， COD为70～80mg/L，总氮20～30mg/L，总磷1.0～1.5mg/L，处理后需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准。

一种印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺：

步骤1)：开启进水泵进水管调节阀11、滤池进水管调节阀9、回流管调节阀8、出水管调节阀5、曝气管调节阀24、空气总管调节阀31、硝化液回流管调节阀3，关闭放空管调节阀14、反冲洗空气管调节阀26、反冲洗排水管调节阀 36，开启进水泵12、鼓风机32。印染废水二级生化出水首先从滤池16底部进入第一滤料层，在下层进行废水中难降解有机物的铁-生物质碳还原开环断链提高可生化性，同时磷和铁-生物质碳释放的Fe³⁺生成FePO₄的除磷过程；

所述步骤1)中印染废水二级生化出水为经过混凝沉淀或气浮、水解酸化、好氧组合工艺处理后的出水；滤池16的水力负荷为2～5m³/(m²·h)。启动时将滤池16中充满城市污水处理厂二沉池的活性污泥，作为菌种来源，运行伊始以小负荷进水，逐步提高负荷，当负荷及出水达到要求时，表明启动结束，进入正常运行期。

步骤2)：处理后的废水进入上层第二滤料层，在曝气充氧的条件下，通过微生物作用将废水中难降解有机物矿化或转化为自身细胞物质而去除，同时将废水中氨氮转化为硝态氮；

步骤3)：将含有硝态氮的滤池16上层出水部分回流至滤池16进水，在第一滤料层以铁-生物质碳为电子供体，完成硝态氮的自养反硝化脱氮过程；硝化液的回流比为100％～150％。

所述滤池16定期进行反冲洗，反冲洗采用气水联合反冲洗：关闭进水泵进水管调节阀11、滤池进水管调节阀9、回流管调节阀8、出水管调节阀5、曝气管调节阀24、硝化液回流管调节阀3，关闭进水泵12，开启反冲洗空气管调节阀26、反冲洗排水管调节阀36；待反冲洗水变清后停止反冲，再开始过滤。反冲洗运行周期的标志为：滤池16出水COD或浊度上升20％，即开始反冲洗；采用的气水联合反冲洗参数为：气冲洗强度为3～5L/(m²·h)，水冲洗强度为 10～12L/(m²·h)，先气冲2～4min，然后水冲8～10min。

经上述过程处理后，废水中COD达到30～40mg/L，总氮为8～10mg/L，总磷为0.2～0.4mg/L，可以稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918 -2002)一级A标准，全部反应过程不需投加药剂、操作简单、投资及运行成本低。

Claims (12)

1.一种印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷装置，其特征在于，包括进水池(1)，进水池(1)底部与进水泵(12)的进水泵进水管(33)连接，进水泵进水管(33)上设有进水泵进水管调节阀(11)，进水泵出水管(6)分别与回流管(7)、滤池(16)底部的滤池进水管(29)连通，回流管(7)上设有回流管调节阀(8)，滤池进水管(29)上设有滤池进水管调节阀(9)、滤池进水管止回阀(10)，滤池(16)的上部设有出水集水槽(17)，出水集水槽(17)与其一侧的出水总渠(15)连通，出水总渠(15)底部分别与出水管(4)、反冲洗排水管(18)、硝化液回流管(2)连通，出水管(4)上设有出水管调节阀(5)，反冲洗排水管(18)上设有反冲洗排水管调节阀(36)，硝化液回流管(2)上设有硝化液回流管调节阀(3)；硝化液回流管(2)的出口端位于进水池(1)上方；滤池(16)底部设有放空管(13)，放空管(13)上设有放空管调节阀(14)；滤池(16)内底部设有第一滤料层，中部设有第二滤料层，第二滤料层底部设有孔板(34)，第一滤料层通过反冲洗空气管(25)、第二滤料层通过曝气管(23)与空气总管(28)连通，空气总管(28)与鼓风机(32)的出口端连接，反冲洗空气管(25)上设有反冲洗空气管调节阀(26)，曝气管(23)上设有曝气管调节阀(24)，空气总管(28)上设有空气总管调节阀(31)、空气总管止回阀(30)。

2.如权利要求1所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷装置，其特征在于，所述滤池(16)外侧相对于第一滤料层处设有检修人孔一(27)，相对于第二滤料层处设有检修人孔二(22)。

3.如权利要求1所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷装置，其特征在于，所述第一滤料层为铁-生物质碳层(19)，铁-生物质碳层(19)下方设有砾石承托层一(20)；第二滤料层为陶粒或活性炭填料层(21)，陶粒或活性炭填料层(21)下方设有砾石承托层二(35)。

4.如权利要求3所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷装置，其特征在于，所述铁-生物质碳层(19)的厚度为200～300mm；砾石承托层一(20)、砾石承托层二(35)的厚度均为100mm～150mm，砾石的粒径为15mm～20mm；陶粒或活性炭填料层(21)的厚度为800～1000mm，陶粒或活性炭的粒径为5～8mm。

5.如权利要求3或4所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷装置，其特征在于，所述铁-生物质碳层(19)的制备方法为：将含水率为60％-90％的剩余活性污泥加入反应罐中，投加量为罐体积的40％-85％，密闭加热，温度为140-220℃，加热1-8h后停止加热，温度降至60-80℃后开启反应罐，投加质量为剩余污泥干重5％-30％的铁粉，重新密闭反应罐，继续加热至180-240℃，加热0.5-4h，温度降至50℃以下卸料，离心分离后取沉淀物，105℃烘干或自然风干后，将制得的铁-生物质碳填料用塑性网织布包裹成型，每包20-80kg。

6.一种印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺，其特征在于，采用权利要求3-5任意一项所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷装置，包括以下步骤：

步骤1)：印染废水二级生化出水首先从滤池(16)底部进入第一滤料层，在下层进行废水中难降解有机物的铁-生物质碳还原开环断链提高可生化性，同时磷和铁-生物质碳释放的Fe³⁺生成FePO₄的除磷过程；

步骤2)：处理后的废水进入上层第二滤料层，在曝气充氧的条件下，通过微生物作用将废水中难降解有机物矿化或转化为自身细胞物质而去除，同时将废水中氨氮转化为硝态氮；

步骤3)：将含有硝态氮的滤池(16)上层出水部分回流至滤池(16)进水，在第一滤料层以铁-生物质碳为电子供体，完成硝态氮的自养反硝化脱氮过程。

7.如权利要求6所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺，其特征在于，所述步骤1)中印染废水二级生化出水为经过混凝沉淀或气浮、水解酸化、好氧组合工艺处理后的出水；滤池(16)的水力负荷为2～5m³/(m²·h)。

8.如权利要求6所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺，其特征在于，所述步骤1)前，开启进水泵进水管调节阀(11)、滤池进水管调节阀(9)、回流管调节阀(8)、出水管调节阀(5)、曝气管调节阀(24)、空气总管调节阀(31)、硝化液回流管调节阀(3)，关闭放空管调节阀(14)、反冲洗空气管调节阀(26)、反冲洗排水管调节阀(36)，开启进水泵(12)、鼓风机(32)。

9.如权利要求6所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺，其特征在于，所述步骤3)中硝化液的回流比为100％～150％。

10.如权利要求6所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺，其特征在于，所述滤池(16)定期进行反冲洗，反冲洗采用气水联合反冲洗。

11.如权利要求10所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺，其特征在于，所述反冲洗的具体步骤为：关闭进水泵进水管调节阀(11)、滤池进水管调节阀(9)、回流管调节阀(8)、出水管调节阀(5)、曝气管调节阀(24)、硝化液回流管调节阀(3)，关闭进水泵(12)，开启反冲洗空气管调节阀(26)、反冲洗排水管调节阀(36)；待反冲洗水变清后停止反冲，再开始过滤。

12.如权利要求11所述的印染废水深度处理一体化脱氮除碳除磷工艺，其特征在于，所述反冲洗运行周期的标志为：滤池(16)出水COD或浊度上升20％，即开始反冲洗；采用的气水联合反冲洗参数为：气冲洗强度为3～5L/(m²·h)，水冲洗强度为10～12L/(m²·h)，先气冲2～4min，然后水冲8～10min。