CN108033654A - 一种膜法印花废水处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膜法印花废水处理系统及方法。一种膜法印花废水处理系统，包括依次连接的混凝池、气浮机、接触氧化池、沉淀池、内曝气膜池、纤维转盘滤池和臭氧脱色池。同时也公开了使用这种膜法印花废水处理系统处理印花废水的方法。针对印花的高氨氮废水，本发明采用内层为厌氧层、外层为好氧层的传统生物膜法作为好氧段，采用外层为缺氧层、内层为好氧层的反常规生物膜结构的内曝气膜法作为缺氧环境，共同完成氨化、硝化、反硝化过程，提高脱氮效率，且产泥量少，没有污泥膨胀现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种膜法印花废水处理系统及方法。
背景技术
目前，印染行业中印花废水为了提高花色的鲜艳程度，需要投加大量尿素，导致外排废水中不仅具有高污染物浓度、高色度的特点，还具有高氨氮的特点。传统的处理方法是采用活性污泥或接触氧化法为基础的变形工艺，如AO工艺、AAO工艺等，或产泥量较少的生物膜法，但都无法提高脱氮效率，且活性污泥法产泥量大、能耗高。生物膜法对脱氮方面有很大限制性。在传统生物膜中，氧气和底物均由生物膜外侧向内层扩散，使得硝化菌及好氧异养菌多集中生物膜外层。由于硝化菌与好氧异养菌对氧的竞争中明显处于劣势，使得传统生物膜工艺硝化菌无法大量的繁殖。同时由于反硝化过程中缺乏电子供体(碳源)，影响了系统的脱氮效果。
印染废水的色度也是污水处理的主要内容。传统的生化工艺无法将有色基团全部分解，混凝工艺由于投加混凝剂原因，还有可能带入色度。所以，需要进一步脱色处理才能达标排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膜法印花废水处理系统及方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种膜法印花废水处理系统，包括依次连接的混凝池、气浮机、接触氧化池、沉淀池、内曝气膜池、纤维转盘滤池和臭氧脱色池。
膜法印花废水处理系统中，曝气系统分别与接触氧化池和内曝气膜池相连接。
膜法印花废水处理系统中，内曝气膜池与接触氧化池相连接。
膜法印花废水处理系统中，接触氧化池内悬挂实心填料。
膜法印花废水处理系统中，内曝气膜池内悬挂中空纤维膜丝。
膜法印花废水处理系统中，纤维转盘滤池与混凝池相连接。
膜法印花废水处理系统中，沉淀池与污泥处理系统相连接。
一种膜法印花废水处理方法，是使用上述的膜法印花废水处理系统，进行印花废水处理，包括以下步骤：
1)印花废水依次进入混凝池和气浮机处理，去除悬浮污染物；
2)气浮机出水进入接触氧化池，在曝气的条件下，经实心填料表面形成的微生物膜分解有机污染物，同时进行硝化反应；
3)接触氧化池出水进入沉淀池，沉淀污泥，污泥送至污泥处理系统处理；
4)沉淀池出水进入内曝气膜池，在曝气的条件下，经中空纤维膜丝外形成的微生物膜处理，进行脱氮；
5)内曝气膜池出水部分回流至接触氧化池，其余部分进入纤维转盘滤池去除悬浮物；
6)纤维转盘滤池截留的污染物回流至混凝池，纤维转盘滤池出水进入臭氧脱色池进行脱色处理，经检测达标后排放。
处理方法的步骤2)中，气水比为(9～12)：1；步骤4)中，曝气压力为0.2MPa～0.25MPa。
处理方法的步骤5)中，内曝气膜池出水的回流比为250％～350％。
本发明的有益效果是：
针对印花的高氨氮废水，本发明采用内层为厌氧层、外层为好氧层的传统生物膜法作为好氧段，采用外层为缺氧层、内层为好氧层的反常规生物膜结构的内曝气膜法作为缺氧环境，共同完成氨化、硝化、反硝化过程，提高脱氮效率，且产泥量少，没有污泥膨胀现象。
附图说明
图1是膜法印花废水处理系统的示意图。
具体实施方式
一种膜法印花废水处理系统，包括依次连接的混凝池、气浮机、接触氧化池、沉淀池、内曝气膜池、纤维转盘滤池和臭氧脱色池。
优选的，膜法印花废水处理系统中，曝气系统分别与接触氧化池和内曝气膜池相连接。
优选的，膜法印花废水处理系统中，内曝气膜池与接触氧化池相连接。
优选的，膜法印花废水处理系统中，接触氧化池内悬挂实心填料；进一步的，实心填料由聚丙烯(PP)、醛化纤维、涤纶中的至少两种组合而成。
优选的，膜法印花废水处理系统中，内曝气膜池内悬挂中空纤维膜丝；进一步的，中空纤维膜丝由聚砜(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙稀(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的至少一种制备而成。
优选的，膜法印花废水处理系统中，纤维转盘滤池与混凝池相连接；进一步的，膜法印花废水处理系统中，纤维转盘滤池滤盘的直径为2.5m～3.5m，单盘有效面积为10m2～15m2。
优选的，膜法印花废水处理系统中，沉淀池与污泥处理系统相连接。
优选的，膜法印花废水处理系统中，气浮机为加压溶气气浮设备。
一种膜法印花废水处理方法，是使用上述的膜法印花废水处理系统，进行印花废水处理，包括以下步骤：
1)印花废水依次进入混凝池和气浮机处理，去除悬浮污染物；
2)气浮机出水进入接触氧化池，在曝气的条件下，经实心填料表面形成的微生物膜分解有机污染物，同时进行硝化反应；
3)接触氧化池出水进入沉淀池，沉淀污泥，污泥送至污泥处理系统处理；
4)沉淀池出水进入内曝气膜池，在曝气的条件下，经中空纤维膜丝外形成的微生物膜处理，进行脱氮；
5)内曝气膜池出水部分回流至接触氧化池，其余部分进入纤维转盘滤池去除悬浮物；
6)纤维转盘滤池截留的污染物回流至混凝池，纤维转盘滤池出水进入臭氧脱色池进行脱色处理，经检测达标后排放。
优选的，处理方法的步骤1)中，混凝池投加混凝剂硫酸亚铁和絮凝剂PAM进行处理。
优选的，处理方法的步骤1)中，废水的在混凝池的停留时间为60min～90min，水平流速为4mm/s～6mm/s，下向流速为1.5mm/s～2.5mm/s。
优选的，处理方法的步骤1)中，气浮机的容器压力为0.3MPa～0.5MPa，溶气时间为2min～4min，气泡直径为30μm～100μm。
优选的，处理方法的步骤2)中，气水比为(9～12)：1。
优选的，处理方法的步骤2)中，废水的停留时间为8h～12h，TN负荷率为0.03kgTKN/kgMLSS·d～0.05kgTKN/kgMLSS·d，COD负荷率为0.15kg COD/kgMLSS·d～0.18kg COD/kgMLSS·d。
优选的，处理方法的步骤4)中，曝气压力为0.2MPa～0.25MPa。
优选的，处理方法的步骤4)中，废水停留时间为3h～5h，TN负荷率为0.03kgTKN/kgMLSS·d～0.05kgTKN/kgMLSS·d。
进一步的，处理方法的步骤5)中，中空纤维膜丝脱落的硝化菌团也回流至接触氧化池。
优选的，处理方法的步骤5)中，内曝气膜池出水的回流比为250％～350％。
优选的，处理方法的步骤5)中，纤维转盘滤池的滤速为10m/h～15m/h，反冲洗周期为0.8h～1.5h。
优选的，处理方法的步骤6)中，臭氧脱色池的接触时间为1.5h～2h，臭氧的投加量为40mg/L～60mg/L。
优选的，处理方法的步骤6)中，臭氧脱色池分为三段投加臭氧，投加的比例依次为总投加量的50％、30％和20％。
进一步的，处理方法的步骤6)中，检测标准按《GB 4287-2012纺织染整工业水污染物排放标准》。
下面对本发明处理印花废水的方法进一步说明如下：
高氨氮的印花废水，在经过混凝气浮预处理，去除大部分悬浮污染物后，进入接触氧化池。接触氧化池内悬挂有实心的组合填料，作为微生物的附着体。实心组合填料由聚丙烯(PP)、醛化纤维或涤纶组合而成。污水处理时，填料表层生长有“传统微生物膜”。该微生物膜的最外层为好氧层，向内依次为缺氧层和厌氧层。在充氧的条件下，微生物在填料表面聚附着形成生物膜。经过充氧的污水以一定的流速流过填料时，生物膜中的微生物吸收、分解水中的有机物，使污水得到净化，同时废水中的氨氮在硝化菌(好氧自养型微生物)的作用下被转化为NO2 -和NO3 -。反应公式如下：
NH4 ++2O2→NO3 -+H2O+2H+
出水随后进入内曝气膜池。内曝气膜池内悬挂有特殊材料制作的中空纤维膜丝，作为微生物的附着体。中空纤维膜丝表面生长有“反传统微生物膜”。该微生物膜最靠近水流的外层为厌氧层，中间为缺氧层，最靠近膜丝的内层为好氧层，由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物等组成。氧气和污染物分别从不同的方向进行扩散和传递，膜丝外的微生物群体形成特殊的分层结构。中空纤维膜丝内部通入空气，氧气在膜内压力作用下透过膜壁进入生物膜，接近膜壁处氧气的浓度最高。随着氧气在生物膜内由内向外逐步扩散，浓度逐渐降低。
通过控制曝气压力，可以调整池体处于厌氧、缺氧或好氧状态。当曝气压力控制在0.2-0.25MPa时，池体整体处于缺氧状态，满足反硝化所需的缺氧环境，实现反硝化过程，废水中的NO2 -和NO3 -在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2。提高脱氮效率。反应公式如下：
2NO3 -+10e-+12H+→N2+6H2O
当曝气压力控制在0.2-0.25MPa时，内曝气膜池中的“反传统微生物膜”最内层为好氧层，可以实现硝化反应，将氨氮转化成硝态氮；最外层为缺氧状态，可以实现反硝化反应，将硝态氮转化成氮气，从水中去除。因此，在该池内可同时实现硝化和反硝化，大大提高脱氮效率，并突破了传统A/O工艺脱氮率难以超过90％的限制。
内曝气膜池出水部分回流至接触氧化池前端，将未完全去除的氨氮再一次进行硝化和反硝化，提高脱氮效率。另一部分经过纤维转盘滤池去除出水中的悬浮物，再经过臭氧脱色后达标排放。纤维转盘滤池可以降低废水的SS，臭氧系统可以降低废水的色度，以确保达标。
纤维转盘滤池截留的污染物回流至进水端，通过混凝气浮系统排出水体。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例：
附图1是膜法印花废水处理系统的示意图。膜法印花废水处理系统包括依次连接的混凝池、气浮机、接触氧化池、沉淀池、内曝气膜池、纤维转盘滤池和臭氧脱色池。曝气系统分别与接触氧化池和内曝气膜池相连接。内曝气膜池与接触氧化池相连接。接触氧化池内悬挂实心填料。内曝气膜池内悬挂中空纤维膜丝。纤维转盘滤池与混凝池相连接。沉淀池与污泥处理系统相连接。
下面结合附图1，并以汕头某印花企业废水处理为例，说明使用本发明所述的处理系统应用在废水处理的具体流程如下：
步骤1：印花工艺外排的废水1500m3/d，进入混凝池，通过投加700mg/L混凝剂硫酸亚铁和3mg/L絮凝剂PAM，将废水中的悬浮物与水分离，经过加压溶气气浮设备将悬浮物去除。
废水停留时间为70min，水平流速4～6mm/s，下向流速2mm/s，容器压力0.4MPa，溶气时间3min，气泡直径30～100μm。
步骤2：步骤1的出水进入接触氧化池，曝气系统对池中废水进行供氧曝气。接触氧化池内悬挂的组合填料上的微生物将废水中的有机污染物进行分解，降低废水中的COD，同时进行硝化反应，将废水中的氨氮转化成硝态氮。
废水停留时间为10h，TN负荷率为0.04kgTKN/kgMLSS·d，COD负荷率为0.167kgCOD/kgMLSS·d，气水比：10.8:1。
步骤3：步骤2的出水进入内曝气膜池，其中设置的中空纤维膜在曝气系统的供氧情况下，供氧压力控制在0.2-0.25MPa时，整个池体处于缺氧状态，形成内部好氧外部缺氧的特殊生物膜层结构，大量聚集反硝化细菌，对接触氧化池进来的高硝态氮废水进行反硝化，转化成氮气排出水体，实现脱氮。同时，去除部分其他有机污染物浓度。
废水停留时间为4h；TN负荷为0.04kgTKN/kgMLSS·d。
步骤4：步骤3的出水一部分回流至接触氧化池前端，将未完全去除的含氮有机物再次进行硝化和反硝化反应，循环处理，确保较高的脱氮效率。同时将膜丝脱落的硝化菌团回流至接触氧化池，充分发挥污泥中硝化细菌的作用。回流比：300％。
步骤5：步骤3的出水进入纤维转盘滤池，将内曝气膜池出水中的悬浮物过滤去除，转盘上的微生物又能进一步降解废水中的污染物。滤盘直径3m，单盘有效面积12.6m2；滤速12m/h；反冲洗周期为1h。
步骤6：步骤5的出水进入臭氧脱色池，对废水进行最后的脱色处理，同时去除部分废水中的污染物，满足《GB 4287-2012纺织染整工业水污染物排放标准》，确保废水达标排放。臭氧接触池接触时间：1.76h，臭氧投加量为50mg/L，臭氧接触池分三段，投加比例为50％、30％、20％。
接触氧化池的污泥经过沉淀池后，排至污泥处理系统进行集中处理。
经过该处理工艺后，连续1个月运行后，废水处理前后的水质对比如表1所示。
表1废水水质检测结果
可见，经过本发明的处理系统处理后，出水满足《GB 4287-2012纺织染整工业水污染物排放标准》的直接排放标准。
Claims (10)
1.一种膜法印花废水处理系统，其特征在于：包括依次连接的混凝池、气浮机、接触氧化池、沉淀池、内曝气膜池、纤维转盘滤池和臭氧脱色池。
2.根据权利要求1所述的一种膜法印花废水处理系统，其特征在于：曝气系统分别与接触氧化池和内曝气膜池相连接。
3.根据权利要求2所述的一种膜法印花废水处理系统，其特征在于：内曝气膜池与接触氧化池相连接。
4.根据权利要求3所述的一种膜法印花废水处理系统，其特征在于：接触氧化池内悬挂实心填料。
5.根据权利要求3所述的一种膜法印花废水处理系统，其特征在于：内曝气膜池内悬挂中空纤维膜丝。
6.根据权利要求1所述的一种膜法印花废水处理系统，其特征在于：纤维转盘滤池与混凝池相连接。
7.根据权利要求1所述的一种膜法印花废水处理系统，其特征在于：沉淀池与污泥处理系统相连接。
8.一种膜法印花废水处理方法，其特征在于：使用权利要求1～7任一项所述的系统进行印花废水处理，包括以下步骤：
1)印花废水依次进入混凝池和气浮机处理，去除悬浮污染物；
2)气浮机出水进入接触氧化池，在曝气的条件下，经实心填料表面形成的微生物膜分解有机污染物，同时进行硝化反应；
3)接触氧化池出水进入沉淀池，沉淀污泥，污泥送至污泥处理系统处理；
4)沉淀池出水进入内曝气膜池，在曝气的条件下，经中空纤维膜丝外形成的微生物膜处理，进行脱氮；
5)内曝气膜池出水部分回流至接触氧化池，其余部分进入纤维转盘滤池去除悬浮物；
6)纤维转盘滤池截留的污染物回流至混凝池，纤维转盘滤池出水进入臭氧脱色池进行脱色处理，经检测达标后排放。
9.根据权利要求8所述的一种膜法印花废水处理方法，其特征在于：步骤2)中，气水比为(9～12)：1；步骤4)中，曝气压力为0.2MPa～0.25MPa。
10.根据权利要求8所述的一种膜法印花废水处理方法，其特征在于：步骤5)中，内曝气膜池出水的回流比为250％～350％。
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