CN108862853A - 一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法 - Google Patents

一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，其特征在于，印染废水依次经混凝、沉淀处理后，进入生化反应段，再进入二沉池进行沉淀，向生化反应段投加零价铁，强化废水中难降解有机物的生物处理效能；将二沉池中含零价铁的活性污泥部分回流，剩余活性污泥进入高梯度磁分离器进行磁分离，回收零价铁，磁分离后的污泥和混凝沉淀的物化污泥一起进入浓缩池，浓缩后再经板框压滤机脱水，污泥外运处置，上清液和脱水液排入调节池；将磁分离获得的零价铁重新投至生化反应段，同时补加新的零价铁以确保生化反应段中铁的有效浓度。本发明工艺简单，成本较低，易于工程化，为印染废水的处理及资源回收利用提供一种可行的方法。

Description

一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法。
背景技术
纺织业是我国历史悠久的传统产业，同时也是国民经济的支柱产业和重要的民生产业，具有较强国际竞争力，在我国的经济建设、繁荣市场、增加就业等方面做出了巨大贡献。印染行业是纺织业的重要组成部分，是提升产品附加值、提高产品质量的关键行业，但同时也存在着耗能大、耗水多、排污大等问题。据不完全统计，我国每天排放的印染废水总量高达4×106m3，占据整个工业废水排放量的1/3左右。印染废水主要含有染料、料浆、染色助剂及纤维杂质、油剂、碱及无机盐等，成分复杂、色度高、碱度大、生物难降解物多及多变化，被公认为最难治理的主要有害废水之一。
目前对于印染废水的处理主要是集中收集统一处理的方法，将不同印染工艺排放的废水统一收集，混合后经物化混凝、水解酸化、好氧处理、高级氧化等工艺统一处理达到间接排放标准。其中生物法因操作简单、运行费用低、无二次污染等优点，在印染废水的处理中得到了广泛的应用，但目前随着偶氮染料、PVA浆料、新型助剂的广泛使用，废水的B/C比低，可生化性差，同时国家和地方环境保护法律法规逐渐严格，对废水的排放要求也在不断提高，使得传统的生物处理越来越达不到处理要求，废水处理需要进行强化。
近年来零价铁作为一种无污染的绿色还原剂在水污染治理中广受关注，其主要用于废水的物化处理，通常有三方面作用：一是铁的还原性使它可以作为还原剂，直接还原有机物质；二是铁具有电化学性，其电极产物中新生态的[H]和Fe2+能与废水中的有机物发生氧化还原作用，使其分解降解；三是铁水解产生的Fe(OH)2和Fe(OH)3絮体能对悬浮杂质起到吸附、沉淀作用。同时，研究还发现将零价铁投到生化反应段后，其释放的铁元素能有效强化微生物的新陈代谢作用，提高对污染物的去除能力，尤其在难降解废水的处理中优势明显。但零价铁的大量投加会使废水的处理成本大大提高，增加处理厂运营负担，同时大量零价铁随着污泥排出不仅造成了资源的浪费，还会对环境产生二次污染。因此需要进行回收利用。
基于以上分析，本文发明报道了一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，通过向生化反应段投加零价铁，强化微生物的代谢活性，提高对难降解物质的去除效率。同时利用零价铁的还原性、电化学性以及水解产生的Fe(OH)2和Fe(OH)3的絮凝性进一步加强对污染物的去除，使二沉池的出水满足废水排放标准。同时，二沉池剩余污泥排入高梯度磁分离器，利用铁元素和污泥磁敏感性的差异，借助外磁场进行磁场处理，从而达到分离零价铁的目的，将零价铁重新投入生化反应段，达到资源的循环利用，降低运行处理成本。
发明内容
本发明所要解决的问题是应用零价铁强化印染废水生物处理及对零价铁进行回收利用。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：印染废水依次经混凝、沉淀处理后，进入生化反应段，再进入二沉池进行沉淀，向生化反应段投加零价铁，强化废水中难降解有机物的生物处理效能；
步骤2)：将二沉池中含零价铁的活性污泥部分回流，剩余活性污泥进入高梯度磁分离器进行磁分离，回收零价铁，磁分离后的污泥和混凝沉淀的物化污泥一起进入浓缩池，浓缩后再经板框压滤机脱水，污泥外运处置，上清液和脱水液排入调节池；
步骤3)：将磁分离获得的零价铁重新投至生化反应段，同时补加新的零价铁以确保生化反应段中铁的有效浓度。
优选地，所述步骤1)中零价铁采用60～200目的纯度85～95％的铁粉；生化反应段包括水解酸化段、好氧曝气段，水解酸化段中铁粉的投加量为6～50g/m3，利用零价铁释放的铁元素激活水解酸化过程中的优势菌种，出水B/C较未投加零价铁可提高30％～50％，好氧曝气段中铁粉的投加量为10～100g/m3，通过强化微生物的代谢活性，提高对难降解物质的去除效率，苯胺的去除率可以提高20％～30％，PVA的去除率可以提高25％～35％，COD的去除率可以提高25～35％。
更优选地，所述步骤2)中活性污泥部分回流至水解酸化段，回流比为50％～100％，剩余活性污泥以2～2.5L/min的速度流入高梯度磁分离器，分离器磁场强度为0.1～1.5T，直径为10～100μm，填装率为4～10％。
更优选地，所述高梯度磁分离器的内部采用纤维状不锈钢毛基质。污泥通过钢毛基质时，利用零价铁和污泥磁敏感性的差异，将其从污泥中分离出来。
更优选地，所述步骤3)中磁分离获得的零价铁的回收率为65％～80％，回收的零价铁的20％～40％返回至水解酸化段，60％～80％返回至好氧曝气段；同时向水解酸化段中补加铁粉2.5～18g/m3，好氧曝气段中补加铁粉3～35g/m3，以确保生化反应段中铁的有效浓度。
本发明提供了一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，通过向生化反应段投加零价铁，提高印染废水中难降解有机物的生物处理效能，改善出水水质。同时，将二沉池的含零价铁剩余污泥排入高梯度磁分离器，利用铁元素和污泥磁敏感性的差异，借助外磁场进行磁场处理，从而达到分离零价铁的目的，将零价铁重新投入生化反应段，达到资源的循环利用，减低运行处理成本。分离后的污泥和混凝沉淀的物化污泥一起进入浓缩池，浓缩后再经板框压滤机脱水，污泥外运处置，上清液和脱水液排入调节池。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)通过在生化反应段投加零价铁，强化微生物新陈代谢作用，提高对难降解有机物的去除能力。同时利用零价铁的还原性、电化学性以及水解产生的Fe(OH)2和Fe(OH)3的絮凝性进一步加强对污染物的去除。
(2)利用高梯度磁分离技术回收零价铁，将其重新投入生化反应段，达到资源循环利用，可减少65％～80％的零价铁投加量，可降低15％～30％的运行处理成本。
(3)零价铁释放的铁离子通过电中和作用促使污泥颗粒絮凝从而改善污泥脱水性能，可减少浓缩池中污泥调理剂的投加量。
附图说明
图1为本发明提供的零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法的流程图。
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1
一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，由以下步骤组成：
步骤1)某印染废水处理厂处理量为50000m3/d，采用水解酸化-好氧曝气的生化处理工艺对废水中的有机物进行去除。于实验室构建与印染废水处理厂相同的两组工艺反应器A和B，接种相同浓度的该处理厂的活性污泥，处理量为10m3/d，进水COD浓度为800～900mg/L，BOD浓度为160～180mg/L，PVA浓度为80～100mg/L，污泥回流比为50％。经处理后，两组反应器的出水COD浓度为300～350mg/L，BOD浓度为70～85mg/L，PVA浓度为40～50mg/L。
步骤2)其中A组反应器，每天向水解酸化段投加200g铁粉，好氧曝气段投加600g铁粉，B组反应器保持原样。运行15天后，A组反应器出水COD浓度降为35～45mg/L，BOD浓度降为15～20mg/L，PVA浓度降为10～15mg/L，较B组去除效率分别提高了近33％、36％和35％。
步骤3)向B组反应器投加相同量的铁粉，待两组反应器运行稳定后。将A组反应器二沉池剩余污泥以2L/min的速度排入高梯度磁分离器，分离器磁场强度为1T，内部采用纤维状不锈钢毛基质，直径为60μm，填装率为5％。零价铁回收率为70％，回收的零价铁的30％返回至水解酸化段，70％返回至好氧曝气段，同时补充少量新铁。B组二沉池剩余污泥不经处理直接外排。
步骤4)运行15天，待两组反应器均稳定后，A组每天通过高梯度磁分离器可回收约560g铁粉，同时只需向水解酸化及好氧曝气段投加32g和208g铁粉。化工铁粉1t需要3000元，每天可节约成本1.68元。处理厂处理量为50000m3/d，每天可节约8400元。
实施例2
一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，由以下步骤组成：
步骤1)河南某印染企业，排出废水包括印花、染色、煮练、退浆废水，混合废水水量10000m3/d，采用水解酸化-好氧曝气的生化处理工艺对废水中的有机物进行去除。于实验室构建与印染废水处理厂相同的两组工艺反应器A和B，接种相同浓度的该处理厂的活性污泥，处理量为10m3/d，进水COD浓度为1200～1500mg/L，BOD浓度为260～300mg/L，PVA浓度为180～200mg/L，苯胺浓度为1～1.5mg/L，污泥回流比为100％。经处理后，两组反应器的出水COD浓度为350～500mg/L，BOD浓度为100～130mg/L，PVA浓度为70～80mg/L，苯胺浓度为0.35～0.58mg/L。
步骤2)其中A组反应器，每天向水解酸化段投加300g铁粉，好氧曝气段投加800g铁粉，B组反应器保持原样。运行15天后，A组反应器出水COD浓度降为80～100mg/L，BOD浓度降为25～30mg/L，PVA浓度降为16～20mg/L，苯胺浓度为0.12～0.15mg/L，较B组去除效率分别提高了近27％、33％、30％和28％。
步骤3)向B组反应器投加相同量的铁粉，待两组反应器运行稳定后。将A组反应器二沉池剩余污泥以2L/min的速度排入高梯度磁分离器，分离器磁场强度为1.2T，内部采用纤维状不锈钢毛基质，直径为80μm，填装率为5％。零价铁回收率为80％，回收的零价铁的25％返回至水解酸化段，75％返回至好氧曝气段，同时补充少量新铁。B组二沉池剩余污泥不经处理直接外排。
步骤4)运行15天，待两组反应器均稳定后，A组每天通过高梯度磁分离器可回收约880g铁粉，同时只需向水解酸化及好氧曝气段投加80g和140g铁粉。化工铁粉1t需要3000元，每天可节约成本2.64元。处理厂废水处理量为10000m3/d，每天可节约2640元。

Claims (5)

1.一种零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：印染废水依次经混凝、沉淀处理后，进入生化反应段，再进入二沉池进行沉淀，向生化反应段投加零价铁，强化废水中难降解有机物的生物处理效能；
步骤2)：将二沉池中含零价铁的活性污泥部分回流，剩余活性污泥进入高梯度磁分离器进行磁分离，回收零价铁，磁分离后的污泥和混凝沉淀的物化污泥一起进入浓缩池，浓缩后再经板框压滤机脱水，污泥外运处置，上清液和脱水液排入调节池；
步骤3)：将磁分离获得的零价铁重新投至生化反应段，同时补加新的零价铁以确保生化反应段中铁的有效浓度。
2.如权利要求1所述的零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，其特征在于，所述步骤1)中零价铁采用60～200目的纯度85～95％的铁粉；生化反应段包括水解酸化段、好氧曝气段，水解酸化段中铁粉的投加量为6～50g/m3，好氧曝气段中铁粉的投加量为10～100g/m3。
3.如权利要求2所述的零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，其特征在于，所述步骤2)中活性污泥部分回流至水解酸化段，回流比为50％～100％，剩余活性污泥以2～2.5L/min的速度流入高梯度磁分离器，分离器磁场强度为0.1～1.5T，直径为10～100μm，填装率为4～10％。
4.如权利要求3所述的零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，其特征在于，所述高梯度磁分离器的内部采用纤维状不锈钢毛基质。
5.如权利要求2所述的零价铁磁分离强化印染废水生物处理的方法，其特征在于，所述步骤3)中磁分离获得的零价铁的回收率为65％～80％，回收的零价铁的20％～40％返回至水解酸化段，60％～80％返回至好氧曝气段；同时向水解酸化段中补加铁粉2.5～18g/m3，好氧曝气段中补加铁粉3～35g/m3，以确保生化反应段中铁的有效浓度。
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