CN109942155A - 一种印染废水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种印染废水处理工艺，包括预沉淀处理、过滤、调节pH、高级氧化处理、生物氧化处理和再过滤步骤，所述高级氧化技术为光催化臭氧氧化法，化学氧化池中填充活性炭纤维，所述生物氧化池包括富氧配水区和好氧消化区，生物氧化池的好氧消化区填充表面负载有生物膜的改性聚氨酯填料。本发明通过在化学氧化池臭氧/紫外光体系中加入活性炭纤维填充，提高反应效率；通过对普通聚氨酯填料进行Fe³⁺离子改性，以表面沉淀物的形式为附着的生物膜不断提供所需的微量元素以保持微生物活性，而非直接加入药剂，消除二次污染的可能性。本发明将多种污水处理技术结合应用，可有效去除印染废水中污染物，操作简单，成本低廉。

Description

一种印染废水处理工艺

技术领域：

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种印染废水处理工艺。

背景技术：

染料行业是我国重要的支柱性产业之一，每年染料废水的排放量均在20亿吨左右，根据2014年的数据表明，我国染料废水占全国废水总体的11％，纺织染料COD(化学需氧量，Chemical Oxygen Demand)排放量占全行业的9％左右，典型的棉印染过程主要有以下八个步骤：退浆、煮练、漂白、丝光、染色、整理、干燥及成品，随废液排出的大量有机染料、表面活性剂、助染剂、油剂等均为大分子难降解有机物，使得印染废水COD居高不下，变化范围达2000-10000mg/L，pH、色度、浊度、生物毒性等多项指标上难以处理达标，未达标废水的排放对环境水体存在巨大的危害。

经过多年努力，我国在染料行业废水治理领域已取得一定的进展，解决了不少问题，但总体上缺少实质性的突破，近年来由于环境压力不断增加，行业内产品结构及工厂布局等不合理因素的存在，加重了废水的治理难度，染料结构中常见的硝基、胺基化合物、苯及其同系物均具有较强的生物毒性，由于其可生化性差，使得传统生活污水的活性污泥法面临巨大挑战，单一的处理方式已经无法适应需求，目前物化和生化相结合的方法是处理印染废水的主流工艺，但是仍存处理效率与投入量相矛盾的问题，因此，寻求一种高效、低费、易操作的印染废水处理方法是十分必要的。

发明内容：

本发明的目的是解决现有技术存在的问题与不足，提供一种印染废水处理工艺，可快速高效对印染废水进行处理，操作简单，成本低廉。

本发明采用以下技术方案：

一种印染废水处理工艺，是通过将印染废水依次进行预沉淀处理、过滤、调节pH、高级氧化处理、生物氧化处理、再过滤而实现的，具体包括以下步骤：

步骤一、预沉淀：将待处理的印染废水滤去大颗粒不溶性杂质后导入预处理池，投加混凝剂，混凝剂可沉淀存在于废水中的部分高分子有毒有害污染物，充分反应过滤后出水；

步骤二、调节pH：将预处理池滤出液体的10％直接通入富氧配水区，滤出液体的90％通入酸碱调节池中，调节pH为5，稳定出水进入下一工艺；

步骤三、高级氧化处理：将酸碱调节池的出水接入化学氧化池中，所述化学氧化池中填充活性炭纤维，利用高级氧化技术将废水中大部分难降解和具有生物毒性的高分子污染物氧化为低分子易降解基团，停留2-3h，出水进入下一工艺；

步骤四、生物氧化处理：将化学氧化池的出水接入生物氧化池，生物氧化池包括富氧配水区和好氧消化区，所述生物氧化池的好氧消化区填充有表面负载有生物膜的改性PU填料(改性聚氨酯填料)，污水在生物氧化池中停留9-10h，池中剩余污泥排放至污泥浓缩间；

步骤五、过滤：将生物氧化池的出水接入过滤装置中，进行过滤后排入城镇污水管网。

进一步的，步骤三中，所述活性炭纤维为海绵蜂窝状碳网结构，填充率为反应器容积的40％。

进一步的，步骤三中，所述高级氧化技术为光催化臭氧氧化法，所述化学氧化池中设有臭氧发生装置、紫外光源和尾气处理装置，臭氧的投加量为10mg/L。

进一步的，步骤四中，所述富氧配水区和好氧消化区均设置微孔曝气装置，曝气量分别为1.0L/min和0.5L/min；所述富氧配水区调节pH为6-8。

进一步的，步骤四中，所述改性PU填料为多孔方形，填充率为40％。

进一步的，改性PU填料的制备方法为：以0.15mol/L三氯化铁溶液作为浸渍液，将PU填料在其中浸渍，浸渍6h后，调节三氯化铁溶液pH为7-8，再次振荡浸渍6h，于105℃条件下恒温烘干2h即得到改性PU填料。

进一步的，步骤一中，所述混凝剂包括絮凝剂和助凝剂，所述絮凝剂为PAC(聚合氯化铝，poly aluminum chloride)，投加量为6g/m³；所述助凝剂为CPAM(阳离子聚丙烯酰胺)，离子度为10％，投加量为2g/m³。

进一步的，步骤一中，待处理的印染废水先经过格栅初步过滤后导入预处理池，所述预处理池设有自动调速搅拌系统，快速搅拌反应1min，慢速搅拌反应10min，静置沉淀30min，反应过程中体系内pH维持在8-9。

进一步的，步骤三中，所述化学氧化池中设有搅拌装置，通过搅拌提高污水的氧化程度。

进一步的，步骤五中，所述过滤装置为过滤柱，所述过滤柱上方进水下方出水，内填充颗粒活性炭，所述活性炭规格为20-30目。

本发明的有益效果：

(1)本发明将预沉淀处理、高级氧化处理、生物氧化处理和过滤多种技术结合应用，可去除印染废水中大部分难降解和具有生物毒性的高分子污染物；预沉淀处理中将PAC与CPAM二者联用生成的絮体大而密实，吸附架桥和网捕作用明显，相对其他混凝剂适用pH范围较宽，且对管道设备无腐蚀性，有效去除较大的纤维、悬浮固体、颗粒物和其他易沉淀的杂质，缓解后续工艺的压力。

(2)本发明采用紫外光催化臭氧氧化法，可快速氧化破化染料分子结构中的一些显色基团，从而降低色度；在化学氧化池O₃/UV(臭氧/紫外线)体系中加入活性炭纤维填充，提高反应效率，填充的活性炭纤维具有吸附作用，可提高臭氧微气泡在水中的保有量，增加臭氧与污水的接触面积和反应时间，从而提高臭氧的利用率；同时，吸附到活性炭微孔表面的大分子有机物能快速被臭氧微小气泡所捕捉，氧化成小分子后从活性炭纤维表面脱附随水排出，使活性炭纤维保持在一定的表面清洁度，达到吸附与再生的循环，无需频繁更换填料。

(3)本发明采用生物氧化法作为印染废水的二级处理，选用改性聚氨酯填料作为流化床生物膜的载体，通过对普通聚氨酯填料进行Fe³⁺离子改性，能以表面沉淀物的形式为附着的生物膜不断提供所需的微量元素以保持微生物活性，而非直接加入药剂，消除二次污染的可能性；同时将预处理池的滤后出水10％直接通入富氧配水去，一方面能够提高进水中的营养含量，为生物膜代谢提供营养物质，达到生物膜保持活性的作用，另一方面也能中和化学氧化池出水的部分酸性，节省碱性药剂量的投加。

(4)本发明设计合理，成本低廉，操作简单，所处理的结果中，COD≤80mg/L、总氮≤15mg/L、总磷≤0.5mg/L、色度≤50。

附图说明：

图1是本发明的工艺流程图；

图2是化学氧化池反应器示意图；

图3是生物氧化池反应器示意图；

图中：1、格栅；2、预处理池；3、酸碱调节池；4、化学氧化池；5、生物氧化池；6、过滤柱；7、废水收集池；8、污泥浓缩间；9、尾气吸收池；10、第一进水口；11、尾气处理器；12、紫外光源；13、第一出水口；14、活性炭纤维；15、臭氧发生器；16、第二进水口；17、第一曝气器；18、第二曝气器；19、pH检测仪、20、穿孔配水板；21、改性聚氨酯填料；22、第二出水口。

具体实施方式：

以下本发明的实施例作进一步详细描述。

如图1-3所示，一种印染废水处理工艺，是通过将印染废水依次进行预沉淀处理、过滤、调节pH、高级氧化处理、生物氧化处理、再过滤而实现的，具体包括以下步骤：

步骤一、预沉淀：将废水收集池7中的印染废水经过格栅1滤去大颗粒不溶性杂质后，导入预处理池2，投加混凝剂，所述混凝剂包括絮凝剂和助凝剂，絮凝剂为PAC，投加量为6g/m³，助凝剂为CPAM，离子度为10％，投加量为2g/m³，预处理池2设有自动调速搅拌系统，快速搅拌反应1min，慢速搅拌反应10min，静置沉淀30min，反应过程中体系内pH维持在8-9；充分反应过滤后出水；

步骤二、调节pH：将预处理池2滤出液体的10％直接通入生物氧化池5的富氧配水区，滤出液体的90％通入酸碱调节池3中，调节pH为5，稳定出水进入下一工艺；

步骤三、高级氧化处理：将酸碱调节池3的出水通过第一进水口10接入化学氧化池4中，化学氧化池4中填充活性炭纤维14，所述活性炭纤维14为海绵蜂窝状碳网结构，填充率为反应器容积的40％；利用光催化臭氧氧化法将废水中大部分难降解和具有生物毒性的高分子污染物氧化为低分子易降解基团，所述化学氧化池4中设有臭氧发生器15、紫外光源12和尾气处理器11，尾气通过尾气处理器11进入尾气吸收池9，臭氧的投加量为10mg/L；所述化学氧化池4中还设有搅拌装置，通过搅拌提高污水的氧化程度，充分反应2-3h，通过第一出水口13出水进入下一工艺；

步骤四、生物氧化处理：将化学氧化池4的出水通过第二进水口16接入生物氧化池5，所述生物氧化池5包括富氧配水区和好氧消化区，所述富氧配水区和好氧消化区分别设置第一曝气器17和第二曝气器18，曝气量分别为1.0L/min和0.5L/min，所述富氧配水区调节pH为6-8；所述生物氧化池5的好氧消化区填充改性PU填料21，所述改性PU填料21为多孔方形，填充率为40％，改性PU填料21表面负载有生物膜，污水在生物氧化池5中停留9-10h，通过第二出水口22出水进入下一工艺，池中剩余污泥排放至污泥浓缩间8，排出O₃与O₂混合物，通入化学氧化池4循环再利用。

改性PU填料21的制备方法为：以0.15mol/L三氯化铁溶液作为浸渍液，将PU填料在其中浸渍，浸渍6h后，调节三氯化铁溶液pH为7-8，再次振荡浸渍6h，于105℃条件下恒温烘干2h即得改性PU填料21。

步骤五、将生物氧化池5的出水接入过滤柱6中，过滤柱6为上方进水下方出水，内填充颗粒活性炭，所述活性炭规格为20-30目，进行过滤后排入城镇污水管网。

本发明采用物理化学方法对印染废水进行预处理，排出的印染废水结构成分复杂，包含大量漂浮的碎片和不溶的絮体物质，投加的PAC是介于AlCl₃和Al(OH)₃之间的一种无机高分子聚合物，在溶液中电离出Al³⁺的过程中发生吸附电中和、压缩双电层等一系列凝聚、吸附、沉淀等化学反应，投加的CPAM是一种线形有机高分子聚合物，溶于水中产生大量网状结构，对大部分电解质有很好的相容性，针对大部分含羧基、醛基等基团的染料都具有更好的吸附效果，将PAC与CPAM联用生成的絮体大而密实，吸附架桥和网捕作用明显，相对其他混凝剂适用pH范围较宽，且对管道设备无腐蚀性，有效去除较大的纤维、SS(悬浮物)、颗粒物和其他易沉淀的杂质，缓解后续工艺的压力。

本发明采用高级氧化法对印染废水进行一级处理，高级氧化方法是以产生强氧化能力的羟基自由基为代表的一种化学方法，臭氧具有仅次于氟的极强氧化性，在酸性条件下能在水中保持溶解性的臭氧分子而直接起氧化作用，而与UV的联合作用下，则会生成大量羟基自由基共同作用加快反应，在反应初始阶段快速氧化破化染料分子结构中的一些显色基团，如碳碳双键、偶氮基、对苯醌等，从而降低色度。

本发明在化学氧化池的O₃/UV体系中加入活性炭纤维填充，可提高反应效率，克服臭氧在水中溶解度低的缺点，提高臭氧微气泡在水中的保有量，增加污水与臭氧接触面积和反应时间，提高了臭氧的利用率，尤其是对低浓度或是反应接近后期时的废水效果显著，填充的活性炭纤维具有吸附作用，吸附到活性炭微孔表面的大分子有机物能快速被O₃微小气泡所捕捉，氧化成小分子后从活性炭纤维表面脱附随水排出，使活性炭纤维保持在一定的表面清洁度，达到吸附与再生的循环，无需频繁更换填料，而足够的机械强度和纤维的形式也能保证活性炭不随水流流失；此外，由于O₃/UV的反应效率会随接触时间的增加而降低，难以将小分子COD完全矿化为最简单无机物，甚至产生反色的现象，因此化学氧化池的停留时间不宜过长，目的在于废水的脱色和提高可生化性，加速整个工艺的处理效率。

本发明采用生物膜流化床法作为印染废水的二级处理，选用改性聚氨酯填料作为流化床生物膜的载体，通过对普通聚氨酯填料进行Fe³⁺离子改性，能以表面沉淀物的形式为附着的生物膜不断提供所需的微量元素以保持微生物活性，而非直接加入药剂，消除二次污染的可能性，同时将预处理池的滤后出水10％直接通入富氧配水去，一方面能够提高进水中的营养含量，为生物膜代谢提供足够的营养物质，达到生物膜保持活性的作用，另一方面也能中和化学氧化池出水的部分酸性，节省碱性药剂量的投加。

试验例1

本发明所述的一种印染废水处理工艺，该工艺包括如下步骤：

步骤一、预沉淀：将初始浓度COD为2760mg/L，BOD₅为27.8mg/L，pH为5的模拟印染废水通过格栅后接入预处理池，调节pH为8，投加混凝剂，混凝沉淀，过滤出水；

步骤二、调节pH：将步骤一中滤出液体的10％出水接入生物氧化池的富氧配水区，90％出水接入酸碱调节池，调节废水pH为5，稳定出水进入下一工艺；

步骤三、将步骤二中的酸碱调节池出水接入化学氧化池，停留时间为2h，出水进入下一工艺；

步骤四、将步骤三中化学氧化池出水接入生物氧化池，首先经过富氧配水区，调节pH为7，再经过好氧消化区，反应时间9h，出水进入下一工艺；

步骤五、将步骤四中生物氧化池出水接入过滤柱，过滤柱为上方进水下方出水，内填充颗粒活性炭，通过柱内填充的20目颗粒活性炭滤料吸附过滤，出水排放。

对出水进行性能表征，结果见表1

试验例2

本发明所述的一种印染废水处理工艺，该工艺包括如下步骤：

步骤一、将初始浓度COD为3470mg/L，BOD₅为40.5mg/L，pH为10的印染废水通过粗格栅后接入预处理池，调节废水pH为9，投加混凝剂，混凝沉淀，过滤出水；

步骤二、步骤一中的预处理池10％出水接入生物氧化池的富氧配水区，90％出水接入酸碱度调节池，调节废水pH为5，稳定出水进入下一工艺；

步骤三、将步骤二中的酸碱调节池出水接入化学氧化池，停留时间为3h，出水进入下一工艺；

步骤四、将步骤三中化学氧化池出水接入生物氧化池，首先经过富氧配水区，调节pH为7，再经过好氧消化区，反应时间10h，出水进入下一工艺；

步骤五、将步骤四中生物氧化池出水接入过滤柱，过滤柱为上方进水下方出水，内填充颗粒活性炭，通过柱内填充的30目颗粒活性炭滤料吸附过滤，出水排放。

对出水进行性能表征，结果见表1

试验例3

如图1所示，本发明所述的一种印染废水处理工艺，该工艺包括如下步骤：

步骤一、将初始浓度COD为1800mg/L，BOD₅为100mg/L，pH为8的印染废水通过粗格栅后接入预处理池，调节废水pH为8.5，投加混凝剂，混凝沉淀，过滤出水；

步骤二、将步骤一中的预处理池10％出水接入生物氧化池的富氧配水区，90％出水接入酸碱度调节池，调节废水pH为5，稳定出水进入下一工艺；

步骤三、将步骤二中的调节池出水接入化学氧化池，水力停留时间为2.5h，出水进入下一工艺；

步骤四、将步骤三中化学氧化池出水接入生物氧化池，首先经过富氧配水区，调节pH为7，再经过好氧消化区，反应时间9.5h；

步骤五、将步骤四中生物氧化池出水接入过滤柱，过滤柱为上方进水下方出水，内填充颗粒活性炭，通过柱内填充的30目颗粒活性炭滤料吸附过滤，出水排放。

对出水进行性能表征，结果见表1

表1

结果显示，印染污水经过本发明一系列工艺处理，出水COD≤80mg/L、总氮≤15mg/L、总磷≤0.5mg/L、色度≤50。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种印染废水处理工艺，其特征在于，是通过将印染废水依次进行预沉淀处理、过滤、调节pH、高级氧化处理、生物氧化处理、再过滤而实现的，具体包括以下步骤：

步骤一、预沉淀：将待处理的印染废水滤去大颗粒不溶性杂质后导入预处理池，投加混凝剂，混凝剂可沉淀存在于废水中的部分高分子有毒有害污染物，充分反应过滤后出水；

步骤二、调节pH：将预处理池滤出液体的10%直接通入富氧配水区，滤出液体的90%通入酸碱调节池中，调节pH为5，稳定出水进入下一工艺；

步骤三、高级氧化处理：将酸碱调节池的出水接入化学氧化池中，所述化学氧化池中填充活性炭纤维，利用高级氧化技术将废水中大部分难降解和具有生物毒性的高分子污染物氧化为低分子易降解基团，停留2-3h，出水进入下一工艺；

步骤四、生物氧化处理：将化学氧化池的出水接入生物氧化池，生物氧化池包括富氧配水区和好氧消化区，所述生物氧化池的好氧消化区填充有表面负载有生物膜的改性PU填料，污水在生物氧化池中停留9-10h，池中剩余污泥排放至污泥浓缩间；

步骤五、过滤：将生物氧化池的出水接入过滤装置中，进行过滤后排入城镇污水管网。

2.根据权利要求1所述的印染废水处理工艺，其特征在于，步骤三中，所述活性炭纤维为海绵蜂窝状碳网结构，填充率为反应器容积的40%。

3.根据权利要求1所述的印染废水处理工艺，其特征在于，步骤三中，所述高级氧化技术为光催化臭氧氧化法，所述化学氧化池中设有臭氧发生装置、紫外光源和尾气处理装置，臭氧的投加量为10mg/L。

4.根据权利要求1所述的印染废水处理工艺，其特征在于，步骤四中，所述富氧配水区和好氧消化区均设置微孔曝气装置，曝气量分别为1.0L/min和0.5L/min；所述富氧配水区调节pH为6-8。

5.根据权利要求1所述的印染废水处理工艺，其特征在于，步骤四中，所述改性PU填料为多孔方形，填充率为40%。

6.根据权利要求5所述的印染废水处理工艺，其特征在于，改性PU填料的制备方法为：以0.15mol/L三氯化铁溶液作为浸渍液，将PU填料在其中浸渍，浸渍6h后，调节三氯化铁溶液pH为7-8，再次振荡浸渍6h，于105℃条件下恒温烘干2h即得到改性PU填料。

7.根据权利要求1所述的印染废水处理工艺，其特征在于，步骤一中，所述混凝剂包括絮凝剂和助凝剂，所述絮凝剂为PAC，投加量为6g/m³；所述助凝剂为CPAM，离子度为10%，投加量为2g/m³。

8.根据权利要求1所述的印染废水处理工艺，其特征在于，步骤一中，待处理的印染废水先经过格栅初步过滤后导入预处理池，所述预处理池设有自动调速搅拌系统，快速搅拌反应1min，慢速搅拌反应10min，静置沉淀30min，反应过程中体系内pH维持在8-9。

9.根据权利要求1所述的印染废水处理工艺，其特征在于，步骤三中，所述化学氧化池中设有搅拌装置，通过搅拌提高污水的氧化程度。

10.根据权利要求1所述的印染废水处理工艺，其特征在于，步骤五中，所述过滤装置为过滤柱，所述过滤柱上方进水下方出水，内填充颗粒活性炭，所述活性炭规格为20-30目。