CN110054349A - 一种经济型印染废水脱氮处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废水处理领域，公开了一种经济型印染废水脱氮处理系统，包括高氨氮废水预处理段和综合处理段，高氨氮废水预处理段包括依次通过管路连接的印花调节池、脉冲厌氧罐、一段A/O生化池和中沉池，综合处理段包括依次通过管路连接的综合调节池、初沉池、水解酸化池、二段A/O生化池、二沉池、终沉池和外排池，高氨氮废水预处理段中的中沉池通过管路与综合处理段的初沉池连接。本发明对印染企业排放的不同氨氮浓度的污水进行分流处理，针对性强，降低了综合处理段的处理负荷，对普通印染废水和高氨氮印染废水都有良好的处理效果，且不用使整个系统一直处于适合处理高氨氮印染废水的高负荷运行状态，更加经济节能。

Description

一种经济型印染废水脱氮处理系统

技术领域

本发明涉及废水处理领域，尤其是涉及一种经济型印染废水脱氮处理系统。

背景技术

印染废水是纺织工业污染的主要来源。印染废水不仅排放量大，色度和污染程度高，而且随着纤维产品、浆料、染料、洗涤剂、化学助剂和整理剂等的应用，废水成分不断变化，处理的难度也就更大。

印染废水具有水量大、有机污染物含量高、难降解物质多、色度高以及组分复杂等特点，根据污染物来源的不同，可分为染色废水、印花废水、碱减量废水、退浆废水，其中尤以活性印花废水处理难度最大、处理成本最高。且印染废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐等，其中染料中的硝基和胺基化合物，以及铜、铬、锌、砷等重金属元素，具有较大的生物毒性，严重污染环境。

针对印染废水的处理问题，现有的处理技术主要依次通过物化处理、生化处理对印染废水处理，从而降解有害物质，达到排放标准。例如，一种在中国专利文献上公开的“印染废水处理系统”，其公告号CN208430008U，包括废水调节装置、对经过废水调节装置处理后的印染废水进行处理的废水气浮预处理装置、对经过废水气浮预处理装置处理后的印染废水进行处理的厌氧生化处理装置、对经过厌氧生化处理装置处理后的印染废水进行处理的好氧生化处理装置、对经过好氧生化处理装置处理的印染废水进行处理的混凝沉淀装置和对经过混凝沉淀装置处理的印染废水进行处理的砂滤装置；废水调节装置包括收集印染废水的调节池和用于产生水力扰动使废水在调节池内均质化的曝气管路，该系统提供了能够高效且全面地对印染废水进行处理。

但上述印染废水处理系统无法对不同氨氮浓度的印染废水进行针对性处理，只能保证处理普通的印染废水时出水浓度达标，当进水为高氨氮的印染废水时，出水就无法达到排放标准，处理效果不稳定。如果将系统设置为适合处理高氨氮印染废水的高负荷运行状态，处理普通的印染废水时，又会延长处理时间，降低处理效率，增大运行费用。且现有印染废水的处理技术中，使用生物膜法时，所用填料的表面亲水性差，微生物接种速度慢，导致处理效率低，要达到排放标准就需要较大的填料投放量，增大反应器体积，提高处理成本。

发明内容

本发明的第一个目的是为了克服现有技术中的印染废水处理系统无法对不同氨氮浓度的印染废水进行针对性处理，要么只能处理普通的印染废水，当进水为高氨氮的印染废水时，出水就无法达到排放标准；要么整套系统设置为适合处理高氨氮印染废水的高负荷运行状态，导致处理普通的印染废水时，延长处理时间，降低处理效率，浪费运行成本的问题，提供一种经济型印染废水脱氮处理系统，可以根据印染厂加工工艺不同，对其排放的污水进行分流预处理，在预处理阶段大大降低特征污染物浓度后排入综合处理系统，最终实现污水达标排放目的，处理效果好，针对性强，且更加经济节能。

本发明的第二个目的是为了克服现有技术中使用生物膜法处理印染废水时，所用填料的表面亲水性差，微生物接种速度慢，导致处理效率低，要达到排放标准就需要较大的填料投放量的问题，提供一种经济型印染废水脱氮处理系统，提高生物膜法处理单元中填料的亲水性和微生物接种速度，提高处理效率，减少填料投放量，降低处理成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种经济型印染废水脱氮处理系统，包括高氨氮废水预处理段和综合处理段，高氨氮废水预处理段包括依次通过管路连接的印花调节池、脉冲厌氧罐、一段A/O生化池和中沉池，综合处理段包括依次通过管路连接的综合调节池、初沉池、水解酸化池、二段A/O生化池、二沉池、终沉池和外排池，高氨氮废水预处理段中的中沉池通过管路与综合处理段的初沉池连接。

本发明的系统内分为高氨氮废水预处理段和综合处理段，印染企业排放的普通印染废水直接进入综合处理段进行处理，而排放的高氨氮废水可以先通过高氨氮废水预处理段进行预处理，初步脱氮后再进入综合处理段进行综合处理，最终实现污水达标排放目的。本发明对印染企业排放的不同氨氮浓度的污水进行分流处理，针对性强，降低了综合处理段的处理负荷，对普通印染废水和高氨氮印染废水都有良好的处理效果，且不用使整个系统一直处于适合处理高氨氮印染废水的高负荷运行状态，更加经济节能。

在高氨氮废水预处理段，印花调节池用于去除废水中的大颗粒杂质，并调节废水的pH；脉冲厌氧罐可以通过厌氧微生物对废水进行厌氧处理，初步脱氮；一段A/O生化池可以通过活性污泥对废水分别进行缺氧和好氧处理，实现废水中含氮污染物的硝化和反硝化，使废水中的氨氮浓度降低至综合处理段可以处理的负荷；中沉池用于通过沉淀作用实现泥水分离，上清液流至综合处理段的初沉池进行综合处理。

在综合处理段，综合调节池用于去除废水中的大颗粒杂质；初沉池中通过物化反应去除废水中的不溶性大分子有机物；水解酸化池可以将污水中的大分子有机物分解为小分子有机物；二段A/O生化池可以通过活性污泥对废水分别进行缺氧和好氧处理，实现废水中含氮污染物的充分硝化和反硝化；二沉池用于通过沉淀作用实现泥水分离，上清液流至终沉池进行最终处理和沉淀；终沉池进一步通过物化反应去除污水中的难降解有机物；外排池出水稳定达标，排入市政管网。

高氨氮废水预处理段和综合处理段均经过多级物化处理、生物处理和沉淀，处理效果好，处理后的出水稳定；生物处理中缺氧和好氧处理相结合，脱氮效果佳，可以保证出水达到印染废水的排放标准。

作为优选，印花调节池一侧设有第一格栅井，第一格栅井内设有第一机械格栅，印花调节池与第一格栅井相对一侧设有第一引水罐、第一污水提升泵和冷却循环装置，冷却循环装置包括冷却循环水泵和设有进水口和出水口的第一冷却塔，第一引水罐一端通过管路与印花调节池连接，另一端通过管路分别与冷却循环水泵和第一污水提升泵连接，第一污水提升泵另一端通过管路与脉冲厌氧罐连接，冷却循环水泵另一端通过管路与第一冷却塔的进水口连接，第一冷却塔的出水口通过管路与印花调节池连接，印花调节池内设有pH检测及调节装置，印花调节池底部设有穿孔曝气装置。

在印花调节池一侧设置设有第一机械格栅的第一格栅井，可以通过第一机械格栅去除高氨氮废水中的绒毛、短纤等杂质；在印花调节池另一侧设置第一引水罐，印花调节池的出水经第一引水罐后再进入第一污水提升泵或冷却循环水泵，使第一污水提升泵和冷却循环水泵由负压吸水变成了正压吸水，使用效果好，运行可靠，避免了由底阀漏水而影响第一污水提升泵和冷却循环水泵正常运转的缺点。

在印花调节池后设置冷却循环装置，当废水水温高于40℃时，第一引水罐中的废水经冷却循环水泵进入第一冷却塔，经过第一冷却塔冷却后的废水自流回印花调节池内；当废水水温低于40℃时，第一引水罐中的废水经第一污水提升泵进入脉冲厌氧罐进行下一步处理。将水温控制在40℃内，可以降低后续处理装置的处理负荷，提高后续处理装置中活性污泥的寿命。

因为印染企业排出的印染废水pH值波动较大，不利于后续处理，所以在印花调节池内设置pH检测及调节装置，确保印花调节池内pH稳定在8.5～9.0(pH检测及调节装置均为现有技术中的常规装置，不是本发明的重点)，方便后续生物处理。

印花调节池底部设置穿孔曝气装置，防止池底积泥的同时可以加强印花调节池的搅拌作用。

作为优选，脉冲厌氧罐中设有位于脉冲厌氧罐上方的脉冲罐以及与脉冲罐连接的位于脉冲厌氧罐底部的脉冲布水装置，脉冲厌氧罐内设有位于脉冲布水装置上方的污泥床以及位于污泥床上方的第一填料支架，第一填料支架内设有若干组合填料，脉冲厌氧罐顶部设有出水堰和排气孔。

在脉冲厌氧罐中设置脉冲罐，采用脉冲形式进水，并在池底设置脉冲布水装置，可以保证池内均匀布水，使脉冲厌氧罐底部的污泥床一直处于悬浮膨胀状态，泥水混合效果大大提升。同时罐内上部悬挂组合填料层，可以截留悬浮絮状污泥，进一步提升脉冲厌氧罐内的生物量。脉冲厌氧罐顶设置出水堰，可以均匀收集经处理后的厌氧出水，出水可自流进入一段A/O生化池，脉冲厌氧罐内产生的沼气可以通过罐顶排气孔导入沼气综合利用系统。

作为优选，一段A/O生化池和二段A/O生化池内分别设有三个分隔壁，将一段A/O生化池和二段AO生化池分隔为一个缺氧区和三个好氧区，分隔壁底部设有连通孔，三个好氧区内设有好氧活性污泥，好氧区底部分别设有曝气装置，缺氧区内设有厌氧活性污泥、潜水搅拌机和第二填料支架，第二填料支架内设有改性聚氨酯填料，改性聚氨酯填料上设有生物膜，改性聚氨酯填料的制备方法如下：

A)将密度为0.02-0.03g/cm³的聚氨酯填料在3-5％的氢氧化钠溶液中浸泡1-3h，然后用去离子水反复清洗，直至清洗液pH降至7～8范围内，50-70℃烘干1-3h，得到表面清洁的聚氨酯填料；

B)用低温等离子体气氛处理表面清洁的聚氨酯填料，处理功率600-800W，处理时间10-30min，产生低温等离子体气氛的工作气体为体积比为1:1-1:3的O₂和N₂；

C)将步骤B)所得产物浸入8-10％的过氧化氢溶液中，开启紫外光灯，加热至50-70℃，反应至溶液内过氧化氢浓度低于1％后停止；

D)将步骤C)所得产物离心甩干表面水渍，用去离子水反复清洗后，风干得到改性聚氨酯填料。

一段A/O生化池和二段A/O生化池为系统内的脱氮核心环节，分为一个缺氧区和三个好氧区，缺氧区内采用活性污泥法和生物膜法相结合，潜水搅拌机可以实现泥水混合，使得反硝化反应充分进行；好氧区内采用活性污泥法，设置好氧活性污泥和曝气系统，实现充氧搅拌功能，使得硝化反应充分彻底，然后通过硝化液回流形式向缺氧区提供反硝化所需的硝态氮。

缺氧区中使用改性聚氨酯填料，步骤A)中先用氢氧化钠溶液去除聚氨酯填料表面的杂质，得到表面清洁的聚氨酯填料；步骤B)用O₂和N₂的低温等离子体气氛处理表面清洁的聚氨酯填料，可以在聚氨酯填料表面引入氨基和含氧活性基团，得到表面有活性基团的聚氨酯填料；步骤C)在紫外光灯的催化作用下用过氧化氢溶液处理表面有活性基团的聚氨酯填料，可以在聚氨酯填料表面进一步引入羟基，最终得到改性聚氨酯填料。

在缺氧区使用所述改性聚氨酯填料，因为改性聚氨酯填料表面带有一定的阳离子活性基团及羟基等亲水性基团，亲水性好，可与污水中带有负电荷的微生物产生正、负电荷的引力，并产生键、价的固定结合，从而将微生物及生物酶牢固的固定在改性聚氨酯填料上，使成活后的微生物不容易在水的剪切作用下流失，微生物的接种速度快、负载量大、容积负荷高，从而提高填料表面的反硝化效率，使污水中的氨氮、总氮达到同时下降的目的；同时改性后的聚氨酯填料表面孔隙率高，具有较大的比表面积，接种面积大、空间体积利用率大、无死区，可以提高处理效率，减少填料投放量，降低处理成本。

作为优选，中沉池和二沉池底部设有泥斗区，顶部设有出水堰，中沉池和二沉池内设有刮泥机，中沉池外设有第一污泥回流泵，第一污泥回流泵一端通过回流管与中沉池连接，另一端通过回流管分别与脉冲厌氧罐和一段A/O生化池连接，二沉池外设有第二污泥回流泵，第二污泥回流泵一端通过回流管与二沉池连接，另一端通过回流管分别与水解酸化池和二段A/O生化池连接。

中沉池和二沉池可采用斜管沉淀形式、平流式沉淀形式、辐流式沉淀形式等，通过重力分离的原理实现泥水分离，顶部的出水堰可以均匀收集经处理后的出水，出水可自流进入初沉池；沉淀后的污泥可以在刮泥机的作用下缓慢沿池底进入泥斗区，中沉池泥斗区的污泥可以通过第一污泥回流泵回流至脉冲厌氧罐或一段A/O生化池内，二沉池泥斗区的污泥可以通过第二污泥回流泵回流至水解酸化池或二段A/O生化池内，进行循环利用。

作为优选，综合调节池一侧设有第二格栅井，第二格栅井内设有第二机械格栅，综合调节池与第二格栅井相对一侧设有第二引水罐、第二污水提升泵和设有进水口和出水口的第二冷却塔，第二引水罐一端通过管路与综合调节池连接，另一端通过管路与第二污水提升泵的一端连接，第二污水提升泵的另一端通过管路分别与初沉池和第二冷却塔的进水口连接，第二冷却塔的出水口通过管路与初沉池连接，综合调节池底部设有穿孔曝气装置。

第二机械格栅用于去除普通印染废水中的绒毛、短纤等杂质；第二引水罐使第二污水提升泵由负压吸水变成了正压吸水，使用效果好，运行可靠，避免了由底阀漏水而影响第二污水提升泵正常运转的缺点，综合调节池底部设置穿孔曝气系统，防止池底积泥的同时可以加强印花调节池的搅拌作用。

在综合调节池后设置第二冷却塔，当废水水温高于40℃时，第二引水罐中的废水经第二污水提升泵进入第二冷却塔，经过第二冷却塔冷却后的废水流入初沉池内；当废水水温低于40℃时，第二引水罐中的废水经第二污水提升泵直接进入初沉池。将水温控制在40℃内，可以降低后续处理装置的负荷。

作为优选，初沉池和终沉池包括相互连通的反应区和沉淀区，反应区内设有搅拌机，沉淀区底部设有泥斗区，沉淀区顶部设有出水堰，沉淀区内设有刮泥机。从上一单元流入的废水先在反应区充分混合后投加絮凝剂、助凝剂进行物化反应，去除废水中的不溶性大分子有机物，然后进入沉淀区内进行泥水分离。上清液经出水堰收集后自流进入水解酸化池，沉淀下来的污泥经刮泥机作用缓慢沿池底进入泥斗区，方便后续排出。

作为优选，水解酸化池内设有潜水搅拌机和第三填料支架，第三填料支架内设有若干组合填料，组合填料上设有生物膜。在水解酸化池内设置组合填料，并在组合填料上通过培养驯化水解细菌形成生物膜，可以将污水中的大分子有机物分解为小分子有机物，提高污水可生化性，同时辅以潜水搅拌机的机械搅拌作用，加强生物膜的传质能力，有利于后续二段A/O生化池进一步降低COD、氨氮和总氮指标。

作为优选，组合填料包括聚乙烯塑料骨架和设置在聚乙烯塑料骨架上的维纶丝束，聚乙烯塑料骨架呈双圈环状结构，包括外圈骨架、内圈骨架、位于圆心的连接孔以及连接外圈骨架和内圈骨架的若干连接筋，连接筋以连接孔为圆心呈放射状分布，连接筋位于双圈环状结构内部的部分设有树枝状的搅拌条，维纶丝束的一端固定在聚乙烯塑料骨架上，另一端为自由端，各组合填料通过穿过连接孔的连接绳连接成组合填料串，组合填料串通过连接绳固定在第一或第三填料架上。

组合填料在聚乙烯塑料骨架上设置维纶丝束，集软性和半软性填料之优点，采用聚乙烯塑料骨架，散热性能高，维纶丝束在废水中分布均匀，易生膜、换膜，并对废水浓液的适应性好，连接筋位于双圈环状结构内部的部分设置树枝状的搅拌条，搅拌条上既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率，使水气生物膜得到充分交换，使水中的有机物得到高效处理，在强大的曝气和湍急的水气流的情况下有良好的性能。

作为优选，外排池内设有液位启停装置。当池内液位过高时启动外排泵，当池内液位过低时终止外排泵，可以实现自动化控制(液位启停装置为现有技术中的常规装置，不是本发明的重点)。

作为优选，系统内还设有污泥池，中沉池、初沉池、二沉池和终沉池通过排泥管与污泥池连接。在系统中设置污泥池，可以将中沉池、初沉池、二沉池和终沉池中失去活性的剩余污泥统一排入污泥池内，进行集中收集和处理，方便污泥的后续处理和利用。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)对印染企业排放的不同氨氮浓度的污水进行分流处理，普通印染废水直接进入综合处理段进行处理，而高氨氮废水可以先通过高氨氮废水预处理段进行预处理，初步脱氮后再进入综合处理段进行综合处理，针对性强，降低了综合处理段的处理负荷，对普通印染废水和高氨氮印染废水都有良好的处理效果，且不用使整个系统一直处于适合处理高氨氮印染废水的高负荷运行状态，更加经济节能；

(2)高氨氮废水预处理段和综合处理段均经过多级物化处理、生物处理和沉淀，处理效果好；活性污泥法和生物膜法相结合，对有机物、氨氮、总氮等污染物的降解效果好；活性污泥法中缺氧和好氧处理相结合，脱氮效率高，系统处理后的出水稳定，可以达到印染废水的排放标准；

(3)脉冲厌氧罐和水解酸化池中使用组合填料，组合填料在聚乙烯塑料骨架上设置维纶丝束，集软性和半软性填料之优点，散热性能高，阻力小，布水、布气性能好，易生膜、换膜，并对污水浓度的适应性好，又有切割气泡的作用；

(4)一段A/O生化池和二段A/O生化池中的缺氧区使用改性聚氨酯填料，改性聚氨酯填料表面带有一定的阳离子活性基团及羟基等亲水性基团，亲水性好，可与污水中带有负电荷的微生物产生正、负电荷的引力，并产生键、价的固定结合，微生物的接种速度快、负载量大、容积负荷高，从而提高填料表面的反硝化效率；同时改性后的聚氨酯填料表面孔隙率高，具有较大的比表面积，接种面积大、空间体积利用率大、无死区，可以提高处理效率，减少填料投放量，降低处理成本；

(5)印花调节池和综合调节池后设有冷却塔，可以将水温控制在40℃内，保持后续处理装置的进水稳定性，降低后续处理装置的负荷，延长后续处理装置内的活性污泥寿命。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是组合填料的结构示意图；

图3是组合填料的安装结构示意图。

图中：1印花调节池、2脉冲厌氧罐、3一段A/O生化池、4中沉池、5综合调节池、6初沉池、7水解酸化池、8二段A/O生化池、9二沉池、10中沉池、11终沉池、12第一污水提升泵、13第一污泥回流泵、14第二污泥回流泵、15污泥池、16管路、17回流管、18排泥管、19组合填料、20连接绳、101第一格栅井、102第一机械格栅、103第一引水罐、104冷却循环水泵、105第一冷却塔、106pH检测及调节装置、107穿孔曝气装置、201脉冲罐、202脉冲布水装置、203污泥床、204第一填料支架、205出水堰、301分隔壁、302缺氧区、303好氧区、304厌氧活性污泥、305潜水搅拌机、306第二填料支架、307好氧活性污泥、308曝气装置、401泥斗区、402刮泥机、501第二格栅井、502第二机械格栅、503第二引水罐、504第二污水提升泵、505第二冷却塔、601反应区、602沉淀区、603搅拌机、701第三填料支架、1901维纶丝束、1902外圈骨架、1903内圈骨架、1904连接孔、1905连接筋、1906搅拌条。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

本发明中的附图仅为各反应池的结构和连接示意图，不代表实际摆放及管路铺设。本发明中的pH检测及调节装置、曝气装置、搅拌装置、泵、刮泥机等均为现有技术中的常规装置，不是本发明的重点。

如图1所示，本发明的各实施例中的经济型印染废水脱氮处理系统，包括高氨氮废水预处理段和综合处理段，高氨氮废水预处理段包括依次通过管路16连接的印花调节池1、脉冲厌氧罐2、一段A/O生化池3和中沉池4，综合处理段包括依次通过管路连接的综合调节池5、初沉池6、水解酸化池7、二段A/O生化池8、二沉池9、终沉池10和外排池11，高氨氮废水预处理段中的中沉池通过管路与综合处理段的初沉池连接。

印花调节池1一侧设有第一格栅井101，第一格栅井内设有第一机械格栅102，印花调节池与第一格栅井相对一侧设有第一引水罐103、第一污水提升泵12和冷却循环装置，冷却循环装置包括冷却循环水泵104和设有进水口和出水口的第一冷却塔105，第一引水罐一端通过管路与印花调节池连接，另一端通过管路分别与冷却循环水泵和第一污水提升泵连接，第一污水提升泵另一端通过管路与脉冲厌氧罐连接，冷却循环水泵另一端通过管路与第一冷却塔的进水口连接，第一冷却塔的出水口通过管路与印花调节池连接，印花调节池内设有pH检测及调节装置106，印花调节池底部设有穿孔曝气装置107。

脉冲厌氧罐2中设有位于脉冲厌氧罐上方的脉冲罐201以及与脉冲罐连接的位于脉冲厌氧罐底部的脉冲布水装置202，脉冲厌氧罐内设有位于脉冲布水装置上方的污泥床203以及位于污泥床上方的第一填料支架204，第一填料支架内设有组合填料，脉冲厌氧罐顶部设有出水堰205和排气孔。一段A/O生化池3和二段A/O生化池8内分别设有三个分隔壁301，将一段A/O生化池和二段AO生化池分隔为一个缺氧区302和三个好氧区303，分隔壁底部设有连通孔，将缺氧区和好氧区连通。三个好氧区内设有好氧活性污泥307，好氧区底部分别设有曝气装置308，缺氧区内设有厌氧活性污泥304、潜水搅拌机305和第二填料支架306，第二填料支架内设有改性聚氨酯填料，改性聚氨酯填料上设有生物膜，第二填料支架为上下两层细密的钢丝网，改性聚氨酯填料放置在钢丝网内。

中沉池4和二沉池9底部设有泥斗区401，顶部设有出水堰，中沉池和二沉池内设有刮泥机402。中沉池外设有第一污泥回流泵13，第一污泥回流泵一端通过回流管17与中沉池连接，另一端通过回流管分别与脉冲厌氧罐和一段A/O生化池连接，二沉池外设有第二污泥回流泵14，第二污泥回流泵一端通过回流管与二沉池连接，另一端通过回流管分别与水解酸化池和二段A/O生化池连接。

综合调节池5一侧设有第二格栅井501，第二格栅井内设有第二机械格栅502，综合调节池与第二格栅井相对一侧设有第二引水罐503、第二污水提升泵504和设有进水口和出水口的第二冷却塔505，第二引水罐一端通过管路与综合调节池连接，另一端通过管路与第二污水提升泵的一端连接，第二污水提升泵的另一端通过管路分别与初沉池和第二冷却塔的进水口连接，第二冷却塔的出水口通过管路与初沉池连接，综合调节池底部设有穿孔曝气装置，通过节能风机向池内曝气。

初沉池6和终沉池10包括相互连通的两个反应区601和一个沉淀区602，反应区内设有搅拌机603，搅拌机为双曲面搅拌机，沉淀区底部设有泥斗区，沉淀区顶部设有出水堰，沉淀区内设有刮泥机。

水解酸化池7内设有两个潜水搅拌机和第三填料支架7，第三填料支架内设有组合填料，组合填料上设有生物膜。

如图2和图3所示，脉冲厌氧罐和水解酸化池中的组合填料包括聚乙烯塑料骨架和设置在聚乙烯塑料骨架上的维纶丝束1901，聚乙烯塑料骨架呈双圈环状结构，包括外圈骨架1902、内圈骨架1903、位于圆心的连接孔1904以及连接外圈骨架和内圈骨架的若干连接筋1905，连接筋以连接孔为圆心呈放射状分布，连接筋位于双圈环状结构内部的部分设有树枝状的搅拌条1906，维纶丝束的一端固定在聚乙烯塑料骨架上，另一端为自由端，各组合填料通过穿过连接孔的连接绳20连接成组合填料串，组合填料串通过连接绳固定在第一和第三填料架上。

系统内还设有污泥池15，中沉池、初沉池、二沉池和终沉池中的泥斗区通过排泥18管与污泥池连接。

印染企业排放的普通印染废水直接进入综合处理段：先进入综合调节池，通过第二机械格栅去除绒毛、短纤等杂质，综合调节池底设置穿孔曝气系统，防止池底积泥同时加强调节池的搅拌作用。

综合调节池的出水进入第二引水罐，当第二引水罐中的水温高于40℃时，废水经第二污水提升泵进入第二冷却塔，经过第二冷却塔冷却后的废水流入初沉池内；当第二引水罐中的水温低于40℃时，第二引水罐中的废水经第二污水提升泵直接进入初沉池。

从综合调节池过来的废水先在初沉池的反应区内充分混合后投加絮凝剂、助凝剂进行物化反应，去除废水中的不溶性大分子有机物，然后进入沉淀区内进行泥水分离，沉淀后的上清液自流进入水解酸化池，沉淀区底部泥斗区内的污泥排入污泥池进行后续集中处理。

进入水解酸化池内的废水在通过培养驯化水解细菌形成的生物膜的作用下，废水中的大分子有机物可以被分解为小分子有机物，提高了废水的可生化性，同时辅以潜水搅拌机的机械搅拌作用，加强生物膜的传质能力。水解酸化池出水自流进入二段A/O生化池，进一步降低COD、氨氮、总氮指标。

二段A/O生化池是本工艺脱氮的核心环节，分为缺氧区和好氧区，以1:3的比例设计分隔。缺氧区内采用活性污泥法和生物膜法相结合，设置潜水搅拌机，实现泥水混合，使得系统反硝化反应充分进行；好氧区内曝气系统和硝化液回流系统，实现充氧搅拌功能，使得系统硝化反应充分彻底，然后通过硝化液回流形式向缺氧区提供反硝化所需的硝态氮。二段A/O生化池出水自流进入二沉池。

二沉池通过重力分离的原理实现泥水分离，上清液自流进入终沉池，底部泥斗区内的污泥通过第二污泥回流泵回流到水解酸化池和二段A/O生化池进行循环利用，失去活性的剩余污泥定期排入污泥池进行后续处理。

从二沉池进入终沉池的废水先在反应区视情况投加絮凝剂、助凝剂进行物化反应，进一步去除废水中的难降解有机物，然后进入沉淀区内进行泥水分离，沉淀后的上清液自流排入外排池，底部泥斗区内的污泥排入污泥池进行后续处理。

外排池内安装有液位启停装置，当池内液位过高时启动外排泵，当池内液位过低时终止外排泵，实现自动化控制。外排池出水稳定达标，排入市政管网。

印染企业排放的高氨氮印染废水先进入高氨氮废水预处理段进行预处理：先进入印花调节池，通过第一机械格栅去除绒毛、短纤等杂质；印花调节池内安装有pH自动检测及调节装置，当进水pH超过9时，通过加酸泵回调废水pH值，确保印花调节池池内pH稳定在8.5～9.0。同时池底设置穿孔曝气系统，防止池底积泥同时加强调节池的搅拌作用。

印花调节池的出水进入第一引水罐，当第一引水罐中的水温高于40℃时，废水经冷却循环水泵进入第一冷却塔，经过第一冷却塔冷却后的废水自流回印花调节池内；当第一引水罐中的水温低于40℃时，废水经第一污水提升泵进入脉冲厌氧罐进行下一步处理。

废水进入脉冲厌氧罐内进行厌氧处理，初步脱氮。罐内采用脉冲形式进水，底部设置穿孔布水系统均匀布水，使脉冲厌氧罐底部污泥床一直处于悬浮膨胀状态，泥水混合效果大大提升。同时罐内上部悬挂组合填料层，截留悬浮絮状污泥，进一步提升厌氧罐内生物量。罐顶设置出水堰，均匀收集经处理后的厌氧出水自流进入一段A/O生化池，罐内产生的沼气通过罐顶排气孔导入沼气综合利用系统。另外，在脉冲厌氧罐底部设置独立的排泥系统，定期排出厌氧剩余污泥至污泥池进行后续处理。

一段A/O生化池，分为以1:3的比例设计分隔的缺氧区和好氧区，缺氧区内采用活性污泥法和生物膜法相结合的方式，设置潜水搅拌机，实现泥水混合，使得系统反硝化反应充分进行；好氧区采用活性污泥法，设置曝气系统和硝化液回流系统，实现充氧搅拌功能，使得系统硝化反应充分彻底，然后通过硝化液回流形式向缺氧区提供反硝化所需的硝态氮，一段A/O生化池出水自流进入中沉池。

中沉池通过重力分离的原理实现泥水分离，沉淀后的上清液自流进入综合处理段的初沉池与普通印染废水一起进行综合处理，底部泥斗区内的污泥通过第一污泥回流泵回到脉冲厌氧罐或一段A/O生化池内循环利用，失去活性的剩余污泥定期排入污泥池进行后续处理。

本发明的各实施例中，高氨氮印染废水进水量500t/d，普通印染废水进水量500t/d，印花调节池和综合调节池停留时间10h，脉冲厌氧罐尺寸为Φ10m×16m(H)，中沉池尺寸为3.5m(B)×8m(L)×5m(H)，初沉池、二沉池和终沉池尺寸为Φ10m×4.5m(H)，水解酸化池尺寸为4m(B)×16m(L)×7.5m(H)；初沉池反应区投加千分之2质量分数的硫酸亚铁和5ppm的聚丙烯酰胺作为絮凝剂和助凝剂；终沉池投加千分之一质量分数的PAC和3ppm的聚丙烯酰胺作为絮凝剂和助凝剂。

实施例1：

脉冲厌氧罐和水解酸化池中分别使用235m³和256m³的组合填料；一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧段各投加200m³的改性聚氨酯填料，改性聚氨酯填料的制备方法为：

将尺寸30×30×30mm，密度为0.04g/cm³的聚氨酯填料在3％的氢氧化钠溶液中浸泡1h，然后用去离子水反复清洗至清洗液pH＝7.2，50℃烘干3h，得到表面清洁的聚氨酯填料；用工作气体为体积比为1:1的O₂和N₂的低温等离子体气氛处理表面清洁的聚氨酯填料，处理功率600W，处理时间10min；处理后将所得产物浸入8％的过氧化氢溶液中，开启紫外光灯，加热至50℃，反应至溶液内过氧化氢浓度为0.95％后停止；将所得产物离心甩干表面水渍，用去离子水反复清洗后，风干5h得到改性聚氨酯填料。

实施例2：

脉冲厌氧罐和水解酸化池中分别使用235m³和256m³的组合填料；一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧段各投加200m³的改性聚氨酯填料，改性聚氨酯填料的制备方法为：

将尺寸15×15×15mm，密度为0.03g/cm³的聚氨酯填料在5％的氢氧化钠溶液中浸泡3h，然后用去离子水反复清洗至清洗液pH＝7.8，70℃烘干1h，得到表面清洁的聚氨酯填料；用工作气体为体积比为1:3的O₂和N₂的低温等离子体气氛处理表面清洁的聚氨酯填料，处理功率800W，处理时间30min；处理后将所得产物浸入10％的过氧化氢溶液中，开启紫外光灯，加热至70℃，反应至溶液内过氧化氢浓度为0.90％后停止；将所得产物离心甩干表面水渍，用去离子水反复清洗后，风干5h得到改性聚氨酯填料。

实施例3：

脉冲厌氧罐和水解酸化池中分别使用235m³和256m³的组合填料；一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧段各投加200m³的改性聚氨酯填料，改性聚氨酯填料的制备方法为：

将尺寸20×20×20mm，密度为0.02g/cm³的聚氨酯填料在4％的氢氧化钠溶液中浸泡2h，然后用去离子水反复清洗至清洗液pH＝7.5，60℃烘干2h，得到表面清洁的聚氨酯填料；用工作气体为体积比为1:2的O₂和N₂的低温等离子体气氛处理表面清洁的聚氨酯填料，处理功率700W，处理时间20min；处理后将所得产物浸入9％的过氧化氢溶液中，开启紫外光灯，加热至60℃，反应至溶液内过氧化氢浓度为0.94％后停止；将所得产物离心甩干表面水渍，用去离子水反复清洗后，风干5h得到改性聚氨酯填料。

实施例4：

脉冲厌氧罐和水解酸化池中分别使用235m³和256m³的半软性聚乙烯塑料填料；一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧段各投加200m³的改性聚氨酯填料，改性聚氨酯填料的制备方法为：

将尺寸20×20×20mm，密度为0.02g/cm³的聚氨酯填料在4％的氢氧化钠溶液中浸泡2h，然后用去离子水反复清洗至清洗液pH＝7.5，60℃烘干2h，得到表面清洁的聚氨酯填料；用工作气体为体积比为1:2的O₂和N₂的低温等离子体气氛处理表面清洁的聚氨酯填料，处理功率700W，处理时间20min；处理后将所得产物浸入9％的过氧化氢溶液中，开启紫外光灯，加热至60℃，反应至溶液内过氧化氢浓度为0.94％后停止；将所得产物离心甩干表面水渍，用去离子水反复清洗后，风干5h得到改性聚氨酯填料。

实施例5：

脉冲厌氧罐和水解酸化池中分别使用235m³和256m³的组合填料；一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧段各投加200m³，尺寸20×20×20mm，密度为0.02g/cm³的普通聚氨酯填料。

对比例1：

脉冲厌氧罐和水解酸化池中分别使用235m³和256m³的半软性聚乙烯塑料填料；一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧段各投加200m³，尺寸20×20×20mm，密度为0.02g/cm³的普通聚氨酯填料。

对比例2：

脉冲厌氧罐和水解酸化池中分别使用235m³和256m³的半软性聚乙烯塑料填料；一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧段各投加500m³，尺寸20×20×20mm，密度为0.02g/cm³的普通聚氨酯填料。

测量上述各实施例和对比例中进水和出水中的COD、氨氮、总氮浓度，如表1所示。

表1：各反应池中的COD、氨氮及总氮浓度。

从表1中可以看出，实施例1-3中脉冲厌氧罐和水解酸化池中使用组合填料，一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧区使用改性聚氨酯填料时，脉冲厌氧罐、水解酸化池、一端A/O生化池和二段A/O生化池的COD、氨氮、总氮去除率均较高，出水浓度远低于排放标准的要求。

实施例4中脉冲厌氧罐和水解酸化池中使用半软性填料，一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧区使用改性聚氨酯填料时，脉冲厌氧罐和水解酸化池中COD、氨氮、总氮去除率均低于实施例1-3，而脉冲厌氧罐和水解酸化池中的处理效果也会影响废水的可生化性能等，因此一段A/O生化池和二段A/O生化池中COD、氨氮、总氮去除率也稍有降低，但出水浓度满足排放标准。

实施例5中脉冲厌氧罐和水解酸化池中使用组合填料，一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧区使用普通的聚氨酯填料时，一段A/O生化池和二段A/O生化池中COD、氨氮、总氮去除率明显降低，最终出水浓度在排放标准附近。

对比例1中脉冲厌氧罐和水解酸化池中使用半软性填料，一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧区使用与实施例3相同投加量的普通聚氨酯填料时，脉冲厌氧罐、水解酸化池、一段A/O生化池和二段A/O生化池中COD、氨氮、总氮去除率均明显降低，出水浓度达不到排放标准。

对比例2中脉冲厌氧罐和水解酸化池中使用半软性填料，一段A/O生化池和二段A/O生化池的缺氧区使用投加量为实施例3中2.5倍的普通聚氨酯填料时，一段A/O生化池和二段A/O生化池中COD、氨氮、总氮去除率略低于实施例3中，出水浓度满足排放标准。因此若想达到相同的处理效果，投加的普通聚氨酯填料的体积要远大于投加的改性聚氨酯填料的体积。

Claims (10)

1.一种经济型印染废水脱氮处理系统，其特征是，包括高氨氮废水预处理段和综合处理段，所述高氨氮废水预处理段包括依次通过管路(16)连接的印花调节池(1)、脉冲厌氧罐(2)、一段A/O生化池(3)和中沉池(4)，所述综合处理段包括依次通过管路连接的综合调节池(5)、初沉池(6)、水解酸化池(7)、二段A/O生化池(8)、二沉池(9)、终沉池(10)和外排池(11)，所述高氨氮废水预处理段中的中沉池通过管路与综合处理段的初沉池连接。

2.根据权利要求1所述的一种经济型印染废水脱氮处理系统，其特征是，所述印花调节池一侧设有第一格栅井(101)，所述第一格栅井内设有第一机械格栅(102)，所述印花调节池与第一格栅井相对一侧设有第一引水罐(103)、第一污水提升泵(12)和冷却循环装置，所述冷却循环装置包括冷却循环水泵(104)和设有进水口和出水口的第一冷却塔(105)，所述第一引水罐一端通过管路与印花调节池连接，另一端通过管路分别与冷却循环水泵和第一污水提升泵连接，所述第一污水提升泵另一端通过管路与脉冲厌氧罐连接，所述冷却循环水泵另一端通过管路与第一冷却塔的进水口连接，第一冷却塔的出水口通过管路与印花调节池连接，所述印花调节池内设有pH检测及调节装置(106)，印花调节池底部设有穿孔曝气装置(107)。

3.根据权利要求1或2所述的一种经济型印染废水脱氮处理系统，其特征是，所述脉冲厌氧罐中设有位于脉冲厌氧罐上方的脉冲罐(201)以及与脉冲罐连接的位于脉冲厌氧罐底部的脉冲布水装置(202)，脉冲厌氧罐内设有位于脉冲布水装置上方的污泥床(203)以及位于污泥床上方的第一填料支架(204)，所述第一填料支架内设有若干组合填料(19)，所述脉冲厌氧罐顶部设有出水堰(205)和排气孔。

4.根据权利要求1所述的一种经济型印染废水脱氮处理系统，其特征是，所述一段A/O生化池和二段A/O生化池内分别设有三个分隔壁(301)，将一段A/O生化池和二段AO生化池分隔为一个缺氧区(302)和三个好氧区(303)，所述分隔壁底部设有连通孔，所述三个好氧区内设有好氧活性污泥(307)，好氧区底部分别设有曝气装置(308)，所述缺氧区内设有厌氧活性污泥(304)、潜水搅拌机(305)和第二填料支架(306)，所述第二填料支架内设有改性聚氨酯填料，改性聚氨酯填料上设有生物膜，所述改性聚氨酯填料的制备方法如下：

A) 将密度为0.02-0.03g/cm³的聚氨酯填料在3-5%的氢氧化钠溶液中浸泡1-3h，然后用去离子水反复清洗，直至清洗液pH降至7~8范围内，50-70℃烘干1-3h，得到表面清洁的聚氨酯填料；

B) 用低温等离子体气氛处理表面清洁的聚氨酯填料，处理功率600-800W，处理时间10-30min，产生低温等离子体气氛的工作气体为体积比为1:1-1:3的O₂和N₂；

C) 将步骤B）所得产物浸入8-10%的过氧化氢溶液中，开启紫外光灯，加热至50-70℃，反应至溶液内过氧化氢浓度低于1%后停止；

D) 将步骤C）所得产物离心甩干表面水渍，用去离子水反复清洗后，风干得到改性聚氨酯填料。

5.根据权利要求1所述的一种经济型印染废水脱氮处理系统，其特征是，所述中沉池和二沉池底部设有泥斗区(401)，顶部设有出水堰，所述中沉池和二沉池内设有刮泥机(402)，所述中沉池外设有第一污泥回流泵(13)，所述第一污泥回流泵一端通过回流管(17)与中沉池连接，另一端通过回流管分别与脉冲厌氧罐和一段A/O生化池连接，所述二沉池外设有第二污泥回流泵(14)，所述第二污泥回流泵一端通过回流管与二沉池连接，另一端通过回流管分别与水解酸化池和二段A/O生化池连接。

6.根据权利要求1所述的一种经济型印染废水脱氮处理系统，其特征是，所述综合调节池一侧设有第二格栅井(501)，所述第二格栅井内设有第二机械格栅(502)，所述综合调节池与第二格栅井相对一侧设有第二引水罐(503)、第二污水提升泵(504)和设有进水口和出水口的第二冷却塔(505)，所述第二引水罐一端通过管路与综合调节池连接，另一端通过管路与第二污水提升泵的一端连接，第二污水提升泵的另一端通过管路分别与初沉池和第二冷却塔的进水口连接，第二冷却塔的出水口通过管路与初沉池连接，所述综合调节池底部设有穿孔曝气装置。

7.根据权利要求1所述的一种经济型印染废水脱氮处理系统，其特征是，所述初沉池和终沉池包括相互连通的反应区(601)和沉淀区(602)，所述反应区内设有搅拌机(603)，所述沉淀区底部设有泥斗区，沉淀区顶部设有出水堰，沉淀区内设有刮泥机。

8.根据权利要求1所述的一种经济型印所染废水脱氮处理系统，其特征是，所述水解酸化池内设有潜水搅拌机和第三填料支架(701)，所述第三填料支架内设有若干组合填料，所述组合填料上设有生物膜。

9.根据权利要求3或8所述的一种经济型印所染废水脱氮处理系统，其特征是，所述组合填料包括聚乙烯塑料骨架和设置在聚乙烯塑料骨架上的维纶丝束(1901)，所述聚乙烯塑料骨架呈双圈环状结构，包括外圈骨架(1902)、内圈骨架(1903)、位于圆心的连接孔(1904)以及连接外圈骨架和内圈骨架的若干连接筋(1905)，所述连接筋以连接孔为圆心呈放射状分布，所述连接筋位于双圈环状结构内部的部分设有树枝状的搅拌条(1906)，所述维纶丝束的一端固定在聚乙烯塑料骨架上，另一端为自由端，各组合填料通过穿过连接孔的连接绳连接成组合填料串，组合填料串通过连接绳(20)固定在第一或第三填料架上。

10.根据权利要求1所述的一种经济型印染废水脱氮处理系统，其特征是，系统内还设有污泥池(15)，所述中沉池、初沉池、二沉池和终沉池通过排泥管(18)与污泥池连接。