CN110143724B

CN110143724B - 一种高浓印染污水处理的工艺

Info

Publication number: CN110143724B
Application number: CN201910460182.3A
Authority: CN
Inventors: 刘瑞宁; 徐建林; 韩泽亮; 孙红娟; 张立云; 何恒斌; 陈素娟; 赵登秋; 曹军平; 侯立山
Original assignee: HEBEI NINGFANG GROUP CO Ltd
Current assignee: HEBEI NINGFANG GROUP CO Ltd
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: CN110143724A

Abstract

一种高浓印染污水处理的工艺，属于污水处理的技术领域，包括以下步骤：A、将污水经过调pH值预处理；B、初沉，控制初沉池出水悬浮物和pH值；C、水解酸化处理，控制水解酸化池的出水悬浮物和pH值；D、吹脱处理，加入鸡粪、磷酸二铵和尿素，控制pH值、污泥含量；E、SBR生物池处理，曝气，控制溶解氧DO值，污泥沉降比，排水；F、二级生物好氧池中曝气，控制溶解氧DO值，COD去除率；G、二沉池沉淀，污水导入集水池中，污泥回流至二级生物好氧池中；H、芬顿处理；I、氧化吹脱处理、终沉淀处理，达标污水进行排放。通过本发明的处理可以稳定达到河北省生态环境厅《子牙河流域水污染物排放标准》(DB 13/2796‑2018)排放标准，并能实现回用。

Description

一种高浓印染污水处理的工艺

技术领域

本发明属于污水处理的技术领域，涉及印染污水的处理，具体涉及一种针对污染物成分复杂、浓度高、难降解的印染污水处理新工艺。

背景技术

现有污水的主要特点为：污水的水质复杂，由于不同染料、不同助剂、不同织物的印染要求不同，所以印染污水中含有多种污染物，属多元化污染污水，pH值、COD、BOD、色度等也各不相同；污水有机值偏低、可生化性较差；污水中的含碱量、色度、悬浮物变化较大；污水pH值偏高、属弱碱性。

以宁纺公司的污水为例，污水来源汇总见表1：

表1

污水来源	水量〔吨/天〕	COD含量	N-NH<sub>3</sub>含量
				退浆水	300	18000	35.4
染色高盐水	1300	3000	20
				橡胶厂	100	550	11
气流染色	300	2500	7.5
				水洗厂	400	800	6
助剂厂	20	370	1.6
				酒厂	150	180	78.5

目前，在印染行业中，普遍采用的印染工艺流程有：烧毛、退浆、煮练、漂白、定型和丝光，属于前处理工序；拉幅、整装属于后整理工序。一般漂白工序产生的低浓度、污染小的水直接再利用至前面两段，以减少用水量；丝光污水通过碱回收装置，将碱和水分离后再循环利用，因此，丝光工序的水不外排。

随着印染设备的更新换代，泡沫染色、冷轧堆退浆染色、湿短蒸染色等新技术的推广应用，使染色的用水、用汽、用能都大幅减少。但是，从总的污水来源来看，印染分公司用水量占比最多，为62.2％，其中，退浆、煮练等前处理污水占总水量的10～15％，染色、水洗用水量占比较大，为75～85％，拉幅、化验室等其他工序用水量占比5％。

通过对排水量大的工序进行普查，以期针对不同的污水进行单独收集、分质处理。主要排污工序污水水质如表2所示。

表2

注：以分散染料、还原染料、活性染料染色、印花为主。

从表2可以看出，前处理污水和染色印花污水的水质差别较大。退浆、煮练污水含有PVA、淀粉等浆料，仲烷基磺酸钠、月桂酸聚氧乙烯酯等表面活性剂，天然色素、蜡质、纤维等物质。因此，污水成分复杂，有机污染物浓度高，可生化性差。虽然用水量占总水量的10～15％，但是污染物总量却要占到70％，一般B/C＜0.1。退浆水中含有较多的纤维，导致SS很高，可通过微滤机去除，以减少污水处理系统的产泥量和影响系统的运行。染色和印花污水中因含有部分染料，导致色度较深，但是COD浓度相对较低，水量占70～80％。其中，活性染料属于水溶性染料，色度的去除难度较大。氨氮含量高，与生产过程中使用尿素助溶和提高上染率有关。对于先磨毛、后水洗的产品，污水中的悬浮物较高，需要通过安装微滤机分离，再进行处理，尽可能减少污泥的产生量。

为了更深入的了解退浆污水和染色、印花、水洗污水的化学成分，对两种污水进行成份分析，结果见表3、表4。

表3退浆水、水洗水物性分析

表4退浆水、水洗水离子组成分析

离子色谱分析是将污水经稀释不同的倍数，通过C₁₂交换树脂和0.45um的滤膜除去其中微量的有机物和溶胶后，再进行分析。由于退浆水为强碱性溶液，其中的OH^-和CO₃ ^2-无法离子色谱分析，采用滴定分析，分别为861.7mg/L和18251.4mg/L。由表3、表4可知，水洗水固含量为0.47％、电导率为5.67mS/cm，主要是Na⁺的氯盐和硫酸盐，与生产过程中使用的固色剂氯化钠和硫酸钠有关。水洗水的无机盐和有机活性组分容易形成微乳液体系，粒度集中分布在5～20um，均匀稳定。退浆水固含量为3.63％、电导率为72mS/cm，主要成分是Na⁺的碳酸盐和少量的碱，主要与助剂中的碳酸盐和碱有关，且污水粘稠，有明显的絮状分层，体系分布不稳定，粒径分布宽，集中在10～80um。

针对上述印染污水的复杂情况，以及《纺织工业发展规划》〔2016～2020年〕要求，到2020年纺织企业工业增加值取水下降23％，主要污染物排放总量下降10％的规定，印染污水的处理是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

为了提高污水处理效果、降低处理成本，同时增加污水处理量，本发明确定了“生化为主，物化为辅”的污水处理方案，自2018年10月方案运行以来，各项监测数据显示，出水水质达到了河北省生态环境厅《子牙河流域水污染物排放标准》(DB 13/2796-2018)排放标准，并能较好的实现中水回用。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种高浓印染污水处理的工艺，将污水经过预处理、初沉处理、水解酸化处理、吹脱处理、SBR生物处理、芬顿处理、氧化吹脱处理、终沉处理，包括以下步骤：

A、预处理：将高浓度退浆污水pH值调至4.5以下，运行时间控制在30～60分钟，然后与低浓度其它污水在混合反应池中进行混合，控制混合后污水的pH值为11-12，然后通过混凝沉淀去除污水中绝大部分的悬浮物，达到良好的水、泥分离效果；混凝沉淀分离采用的是混凝剂，即液体聚合氯化铝和阴离子酰胺，所述聚合氯化铝，Al₂O₃含量＞10％、相对于流经该单元的污水的体积添加量是2.0～2.5‰；另外一种是阴离子酰胺，分子量600～18000、相对于流经该单元的污水的质量添加量是0.02～0.025‰。

B、初沉处理：将经过步骤A处理的污水导入初沉池中，加入絮凝剂进行初沉，控制初沉池出水的pH值8.5～9.5，悬浮物≤500mg/L，控制COD去除率为32～40％；

C、水解酸化处理：将经过步骤B处理的污水导入水解酸化池中，在污水中各种水解酶和酸化菌的综合作用下进行厌氧反应，控制水解酸化池的出水pH值≤8、水力停留时间＞12h、悬浮物≤400mg/L；

D、吹脱处理：将经过步骤C处理的污水导入吹脱池中进行吹脱处理，并向其中加入鸡粪、磷酸二铵和尿素，工艺要求为：pH值＜7.5，控制鸡粪1～1.5kg/m³、有效含量46％的尿素0.1kg/m³、有效含量为64％磷酸二铵0.015kg/m³；其要求达到的吹脱效果：排气管吹出的水花，高出污水液面50厘米以上

E、SBR生物处理：将经过步骤D处理的污水导入到SBR生物池中，该单元具体工艺要求是：自进水开始记时到曝气停止时长为6～8小时、污泥含量3000～3500mg/L〔冬季4500～5500mg/L〕、控制溶解氧DO值3～3.5mg/L、污泥沉降比40～65％、COD去除率＞70％，曝气停止之后沉淀30～60分钟开始向下一运行单元排水；；

F、二级生物好氧处理：将经过步骤E处理的污水导入二级生物好氧池中曝气14～17小时，控制溶解氧DO值2～2.5，冬季污泥含量控制在5000mg/L〔其它季节控制在3000～3500mg/L〕，控制COD去除率50～70％；

G、二沉处理：将经过步骤F处理后的污水导入二沉池中进行沉淀，经过二沉处理的污水导入集水池中，污泥回流至二级生物好氧池中，二沉池和二级生物好氧池多余的污泥送至污泥浓缩池中进行脱水浓缩处理；

H、芬顿处理：将集水池中的污水导入芬顿反应池中，加入芬顿试剂进行芬顿处理；

I、氧化吹脱处理、终沉处理：将经过步骤H处理后的污水导入吹脱池中吹脱处理20分钟以上，然后导入到终沉池中沉淀2小时以上，控制COD去除率＞50％，达标污水进行排放。

所述初沉池包括第一腔室1和第二腔室2，所述第一腔室的底部开设有污水进口3，借助管道与混合反应池出水口连接，第一腔室的顶部设置有与第二腔室连通的污水出口4，第二腔室的出口5与水解酸化池连通，所述第一腔室借助左右交错设置的隔板6形成蛇形通道，所述第二腔室借助上下交错设置的隔板形成蛇形通道。

第一腔室中左右交错设置的隔板包括一组与第一腔室左侧壁垂直固定的隔板、一组与第一腔室右侧壁垂直固定的隔板，第一腔室借助隔板形成蛇形通道；第二腔室中上下交错设置的隔板包括一组与第二腔室顶部垂直固定的隔板、一组与第二腔室底部垂直固定的隔板，第二腔室借助隔板形成蛇形通道。

所述絮凝剂包括PAM和液体PAC，液体PAC在第一腔室加入，相对于流经该单元的污水的体积添加量是2.0～2.5‰，PAM在第二腔室加入，相对于流经该单元的污水的质量添加量是0.02～0.025‰。

将PAC加水进行化料，PAC与水的质量比为1:4。

所述吹脱池中设置有竖向吹脱管和横向吹脱管，竖向吹脱管的出口距吹脱池底部的距离为1/3吹脱池高度；横向吹脱管设置在吹脱池底部，横向吹脱管上设置有45°斜向吹脱孔。

芬顿试剂及添加量：按体积百分比计，相对于污水的添加量为氯化亚铁1.5～4.5‰、有效含量为27.5％的双氧水0.3～1.0‰、质量浓度为0.5-1‰的聚丙烯酰胺加量以达到絮凝沉淀为标准。

氧化吹脱池的入口设置为波浪形的缓冲水槽。

向终沉池中加入PAM，加量为流经该单元的污水的质量添加量0.02～0.025‰，经终沉池沉淀后的污泥送至污泥浓缩池进行浓缩处理，然后经污泥脱水机处理，泥饼收集，污泥浓缩池的上清液、污泥脱水机的滤液回流至集水调节池中。

本发明的有益效果是：

1、预处理采用酸化氧化法(优选93％的浓硫酸)和絮凝沉淀法，使之有机结合，达到增加污水的处理效果、降低综合运行费用的目的。

2、水解酸化处理单元：初沉池絮凝沉淀后的出水，仍然残存一定量的大分子难降解有机物，可生化降解性较差，直接用常规的好氧生物处理方法较难去除。在水解酸化反应过程中，主要微生物是水解酶(如脂肪酶、蛋白质酶、纤维素酶等)和酸化菌种，首先大量微生物将水中呈颗粒与胶体状有机物迅速截留和吸附，在水解酶的作用下将不溶性有机物水解为可溶性物质，同时在产酸菌的协同作用下将大分子、难生物降解的物质转变为易于降解的小分子物质。通过水解酸化反应后可以大大提高其可生化性能〔B/C＞0.35〕、降低污水的pH值、减少污泥量，提高好氧阶段有机物的去除率，同时降低后续处理能耗。

3、预处理酸析调整后的污水含有大量硫酸盐，此外，使用硫酸调节pH值后也增加了污水中硫酸根和亚硫酸根离子的含量。在水解酸化过程中，通过产酸菌微生物的分解作用，硫酸根和亚硫酸根离子会产生了大量硫化氢等有毒气体。夏季硫化物浓度最高可达60mg/L以上，冬季硫化物浓度也在30～40mg/L。经过吹脱后硫化物浓度≤10mg/L，解决了硫化物对生物菌种的抑制作用，大大提高了后续生物好氧单元对COD的去除效果。

4、Fenton试剂在处理污水的过程中，不仅具有良好的COD去除作用和较好的脱色效果，而且运行费用低、无二次危害产生。

5、预处理单元加入的硫酸说明：按照有效含量，市售的硫酸分为三个规格：90％、93％、98％。90％的硫酸因为浓度较低，在金属器皿表面不会钝化生成保护膜，而容易腐蚀发生泄漏；98％的硫酸因为浓度过高，在装卸和使用过程中，很容易有白烟冒出，对在场人员和周边环境造成很大的危害，所以，也不是首选；93％的硫酸，既能钝化金属表面形成质地坚密的保护膜，又不会出现白烟。

6、通过研究发现，pH值在8.5～9.5，此时絮凝沉淀的效果是最好的，对COD的去除率也是最高的，进水COD＞6000mg/L，去除率是32.4％，进水COD在3000～5000mg/L，去除率是40～42％；在PAC添加量2.0～2.5‰、pH值在8.5～9.5的基础上，确定进水pH，通过研究发现：预处理中混合污水的pH值控制在11～12。如果pH控制的过低，则加入的PAC就少，不能很好的去除COD；如果pH控制的过高，则出水pH也会升高，不适应SBR池生物菌的生长。

7、本发明污泥含量控制的作用和目的是：污泥是各种消化细菌生殖繁衍的温床，污泥含量的多少是依据气温和水温进行调整的，即冬季气温水温较低时，消化细菌的繁殖周期大大延长(4～5天)，因此需要通过增加污泥含量来确保细菌数量达到工艺要求的限值5000mg/L；反之，在夏季气温水温细菌的繁殖周期变得很短很短(4～12秒)，污泥含量则控制在3000～3500mg/L。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是初沉池的结构示意图。

图3是吹脱池的结构示意图。

图4是图3的局部放大图。

附图中，1是第一腔室，2是第二腔室，3是污水进口，4是污水出口，5是出口，6是隔板，箭头方向为污水流向。

具体实施方式

本发明设计通过关键设备和先进技术的应用，实现生产过程节能减排，对污水水质进行分析、研究，针对不同的污水选择最实用的处理技术，实现低成本下的污水资源化利用，达到降低单位水耗、降低污染物排放总量的目的，为企业的可持续发展奠定基础。本发明所述的退浆污水是指纺织品在退浆工序产生的污水，高浓度退浆污水指的是COD值在13000～35000mg/L的退浆污水。本发明所述其它污水指的是除退浆水之外的污水，低浓度其它污水指的是COD平均值小于3522mg/L的污水。下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

一、具体实施例

实施例1

1、预处理单元

由于目前污水多元化，污染物浓度高、B/C值低、pH值变化较大，无法满足生化处理要求，需进行预处理，以满足后续生化处理要求。

预处理采用浓硫酸酸化氧化法和絮凝沉淀法，使之有机结合，达到增加污水的处理效果、降低综合运行费用的目的。

该运行单元的工艺要求是：用浓硫酸将高浓度退浆污水pH值调至4.5以下，运行时间控制在30～60分钟。然后与低浓度其它污水混合，混合后污水的pH值必须控制在11-12，最后通过混凝沉淀分离。低浓度其它污水可视情况调pH值，最终需要控制混合后的污水的pH值11-12。

2、初沉池

物化法采用无机、有机化学絮凝剂，如碱式氯化铝和PAM等，其水解产生的胶体吸附染料，适用于难溶解及不溶解性染料，其原料来源广泛，制备简单，经济实用，对COD、BOD去除率也较高。但是，这种方法会产生化学污泥的二次污染，色度去除也不是特别高。

混凝沉淀法是向污水中投加絮凝剂使水中分散的细小悬浮物、胶体物质，通过压缩双电层、吸附电中和、粘结架桥凝聚等作用，使悬浮物和胶体物质得到絮凝粘结，然后通过沉淀使之去除。该方法的关键是絮凝剂，应用于印染废水处理方面的絮凝剂主要是铁盐、铝盐、镁盐、有机高分子和生物高分子等。

沉淀是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力场的作用下产生下沉，已达到固液分离的一种过程。自由沉降及其理论基础。沉淀法的去除对象：颗粒在10μm以上的可沉固体。当颗粒粒径变小、沉速小、颗粒沉降过程中其周围的扰流流速也小时，可以主要受水的粘滞阻力作用，惯性力可以忽略不计，颗粒运动是出于层流状态。

Stokes公式：

Stokes公式中：

u-颗粒的沉降速度，m/s；

ρ_s、ρ_L-分别为颗粒剂水的密度，kg/m³；

g-重力加速度，m/s²；

d-颗粒的粒径，m；

μ-水的粘度，Pa·s。

Stokes公式说明的问题：

1、颗粒与水的密度差愈大，沉降速率也愈大，颗粒密度大于水密度时，颗粒下沉，颗粒密度小于水密度时，颗粒上浮，二者相等时，颗粒既不上浮也不下沉；

2、水的粘度愈小，沉降速率愈快，成反比关系，因粘度愈水温成反比，故提高水温有利于颗粒的沉降；

3、颗粒直径愈大，沉速愈快，因此随颗粒度的下降，颗粒的沉降速度会迅速降低，实际水处理过程中，水流呈层流状态的情况一般较少，所以一般沉降只能去除d＞20μm的颗粒。

该运行单元的工艺要求是：进水pH值控制在11-12；聚合氯化铝与水，按照1：4的比例进行化料；根据进水量和悬浮物含量，添加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，以出现明显的絮凝沉淀现象为妥；出水悬浮物≤400mg/L，特殊情况下，不得超过500mg/L，该项指标要求列为日常监测范围；出水pH值要求8.5-9.5，COD去除率32-40％。

所述初沉池包括第一腔室1和第二腔室2，所述第一腔室的底部开设有污水进口3，借助管道与混合反应池出水口连接，第一腔室的顶部设置有与第二腔室连通的污水出口4，第二腔室的出口5与水解酸化池连通，所述第一腔室借助左右交错设置的隔板6形成蛇形通道，所述第二腔室借助上下交错设置的隔板6形成蛇形通道。PAC在第一腔室加入，PAM在第二腔室加入。

3、水解酸化

在印染废水处理上，厌氧生物处理与好氧生物处理相比，有以下优势：①应用范围广，厌氧法不但能应用于中低浓度的印染废水，还可应用于高浓度的印染废水，且某些有机物只有在厌氧条件下才能被降解，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等；②能耗低，印染废水一般为高浓度有机废水，厌氧处理时不需要曝气，而且产生的沼气可以作为能源，单一的厌氧处理还能提供能源；③有机负荷BOD₅高，一般为2～10kg/m³.d，有的甚至高达50kg/m³.d；④剩余污泥量少，浓缩性、脱水性良好，而且污泥可以长期储存，这样便于处理工艺的运行及装置的迅速启动。

因此，对印染废水的前期处理，大都采用厌氧生物处理方法。但是，单一的厌氧处理运行效率周期较长，而且往往很难达到排放标准，特别是在气味和色度上，还需要进一步处理。目前，最主要的联合处理技术就是厌氧法与好氧法相结合，即将厌氧与好氧工艺串联起来，协同处理印染废水。其中，厌氧处理主要是使印染废水中可生化性较差的某些高分子物质发生水解、酸化，变成较小的分子，或改变难降解有机物的分子结构，从而改善废水的可生化性，为好氧处理创造条件；同时，好氧阶段产生的剩余污泥也可以全部回流到厌氧池，由于厌氧阶段有足够长的固体停留时间SRT，污泥可以得到彻底的厌氧消化，从而使整个系统基本上没有剩余污泥排放。

由于进水COD很高，且废水中的PVA浆料、表面活性剂均属于难生化降解的物质，B/C(BOD/COD)为0.25，常规水解酸化已不能有效降低COD。本设计中，水解酸化的时间长达21h。

有机物的厌氧分解，分为三个阶段：第一阶段为水解发酵阶段，微生物使碳水化合物、蛋白质、脂肪转化为单糖、氨基酸、脂肪酸、二氧化碳、氢气；第二阶段为产氢产乙酸阶段，第三阶段为甲烷化阶段。

第一阶段：

第二阶段：

第三阶段：

厌氧条件下,有机物降解遵循一级反应动力学模型如式(2)所示:

式中，

-有机物去除率；

R-单位质量有机物最大利用速率；

S-有机物浓度；

K_S-生长速率，等于最大生长速率一半时的有机物浓度；

X-污泥(微生物)浓度。

从式(2)可以看出，有机物去除率与有机物和微生物浓度有极大关系。在进水条件不变的情况下，主要是微生物浓度影响去除速率。这其中主要包括水温、污泥龄、有机负荷、营养条件、酸碱度和有毒物质等具体操作条件。在长时期厌氧条件下，因水解酸化菌的酶解作用，高分子物的链节或苯环被打开，成为较易生物降解的小分子物质，同时可破坏染料分子上的发色基团,降低废水的色度。

初沉池絮凝沉淀后的出水，仍然残存一定量的大分子难降解有机物，可生化降解性较差，直接用常规的好氧生物处理方法较难去除。在水解酸化反应过程中，主要微生物是水解酶(如脂肪酶、蛋白质酶、纤维素酶等)和酸化菌种，首先大量微生物将水中呈颗粒与胶体状有机物迅速截留和吸附，在水解酶的作用下将不溶性有机物水解为可溶性物质，同时在产酸菌的协同作用下将大分子、难生物降解的物质转变为易于降解的小分子物质。

通过水解酸化反应后可以大大提高其可生化性能、降低污水的pH值、减少污泥量，提高好氧阶段有机物的去除率，同时降低后续处理能耗。

该运行单元的工艺要求是：pH值≤8、水力停留时间＞12h，出水悬浮物≤400mg/L，该项指标要求列为日常监测范围。

4、吹脱池

预处理酸析调整后的污水含有大量硫酸盐，此外，使用硫酸调节pH值后也增加了污水中硫酸根和亚硫酸根离子的含量。在水解酸化过程中，通过产酸菌微生物的分解作用，硫酸根和亚硫酸根离子会产生了大量硫化氢等有毒气体。夏季硫化物浓度最高可达60mg/L以上，冬季硫化物浓度也在30～40mg/L。经过吹脱后硫化物浓度≤10mg/L，解决了硫化物对生物菌种的抑制作用，增加了后续曝气池对污染物的去除效果。

该运行单元的工艺要求是：必须有充足的气源，使吹脱池内的污水充分翻滚起来；在操作过程中，尽量保持吹脱池内的水位保持在最低位。另外，有机碳源(鸡粪)和营养(磷酸二铵、尿素)也在此单元添加，通过水泵提升至SBR池。

所述吹脱池中设置有竖向吹脱管和横向吹脱管，竖向吹脱管的出口距吹脱池底部的距离为1/3吹脱池高度；横向吹脱管设置在吹脱池底部，横向吹脱管上设置有45°斜向吹脱孔。通过吹脱池的结构设计，保持充足的气源，将吹脱池中的水吹扫出水面高度0.5m，释放H₂S、CH₄，起到杀菌、排毒的作用；通过45°斜向吹脱孔的设计，不易反作用于管，气体的冲击力不会反冲击管，保护管的使用，同时该45°斜向吹脱孔设计与竖向吹脱管结合可以实现吹扫各部位的沉积物，吹脱效果更好。

5、SBR生物池

印染废水的好氧生物处理是一种在提供游离氧的前提下，以好氧微生物为主，使有机物降解、稳定的处理方法。

废水中存在的各种有机物，主要以胶体状态或溶解性的为主，作为微生物的营养源，这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，以使进一步回到自然环境和妥善处置。

活性污泥法大都采用完全混合式，即待处理的废水先进入系统中的曝气池，与池内原有的混合液进行充分混合，使池内空间各点水质基本均匀，以最大限度的承受进水水质的变化。在这种完全混合的状态下，微生物处于其生长曲线对数生长期的后期，比较适合于印染废水的有机物浓度高的特征，处理效果较为理想。

目前，单纯的活性污泥处理工艺在印染废水处理中的应用较少，而其改进工艺却应用的非常普遍，主要改进表现在：①延长有机污染物在反应池中的水力停留时间。普通活性污泥法系统中的水力停留时间为7～8h，在如此短的时间内，吸附在菌胶团上的难降解的有机物得不到及时的氧化降解，活性污泥因此得不到再生而难以有效的吸附废水中的有机物；②提高反应池中的污泥浓度。实验证明，在降解歧化物尤其是偶氮染料时，生物膜法比传统活性污泥的效果更好。因为生物膜系统能维持更高的微生物浓度，耐毒性强，有利于染料降解。

SBR工艺是在同一反应池中，按时间顺序由进水、曝气、沉淀、排水和待机五个基本工序组成的活性污泥污水处理方法。原来，该单元运行效率较低的原因有：活性污泥浓度偏低、曝气设施效率低导致溶解氧不足、酸根过高，导致活性污泥受限，去除率降低。

该运行单元的工艺要求是：检测进水的COD值、SS值(≤400mg/L)、pH值(＜7.5)；添加鸡粪1～1.5kg/m³、尿素(含量46％)0.1kg/m³、磷酸二铵(含量64％)0.015kg/m³；污泥含量3000～3500mg/L(冬季4500～5500mg/L)，该项指标要求列为日常监测范围，每两天检测一次；曝气时间(自进水开始记时到曝气停止)6～8小时，溶解氧DO值要求3～3.5，污泥沉降比要求40～65％(用1000ml量筒测试)，COD去除率要求＞70％；曝气停止之后沉淀30～60分钟开始向下一运行单元排水

二级生物好氧池的工艺要求是：曝气14～17小时，污泥含量要求冬季控制在5000mg/L(其它季节控制在3000～3500mg/L)，该项指标要求列为日常监测范围，每两天检测一次；溶解氧DO值要求2～2.5；COD去除率要求50～70％。

6、芬顿深度治理

Fenton深度治理是通过强氧化剂和催化剂的化学反应使污水中的大分子有机污染通过加和取代、电子转移作用使之与水直接分离，甚至使小分子有机污染物氧化为水和二氧化碳。Fenton试剂在处理污水的过程中，不仅具有良好的COD去除作用和较好的脱色效果，而且运行费用低、无二次危害产生。所以，在印染废水脱色处理中应该得到广泛的应用。

Fenton试剂及添加量：氯化亚铁1.5～3‰、双氧水(含量27.5％)0.4～0.6‰、聚丙烯酰胺(溶解浓度0.5-1‰)适量投加，达到絮凝沉淀即可。

7、氧化吹脱处理、终沉处理

吹脱时间＞20分钟，向终沉池中加入PAM，沉淀时间＞2小时；COD去除率＞50％，处理后的达标水进行排放，经终沉池沉淀后的污泥送至污泥浓缩池进行浓缩处理，然后经污泥脱水机处理，泥饼收集，污泥浓缩池的上清液、污泥脱水机的滤液回流至集水调节池中。

氧化吹脱池的结构与吹脱池结构相同，并且还进一步设计氧化吹脱池的污水进入口设置为波浪形缓冲水槽。污水经过芬顿期处理后，通过管路溢流到氧化吹脱池中，在此过程中将氧化吹脱池的污水进入口设置为波浪形缓冲水槽，可以减少污水的冲击力，确保污水排放的色度和COD值更低、透明度和清澈度更好。

二、实验数据

1、以河北宁纺集团污水厂的污水为例，经过上述本发明的处理，检测排放的水的各项指表，结果参见表5。

表5

注：原污水处理工艺流程为：预处理---调节池---一级水解---SBR好氧池---一级气浮---二级好氧---氧化脱色---二级气浮---出水。

由表5可知，分别取三天污水监测报告，来具体分析原污水处理工艺与本发明采用的污水处理工艺的效果，通过计算得知：(1)原污水处理工艺中各位运行单元的综合处理效率为135.2％，本发明工艺中各运行单元的综合处理效率为190.7％，原污水处理工艺的综合处理效率比本发明工艺低29.1％；(2)原污水处理的中水出水COD平均浓度为330mg/L，本发明工艺的中水出水COD平均浓度为84.5mg/L，原污水处理工艺的中水COD浓度比本发明工艺高2.9倍；(3)中水出水需要加入淡水稀释至《子牙河流域水污染物排放标准(DB 13/2796-2018)》，所不同的就是中水出水COD浓度越高，淡水的稀释量也就越大，同时需要企业缴纳的水资源费也就越多，通过计算得出，原污水处理工艺所需稀释淡水量是污水量的8.25倍，比本发明的2.11倍，增加了3.9倍，相对应的，企业需要缴纳的水资源费也就增加了3.9倍。

2、初沉池结构设计，以及PAC和PAM分开加入的试验及试验效果，参见表6。

表6

由表6可知，在污水进水pH相同时，原污水处理工艺中添加PAC为3‰，COD的平均去除率是13.5％、SS平均值是1244mg/L；本发明工艺中添加PAC为2.5‰，COD的平均去除率是46.7％、SS平均值是391mg/L。

与原污水处理工艺相比，本发明工艺的PAC用量减少了0.5‰、COD去除率提高了33.2％、SS含量降低了853mg/L。这是因为本发明中初沉池改造后，PAC在污水中有时间进行充分的水解，水解产生的胶体最大限度的吸附了难溶解及不溶解性的染料和杂质。然后，加入PAM使絮凝物的颗粒变得越来越大，在短时间内得到最好的水泥分离效果，最终降低COD和SS含量。

3、氧化吹脱处理中，设计了氧化吹脱池的入口为波浪形，波浪形的缓冲水槽作用是减缓冲击力，使加入PAM之后形成的絮凝物尽量维持在平缓的状态下，更快、更彻底的沉淀，直至出现最佳的水泥分离效果，相较于入口未安装波浪形缓冲水槽的设计，出水的色度、COD、SS、透明度和清澈度会更好，具体检测结果见表7。波浪形的入口，沉淀2小时后的水样颜色，透明度、清澈度较好；没有安装波浪形入口，沉淀2小时后的水样颜色，透明度、清澈度较差。

表7

	入口无缓冲水槽	入口加装波浪缓冲水槽
			色度	163	50
COD mg/l	93	82
			SS mg/l	67	45
透明度	较差	较好
			清澈度	较差	较好

三、本发明提供的高浓印染污水处理的工艺，相较于原处理工艺实现成本大幅降低、处理量大幅提升、COD排放大幅减少的优势，具体分析如下：

1、预处理单元：进水pH值，由原来的8.5上调至11～12，每月减少硫酸用量80吨，节约支出5.12万元。

2、初沉池处理单元：粉体聚铝改用液体聚铝，采购成本下降14.6％，每月节约支出0.5万元；酰胺化料，停用4个搅拌电机，改用风机供气化料，每月节省电费0.34万元。

3、水解酸化处理单元：增加吹脱池，使水解酸化过程中产生的H₂S等有毒气体充分挥发出来，避免了对后续生化系统的影响，该单元采用风机供气，不会增加用电消耗。

4、SBR单元：预曝气池改造成正常工作单元，使每天的污水处理量增加1000～1500吨；停用预曝气池2台45KW风机，每月节省电费2.25万元；8个SBR池加装变频器，节约25％用电量，每月节约电费5.12万元。

5、停用一级气浮，每月节省电费1.3万元。

6、二级好氧池：停用1台90KW风机，每月节省电费4.5万元。

7、芬顿：由原来次氯酸钠+硫酸亚铁组合，改为聚合氯化亚铁+双氧水，每月节省药剂开支1.2万元，同时COD去除率由原来的20％提高到40％。

8、外排出水：稀释用的原水用量下降30％，每月减少水资源费开支8万元。

综上所述，本发明污水改造使得污水处理量得到提高、COD排放降低、污水处理成本大幅降低，每年可以增加污水处理量36～48万吨、每年能减少COD排放324吨、每年能节约污水处理费用340万元。

Claims

1.一种高浓印染污水处理的工艺，将污水经过预处理、初沉处理、水解酸化处理、吹脱处理、SBR生物处理、芬顿处理、氧化吹脱处理、终沉处理，其特征在于，通过以下步骤进行完成处理：

A、预处理：将高浓度退浆污水pH值调至4.5以下，运行时间控制在30～60分钟，然后与低浓度其它污水在混合反应池中进行混合，控制混合后污水的pH值为11-12，然后通过混凝沉淀分离；

所述混凝沉淀分离采用的是混凝剂，所述混凝剂是液体聚合氯化铝和阴离子酰胺；

B、初沉处理：将经过步骤A处理的污水导入初沉池中，加入絮凝剂进行初沉，控制初沉池出水的悬浮物≤500mg/L，pH值8.5～9.5，控制COD去除率为32～40％；

C、水解酸化处理：将经过步骤B处理的污水导入水解酸化池中，进行厌氧反应，控制水解酸化池的pH值≤8、水力停留时间＞12h、出水悬浮物≤400mg/L；

D、吹脱处理：将经过步骤C处理的污水导入吹脱池中进行吹脱处理，并向其中加入鸡粪、磷酸二铵和尿素，工艺要求为：pH值＜7.5，控制鸡粪1～1.5kg/m³、有效含量46％的尿素0.1kg/m³、有效含量为64％磷酸二铵0.015kg/m³、污泥含量3000～3500mg/L；

E、SBR生物处理：将经过步骤D处理的污水导入到SBR生物池中，自进水开始记时到曝气停止时长为6～8小时、冬季污泥含量4500～5500mg/L、其他季节污泥含量3000～3500mg/L，控制溶解氧DO值3～3.5mg/L、污泥沉降比40～65％、沉淀30～60分钟、COD去除率＞70％，曝气停止之后沉淀30～60分钟开始向下一运行单元排水；

F、二级生物好氧处理：将经过步骤E处理的污水导入二级生物好氧池中曝气14～17小时，冬季污泥含量控制在5000mg/L、其它季节污泥含量控制在3000～3500mg/L，控制溶解氧DO值2～2.5mg/L，控制COD去除率50～70％；

I、氧化吹脱处理、终沉处理：将经过步骤H处理后的污水导入氧化吹脱池中吹脱处理20分钟以上，然后导入到终沉池中沉淀2小时以上，控制COD去除率＞50％，达标污水进行排放；

向终沉池中加入PAM，加量为流经该单元的污水的质量添加量0.02～0.025‰，经终沉池沉淀后的污泥送至污泥浓缩池进行浓缩处理，然后经污泥脱水机处理，泥饼收集，污泥浓缩池的上清液、污泥脱水机的滤液回流至集水调节池中；

其中步骤A中预处理单元用浓硫酸将高浓度退浆污水pH调节至4.5以下，所述浓硫酸浓度为93％。

2.根据权利要求1所述的一种高浓印染污水处理的工艺，其特征在于，所述初沉池包括第一腔室(1)和第二腔室(2)，所述第一腔室的底部开设有污水进口(3)，借助管道与混合反应池出水口连接，第一腔室的顶部设置有与第二腔室连通的污水出口(4)，第二腔室的出口(5)与水解酸化池连通，所述第一腔室借助左右交错设置的隔板(6)形成蛇形通道，所述第二腔室借助上下交错设置的隔板形成蛇形通道。

3.根据权利要求2所述的一种高浓印染污水处理的工艺，其特征在于，第一腔室中左右交错设置的隔板包括一组与第一腔室左侧壁垂直固定的隔板、一组与第一腔室右侧壁垂直固定的隔板，第一腔室借助隔板形成蛇形通道；第二腔室中上下交错设置的隔板包括一组与第二腔室顶部垂直固定的隔板、一组与第二腔室底部垂直固定的隔板，第二腔室借助隔板形成蛇形通道。

4.根据权利要求2所述的一种高浓印染污水处理的工艺，其特征在于，所述絮凝剂包括PAM和液体PAC，液体PAC在第一腔室加入，相对于流经该单元的污水的体积添加量是2.0～2.5‰，PAM在第二腔室加入，相对于流经该单元的污水的质量添加量是0.02～0.025‰。

5.根据权利要求4所述的一种高浓印染污水处理的工艺，其特征在于，将PAC加水进行化料，PAC与水的质量比为1:4。

6.根据权利要求1所述的一种高浓印染污水处理的工艺，其特征在于，所述吹脱池中设置有竖向吹脱管和横向吹脱管，竖向吹脱管的出口距吹脱池底部的距离为1/3吹脱池高度；横向吹脱管设置在吹脱池底部，横向吹脱管上设置有45°斜向吹脱孔。

7.根据权利要求1所述的一种高浓印染污水处理的工艺，其特征在于，芬顿试剂及添加量：按体积百分比计，相对于污水的添加量为氯化亚铁1.5～4.5‰、有效含量为27.5％的双氧水0.3～1.0‰、质量浓度为0.5-1‰的聚丙烯酰胺加量以达到絮凝沉淀为标准。

8.根据权利要求1所述的一种高浓印染污水处理的工艺，其特征在于，氧化吹脱池的入口设置了波浪形的缓冲水槽。