CN112159027A - 一种染料废水深度处理一体化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种染料废水深度处理一体化装置及方法，属于废水处理技术领域。包括装置主体和分布于装置主体内部的加药调节区、高级氧化反应区、分离区、酸化区、厌氧接触区、曝气区、过滤区、吸附区和膜滤区，高级氧化反应区设于加药调节区底端且与加药调节区连通，分离区顶部与高级氧化反应区底部连通，酸化区设于分离区上部且与分离区相通，酸化区和厌氧接触区之间连接有一个通道，曝气区设于厌氧接触区顶部且与厌氧接触区连通，过滤区与曝气区连通，吸附区与过滤区连通，膜滤区与吸附区连通。本发明所述染料废水深度处理一体化装置及方法，能够实施清洁生产，控制废水排放，加强废水深度处理，并且能耗较低，对废水具有比较好的处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种染料废水深度处理一体化装置及方法。
背景技术
随着科技的发展，染料品种日益增多，染料的成分也越来越复杂，并且有着抗氧化还原、色度高、浓度高的特点。染料废水中一般含有多种染料和大量组成复杂的有机污染物和无机污染物，这些污染物的分子量普遍较大而且结构复杂，化学结构稳定，致使 COD 高达数万，废水可生化性较差。染料废水中的大量有害物质如果未经处理而直接排放到水环境中会引起严重污染。
印染废水的治理技术主要有物化法、化学法和生物法等。印染废水的成分复杂，可生化性差，用单一的方法很难取得理想的处理效果，目前，印染废水的主要处理工艺为传统的物化和生物法联合工艺，其中广泛应用活性污泥法，但是经传统方法处理后的印染废水的COD、氨氮、色度等一些指标仍然偏高，很难继续稳定达到现行的排放标准。
随着水污染防治形势日益严峻，为了满足环境管理需求，印染行业产能集中地区针对印染废水排放实施了更为严格的标准。另外，印染企业是当之无愧的耗水大户，近年来由于水资源匮乏，水价一直呈上升趋势，企业用水成本不断增加。因此为了实现企业的可持续发展，有必要实施清洁生产，控制废水排放，加强废水深度处理，开展中水回用工作。
发明内容
解决的技术问题：针对现有技术中不能够实现清洁生产及染料废水零排放的问题，本发明提供一种染料废水深度处理一体化装置及方法，能够实施清洁生产，控制废水排放，加强废水深度处理。
技术方案：一种染料废水深度处理一体化装置，包括装置主体和分布于装置主体内部的加药调节区、高级氧化反应区、分离区、酸化区、厌氧接触区、曝气区、过滤区、吸附区和膜滤区，
所述加药调节区包括进水管、氧化剂添加计量器、酸液添加计量器和搅拌器，所述进水管设于加药调节区顶端一侧，所述氧化剂添加计量器和酸液添加计量器设于加药调节区外侧且与加药调节区连通，所述搅拌器设于加药调节区中部；
所述高级氧化反应区包括隔板，高级氧化反应区设于加药调节区底端且与加药调节区连通，所述隔板设于高级氧化反应区和加药调节区相接处，废水进入加药调节区后通过隔板流入高级氧化反应区；
所述分离区包括挡流板和排放阀，分离区顶部与高级氧化反应区底部连通，挡流板设于高级氧化反应区和分离区相接处，排放阀设于分离区底端开口处；
所述酸化区设于分离区上部且与分离区相通，分离区上层废水涌入酸化区底部，酸化区与加药调节区通过挡流板隔离；
所述厌氧接触区包括折流板和厌氧填料层，酸化区和厌氧接触区之间连接有一个通道，酸化区顶部与通道连通，厌氧接触区底部与通道连通，折流板设于酸化区与通道连接处，所述厌氧填料层设于厌氧接触区中部，且厌氧填料层靠近折流板的一侧设有挡板且与折流板不接触，酸化区的出水从顶部通过通道从厌氧接触区的底部涌入厌氧填料层；
所述曝气区设于厌氧接触区顶部且与厌氧接触区连通，曝气区包括曝气盘、曝气管、鼓风机、氧气测量调控器和好氧填料，所述曝气盘设于曝气区底部，鼓风机设于曝气区外侧且与曝气区内部连通，曝气盘通过曝气管和鼓风机连接，所述氧气测量调控器设于曝气区的上部，所述好氧填料设于曝气盘的上部、曝气区的中部；
所述过滤区与曝气区连通，过滤区包括滤料和带有孔洞的滤料固定板，滤料填充于过滤区内部，滤料固定板竖直设于过滤区和曝气区连接处；
所述吸附区与过滤区连通，吸附区包括吸附剂和带有孔洞的固定板，吸附剂填充于吸附区内部，固定板竖直设于吸附区的两侧；
所述膜滤区与吸附区连通，膜滤区包括膜组件，膜组件包括柱状中空纳滤膜、两块固定板、出水管、抽吸泵和支撑网管，两块固定板分别固定在柱状中空纳滤膜的上下端，其中上端固定板上设有圆孔，圆孔上安置出水管，抽吸泵的一端连通出水管，抽吸泵的另一端排出的水回用；所述支撑网管设于柱状中空纳滤膜内部，所述支撑网管外壁与柱状中空纳滤膜内壁相契合，支撑网管两端固定在两个固定板上，支撑网管管壁呈网状，膜组件安置在膜滤区的水中，废水在抽吸泵的抽吸作用下经过纳滤膜进入支撑网管的中空内部，经过出水管、水泵，被排出。
作为优选，所述曝气盘为微孔式曝气盘。
作为优选，所述氧气测量调控器包括工业在线溶解氧仪SIN-DM2800、电脑，电脑与鼓风机连通，工业在线溶解氧仪测出的氧气含量传输到电脑中，电脑调控鼓风机的转速，调控水中氧气的含量，使水中氧气的含量不低于2 mg/L。
作为优选，所述高级氧化反应区包括倾斜底板，所述倾斜底板设于高级氧化反应区底部的一侧且底端指向高级氧化反应区中心。
作为优选，所述挡流板为中上部竖直底部弯折的挡板，挡流板弯折端指向高级氧化反应区中心且与倾斜底板不接触，氧化反应后的水沿倾斜的底板流入分离区，分离区为锥形且底端开口。
作为优选，所述酸化区为水解酸化池。
作为优选，所述氧化剂添加计量器中添加的氧化剂的制作过程如下：
步骤一.将木屑加入质量浓度为60～100 g/L的KOH溶液中，固液质量比为1：(10～20)，60～80℃水浴搅拌处理40 min，用去离子水洗涤至中性，烘干、粉碎，过筛，制得改性木屑；
步骤二. 把苯胺加入到0.1～0.3mol/L的HCl溶液中，搅拌均匀后，再加入1mol/L的过硫酸铵溶液，苯胺和过硫酸铵质量比为1：1～2，搅拌3～5h，静置、抽滤、洗涤、干燥后，研磨成粉末，得到掺杂聚苯胺；
步骤三. 将改性木屑、掺杂聚苯胺、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O依次加入到含0.01 mol/L的AgNO3的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，超声搅拌24～36 h后滴加0.25 mol/L的KOH溶液，滴加反应时间为2 h，然后继续搅拌30～60 min，过滤、洗涤至中性，干燥12 h，再放入管式炉中，以100～250 mL/min的流量通入氮气，升温速率为15～30℃/min，设置温度为200～300℃的恒温时间为2～6 h，之后冷却至室温，得到改性木屑铁炭；改性木屑、掺杂聚苯胺、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O的质量比为1：1～2：1～3：1～2；
步骤四. 将改性木屑铁炭投入到双氧水中，搅拌混合均匀，制得氧化剂，其中改性木屑铁炭和双氧水的质量比例为2～3：1。
作为优选，所述厌氧填料层中厌氧填料为聚乙烯空心球或长丝，粒径为10～25毫米，或者长度为500～1000毫米；所述好氧填料为聚乙烯空心球，粒径为10～25毫米；所述滤料为粗砂，粒径为0.8～1.5毫米。
作为优选，所述吸附剂的制备步骤为：
步骤一. 把棉花秸秆收割、晾晒，把晾晒后的棉花秸秆粉碎、过60～120目筛；
步骤二. 将筛分后的棉花秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以100～250 mL/min的流量通入氮气，升温速率为15～30℃/min，设置温度为400～900℃的恒温时间为3～8 h，之后冷却至室温，得到棉花秸秆炭；
步骤三. 把棉花秸秆炭加入到无水甲醇或乙醇中，然后滴加质量分数为36～38%的浓盐酸或质量分数为98%的浓硫酸形成混合溶液，其中棉花秸秆炭、浓盐酸或浓硫酸、无水甲醇或乙醇溶液的质量比为(2～10):(3～5):100；将加热温度保持在醇溶液沸点温度之上5～10℃，加热1～8小时，混合溶液经冷却、过滤、洗涤和干燥后得到改性棉花秸秆炭；
步骤四. 把改性棉花秸秆炭加入到蒸馏水中搅拌均匀，再加入凹凸棒土搅拌形成悬浊溶液，改性棉花秸秆炭和凹凸棒土的质量比为1:(1～5)；将悬浊溶液至于70～90℃的水浴中恒温搅拌1～4小时，反应后的悬浊溶液经冷却、过滤、洗涤和干燥后得到吸附剂。
上述装置处理染料废水的方法，步骤如下：
步骤一.待处理染料废水通过进水管进入加药调节区，通过酸液添加计量器调节废水的pH值为2～4，氧化剂添加计量器添加氧化剂，氧化剂的投加量为废水的COD与氧化剂中的双氧水的质量比为2～3:1，然后通过搅拌器对水进行搅拌；
步骤二.步骤一处理后的废水进入高级氧化反应区，在高级氧化反应区内通过过氧化氢和亚铁盐氧化分解废水中污染物；
步骤三.步骤二处理后的废水通过高级氧化反应区下部进入分离区，分离区中的固体物在重力作用下下沉到分离区的底部，通过底部的排放阀排放，排出的沉淀物脱水后外运；
步骤四.沉淀分离后的废水进入酸化区，在酸化区内发生水解酸化反应，然后从酸化区顶部进入厌氧接触区的底部，厌氧填料层上的异养菌将废水中的大分子污染物分解为小分子污染物、不溶性的污染物转化为可溶性污染物；
步骤五.厌氧反应后的水上升进入曝气区，曝气盘对水进行曝气，水发生好氧反应和硝化反应，水中的甲烷、氮气溢出水面；
步骤六.曝气区中的水通过滤料固定板进入过滤区，滤料对水进行过滤，过滤后的水再进入吸附区发生吸附反应，水中的污染物被吸附剂吸附；
步骤七.吸附后的水进入膜滤区，在抽吸泵的作用下，水被纳滤膜过滤后排出、回用。
有益效果：1.因地制宜，基建投资少，占地面积小，结构简单，制造成本较低；
2.运行简单，维护方便；
3.能耗较低，对废水具有比较好的处理效果。
附图说明
图1是本发明的实施例的结构示意图；
图中各数字标号代表如下：1. 加药调节区；1-1.进水管；1-2.氧化剂添加计量器；1-3.酸液添加计量器；1-4.搅拌器；2. 高级氧化反应区；2-1. 隔板；3. 分离区；3-1. 挡流板；3-2. 排放阀；4. 酸化区；5. 厌氧接触区；5-1. 折流板；5-2. 厌氧填料层；6. 曝气区；6-1. 曝气盘；6-2. 鼓风机；6-3. 好氧填料；7. 过滤区；7-1.滤料；7-2. 滤料固定板；8. 吸附区；8-1. 吸附剂；8-2. 吸附剂固定板；9. 膜滤区；9-1. 膜组件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种染料废水深度处理一体化装置，参见图1，包括装置主体和分布于装置主体内部的加药调节区1、高级氧化反应区2、分离区3、酸化区4、厌氧接触区5、曝气区6、过滤区7、吸附区8和膜滤区9。所述加药调节区1包括进水管1-1、氧化剂添加计量器1-2、酸液添加计量器1-3和搅拌器1-4，所述进水管1-1设于加药调节区1顶端一侧，所述氧化剂添加计量器1-2和酸液添加计量器1-3设于加药调节区1外侧且与加药调节区1连通，所述搅拌器1-4设于加药调节区1中部。
所述高级氧化反应区 2包括隔板2-1，高级氧化反应区2设于加药调节区1底端且与加药调节区1相通，所述隔板2-1设于高级氧化反应区2和加药调节区1相接处，废水进入加药调节区1后通过隔板2-1流入高级氧化反应区2。
所述分离区3包括挡流板3-1和排放阀3-2，分离区3顶部与高级氧化反应区2底部连通，挡流板3-1设于高级氧化反应区2和分离区3相接处，排放阀3-2设于分离区3底端开口处。
所述酸化区4设于分离区3上部且与分离区3相通，分离区3上层废水涌入酸化区4底部，酸化区4与加药调节区1通过挡流板3-1隔离。
所述厌氧接触区5包括折流板5-1和厌氧填料层5-2，酸化区4和厌氧接触区5之间连接有一个通道，酸化区4顶部与通道连通，厌氧接触区5底部与通道连通，折流板5-1设于酸化区4与通道连接处，所述厌氧填料层5-2设于厌氧接触区5中部，且厌氧填料层5-2靠近折流板5-1的一侧设有挡板且与折流板5-1不接触，酸化区4的出水从顶部通过通道从厌氧接触区5的底部涌入厌氧填料层5-2。
所述曝气区6设于厌氧接触区5顶部且与厌氧接触区5连通，曝气区6包括曝气盘6-1、曝气管、鼓风机6-2、氧气测量调控器和好氧填料6-3，所述曝气盘6-1设于曝气区6底部，鼓风机6-2设于曝气区6外侧且与曝气区6内部连通，曝气盘6-1通过曝气管和鼓风机6-2连接，所述氧气测量调控器设于曝气区6的上部，所述好氧填料6-3设于曝气盘6-1的上部、曝气区6的中部。
所述过滤区7与曝气区6连通，过滤区7包括滤料7-1和带有孔洞的滤料固定板7-2，滤料7-1填充于过滤区7内部，滤料固定板7-2竖直设于过滤区7和曝气区6连接处。
所述吸附区8与过滤区7连通，吸附区8包括吸附剂8-1和带有孔洞的固定板8-2，吸附剂8-1填充于吸附区8内部，固定板8-2竖直设于吸附区8的两侧。
所述膜滤区9与吸附区8连通，膜滤区9包括膜组件9-1，膜组件9-1包括柱状中空纳滤膜、两块固定板、出水管、抽吸泵和支撑网管，两块固定板分别固定在柱状中空纳滤膜的上下端，其中上端固定板上设有圆孔，圆孔上安置出水管，抽吸泵的一端连通出水管，抽吸泵的另一端排出的水回用；所述支撑网管设于柱状中空纳滤膜内部，所述支撑网管外壁与柱状中空纳滤膜内壁相契合，支撑网管两端固定在两个固定板上，支撑网管管壁呈网状，膜组件9-1安置在膜滤区9的水中，废水在抽吸泵的抽吸作用下经过纳滤膜进入支撑网管的中空内部，经过出水管、水泵，被排出。
实施例2
同实施例1，区别在于，所述曝气盘6-1为微孔式曝气盘。所述氧气测量调控器包括工业在线溶解氧仪（SIN-DM2800）、电脑，电脑与鼓风机6-2连通，工业在线溶解氧仪测出的氧气含量传输到电脑中，电脑调控鼓风机6-2的转速，调控水中氧气的含量，使水中氧气的含量不低于2 mg/L。所述高级氧化反应区2采用芬顿反应技术，区别在于采用的氧化剂不同，包括倾斜底板，所述倾斜底板设于高级氧化反应区2底部的一侧且底端指向高级氧化反应区2中心。所述挡流板3-1为中上部竖直底部弯折的挡板，挡流板3-1弯折端指向高级氧化反应区2中心且与倾斜底板不接触，氧化反应后的水沿倾斜的底板流入分离区3，分离区3为锥形且底端开口。所述酸化区4为水解酸化池，可以根据产甲烷菌与产酸菌生长条件的不同，将厌氧处理控制在含有大量酸化菌的条件下，利用酸化菌将水中不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续生化处理提供良好的水质环境。
所述氧化剂添加计量器1-2中添加的氧化剂的制作过程如下：
步骤一.将木屑加入质量浓度为80 g/L的KOH溶液中，固液质量比为1：10， 80℃水浴搅拌处理40 min，用去离子水洗涤至中性，烘干、粉碎，过筛，制得改性木屑；
步骤二. 把苯胺加入到0.3mol/L的HCl溶液中，搅拌均匀后，再加入1mol/L的过硫酸铵溶液，苯胺和过硫酸铵质量比为1：1，搅拌3h，静置、抽滤、洗涤、干燥后，研磨成粉末，得到掺杂聚苯胺；
步骤三. 将改性木屑、掺杂聚苯胺、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O依次加入到含0.01 mol/L的AgNO3的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，超声搅拌36 h后滴加0.25 mol/L的KOH溶液，滴加反应时间为2 h，然后继续搅拌60 min，过滤、洗涤至中性，干燥12 h，再放入管式炉中，以200mL/min的流量通入氮气，升温速率为30℃/min，设置温度为300℃的恒温时间为3 h，之后冷却至室温，得到改性木屑铁炭，改性木屑、掺杂聚苯胺、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O的质量比为1：1：1：2；
步骤四. 将改性木屑铁炭投入到双氧水中，搅拌混合均匀，制得氧化剂，其中改性木屑铁炭和双氧水的质量比例为2：1。
所述厌氧填料层5-2中厌氧填料为聚乙烯空心球，粒径为20毫米；所述好氧填料6-3为聚乙烯空心球，粒径为15毫米；所述滤料7-1为粗砂，粒径为1毫米。
所述吸附剂8-1的制备步骤为：
步骤一. 把棉花秸秆收割、晾晒，把晾晒后的棉花秸秆粉碎、过120目筛；
步骤二. 将筛分后的棉花秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以250 mL/min的流量通入氮气，升温速率为30℃/min，设置温度为800℃的恒温时间为3 h，之后冷却至室温，得到棉花秸秆炭；
步骤三. 把棉花秸秆炭加入到无水甲醇中，然后滴加质量分数为37%的浓盐酸形成混合溶液，其中棉花秸秆炭、浓盐酸、无水甲醇的质量比2: 5:100；将加热温度保持在醇溶液沸点温度之上10℃，加热3小时，混合溶液经冷却、过滤、洗涤和干燥后得到改性棉花秸秆炭；
步骤四. 把改性棉花秸秆炭加入到蒸馏水中搅拌均匀，再加入凹凸棒土搅拌形成悬浊溶液，改性棉花秸秆炭和凹凸棒土的质量比为1: 5；将悬浊溶液至于70℃的水浴中恒温搅拌4小时，反应后的悬浊溶液经冷却、过滤、洗涤和干燥后得到吸附剂。
上述染料废水深度处理一体化装置处理染料废水的方法，步骤如下：
步骤一.待处理染料废水通过进水管1-1进入加药调节区1，通过酸液添加计量器1-3调节废水的pH值为3，氧化剂添加计量器1-2添加氧化剂，氧化剂的投加量为废水的COD与氧化剂中的双氧水的质量比为2:1，然后通过搅拌器1-4对水进行搅拌，改性木屑铁炭发生吸附反应；
步骤二.步骤一处理后的废水进入高级氧化反应区2，在高级氧化反应区2内通过过氧化氢和亚铁盐氧化分解废水中污染物，过氧化氢与亚铁盐反应产生大量活泼的羟基自由基，废水中的污染物被氧化分解；
步骤三.步骤二处理后的废水通过高级氧化反应区2下部进入分离区3，分离区3中的固体物在重力作用下下沉到分离区的底部，通过底部的排放阀3-2排放，排出的沉淀物脱水后外运；
步骤四.沉淀分离后的废水进入酸化区4，在酸化区4内发生水解酸化反应，然后从酸化区4顶部进入厌氧接触区5的底部，厌氧填料层5-2上的异养菌将废水中的大分子污染物分解为小分子污染物、不溶性的污染物转化为可溶性污染物；
步骤五.厌氧反应后的水上升进入曝气区6，曝气盘6-1对水进行曝气，水发生好氧反应和硝化反应，水中的甲烷、氮气溢出水面；
步骤六.曝气区6中的水通过滤料固定板7-2进入过滤区7，滤料7-1对水进行过滤，过滤后的水再进入吸附区8发生吸附反应，水中的污染物被吸附剂8-1吸附；
步骤七.吸附后的水进入膜滤区9，在抽吸泵的作用下，水被纳滤膜过滤后排出、回用。
实施例3
同实施例2，区别在于，所述厌氧填料层中厌氧填料为聚乙烯长丝，长度为500～1000毫米。
所述氧化剂添加计量器1-2中添加的氧化剂的制作过程如下：
步骤一.将木屑加入质量浓度为60 g/L的KOH溶液中，固液质量比为1：10，60℃水浴搅拌处理40 min，用去离子水洗涤至中性，烘干、粉碎，过筛，制得改性木屑；
步骤二. 把苯胺加入到0.1 mol/L的HCl溶液中，搅拌均匀后，再加入1mol/L的过硫酸铵溶液，苯胺和过硫酸铵质量比为1：1，搅拌3 h，静置、抽滤、洗涤、干燥后，研磨成粉末，得到掺杂聚苯胺；
步骤三. 将改性木屑、掺杂聚苯胺、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O依次加入到含0.01 mol/L的AgNO3的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，超声搅拌24 h后滴加0.25 mol/L的KOH溶液，滴加反应时间为2 h，然后继续搅拌30 min，过滤、洗涤至中性，干燥12 h，再放入管式炉中，以100mL/min的流量通入氮气，升温速率为15℃/min，设置温度为200℃的恒温时间为2 h，之后冷却至室温，得到改性木屑铁炭；改性木屑、掺杂聚苯胺、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O的质量比为1：1：1：1；
步骤四. 将改性木屑铁炭投入到双氧水中，搅拌混合均匀，制得氧化剂，其中改性木屑铁炭和双氧水的质量比例为2：1。
所述吸附剂8-1的制备步骤为：
步骤一. 把棉花秸秆收割、晾晒，把晾晒后的棉花秸秆粉碎、过60目筛；
步骤二. 将筛分后的棉花秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以100 mL/min的流量通入氮气，升温速率为15℃/min，设置温度为400℃的恒温时间为8 h，之后冷却至室温，得到棉花秸秆炭；
步骤三. 把棉花秸秆炭加入到无水甲醇中，然后滴加质量分数为36%的浓盐酸形成混合溶液，其中棉花秸秆炭、浓盐酸、无水甲醇溶液的质量比为2:3:100；将加热温度保持在醇溶液沸点温度之上5℃，加热8小时，混合溶液经冷却、过滤、洗涤和干燥后得到改性棉花秸秆炭；
步骤四. 把改性棉花秸秆炭加入到蒸馏水中搅拌均匀，再加入凹凸棒土搅拌形成悬浊溶液，改性棉花秸秆炭和凹凸棒土的质量比为1:1；将悬浊溶液至于70℃的水浴中恒温搅拌1小时，反应后的悬浊溶液经冷却、过滤、洗涤和干燥后得到吸附剂。
基于上述装置处理染料废水的方法，步骤如下：
步骤一.待处理染料废水通过进水管1-1进入加药调节区1，通过酸液添加计量器1-3调节废水的pH值为2，氧化剂添加计量器1-2添加氧化剂，氧化剂的投加量为废水的COD与氧化剂中的双氧水的质量比为2:1，然后通过搅拌器1-4对水进行搅拌；
步骤二.步骤一处理后的废水进入高级氧化反应区2，在高级氧化反应区2内通过过氧化氢和亚铁盐氧化分解废水中污染物；
步骤三.步骤二处理后的废水通过高级氧化反应区2下部进入分离区3，分离区3中的固体物在重力作用下下沉到分离区的底部，通过底部的排放阀3-2排放，排出的沉淀物脱水后外运；
步骤四.沉淀分离后的废水进入酸化区4，在酸化区4内发生水解酸化反应，然后从酸化区4顶部进入厌氧接触区5的底部，厌氧填料层5-2上的异养菌将废水中的大分子污染物分解为小分子污染物、不溶性的污染物转化为可溶性污染物；
步骤五.厌氧反应后的水上升进入曝气区6，曝气盘6-1对水进行曝气，水发生好氧反应和硝化反应，水中的甲烷、氮气溢出水面；
步骤六.曝气区6中的水通过滤料固定板7-2进入过滤区7，滤料7-1对水进行过滤，过滤后的水再进入吸附区8发生吸附反应，水中的污染物被吸附剂8-1吸附；
步骤七.吸附后的水进入膜滤区9，在抽吸泵的作用下，水被纳滤膜过滤后排出、回用。
实施例4
同实施例2，区别在于，所述氧化剂添加计量器1-2中添加的氧化剂的制作过程如下：
步骤一.将木屑加入质量浓度为100 g/L的KOH溶液中，固液质量比为1：20， 80℃水浴搅拌处理40 min，用去离子水洗涤至中性，烘干、粉碎，过筛，制得改性木屑；
步骤二. 把苯胺加入到0.3mol/L的HCl溶液中，搅拌均匀后，再加入1mol/L的过硫酸铵溶液，苯胺和过硫酸铵质量比为1：2，搅拌5 h，静置、抽滤、洗涤、干燥后，研磨成粉末，得到掺杂聚苯胺；
步骤三. 将改性木屑、掺杂聚苯胺、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O依次加入到含0.01 mol/L的AgNO3的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，超声搅拌36 h后滴加0.25 mol/L的KOH溶液，滴加反应时间为2 h，然后继续搅拌60 min，过滤、洗涤至中性，干燥12 h，再放入管式炉中，以250mL/min的流量通入氮气，升温速率为30℃/min，设置温度为300℃的恒温时间为6 h，之后冷却至室温，得到改性木屑铁炭；改性木屑、掺杂聚苯胺、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O的质量比为1:2:3:2；
步骤四. 将改性木屑铁炭投入到双氧水中，搅拌混合均匀，制得氧化剂，其中改性木屑铁炭和双氧水的质量比例为3:1。
所述吸附剂8-1的制备步骤为：
步骤一. 把棉花秸秆收割、晾晒，把晾晒后的棉花秸秆粉碎、过120目筛；
步骤二. 将筛分后的棉花秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以250 mL/min的流量通入氮气，升温速率为30℃/min，设置温度为900℃的恒温时间为3 h，之后冷却至室温，得到棉花秸秆炭；
步骤三. 把棉花秸秆炭加入到无水乙醇中，然后滴加质量分数为98%的浓硫酸形成混合溶液，其中棉花秸秆炭、浓硫酸、无水乙醇溶液的质量比为10: 5:100；将加热温度保持在醇溶液沸点温度之上10℃，加热8小时，混合溶液经冷却、过滤、洗涤和干燥后得到改性棉花秸秆炭；
步骤四. 把改性棉花秸秆炭加入到蒸馏水中搅拌均匀，再加入凹凸棒土搅拌形成悬浊溶液，改性棉花秸秆炭和凹凸棒土的质量比为1: 5；将悬浊溶液至于90℃的水浴中恒温搅拌4小时，反应后的悬浊溶液经冷却、过滤、洗涤和干燥后得到吸附剂。
基于上述装置处理染料废水的方法，步骤如下：
步骤一.待处理染料废水通过进水管1-1进入加药调节区1，通过酸液添加计量器1-3调节废水的pH值为4，氧化剂添加计量器1-2添加氧化剂，氧化剂的投加量为废水的COD与氧化剂中的双氧水的质量比为3:1，然后通过搅拌器1-4对水进行搅拌；
步骤二.步骤一处理后的废水进入高级氧化反应区2，在高级氧化反应区2内通过过氧化氢和亚铁盐氧化分解废水中污染物；
步骤三.步骤二处理后的废水通过高级氧化反应区2下部进入分离区3，分离区3中的固体物在重力作用下下沉到分离区的底部，通过底部的排放阀3-2排放，排出的沉淀物脱水后外运；
步骤四.沉淀分离后的废水进入酸化区4，在酸化区4内发生水解酸化反应，然后从酸化区4顶部进入厌氧接触区5的底部，厌氧填料层5-2上的异养菌将废水中的大分子污染物分解为小分子污染物、不溶性的污染物转化为可溶性污染物；
步骤五.厌氧反应后的水上升进入曝气区6，曝气盘6-1对水进行曝气，水发生好氧反应和硝化反应，水中的甲烷、氮气溢出水面；
步骤六.曝气区6中的水通过滤料固定板7-2进入过滤区7，滤料7-1对水进行过滤，过滤后的水再进入吸附区8发生吸附反应，水中的污染物被吸附剂8-1吸附；
步骤七.吸附后的水进入膜滤区9，在抽吸泵的作用下，水被纳滤膜过滤后排出、回用。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种染料废水深度处理一体化装置，其特征在于，包括装置主体和分布于装置主体内部的加药调节区（1）、高级氧化反应区（2）、分离区（3）、酸化区（4）、厌氧接触区（5）、曝气区（6）、过滤区（7）、吸附区（8）和膜滤区（9），
所述加药调节区（1）包括进水管（1-1）、氧化剂添加计量器（1-2）、酸液添加计量器（1-3）和搅拌器（1-4），所述进水管（1-1）设于加药调节区（1）顶端一侧，所述氧化剂添加计量器（1-2）和酸液添加计量器（1-3）设于加药调节区（1）外侧且与加药调节区（1）连通，所述搅拌器（1-4）设于加药调节区（1）中部；
所述高级氧化反应区（2）包括隔板（2-1），高级氧化反应区（2）设于加药调节区（1）底端且与加药调节区（1）连通，所述隔板（2-1）设于高级氧化反应区（2）和加药调节区（1）相接处，废水进入加药调节区（1）后通过隔板（2-1）流入高级氧化反应区（2）；
所述分离区（3）包括挡流板（3-1）和排放阀（3-2），分离区（3）顶部与高级氧化反应区（2）底部连通，挡流板（3-1）设于高级氧化反应区（2）和分离区（3）相接处，排放阀（3-2）设于分离区（3）底端开口处；
所述酸化区（4）设于分离区（3）上部且与分离区（3）相通，分离区（3）上层废水涌入酸化区（4）底部，酸化区（4）与加药调节区（1）通过挡流板（3-1）隔离；
所述厌氧接触区（5）包括折流板（5-1）和厌氧填料层（5-2），酸化区（4）和厌氧接触区（5）之间连接有一个通道，酸化区（4）顶部与通道连通，厌氧接触区（5）底部与通道连通，折流板（5-1）设于酸化区（4）与通道连接处，所述厌氧填料层（5-2）设于厌氧接触区（5）中部，且厌氧填料层（5-2）靠近折流板（5-1）的一侧设有挡板且与折流板（5-1）不接触，酸化区（4）的出水从顶部通过通道从厌氧接触区（5）的底部涌入厌氧填料层（5-2）；
所述曝气区（6）设于厌氧接触区（5）顶部且与厌氧接触区（5）连通，曝气区（6）包括曝气盘（6-1）、曝气管、鼓风机（6-2）、氧气测量调控器和好氧填料（6-3），所述曝气盘（6-1）设于曝气区（6）底部，鼓风机（6-2）设于曝气区（6）外侧且与曝气区（6）内部连通，曝气盘（6-1）通过曝气管和鼓风机（6-2）连接，所述氧气测量调控器设于曝气区（6）的上部，所述好氧填料（6-3）设于曝气盘（6-1）的上部、曝气区（6）的中部；
所述过滤区（7）与曝气区（6）连通，过滤区（7）包括滤料（7-1）和带有孔洞的滤料固定板（7-2），滤料（7-1）填充于过滤区（7）内部，滤料固定板（7-2）竖直设于过滤区（7）和曝气区（6）连接处；
所述吸附区（8）与过滤区（7）连通，吸附区（8）包括吸附剂（8-1）和带有孔洞的固定板（8-2），吸附剂（8-1）填充于吸附区（8）内部，固定板（8-2）竖直设于吸附区（8）的两侧；
所述膜滤区（9）与吸附区（8）连通，膜滤区（9）包括膜组件（9-1），膜组件（9-1）包括柱状中空纳滤膜、两块固定板、出水管、抽吸泵和支撑网管，两块固定板分别固定在柱状中空纳滤膜的上下端，其中上端固定板上设有圆孔，圆孔上安置出水管，抽吸泵的一端连通出水管，抽吸泵的另一端排出的水回用；所述支撑网管设于柱状中空纳滤膜内部，所述支撑网管外壁与柱状中空纳滤膜内壁相契合，支撑网管两端固定在两个固定板上，支撑网管管壁呈网状，膜组件（9-1）安置在膜滤区（9）的水中，废水在抽吸泵的抽吸作用下经过纳滤膜进入支撑网管的中空内部，经过出水管、水泵，被排出。
2.根据权利要求1所述的一种染料废水深度处理一体化装置，其特征在于，所述曝气盘（6-1）为微孔式曝气盘。
3.根据权利要求1所述的一种染料废水深度处理一体化装置，其特征在于，所述氧气测量调控器包括工业在线溶解氧仪、电脑，电脑与鼓风机（6-2）连通，工业在线溶解氧仪测出的氧气含量传输到电脑中，电脑调控鼓风机（6-2）的转速，调控水中氧气的含量，使水中氧气的含量不低于2 mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种染料废水深度处理一体化装置，其特征在于，所述高级氧化反应区（2）包括倾斜底板，所述倾斜底板设于高级氧化反应区（2）底部的一侧且底端指向高级氧化反应区（2）中心。
5.根据权利要求1所述的一种染料废水深度处理一体化装置，其特征在于，所述挡流板（3-1）为中上部竖直底部弯折的挡板，挡流板（3-1）弯折端指向高级氧化反应区（2）中心且与倾斜底板不接触，氧化反应后的水沿倾斜的底板流入分离区（3），分离区（3）为锥形且底端开口。
6.根据权利要求1所述的一种染料废水深度处理一体化装置，其特征在于，所述酸化区（4）为水解酸化池。
7.根据权利要求1所述的一种染料废水深度处理一体化装置，其特征在于，所述氧化剂添加计量器（1-2）中添加的氧化剂的制作过程如下：
步骤一.将木屑加入质量浓度为60～100 g/L的KOH溶液中，固液质量比为1：(10～20)，60～80℃水浴搅拌处理40 min，用去离子水洗涤至中性，烘干、粉碎，过筛，制得改性木屑；
步骤二. 把苯胺加入到0.1～0.3mol/L的HCl溶液中，搅拌均匀后，再加入1mol/L的过硫酸铵溶液，苯胺和过硫酸铵质量比为1：1～2，搅拌3～5h，静置、抽滤、洗涤、干燥后，研磨成粉末，得到掺杂聚苯胺；
步骤三. 将改性木屑、掺杂聚苯胺、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O依次加入到含0.01 mol/L的AgNO3的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，超声搅拌24～36 h后滴加0.25 mol/L的KOH溶液，滴加反应时间为2 h，然后继续搅拌30～60 min，过滤、洗涤至中性，干燥12 h，再放入管式炉中，以100～250 mL/min的流量通入氮气，升温速率为15～30℃/min，设置温度为200～300℃的恒温时间为2～6 h，之后冷却至室温，得到改性木屑铁炭；改性木屑、掺杂聚苯胺、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O的质量比为1：1～2：1～3：1～2；
步骤四. 将改性木屑铁炭投入到双氧水中，搅拌混合均匀，制得氧化剂，其中改性木屑铁炭和双氧水的质量比例为2～3：1。
8.根据权利要求1所述的一种染料废水深度处理一体化装置，其特征在于，所述厌氧填料层（5-2）中厌氧填料为聚乙烯空心球或长丝，粒径为10～25毫米，或者长度为500～1000毫米；所述好氧填料（6-3）为聚乙烯空心球，粒径为10～25毫米；所述滤料（7-1）为粗砂，粒径为0.8～1.5毫米。
9.根据权利要求1所述的一种染料废水深度处理一体化装置，其特征在于，所述吸附剂（8-1）的制备步骤为：
步骤一. 把棉花秸秆收割、晾晒，把晾晒后的棉花秸秆粉碎、过60～120目筛；
步骤二. 将筛分后的棉花秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以100～250 mL/min的流量通入氮气，升温速率为15～30℃/min，设置温度为400～900℃的恒温时间为3～8 h，之后冷却至室温，得到棉花秸秆炭；
步骤三. 把棉花秸秆炭加入到无水甲醇或乙醇中，然后滴加质量分数为36～38%的浓盐酸或质量分数为98%的浓硫酸形成混合溶液，其中棉花秸秆炭、浓盐酸或浓硫酸、无水甲醇或乙醇溶液的质量比为(2～10):(3～5):100；将加热温度保持在醇溶液沸点温度之上5～10℃，加热1～8小时，混合溶液经冷却、过滤、洗涤和干燥后得到改性棉花秸秆炭；
步骤四. 把改性棉花秸秆炭加入到蒸馏水中搅拌均匀，再加入凹凸棒土搅拌形成悬浊溶液，改性棉花秸秆炭和凹凸棒土的质量比为1:(1～5)；将悬浊溶液至于70～90℃的水浴中恒温搅拌1～4小时，反应后的悬浊溶液经冷却、过滤、洗涤和干燥后得到吸附剂。
10.基于权利要求1所述的装置处理染料废水的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一.待处理染料废水通过进水管（1-1）进入加药调节区（1），通过酸液添加计量器（1-3）调节废水的pH值为2～4，氧化剂添加计量器（1-2）添加氧化剂，氧化剂的投加量为废水的COD与氧化剂中的双氧水的质量比为2～3:1，然后通过搅拌器（1-4）对水进行搅拌；
步骤二.步骤一处理后的废水进入高级氧化反应区（2），在高级氧化反应区（2）内通过过氧化氢和亚铁盐氧化分解废水中污染物；
步骤三.步骤二处理后的废水通过高级氧化反应区（2）下部进入分离区（3），分离区（3）中的固体物在重力作用下下沉到分离区的底部，通过底部的排放阀（3-2）排放，排出的沉淀物脱水后外运；
步骤四.沉淀分离后的废水进入酸化区（4），在酸化区（4）内发生水解酸化反应，然后从酸化区（4）顶部进入厌氧接触区（5）的底部，厌氧填料层（5-2）上的异养菌将废水中的大分子污染物分解为小分子污染物、不溶性的污染物转化为可溶性污染物；
步骤五.厌氧反应后的水上升进入曝气区（6），曝气盘（6-1）对水进行曝气，水发生好氧反应和硝化反应，水中的甲烷、氮气溢出水面；
步骤六.曝气区（6）中的水通过滤料固定板（7-2）进入过滤区（7），滤料（7-1）对水进行过滤，过滤后的水再进入吸附区（8）发生吸附反应，水中的污染物被吸附剂（8-1）吸附；
步骤七.吸附后的水进入膜滤区（9），在抽吸泵的作用下，水被纳滤膜过滤后排出、回用。
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|---|---|---|---|---|
| CN113998844A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-02-01 | 常州大学 | 一种焦化废水ro浓水预处理一体化装置及方法 |
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| CN109012583A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-18 | 常州大学 | 小型污水处理站出水再生处理装置 |
| CN109052833A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-21 | 常州大学 | 一种再生水生产装置 |
| CN110721751A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-24 | 蚌埠学院 | 利用KOH改性稻壳制备Fenton催化剂工艺及其在降解印染废水中的应用 |
-
2020
- 2020-08-28 CN CN202010889033.1A patent/CN112159027A/zh active Pending
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