CN113292178A - 用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，通过预处理去除大颗粒悬浮物和固体悬浮物后，经化学处理剂絮凝沉淀有机物、气浮去除部分COD、悬浮物等，再经高级氧化处理将COD、色度等进一步降低，达到杀菌消毒效果，经吸附实现直接排放或循环再利用，有效解决织物洗涤废水的排放问题，实现循环再利用，达到保护环境的目的。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，洗染业已成为社会服务业发展速度最快的，有着巨大前景的新锐朝阳产业之一。洗染行业已成为居民生活和城市运行不可或缺的重要产业。全国从事洗染行业企业、从业人员、营业收入逐年增加。近年来，规模化、智能化、自动化等措施推进了洗染行业健康发展。但是由于国家和地方层面洗染业环境保护政策法规标准尚不健全，导致行业环境准入门槛低。在洗染行业快速发展的同时，洗染规模小、洗涤设备落后、资源能源消耗量大、废水超标排放、危险废物处理处置不规范、使用非环保型洗涤剂、职业卫生防护意识淡薄等问题层出不穷，这些问题如不能及时解决，将严重影响洗染行业健康持续发展。
现有洗染行业的废水中具有强碱性、pH值高，并含表面活性剂及含磷洗涤剂，不经处理直接排放会严重破坏和污染水体和生态环境。如何有效转化织染行业的废水资源，使其能够再生，进而回收利用，具有重要意义。
现有的处理方法有：(1)活性污泥法：活性污泥法是一种废水生物处理技术，是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。这种技术将废水与活性污泥(微生物)混合并通过曝气供氧，微生物代谢使废水中的有机污染物分解，生物固体随后从混合液中分离得到干净的处理水。这种方法的优点是投资和运行成本低；缺点是污水停留时间长且在运行过程中产生大量的剩余污泥需要处理，并且需要有专人随时严格监控微生物情况。(2)反渗透法：反渗透又称逆渗透(RO)，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。用RO法处理废水可以在膜的一侧得到纯净的处理水，在另一侧则是被浓缩的废水。这种方法的优点是可以获得非常干净的处理水；缺点是在运行过程中能耗比较高且产生浓缩液需要再次处理，并且后期需要清洗膜材料，到一定程度后需要整体更换滤膜。(3)MBR工艺：MBR，即膜生物反应器，是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术。近年来，在污水处理特别是水资源循环再利用领域使用比较多。这种工艺的特点是出水水质稳定且剩余污泥量小；缺点是运行过程中能耗高且膜容易堵，给运行带来不便，且后期换模费用较高。
CN201510422506.6公开一种洗衣废水再生循环利用的方法。采用洗衣废水直接回用与再生循环利用相结合的方式，对洗衣废水进行治理，包括过程治理和前端治理。过程治理将洗衣工艺流程中的漂洗水，按逆流漂洗形式进行废水的直接回用。针对独立运行的间歇式工业洗衣机设计一个漂洗水为半间歇连续流动，被洗物为间歇式的运行系统，实现漂洗水的逆流漂洗的用水流程，减少漂洗阶段的废水量，可节约50％～70％的新鲜水取用量。前端治理是将洗衣生产中预洗和主洗产生的废水单独收集治理，经絮凝、离心分离、过滤，治理后的水在预洗、主洗至漂洗中使用，回用率达80％，过程治理和前端治理技术组合建立的洗衣废水再生循环利用系统综合节省新鲜水取用量80％以上。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提供一种用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，通过预处理去除大颗粒悬浮物和固体悬浮物后，经化学处理剂絮凝沉淀有机物、气浮去除部分COD、悬浮物等，再经高级氧化处理将COD、色度等进一步降低，达到杀菌消毒效果，经吸附实现直接排放或循环再利用，有效解决织物洗涤废水的排放问题，实现循环再利用，达到保护环境的目的。
一方面，本发明提供一种用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，具体步骤如下：
1)沉淀：废水经预处理后添加化学处理剂进行混凝沉淀，在搅拌下形成高聚合的絮凝物，经网捕分离后，去除大部分COD、BOD5、LAS、SS和色度，并可以同步化学除磷；
2)气浮分离：经步骤1)处理后的废水进入到气浮池中，在混凝剂的作用下进行气浮处理，气浮处理后的废水排出气浮池；
3)过滤：经步骤2)处理后的废水进行深度过滤处理；
4)臭氧高级氧化：经步骤3)处理后的废水进行氧化降解，用于处理剩余难降解有机物、脱色以及杀菌消毒；
5)吸附：经步骤4)处理后的废水经活性炭过滤器脱除微量污染物后，可直接循环利用。
进一步地，所述预处理过程为：将排放的废水经机械格栅去除大颗粒悬浮物质后，经初级过滤器去除固体悬浮物。进一步地，所述初级过滤器为全自动清洗过滤器。进一步地，所述机械格栅的孔径目数为3mm。进一步地，所述初级过滤器的滤网孔径在1～2mm。
进一步地，所述化学处理剂为絮凝剂、助凝剂和破乳剂的混合物，所述化学处理剂添加量为150～300ppm。进一步地，所述絮凝剂包括胺类高分子、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚硅酸盐、硫酸铝钾、硫酸铝、聚丙烯酰胺中的一种或几种，所述化学处理剂中絮凝剂的添加量为0.5～15.0ppm；所述助凝剂包括阴离子聚丙烯酰胺、硫酸钙、硫酸镁、粉煤灰、活性硅酸中的一种或几种，所述化学处理剂中助凝剂的添加量为0.5～20.0ppm；所述破乳剂包括氯化钙、氯化铝、氯化铁，所述化学处理剂中破乳剂的添加量为0.5～25.0ppm。
进一步地，所述气浮分离过程如下：经步骤1)处理后的废水进入气浮池后，气浮池的表面负荷为1～30m3/m2·h，水力停留时间为1～10分钟；控制气浮池中的气水比为1％～10％。
进一步地，所述气浮分离过程中，气浮池的表面负荷为5～10m3/m2·h，水力停留时间为4～8分钟；控制气浮池中的气固比为0.5％～5％。
进一步地，步骤3)中，所述过滤过程如下：将步骤2)处理后的废水经多介质过滤器过滤来截留去除水中悬浮物、有机物、胶体颗粒、氯离子；其中所述多介质过滤器中从上至下依次设置有石英砂层、颗粒活性炭层、无烟煤层、KDF层和颗粒多孔陶粒层。通过多介质过滤器每层的过滤后，将废水中的悬浮物、有机物、胶体颗粒和氯离子截留。进一步地，所述石英砂的粒度范围为8～16mm。进一步地，所述颗粒活性炭层的粒度范围为4～8mm。进一步地，所述无烟煤的粒度范围为2～4mm。进一步地，所述KDF的粒度范围为4～8mm。进一步地，所述颗粒多孔陶粒层的粒度范围为1～2mm。所述KDF是一种高纯度的铜锌合金,它能去除水中的氧化剂，例如余氯。
进一步地，所述臭氧高级氧化过程如下：向步骤3)中处理后的废水中添加酸、亚铁盐和双氧水，进入至芬顿反应器中进行芬顿氧化处理；再向处理后的废水中添加碱和絮凝剂，过滤后，通入臭氧接触氧化反应装置，通过臭氧对废水进行氧化，降解剩余COD。
进一步地，所述臭氧高级氧化过程如下：向步骤3)中处理后的废水中添加酸、亚铁盐和双氧水，其中每吨废水中所加入的亚铁盐质量与每吨废水中COD质量的比为1～5∶1，且每吨废水中所加入的亚铁盐质量与双氧水的质量比为1～10∶1；所加入的酸用于调节含磷废水的pH值至2.0～4.0；处理后的废水进入至芬顿反应器中进行芬顿氧化处理，芬顿氧化处理的时间为0.5～6小时；再向处理后的废水中添加碱和絮凝剂，过滤后，通入臭氧接触氧化反应装置，通过臭氧对废水进行氧化，降解剩余COD，氧化时间为1～5小时，可以使有机物氧化成为二氧化碳、水，部分物质直接矿化成为盐，处理过程而不会产生二次污染，达到净化水质，提高了对废水的处理效果。
另一方面，本发明提供一种气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的系统，包括依次连通的预处理池、絮凝沉淀池、气浮池、多介质过滤器、芬顿反应器、臭氧接触氧化反应装置和活性炭过滤器。
有益效果
(1)本发明解决了现有技术中活性污泥法需要长时间污水停留的问题，采用物理和化学方法处理，水在流动后便可达到处理效果无需停留，同时采用全自动操作和检测设备无需专人严格观察污泥活性；
(2)本发明解决了反渗透法产生的较多浓缩水问题，通过系统处理后所有回用水都可用于布草等织物洗涤，同时不需要清洗膜和定期更换膜，降低后期费用，也可避免工艺膜堵塞问题，避免渗透处理；
本发明通过对洗涤布草废水的特点分析，将现有的成熟的絮凝沉淀法、气浮法、多介质过滤法、高级臭氧氧化法有机的结合起来制定出既经济环保又方便操作的新功能性智能化污水处理方法，应用于布草洗涤行业属于独家。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，具体步骤如下：
1)沉淀：将排放的废水经孔径目数为3mm的机械格栅去除大颗粒悬浮物质后，经滤网孔径在1～2mm的全自动清洗过滤器去除固体悬浮物；废水经预处理后添加化学处理剂进行混凝沉淀，在搅拌下形成高聚合的絮凝物，经网捕分离后，去除大部分COD、BOD5、LAS、SS和色度，并可以同步化学除磷；
2)气浮分离：经步骤1)处理后的废水进入到气浮池中，在混凝剂的作用下进行气浮处理，气浮处理后的废水排出气浮池；气浮池的表面负荷为1～30m3/m2·h，水力停留时间为1～10分钟；控制气浮池中的气水比为1％～10％；进一步地，所述气浮分离过程中，气浮池的表面负荷为5～10m3/m2·h，水力停留时间为4～8分钟；控制气浮池中的气固比为0.5％～5％；
3)过滤：经步骤2)处理后的废水进行深度过滤处理；经多介质过滤器过滤来截留去除水中悬浮物、有机物、胶体颗粒、氯离子；其中所述多介质过滤器中从上至下依次设置有石英砂层、颗粒活性炭层、无烟煤层、KDF层和颗粒多孔陶粒层。通过多介质过滤器每层的过滤后，将废水中的悬浮物、有机物、胶体颗粒和氯离子截留。进一步地，所述石英砂的粒度范围为8～16mm。进一步地，所述颗粒活性炭层的粒度范围为4～8mm。进一步地，所述无烟煤的粒度范围为2～4mm。进一步地，所述KDF的粒度范围为4～8mm。进一步地，所述颗粒多孔陶粒层的粒度范围为1～2mm。所述KDF是一种高纯度的铜锌合金，它能去除水中的氧化剂，例如余氯。
4)臭氧高级氧化：向步骤3)中处理后的废水中添加酸、亚铁盐和双氧水，其中每吨废水中所加入的亚铁盐质量与每吨废水中COD质量的比为1～5∶1，且每吨废水中所加入的亚铁盐质量与双氧水的质量比为1～10∶1；所加入的酸用于调节含磷废水的pH值至2.0～4.0；处理后的废水进入至芬顿反应器中进行芬顿氧化处理，芬顿氧化处理的时间为0.5～6小时；再向处理后的废水中添加碱和絮凝剂，过滤后，通入臭氧接触氧化反应装置，通过臭氧对废水进行氧化，降解剩余COD，氧化时间为1～5小时，可以使有机物氧化成为二氧化碳、水，部分物质直接矿化成为盐，处理过程而不会产生二次污染，达到净化水质，提高了对废水的处理效果；用于处理剩余难降解有机物、脱色以及杀菌消毒；
5)吸附：经步骤4)处理后的废水经活性炭过滤器脱除微量污染物后，可直接循环利用。
所述化学处理剂为絮凝剂、助凝剂和破乳剂的混合物，所述化学处理剂添加量为150～300ppm。进一步地，所述絮凝剂包括胺类高分子、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚硅酸盐、硫酸铝钾、硫酸铝、聚丙烯酰胺中的一种或几种，所述化学处理剂中絮凝剂的添加量为0.5～15.0ppm；所述助凝剂包括阴离子聚丙烯酰胺、硫酸钙、硫酸镁、粉煤灰、活性硅酸中的一种或几种，所述化学处理剂中助凝剂的添加量为0.5～20.0ppm；所述破乳剂包括氯化钙、氯化铝、氯化铁，所述化学处理剂中破乳剂的添加量为0.5～25.0ppm。
步骤1)中，
织物洗涤废水中表面活性剂与油污、尘土颗粒等作用，形成带负电荷的胶体粒子，比较稳定的存在于水体中，化学处理剂加入到废水中，发生一系列的水解作用，产生大量的带有正电荷阳离子及经羟基桥联形成的多核高电荷的配合离子，它们对悬浮胶粒表面的电荷有很强的吸附电中和能力，并且对胶体的双电层有很强的压缩能力，使胶体粒子脱稳，最后形成高聚合的氢氧化物把污染物吸附沉淀网捕分离出水体；
根据织物洗涤废水处理的成功经验，混凝沉淀工艺能有效去除洗衣废水中大部分COD、BOD5、LAS、SS和色度，并可以同步化学除磷，满足出水TP达标。
步骤2)中，
气浮法就是在水中通入大量微细气泡，使其粘附于杂质颗粒上造成整体密度ρ＜1的状态，靠浮力使其上升至水面而使固液分离的一种净水法。步骤1)的沉淀工艺用于分离比重较大的颗粒物，而步骤2)中气浮池中的气浮设备主要用于水中比重近于1.0的微细悬浮颗粒的分离和去除。气浮设备前端投加少量絮凝药剂能有效提高气浮的分离效果，对阴离子表面活性剂(LAS)有较好去除率。
步骤3)中，通过多介质过滤器来截留去除水中悬浮物、有机物、胶体颗粒、氯离子等，主要应用于工业用水、生活用水、中水回用、深度处理的预处理、游泳池等行业的用水处理；
步骤4)中，臭氧高级氧化技术普遍应用在污(废)水的深度处理工艺中，用于处理剩余难降解有机物、脱色以及杀菌消毒。其基本原理即通过产生羟基自由基来对污水中不能被普通氧化剂氧化的污染物进行氧化降解的过程。高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加·HO的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O2从而达到氧化分解有机物的目的。目前高级氧化系统是利用臭氧、等离子体、催化剂、功能团等综合合成大量羟基自由基。在羟基自由基分解有机物的过程中，臭氧协同羟基自由基共同分解一部分有机物，并降低COD、BOD及色度等。同普通的化学氧化法相比，高级氧化法的反应速度很快，一般反应速率常数大于109L/(mol·s),能在很短时间内达到处理要求；既可作为单独处理，又可与其他处理过程相匹配。
1)臭氧高级氧化技术优点
①氧化能力强，降解COD
②反应速度快，处理效率高
③脱色除味和杀菌消毒效果突出
④不增加药剂，二次污染小
2)高级氧化技术作用及其原理
①杀菌消毒作用
因其具有较强的氧化性所以杀菌效率极高且广谱性好。其杀菌机理为，先是作用于细胞膜，使膜构成成分受到损伤，导致新陈代谢障碍，抑制其生长。然后继续渗透破坏膜内组织直至死亡，以此达到杀菌目的。
②降COD作用
高级氧化气体通过与水的接触，可初步氧化分解水中的一部分简单的有机物及其还原性物质，使之变为CO2和H2O。还能使水中难以生物降解的大分子有机物，如天然有机物(NOM)断链、开环、氧化成短链的小分子有机物或分子的某些基团被改变，从而使原来不能生物降解的有机物转化成可降解的有机物，减少大分子极性污染物。
③脱色作用
高级氧化气体对色度的去除速率较快，可在极短时间内将废水中分子的发色或助色基团氧化分解，生成小分子量的有机酸和醛类，使颜色得到去除。
④去味作用
在含味废水中产生气味的物质主要由碳、氮和硫元素组成。只有少数产生气味的物质是无机化合物，如氨气、磷、硫化氢；大多数产生气味的物质是有机化合物，如低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类等。这些物质都带有活性基团，容易发生化学反应，特别容易被氧化，利用高级氧化技术具有强氧化性这一特点，氧化活性基团，气味消失，从而达到除臭的原理。
3)高级氧化发生器特点
本方案中的臭氧高级氧化设备是关键工艺设备之一，要求节能、安全可靠稳定，故采用新型模块化板式臭氧高级氧化设备，他借助关键技术优势具有以下特点：
①模块化板式结构：放电室采用集装箱模块化结构，实现了规模化生产，缩短了交货周期，方便了安装调试和维护。
②安全、稳定、可靠：采用非压力容器设计，避免爆炸隐患；采用接地保护，保证设备和人身安全；采用全数字化高频高压电源，有完善的过流过压短路保护功能，水压过高及流量过低报警，氧气压力报警，IGBT过热保护等功能。采用模块化板式方案，每一个基本放电单元相互独立、互不干扰，当某一基本单元发生故障(漏水、漏气、电击穿)时，则不影响其他单元的正常运行，避免了电极漏水导致整机瘫痪的风险。
③采购成本低：高级氧化发生系统的冗余方案为N(整机)+(模块)，即只备用模块即可，无需备用整机，节省采购成本。
④运行成本低：采用全数字化电源频率跟踪技术，使高级氧化设备始终工作在最佳功率曲线上，提高了电源使用效率，功率因数可以达到0.99。与传统臭氧发生器相比，节电可达20～35％。
⑤产生浓度高：放电间隙＜0.2mm，有助于气体散热和提高微放电密度，从而提高高级氧化气体产率及浓度。
⑥产量环保化：高级氧化设备放电室与电源之间一对一单独对应，放电室之间运行相互独立、互不干扰，所以可根据需求量对设备各模块进行单独的启停控制，按照实际的需求量，调整设备的开启数量，避免了因需求量变化造成的能源浪费，节约资源，真正做到了产量环保化。
⑦浓度衰减小：地电极表面采用了特殊的陶瓷化处理工艺，运行过程中无须氮气保护也不会氧化，可保证浓度衰减率小于百分之三。
⑧放电室实现免维护。
⑨体积小，维护方便，节省客户投资。
(5)活性炭吸附
活性炭过滤器主要用于脱除水中微量的污染物，应用范围包括脱色、除臭味、胶体颗粒、微生物、各种溶解性有机物、金属离子和余氯等，具体有可吸附氯、氨、溴、碘等非金属物质和银、砷、六价铬、汞、锑、锡等金属离子。通过活性炭吸附后的废水已经达到重复利用的标准，进而实现循环利用，减少废水的排放。
运用本发明方法处理的织物洗涤污水可以达到国家一级A标。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)沉淀：废水经预处理后添加化学处理剂进行混凝沉淀，在搅拌下形成高聚合的絮凝物，经网捕分离后，去除大部分COD、BOD5、LAS、SS和色度，并可以同步化学除磷；
2)气浮分离：经步骤1)处理后的废水进入到气浮池中，在混凝剂的作用下进行气浮处理，气浮处理后的废水排出气浮池；
3)过滤：经步骤2)处理后的废水进行深度过滤处理；
4)臭氧高级氧化：经步骤3)处理后的废水进行氧化降解，用于处理剩余难降解有机物、脱色以及杀菌消毒；
5)吸附：经步骤4)处理后的废水经活性炭过滤器脱除微量污染物后，可直接循环利用。
2.根据权利要求1所述用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，其特征在于，所述预处理过程为：将排放的废水经机械格栅去除大颗粒悬浮物质后，经初级过滤器去除固体悬浮物。
3.根据权利要求1所述用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，其特征在于，所述化学处理剂为絮凝剂、助凝剂和破乳剂的混合物，所述化学处理剂添加量为150～300ppm。
4.根据权利要求3所述用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，其特征在于，所述絮凝剂包括胺类高分子、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚硅酸盐、硫酸铝钾、硫酸铝、聚丙烯酰胺中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，其特征在于，所述助凝剂包括阴离子聚丙烯酰胺、硫酸钙、硫酸镁、粉煤灰、活性硅酸中的一种或几种，所述破乳剂包括氯化钙、氯化铝、氯化铁。
6.根据权利要求5所述用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，其特征在于，所述化学处理剂中絮凝剂的添加量为0.5～15.0ppm；所述化学处理剂中助凝剂的添加量为0.5～20.0ppm；所述化学处理剂中破乳剂的添加量为0.5～25.0ppm。
7.根据权利要求1所述用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，其特征在于，步骤3)中，所述过滤过程如下：将步骤2)处理后的废水经多介质过滤器过滤来截留去除水中悬浮物、有机物、胶体颗粒、氯离子；其中所述多介质过滤器中从上至下依次设置有石英砂层、颗粒活性炭层、无烟煤层、KDF层和颗粒多孔陶粒层。
8.根据权利要求1所述用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，其特征在于，所述臭氧高级氧化过程如下：向步骤3)中处理后的废水中添加酸、亚铁盐和双氧水，进入至芬顿反应器中进行芬顿氧化处理；再向处理后的废水中添加碱和絮凝剂，过滤后，通入臭氧接触氧化反应装置，通过臭氧对废水进行氧化，降解剩余COD。
9.根据权利要求8所述用气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的方法，其特征在于，所述臭氧高级氧化过程如下：向步骤3)中处理后的废水中添加酸、亚铁盐和双氧水，其中每吨废水中所加入的亚铁盐质量与每吨废水中COD质量的比为1～5：1，且每吨废水中所加入的亚铁盐质量与双氧水的质量比为1～10：1；所加入的酸用于调节含磷废水的pH值至2.0～4.0；处理后的废水进入至芬顿反应器中进行芬顿氧化处理，芬顿氧化处理的时间为0.5～6小时；再向处理后的废水中添加碱和絮凝剂，过滤后，通入臭氧接触氧化反应装置，通过臭氧对废水进行氧化，降解剩余COD，氧化时间为1～5小时。
10.一种实现权利要求1～9任一项所述方法的气浮絮凝结合臭氧高级氧化处理织物洗涤污水的系统，其特征在于，包括依次连通的预处理池、絮凝沉淀池、气浮池、多介质过滤器、芬顿反应器、臭氧接触氧化反应装置和活性炭过滤器。
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