CN115557648A

CN115557648A - 一种发制品废水处理系统及其处理方法

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Publication number: CN115557648A
Application number: CN202211316804.3A
Authority: CN
Inventors: 陈欣义; 温尚龙; 杨土芬; 谭淑英; 李域杰
Original assignee: Guangdong Guangshen Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Guangshen Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2022-10-26
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2023-01-03

Abstract

本发明公开了一种发制品废水处理系统及其处理方法。这种发制品废水处理系统，包括依次相连的毛发过滤器、第一pH调整池、氨吹脱塔、第二pH调整池、微电解池、芬顿反应池、第三pH调整池、混凝沉淀池、厌氧池、第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、MBR池、臭氧氧化池。本发明的发制品废水处理系统，运行稳定，处理效率高；利用本发明的发制品废水处理系统处理发制品生产废水，出水水质可以满足COD≤90mg/L，BOD₅≤20mg/L，NH₃‑N≤15mg/L，TN≤25mg/L，SS≤40mg/L，色度≤40。

Description

一种发制品废水处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种发制品废水处理系统及其处理方法。

背景技术

发制品在产生过程中需要使用氨水、染色剂、洗发剂等，产生的生产废水内含有大量氨氮、难降解有机物和染色剂，排放的污废水具有如下特点：

1)氨氮含量高：由于生产中大量使用氨水、硫酸氨等药剂清洗毛发，生产过程中消耗掉的氨氮很少，导致排放的生产废水中含有大量氨氮。

2)可生化性差：生产过程中需要使用染色剂及洗发剂等，产生的废水含有染料、氨基酸、表面活性剂等有机物，在生产过程中还需要使用硫酸、双氧水等，所以污水中有机物浓度高、色度高、成分复杂且可生化性差。

3)色度高：在发制品生产中需要对经前处理的毛发进行染色，染色的药剂被毛发吸收带走的量很少，大部分随着生产废水排出，导致废水中的色度很高。

现有技术中主要采用脱色剂进行色度处理，由于不同产品生产过程使用的染色剂因需求而改变，导致需要根据车间生产更换脱色剂，给污水的处理带来很大的不便，而脱色剂处理工艺，药剂费用高。

基于上述发制品废水色度高、可生化性差、氨氮含量高的特点，现有技术无法对其进行有效处理。

发明内容

为了克服现有废水处理方法无法有效处理发制品废水的问题，本发明的目的之一在于提供一种发制品废水处理系统，本发明的目的之二在于提供一种发制品废水处理方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明第一方面提供了一种发制品废水处理系统，包括依次相连的毛发过滤器、第一pH调整池、氨吹脱塔、第二pH调整池、微电解池、芬顿反应池、第三pH调整池、混凝沉淀池、厌氧池、第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、MBR池、臭氧氧化池。

根据发制品废水独特的水质特点，首先需要对色度进行预处理，降低污水色度，同时还需要提高污水的可生化性能，为后续处理提供良好的处理条件。染料在废水中的存在状态一般可分为溶解态、悬浮态及胶体三种，而胶体是其中主要的一种存在状态，通过投加絮凝剂产生压缩双电层、电中和及吸附沉淀作用，让染料的胶体粒子凝聚，再通过沉淀作用去除，达到初步脱色的目的。

微电解工艺是基于电化学中的原电池反应。当铁和炭浸入电解质溶液中时，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的原电池系统，在其作用空间构成一个电场。微电解工艺处理过程中产生的[OH]、[H]、[O]、Fe²⁺、Fe³⁺等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，断链，达到降解脱色的作用；生成的Fe²⁺进一步氧化成Fe³⁺，其水合物具有较强的吸附-絮凝活性，特别是在加碱调pH值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，其絮凝能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量絮凝水体中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子，其工作原理基于电化学、氧化-还原、物理以及絮凝沉淀的共同作用。利用微电解工艺可以有效降低发制品废水中的色度同时提高可生化性能。同时，进一步采用微电解+芬顿氧化工艺，可进一步脱色并提高其可生化性能，为后续的生化处理提供基础。

考虑染色废水色度偏高，发色基团含有部分杂环类化合物，难以通过好氧系统直接分解，采用“厌氧+缺氧+好氧+缺氧+好氧+MBR”工艺，利用厌氧将废水中难降解的杂环化合物分解掉，进一步降低色度，再用两级“A/O”进行脱氮。

在本发明的一些具体方式中，所述混凝沉淀池替换为依次相连的混凝池、絮凝池、沉淀池；即所述发制品废水处理系统，包括依次相连的毛发过滤器、第一pH调整池、氨吹脱塔、第二pH调整池、微电解池、芬顿反应池、第三pH调整池、混凝池、絮凝池、沉淀池、厌氧池、第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、MBR池、臭氧氧化池；本发明中混凝、絮凝及沉淀可集中于一个反应池内，也可以单独设置反应池，混凝池内投加混凝剂，絮凝池内投加絮凝剂。

优选的，这种发制品废水处理系统中，毛发过滤器与第一pH调整池之间还设有第一调节池，第一调节池用于均匀水质。

优选的，这种发制品废水处理系统中，氨吹脱塔还连接有依次相连的第一氨吸收装置、第二氨吸收装置；氨吹脱塔中吹脱出来的氨气依次经过第一氨吸收装置、第二氨吸收装置进行氨吸收。

优选的，这种发制品废水处理系统中，沉淀池与厌氧池之间还设有第二调节池。

优选的，这种发制品废水处理系统中，第一缺氧池与第一好氧池之间设置回流管道，回流管道将第一好氧池的废水回流至第一缺氧池内；回流比为300-600％。

优选的，这种发制品废水处理系统中，第二缺氧池与第二好氧池之间设置回流管道，回流管道将第二好氧池的废水回流至第二缺氧池内；回流比为300-600％。

本发明第二方面提供了一种发制品废水处理方法，采用上述发制品废水处理系统进行发制品废水处理；具体为：发制品废水依次经过毛发过滤器、第一pH调整池、氨吹脱塔、第二pH调整池、微电解池、芬顿反应池、第三pH调整池、混凝沉淀池、厌氧池、第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、MBR池、臭氧氧化池，然后排放；或者，具体为：发制品废水依次经过毛发过滤器、第一pH调整池、氨吹脱塔、第二pH调整池、微电解池、芬顿反应池、第三pH调整池、混凝池、絮凝池、沉淀池、厌氧池、第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、MBR池、臭氧氧化池，然后排放。

优选的，这种发制品废水处理方法中，第一pH调整池内加碱调节pH，第一pH调整池内pH为9-10.5。

优选的，这种发制品废水处理方法中，第二pH调整池内加酸调节pH，第二pH调整池内pH为3.5-5.5。

优选的，这种发制品废水处理方法中，微电解池的水力停留时间为1.5-3h；进一步优选的，微电解池的水力停留时间为2-2.5h。

优选的，这种发制品废水处理方法中，微电解池内投加的填料为成品微电解填料，填料的投加量需满足填料与污水接触时间≥2h；进一步优选的，填料的投加量需满足填料与污水接触时间≥2.5h。

优选的，这种发制品废水处理方法中，芬顿反应池内投加双氧水；双氧水的投加量由ORP仪表控制，氧化还原电位控制在350-650mV；进一步优选的，氧化还原电位控制在400-600mV。

优选的，这种发制品废水处理方法中，第三pH调整池内加碱调节pH，第三pH调整池内pH为8-9.5。

优选的，这种发制品废水处理方法中，混凝池的水力停留时间为0.5-1.5h；进一步优选的，混凝池的水力停留时间为0.8-1.2h。

优选的，这种发制品废水处理方法中，絮凝池的水力停留时间为0.5-1.5h；进一步优选的，絮凝池的水力停留时间为0.8-1.2h。

优选的，这种发制品废水处理方法中，沉淀池的表面负荷为0.5-1.2m³/m².h；进一步优选的，沉淀池的表面负荷为0.6-1.0m³/m².h。

优选的，这种发制品废水处理方法中，厌氧池的水力停留时间为20-28h；进一步优选的，厌氧池的水力停留时间为22-26h；再进一步优选的，厌氧池的水力停留时间为23-25h。

优选的，这种发制品废水处理方法中，第一缺氧池的水力停留时间为30-42h；进一步优选的，第一缺氧池的水力停留时间为32-40h；再进一步优选的，第一缺氧池的水力停留时间为34-38h。

优选的，这种发制品废水处理方法中，第一好氧池的水力停留时间为24-36h；进一步优选的，第一好氧池的水力停留时间为26-34h；再进一步优选的，第一好氧池的水力停留时间为28-32h。

优选的，这种发制品废水处理方法中，第二缺氧池的水力停留时间为30-42h；进一步优选的，第二缺氧池的水力停留时间为32-40h；再进一步优选的，第二缺氧池的水力停留时间为34-38h。

优选的，这种发制品废水处理方法中，第二好氧池的水力停留时间为24-36h；进一步优选的，第二好氧池的水力停留时间为26-34h；再进一步优选的，第二好氧池的水力停留时间为28-32h。

优选的，这种发制品废水处理方法中，MBR池的膜通量为10-15L/m².h；进一步优选的，MBR池的膜通量为11-13L/m².h。

在本发明的一些具体实施方式中，MBR池配备NaClO和柠檬酸(或草酸)的在线清洗系统。

在本发明的一些具体实施方式中，MBR池底部设有曝气装置。

在本发明的一些具体实施方式中，MBR池内填充PVDF膜。

MBR(膜生物反应器)工艺的工作原理：首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。处理过程为：MBR池内高浓度的活性污泥对有机物(BOD)进行高效降解，降解后的废水通过膜过滤出水。由于PVDF膜表面细孔的平均直径约为0.08μm，标准偏差约0.03μm，孔的直径小而均匀，颗粒性污染物质、活性污泥、游离细菌均无法通过膜孔，这使得膜不仅可以产生高质量的产品水，而且可以有效防止细孔的污堵。另外，MBR膜组件的曝气，既为微生物提供氧气，又能靠气泡产生的紊动清洗膜表面，有效减缓膜的污染速度。相比较于传统好氧活性污泥法而言，具有下列优势：

紧凑合理的污水处理系统。MBR可以在高浓度的活性污泥(传统法的2～5倍)条件下，仍可以进行生物反应。在MBR中，含有更多有机组分的污水在短时间内或在更小的空间内可以被分解，生物反应速度较快，不仅可以降解BOD等有机物，还具有硝化除氮的功能，而且在MBR中，不需要二沉池。因此相比传统的活性污泥法来说，安装MBR空间要小得多，它可以适用于既有设备的扩容改造，也可以减少新建设备的占地面积。

高质量的处理水质。膜分离不会出现沉降分离所发生悬浮物泄漏的问题，而且一些微生物如大肠杆菌，隐孢子虫等均可被微滤膜除去，处理水的消毒过程就可以变得相当简单。另外，处理水不需要经过特别操作就可以作为中水再利用。MBR系统的出水水质比传统的活性污泥法要好得多，因此，MBR系统的出水可用来进行灌溉或通过RO(反渗透)进一步处理后用作一些工业用水。本发明中，由于进入好氧池的COD浓度依然较高，故采用MBR能更有效的保证出水达到环保要求。

建设成本低。设备简单施工容易，比传统活性污泥法节省了设置面积，因此，整体建设费便宜，短时间施工可能。

运行维修管理方便。处理系统简单且能耐受负荷变化，在MBR系统中，很少或几乎没有剩余污泥流出，可以进行简单的污泥管理，装置的自动化程度高。MBR工艺先进，能够实现运转的自动控制，运转管理方便，运转方式灵活，在常年处理运转中能够保证出水所要求的处理程度，处理效果稳定。

优选的，这种发制品废水处理方法中，臭氧氧化池的水力停留时间为1.5-3h；进一步优选的，臭氧氧化池的水力停留时间为1.5-2.5h。

由于发制品生产过程中存在染色工艺，故废水中的色度较高，在出水前需对色度进行深度处理。臭氧可破坏染料的发色和助色基团，从而达到脱色效果，但臭氧对各种有机染料的作用不同，对碱性染料脱色90％需反应2分钟，而对直接染料则需5分钟，相比之下，偶氮染料更容易被氧化。采用臭氧处理后，色度即可降到1度以下。无论蛋白质或核酸分子均属有机物，它们都是由碳、氢、氧、氮及磷或硫组成，同时，病毒的衣壳体是由许多蛋白质亚单位即壳微粒组成，每个壳微粒之间由非共价键连结，并对称缠绕在一起，蛋白质则由多链组成，核酸又由连在一起的核苷酸链组成。其中OH，从整体看，它是电中性的(R-OH)，但若从基团的内部看，它的一部分带有更多的负电荷(如氧原子)，因基团的这部分(R-OH)有“额外”的成键电子，所以带负电；另一部分带有更多的正电荷(如氢原子)，基团的这部分缺乏成键电子，所以带正电，若有另一个相似的基团靠近，正、负电荷之间互相吸引便生成一个弱键，即称氢键，如多肽的基团之间或核苷酸的碱基之间以及在DNA或RNA分子里的碱基配对均容易形成氢键。虽然单个氢键非常弱，但是很多氢键在一起，从而构成植物细胞坚韧的细胞壁。臭氧，属强氧化剂，氧化电位高(2.07ev)。凡电负性高的元素能强烈地吸引电子，氧化对方，还原自己。氧化结果，导致核酸分解，蛋白质解体，抗原变性，检测转阴，色度褪尽。臭氧溶入水中，分解出游离原子氧，瞬时和细菌的细胞壁结合氧化，使得细胞壁中的搬运营养物质的活性酶(蛋白质)变性失去活力，从而杀死细菌。

优选的，这种发制品废水处理方法中，臭氧氧化池的出水再经过消毒池进行进一步的消毒后，排放；进一步优选的，消毒池的水力停留时间为1.5-3h；再进一步优选的，消毒池的水力停留时间为1.5-2.5h。

在本发明的具体实施方式中，发制品废水的COD≥2000mg/L，BOD₅≥300mg/L，NH₃-N≥500mg/L，TN≥750mg/L，SS≥150mg/L，色度≥1500。

本发明的有益效果是：

本发明的发制品废水处理系统，运行稳定，处理效率高；利用本发明的发制品废水处理系统处理发制品生产废水，出水水质可以满足COD≤90mg/L，BOD₅≤20mg/L，NH₃-N≤15mg/L，TN≤25mg/L，SS≤40mg/L，色度≤40。

本发明的发制品废水处理系统，处理效果稳定，运行费用低，与现有强化预处理+生化法+吸附法、水解酸化+接触氧化+化学氧化+活性炭吸附工艺相比节约20-30％的运行费用，同时微电解+芬顿氧化可控性强，可以控制其适当的反应过程，满足不同的出水要求。

附图说明

图1为发制品废水的处理系统图；

图2为一种发制品废水处理系统的实施例图。

附图2标记：

100-毛发过滤器，200-第一调节池，300-第一pH调整池，400-氨吹脱塔，500-第二pH调整池，600-微电解池，700-芬顿反应池，800-第三pH调整池，900-混凝池，1000-絮凝池，1100-沉淀池，1200-第二调节池，1300-厌氧池，1400-第一缺氧池，1500-第一好氧池，1600-第二缺氧池，1700-第二好氧池，1800-MBR池，1900-臭氧氧化池，2000-消毒池，2100-第一氨吸收装置，2200-第二氨吸收装置。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。

如图1所示，发制品废水处理系统包括依次相连的毛发过滤器、第一pH调整池、氨吹脱塔、第二pH调整池、微电解池、芬顿反应池、第三pH调整池、混凝沉淀池、厌氧池、第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、MBR池、臭氧氧化池。

下面参考图2描述根据本发明实施例的发制品废水处理系统。

如图2所示，根据本发明实施例的发制品废水处理系统，包括毛发过滤器100，第一调节池200，第一pH调整池300，氨吹脱塔400，第二pH调整池500，微电解池600，芬顿反应池700，第三pH调整池800，混凝池900，絮凝池1000，沉淀池1100，第二调节池1200，厌氧池1300，第一缺氧池1400，第一好氧池1500，第二缺氧池1600，第二好氧池1700，MBR池1800，臭氧氧化池1900，消毒池2000，第一氨吸收装置2100，第二氨吸收装置2200。

如图2所示，在本发明的一些具体实施例中，发制品废水先经过毛发过滤器100去除毛发杂质，然后进入第一调节池200内混合水质；第一调节池200出水进入第一pH调整池300调节pH，调节合适的pH后，进入氨吹脱塔400，去除大部分的氨气，吹出来的氨气再经过第一氨吸收装置2100和第二氨吸收装置2200吸收；氨吹脱塔400出水进入第二pH调整池500调节pH到3-5之间后，进入微电解池600，微电解池600内进行原电池反应，破解大分子有机物，提高可生化性，然后进入芬顿反应池700，进一步提高可生化性，芬顿反应池700出水由于含有大量铁离子等重金属，因此，出水进入第三pH调整池800，然后再依次经过混凝池900、絮凝池1000、沉淀池1100；沉淀池1100出水进入第二调节池1200，混合其他废水，进入后续生化处理系统；第二调节池1200出水进入厌氧池1300，采用UASB厌氧池/塔，高浓度污染物在厌氧池/塔内充分反应，预先去除部分CODcr、BOD₅，降低好氧池的负担；经厌氧处理后自流入两级缺氧池-好氧池(第一缺氧池1400，第一好氧池1500，第二缺氧池1600，第二好氧池1700)进行氨氮、总氮、CODcr、BOD₅等污染物的去除，在鼓风机曝气状态下，好氧池内微生物通过好氧作用将水中污染物分解消化，将有机物降解为水和二氧化碳，氨氮则被硝化菌进行硝化反应生成硝酸根离子，在混合液回流泵的作用下，第一好氧池1500混合液回流至第一缺氧池1400内，第二好氧池1700混合液回流至第二缺氧池1600内，进行系统脱氮，最终氨氮被转化为氮气脱离整个污水系统，使水质得到净化；第二好氧池1700出水进入MBR池1800进行膜分离，MBR池1800截留的污泥回流至厌氧池1300、第一好氧池1500、第二好氧池1700内；MBR池1800出水进入臭氧氧化池1900进行进一步脱色处理，最后废水进入消毒池2000消毒后排放。

应用实施例

采用过附图2所示的处理系统处理发制品废水。从毛发过滤器至沉淀池为预处理工艺段，第二调节池至消毒池出水为主体工艺段，发制品染色废水预处理工艺段和主体工艺段的进水水质及处理效果分别如下表1和表2所示；其中第一调节池的水力停留时间为20h，第一pH调整池的水力停留时间为1h，氨吹脱塔的水力停留时间为2h，第二pH调整池的水力停留时间为1h，微电解池的水力停留时间为2h，曝气量按照汽水比20-30:1；芬顿反应池的水力停留时间为4h，芬顿反应池pH控制3.5-4.5之间，氧化还原电位控制投药量(双氧水)，ORP氧化还原电位控制在400-600mV之间；第三pH调整池的水力停留时间为1h，混凝池的水力停留时间为1h，絮凝池的水力停留时间为1h、沉淀池的表面负荷为0.7m³/m².h，第二调节池的水力停留时间为10h，厌氧池的水力停留时间为24h，第一缺氧池的水力停留时间为36h，第一好氧池的水力停留时间为30h，第二缺氧池的水力停留时间为36h，第二好氧池的水力停留时间为30h，MBR池内膜通量设计为12L/m².h，臭氧氧化池的水力停留时间为2h，消毒池的水力停留时间为2h。

表1

表2

经过本发明的发制品废水系统处理后的废水出水COD≤90mg/L，BOD₅≤20mg/L，NH₃-N≤15mg/L，TN≤25mg/L，SS≤40mg/L，色度≤40。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，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

1.一种发制品废水处理系统，其特征在于，包括依次相连的毛发过滤器、第一pH调整池、氨吹脱塔、第二pH调整池、微电解池、芬顿反应池、第三pH调整池、混凝沉淀池、厌氧池、第一缺氧池、第一好氧池、第二缺氧池、第二好氧池、MBR池、臭氧氧化池。

2.根据权利要求1所述的发制品废水处理系统，其特征在于，所述混凝沉淀池替换为依次相连的混凝池、絮凝池、沉淀池。

3.根据权利要求1所述的发制品废水处理系统，其特征在于，所述第一缺氧池与第一好氧池之间设置回流管道。

4.根据权利要求1所述的发制品废水处理系统，其特征在于，所述第二缺氧池与第二好氧池之间设置回流管道。

5.一种发制品废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1至4任意一项所述的发制品废水处理系统进行发制品废水处理。

6.根据权利要求5所述的发制品废水处理方法，其特征在于，所述微电解池的水力停留时间为1.5-3h。

7.根据权利要求5所述的发制品废水处理方法，其特征在于，所述芬顿反应池内氧化还原电位为350-650mV。

8.根据权利要求5所述的发制品废水处理方法，其特征在于，所述厌氧池的水力停留时间为20-28h；所述第一缺氧池的水力停留时间为30-42h；所述第一好氧池的水力停留时间为24-36h；所述第二缺氧池的水力停留时间为30-42h；所述第二好氧池的水力停留时间为24-36h。

9.根据权利要求5所述的发制品废水处理方法，其特征在于，所述MBR池的膜通量为10-15L/m².h。

10.根据权利要求5所述的发制品废水处理方法，其特征在于，所述臭氧氧化池的水力停留时间为1.5-3h。