一种印染废水处理工艺的制作方法

一种印染废水处理工艺，属于污水处理技术领域。

背景技术：

印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。印染废水水量较大，每印染加工1吨纺织品耗水100～200吨，其中80～90％成为废水。纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水之一，废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。

印染废水主要处理对象是碱度，不易生物降解或生产降解速度极为缓慢的有机质，染料色素以及有毒物质。在美国，印染污水多数采用二级处理，即物化预处理与生化处理品相结合的工艺路线，个别企业使用了三级处理系统，即在生化处理以后增加活性炭吸附处理。日本的纺织印染企业采用的处理工艺与美国相仿，但应用臭氧化处理的情况多一些。在我国，处理印染废水也主要采用物化处理与二级特殊化处理工艺结合，其中物化处理以混凝沉淀和混凝气浮为主，而在已经投入运行的生化处理设施中，大部分采用了活性污泥法。然而，现有技术中，易出现死角和短流现象，且处理能耗高，出水水质不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种印染废水处理工艺，印染废水处理采用清浊分流，单独处理的方式。退浆废水是印染生产过程中产生的污染物浓度最高的废水。本发明的技术方案如下：

一种印染废水处理工艺，具体步骤如下：

(1)退浆废水首先进调节池，加酸调节pH，使得pH在6-8之间，经泵提升至厌氧反应器，在厌氧菌的作用下，将废水中的有机物转化成甲烷、二氧化碳和水，同时将废水中难降解的大分子有机物开环断键，变成小分子有机物，然后上清液自流至调节沉淀池；

(2)除退浆废水外的其他综合废水经管道收集后与厌氧后的退浆水进入调节沉淀池后，沉淀8h，上清液经泵提升至厌氧反应池，在厌氧菌的作用，破坏染料的发色基团和产生甲烷等物质，降低废水中的有机物浓度，然后废水经一沉淀池，沉淀10h，泥水分离后，上清液自流至A/O池，在好氧菌和硝化、反硝化菌的作用下，彻底降解有机物和氨氮；

(3)废水经A/O池进入二沉池，经A/O处理后的废水中仍含有部分难降解的有机物，在二沉池中沉淀10h后，二沉池中的污泥送入A/O池中，剩余污泥送入调节池中；

(4)在二沉池的出水口设有微电解反应器，使用碳微电解作为填料对污水进行深度处理，在为电解反应器中的铁碳池后面加入双氧水，利用铁碳反应中产生的亚铁与双氧水结合，进一步强化废水处理；

(5)经过步骤(4)处理的废水进入加药池，药剂为Fenton试剂，添加量为0.02-0.05kg/m³，废水经加药池进入三沉池，在三沉池中碱的调节作用下，进行混合沉淀10h，三沉池中的污泥送入调节沉淀池，上清液进入一体化XHOC池，经过一体化XHOC池处理后上清液进入终沉池，沉淀10小时后，上清液经过氧化塘，进入砂滤罐，经砂滤罐流出的处理水为标准的排放水，砂滤罐的反冲洗水送入调节沉淀池中。优选的，Fenton试剂的添加量为0.035kg/m³。

进一步的，本发明一体化XHOC池中为重复利用的活性炭，活性炭采用气动隔膜泵从XHOC池内循环打到隔膜式板框压滤机，经脱水后，进行再生，重复利用。

本发明以生化处理为主，因此，污泥的产生量少，整个处理工艺产生的污泥送入污泥浓缩池中，经脱水机脱水，将脱水后的污泥进行焚烧，不产生二次污染；污泥浓缩池的上清液和脱水机中脱出的水送入调节沉淀池中进行处理。

本发明印染废水处理工艺的特点：

(1)退浆水作为印染废水中最难处理的部分，具有成分复杂，污染物浓度高，色度深、碱性强的特点。本发明处理工艺中首先将退浆水进行厌氧处理，处理效果稳定，COD去除率在60％以上，PVA去除率达到85％以上，可生化性由0.1提高到0.5，产生的沼气实现资源化利用，并且使后续好氧生化的去除率由65％提高到85％，对整个系统的稳定达到发挥了重要的作用。

(2)经厌氧处理后的退浆废水与低浓度的废水经过调节沉淀池沉淀和厌氧反应池处理，借助厌氧菌的作用，将废水中的染料分子开环断键，破坏发色集团。

(3)好氧生化系统采用A/O工艺。在A/O池内设有内循环系统，保障生物的硝化与反硝化功能，确保生物脱氮效果。A/O硝化反硝化系统由缺氧段与好氧段组成，具有生物脱氮功能。缺氧池是在缺氧条件下，通过混合液回流，以原废水中的有机物作为反硝化细菌的碳源，使废水中的NO₂^-、NO₃^-还原成N₂达到脱氮的作用，这样在去除有机物的同时氨氮含量得到有效降解。

缺氧池内设有微曝装置，控制溶解氧＜0.5mg/L。

缺氧池出水自流进入好氧池进行硝化反应，大量的有机物在此得以去除，氨氮的去除主要集中在缺氧-好氧段，氨氮的去除过程如下：

NH₄⁺+1.5O₂→NO₂^-+2H⁺+H₂O (a)

NO₂-+0.5O₂→NO₃^- (b)

6NO₃^-+2CH₃OH→6NO₂^-+2CO₂+4H₂O (c)

6NO₂^-+3CH₃OH→3N₂+3CO₂+3H₂O+6OH^- (d)

(a)(b)为生物硝化过程，是在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程。

(c)(d)为生物反硝化过程，是在缺氧条件下，通过反硝化菌的作用，将NO₂^－—N和NO₃^－—N还原成N₂的过程。在生物反硝化过程中，同时也可使有机物氧化分解，从而降低废水中污染物含量。

净化后废水与活性污泥在二次沉淀池内进行分离，上层出水排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池(A/O池)，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，剩余污泥送入调节池中。

活性污泥通常为黄褐色(有时呈铁红色)絮绒状颗粒，也称为“菌胶团”或“生物絮凝体”，活性污泥具有较大的比表面积。活性污泥由有机物和无机物两部分组成，组成比例因污泥性质的不同而异。活性污泥中有机成分主要由生长在活性污泥中的微生物组成，这些微生物群体构成了一个相对稳定的生态系统和食物链，其中以各种细菌及原生动物为主，也存在着真菌、放线菌、酵母菌以及轮虫等后生动物。在活性污泥上还吸附着被处理的废水中所含有的有机和无机固体物质，在有机固体物质中包括某些惰性的难以被细菌降解的物质。

(4)一体化XHOC池(生物质活性炭内循环流化床工艺)

生物质活性炭循环流化床技术是一种融合PACT、内循环流化床和泥水分离技术于一体的新型的生物膜法工艺，其载体在流化床内呈流化状态，使固(生物膜)、液(废水)、气(空气)3相之间得到充分接触，颗粒之间剧烈碰撞，生物膜表面不断更新，微生物始终处于生长旺盛阶段。该技术能使床内保持高浓度的生物量，传质效率极高，从而使废水的基质降解速度快，水力停留时间短，运转负荷比一般活性污泥法高10-20倍，耐冲击负荷能力强。另外，该技术具有占地面积小等优点，使它越来越受到水处理界的重视。经过不断改进的XHOC技术，具有一系列新的特点，具体表现在：

a、可控制生物膜厚度的过度增长。由于气、液、固在升流区和降流区之间循环流动，循环速度很大，载体却不易被带出反应器外，在一般情况下，循环速率远大于载体终端沉速，流体造成的剪切作用可有效地控制生物膜厚度，以避免过厚的生物膜引起的内传质阻力增大，使反应器中生物膜保持较高的活性。

b、载体流失量少。由于反应器内的紊动剪切及摩擦可使过厚的生物膜自行脱落，因此可防止载体的大量流失。

c、载体流化性能好。该反应器实现了良好的载体分流。同时，载体在升流区和降流区之间循环流动，所受到的摩擦，剪切力基本相同，不存在传统三相流化床中的载体分层现象，载体流化具有良好的均匀性，这对于生物膜的良好生长十分有利。

d、氧的转移效率高。液体在升流管和降流管之间循环流动，循环液体将升流管中的一些小气泡挟带进入降流管，只有部分气体从顶部逸出，使气液接触时间延长，故充氧效率高。

(5)微电解工艺介绍

1)原理

将铁屑和碳颗粒浸没在弱酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阳极,电位高的碳做阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应。由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，阳极反应生成大量的Fe2+进入废水，进而氧化成Fe3+，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O],在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，从而消除了有机物尤其是印染废水的色度，提高了废水的可生化性，且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-,这使得废水的pH值也有所提高。

2)特点

由于生化后的废水pH较低，接近7，因此，投加的酸成本相对原水调节低很多。同时随着微电解反应的进行，废水的pH又会上升，从而降低了后续中和费用。

(6)“芬顿处理系统”的原理及工艺特点如下：

FENTON工艺介绍

FENTON工艺是利用Fenton试剂开发的一种污水处理工艺，相对其他高级氧化剂而言，Fenton法具有操作过程简单、反应物易得、费用便宜、无需复杂设备、对后续的生化处理没有毒害作用且对环境友好等优点，已逐渐应用于制浆造纸、染料、防腐剂、显相剂、农药等废水处理工程中，并具有很好的应用前景。

Fenton试剂的氧化机理

一般来说，氧化剂的氧化能力与其标准电极电位相一致，而羟基自由基(HO·)比其他常见氧化剂具有更高的标准电极电位，也就具有更高的氧化能力。

HO·活性基团上的光子能量相当于3327℃高温的热能，在此高温下足以使有机物迅速“燃烧”，并最终氧化分解为CO₂和H₂O，使污水的COD大大降低，达到净化水质的目的。

Fenton试剂是在酸性条件下通过Fe²⁺的激发，使H₂O₂产生具有极高的氧化性的HO·，氧化分解有机物及还原性物质。反应过程如下：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+HO·+HO^-

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+HOO·+H⁺

Fe²⁺+HO·→Fe³⁺+HO^-

HOO·+Fe³⁺→Fe²⁺+O₂+H⁺

HO·+H₂O₂→HOO·+H₂O

Fe²⁺+HOO·→HO^2-+Fe³⁺

RH+HO·→R·+H₂O

R·+Fe³⁺→R⁺+Fe²⁺

R⁺+O₂→ROO^-→…→CO₂+H₂O

S^2-+HO·→…→S+SO₄^2-+H₂O

羟基自由基降解有机污染物的反应机理作为高级氧化技术的原理,就是利用其超强氧化性能实现对难以降解物质的深度氧化。Fenton法是一种均相催化氧化法，在含有亚铁离子的酸性溶液中投加过氧化氢时，在催化剂作用下，H₂O₂能产生活泼的羟基自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化。反应体系内羟基自由基(·OH)首先与有机污染物RH反应生成游离基R·,R·进一步氧化生成CO₂和H₂O，从而使有机污染物最终得以降解。

本发明中的厌氧反应器，自上而下包括沉淀区、上层三相分离区、下层三相分离区和旋流布水区，沉淀区的侧壁上设有出水口，沉淀区的上方设有两个气液分离器和一个脉冲布水器，脉冲布水器底部设有脉冲布水管，脉冲布水管延伸至旋流布水区底部的反射锥内，脉冲布水器的顶部与进水管连接，上层三相分离区内设有上层三相分离器，下层三相分离区内设有下层三相分离器，上层三相分离器通过沼气管与气液分离器相连，下层三相分离器通过沼气气提管与气液分离器相连，沼气气提管上设有进气管，气液分离器顶部设有沼气排放管，气液分离器底部设有下降管，下降管延伸至旋流布水区底部的反射锥内，旋流布水区设有排泥管。

进一步的，所述旋流布水区内设有循环布水装置，循环布水装置包括导水管、泵和多个布水口，布水口与导水管相连，导水管的另一端与上层三相分离区相连，布水口开口于反射锥内，泵设置在导水管上。进一步的，导水管上设有阀门。

进一步的，沼气排放管上设有阀门。

厌氧反应器工作时：

(1)水的运行过程：废水首先进入脉冲布水器，经脉冲布水管流至旋流布水区的底部反射锥内，然后经反射锥的边缘旋转向上，在污泥层内，废水中的有机物与污泥层中的厌氧微生物充分接触，被转化为甲烷、二氧化碳和水，污泥上吸附了甲烷、二氧化碳等气泡后，密度降低而上浮，至下层三相分离器后，出现第一次气、固、液的分离，气体携带大量的液体经沼气气提管上升至气液分离器，在气液分离器内气体与液体分离，沼气沿沼气管排出，水沿下降管重新回到底部的反射锥。废水经下层三相分离器后，继续上升，废水中的少量有机物继续被降解，转化成甲烷、二氧化碳和水，在上层三相分离区进一步分离，沼气经沼气管进气液分离器，固体污泥脱出沼气后，密度增加，在重力的作用下，经下降管底部沉淀，废水则经沉淀区进一步与污泥分离后，经出水口排出池外。

(2)泵循环过程：在旋流布水区设有循环布水装置，循环布水装置包括多个布水口和导水管，导水管上设有泵。对于难降解的废水，产生的沼气较少，仅靠气提循环，难以达到很高的处理效果。利用循环布水装置，将处理后的废水循环至反射锥内，强化反射锥出水流速和泥水混合动力。

(3)脱硫作用：厌氧过程中会产生大量的硫化氢，若不及时脱除，会抑制甲烷菌的活性。该反应器内，通过在沼气气提管上安装进气管，通入适量氧化性气体，如空气，将硫化氢氧化成单质硫，通过沼气气提管的不断循环，将沼气排出的同时，将废水中的硫化氢氧化，达到降低硫化氢毒性的作用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明融合了壁面射流力学、物相强化传质、紊流剪切等技术，切实避免了死角，短流现象的发生。

(2)氧化反应器具有罐体高度低、絮状污泥启动快、颗粒污泥的产生率高，无堵塞、无死角、无沉积、耐冲击负荷的能力强的特点。

(3)进水pH范围广，可适应不同pH的变化，能够确保出水稳定，和很高的去除率。

(4)耐低温性强，在11℃的情况下，长期运行，仍能保持与中温相同的去除率，这主要与传质效率高有关。

(5)处理能耗低，效率高，出水水质稳定，适用于各种浓度有机污染物的处理，操作简单，运行方便。

(6)氧化反应器顶部的装置可去除硫化氢，避免硫化氢的毒性作用抑制甲烷菌的活性。该反应器综合两相厌氧反应器的特点，对于高硫酸根废水具有较高的处理效果。

附图说明

图1为本发明印染废水处理工艺图；

图2为氧化反应器结构示意图。

符号说明：

1.沉淀区、2.上层三相分离区、3.下层三相分离区、4.旋流布水区、5.出水口、6.气液分离器、7.脉冲布水器、8.脉冲布水管、9.反射锥、10.进水管、11.上层三相分离器、12.下层三相分离器、13.沼气管、14.沼气气提管、15.进气管、16.沼气排放管、17.下降管、18.排泥管、19.循环布水装置、20.布水口、21.导水管、22.泵。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1一种印染废水处理工艺，如图1所示，具体步骤如下：

(1)退浆废水首先进调节池，加酸调节pH，使得pH在6-8之间，经泵提升至厌氧反应器，在厌氧菌的作用下，将废水中的有机物转化成甲烷、二氧化碳和水，同时将废水中难降解的大分子有机物开环断键，变成小分子有机物，然后上清液自流至调节沉淀池；

(2)除退浆废水外的其他综合废水经管道收集后与厌氧后的退浆水进入调节沉淀池后，沉淀8h，上清液经泵提升至厌氧反应池，在厌氧菌的作用，破坏染料的发色基团和产生甲烷等物质，降低废水中的有机物浓度，然后废水经一沉淀池，沉淀10h，泥水分离后，上清液自流至A/O池，在好氧菌和硝化、反硝化菌的作用下，彻底降解有机物和氨氮；

(3)废水经A/O池进入二沉池，经A/O处理后的废水中仍含有部分难降解的有机物，在二沉池中沉淀10h后，二沉池中的污泥送入A/O池中，剩余污泥送入调节池中；

(4)在二沉池的出水口设有微电解反应器，使用碳微电解作为填料对污水进行深度处理，在为电解反应器中的铁碳池后面加入双氧水，利用铁碳反应中产生的亚铁与双氧水结合，进一步强化废水处理；

(5)经过步骤(4)处理的废水进入加药池，药剂为Fenton试剂，添加量为0.02-0.05kg/m³，废水经加药池进入三沉池，在三沉池中碱的调节作用下，进行混合沉淀10h，三沉池中的污泥送入调节沉淀池，上清液进入一体化XHOC池，经过一体化XHOC池处理后上清液进入终沉池，沉淀10小时后，上清液经过氧化塘，进入砂滤罐，经砂滤罐流出的处理水为标准的排放水，砂滤罐的反冲洗水送入调节沉淀池中；

所述一体化XHOC池中为重复利用的活性炭，活性炭采用气动隔膜泵从XHOC池内循环打到隔膜式板框压滤机，经脱水后，进行再生，重复利用。

实施例2处理本发明印染废水处理工艺产生的最终污泥

整个处理工艺产生的最终污泥送入污泥浓缩池中，经脱水机脱水，将脱水后的污泥进行焚烧，不产生二次污染；污泥浓缩池的上清液和脱水机中脱出的水送入调节沉淀池中进行处理。

实施例3本发明处理工艺中的厌氧反应器

如图2所示，厌氧反应器自上而下包括沉淀区1、上层三相分离区2、下层三相分离区3和旋流布水区4，沉淀区1的侧壁上设有出水口5，沉淀区1的上方设有两个气液分离器6和一个脉冲布水器7，脉冲布水器7底部设有脉冲布水管8，脉冲布水管8延伸至旋流布水4区底部的反射锥9内，脉冲布水器7的顶部与进水管10连接，上层三相分离区2内设有上层三相分离器11，下层三相分离区3内设有下层三相分离器12，上层三相分离器11通过沼气管13与气液分离器6相连，下层三相分离器12通过沼气气提管14与气液分离器6相连，沼气气提管14上设有进气管15，气液分离器6顶部设有沼气排放管16，气液分离器6底部设有下降管17，下降管17延伸至旋流布水区4底部的反射锥9内，旋流布水区4设有排泥管18，旋流布水区4内设有循环布水装置19，循环布水装置19包括导水管21、泵22和多个布水口20，布水口20与导水管21相连，导水管21的另一端与上层三相分离区2相连，布水口20开口于反射锥9内，泵22设置在导水管21上，导水管21上设有阀门；沼气排放管16上设有阀门。