一种凹凸棒石催化剂深度处理印染废水的技术的制作方法

本发明涉及一种印染废水的处理技术，具体地说是一种凹凸棒石催化剂深度处理印染废水的技术，属于环境工程技术领域。

背景技术：

印染废水是加工棉、麻、丝、毛、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。印染行业是工业废水排放大户，据不完全统计，全国印染废水每天排放量为3×10⁶～4×10⁶m³。纺织工业发展主要阻碍之一是环保节能(低碳)问题，环保的主要问题是废水，而约80％纺织废水来自于印染行业。统计数据显示，2012年纺织工业废水排放量约23亿吨左右，居各工业行业第3位，占全国工业废水排放量的10.60％。纺织工业排放废水中化学需氧量(COD_Cr)排放量31.4万吨，居各工业行业第4位，占全国工业废水COD_Cr的7.76％。印染废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、色度高、pH较高，生物难降解物多及水质变化大等特点，属难处理的工业废水之一。

目前用于印染废水处理的主要方法有物化法、生化法、化学法、电化学法、膜分离技术以及几种工艺结合的处理方法。由于目前的染色介质以水为主，所以绝大部分染料均易溶于水，而且由于染料有许多为环状链环状结构，分子量较大，多数染料在水中都能形成亲水性胶体，使得印染废水的常规脱色变得非常困难；印染废水生物降解性差，脱色困难，印染废水的脱色效果是评价废水处理方法是否有效的关键指标之一。常用的处理途径是絮凝再絮凝，生化再生化的消极处理方法，工程占地面积大、流程长、基建和运行费用高、处理效果不稳定。

仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、人造丝碱解物(主要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，其COD浓度也由原来的数百mg/L上升到2000～3000mg/L，从而使原有的生物处理系统COD去除率从70％下降到50％左右，甚至更低。传统的生物处理工艺已受到严重挑战；传统的化学沉淀和气浮法对这类印染废水的COD去除率也仅为30％左右。电化学法、膜分离技术虽然处理效果较好，但由于投资成本大，运行费用高，一般企业用不起，也只适合小规模水量的应用。尤其是经初次生化处理的印染废水可生化性更差，COD去除率不足30％。随着国家和社会对环境保护要求的日益重视和对可持续发展的要求，三河三湖流域要求达到一级A排放标准。因此，传统的处理方法已越来越难以满足生产和环保的要求。为此开发经济有效的印染废水处理和深度处理技术日益成为当今环保行业关注的课题。

技术实现要素：

本发明针对印染废水经初次生化处理后可生化性更差的特点，旨在提供一种凹凸棒石催化剂深度处理印染废水的技术。本发明可有效提高生化反应效率及增强对有机物降解能力，同时降低废水处理成本；本发明工艺操作方便，有利于工程实际应用及对已有印染废水处理流程的技术改造。

本发明凹凸棒石催化剂深度处理印染废水的技术，是将经初次生化处理后的印染废水收集至调节池，经水量和水质调节后送入混凝沉淀池进行混凝沉淀处理以去除悬浮物和部分有机物，随后印染废水送入厌氧池进行酸化水解，把大分子有机物分解成小分子有机物以提高可生化性，出水在凹凸棒石催化剂的存在下采用缺氧-好氧法处理，去除有机物、色度及氨氮后达标排放。

凹凸棒石催化剂由纳米级凹凸棒石、碳和活性组分构成，其中纳米级凹凸棒石、碳、活性组分的质量比为1：(0.1-1.5)：(0.01-0.5)。

所述碳为活性炭、果壳碳、焦碳、竹碳、木碳中的一种或几种，比例任意，粒径为100～400目。

所述活性组分是由过渡金属及稀土元素中的一种或几种组成，粒径为100～400目。

所述凹凸棒石催化剂的粒径为100～400目。

本发明凹凸棒石催化剂深度处理印染废水的技术，包括如下步骤：

1、将经初次生化处理后的印染废水收集至调节池，进行水量和水质调节，调节时间控制在8小时以上，使进水混合均匀；

2、经水量和水质调节后的印染废水泵送入混凝沉淀池，与混凝剂混合进行混凝沉淀处理；所投加混凝剂的品种与数量视印染废水的水质水量而定。当印染废水的pH值在7.0～11.0时选择PFC、PSFC、PAM、硫酸亚铁中的一种或几种作为混凝剂；当印染废水的pH值在3.0～7.0范围内时选择PAC、PAM或石灰-硫酸亚铁等其他混凝剂。混凝沉淀池可以是平流式或辐流式。平流式沉淀池占地面积大，结构简单，造价较低；辐流式沉淀池占地面积小，结构复杂，造价较高。混凝沉淀池污泥排入污泥浓缩池浓缩后用板框压滤机、带式框压滤机或離心脱水机脱水处理。

3、混凝沉淀池出水送入厌氧池进行酸化水解，将大分子有机物分解成小分子有机物以提高可生化性，同时，悬浮固体物质被水解为可溶性物质，可提高COD去除率。

厌氧池水力停留时间≥2小时，水温为常温。

4、厌氧池出水送入缺氧-好氧生化池，缺氧-好氧生化池采用内循环生物脱氮工艺，厌氧池出水首先在缺氧生化池进行反硝化反应，随后再进入好氧生化池进行硝化反应，经好氧生化池处理后的废水循环回流至缺氧生化池，与缺氧生化池内的废水混合，形成缺氧环境，产生反硝化反应，把好氧过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成分子氮而脱氮：

4NO₃^-+4H⁺+5CH₂O＝5CO₂+2N₂+7H₂O

好氧生化池为活性污泥氧化沟，可选用卡鲁塞尔氧化沟、三沟式氧化沟、Orbal氧化沟、一体式氧化沟中的一种，其曝气池呈封闭的沟榘形，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动。在好氧生化池内投加有凹凸棒石催化剂，投加量为废水体积的(1～5)/10000。

内循环过程是废水和污泥一起循环，水力停留时间为20-30小时，回流比为100％～400％。

所述凹凸棒石催化剂由纳米级凹凸棒石、碳及活性组分组成，质量比为1：(0.1-1.5)：(0.01-0.5)，经加工制成粒径为100～400目细粉。凹凸棒石为含水富镁铝硅酸盐纤维状粘土矿物，颗粒微小，凹凸棒石晶体直径为20～40nm，为纳米材料；凹凸棒石具有发育的微孔孔道，截面积为因而具有很大的内表面积，凹凸棒石的内表面积大约为600m²/g，外表面积大约为300m²/g，展现出优良的物理化学性质，主要表现在流变性、吸附性和催化性等方面；碳和活性组分更加增强了催化效果。利用凹凸棒石研制的凹凸棒石催化剂对处理各种高浓度有机废水、难处理的印染废水和生活污水具有很强的净化功能，能把废水中的有机污染物催化氧化成二氧化碳和水而除去。在好氧池内，凹凸棒石催化剂与活性污泥混合在一起，提高了污泥浓度，并可与活性污泥一起反复使用。

5、缺氧-好氧生化池出水经二次沉淀池沉淀后再经V型滤池过滤、紫外消毒后达标排放。生化处理的剩余污泥通过污泥浓缩池浓缩后用板框压滤机、带式框压滤机或离心脱水机脱水处理。

本发明的有益效果体现在：

在混凝沉淀池所投加混凝剂的品种与数量视废水水质水量而定，对不同的难处理印染废水投加不同的混凝剂和投加量来提高混凝沉淀效果；在缺氧-好氧生化池处理时，通过好氧-缺氧回流，形成缺氧环境，产生反硝化反应，把好氧过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成分子氮而脱氮；在好氧生化池内对处理各种高浓度有机废水、难处理的印染废水和生活污水具有很强的净化功能，能把废水中的有机污染物催化氧化成二氧化碳和水而除去。

本发明在缺氧-好氧生化池处理时，投加有高效凹凸棒石催化剂，增强了好氧生化处理能力和效果，提高对难处理的印染废水生化处理效果，实现高难处理的印染废水中COD、色度、氨氮的同时高效去除，达标排放。

本发明可有效提高生化反应效率及对有机物降解能力，同时，降低废水处理成本，工艺操作方便，有利于工程实际应用及对已有印染废水处理工程的技术改造。

附图说明

图1为本发明凹凸棒石催化剂深度处理印染废水的工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例旨在对本发明的技术方案作进一步的分析说明，并不是对本发明技术方案的限定。

实施例1：

本实施例中凹凸棒石催化剂深度处理印染废水的方法如下：

1、将经初次生化处理后的印染废水收集至调节池，进行水量和水质调节，调节时间控制在8小时以上，使进水混合均匀；

2、经水量和水质调节后的印染废水用提升泵按150m³/h的流量泵送入混凝沉淀池，与混凝剂混合进行混凝沉淀处理；印染废水的pH值为6.0，以PAC和PAM作为混凝剂，PAC按废水质量0.01-0.03％的比例投加，PAM按废水质量0.001-0.003％的比例投加(PAC和PAM分别配置成质量浓度为10％的溶液，然后投加)，充分混合后进入辐流式沉淀池沉淀，水力停留时间2小时；混凝沉淀池污泥排入污泥浓缩池浓缩后用離心脱水机脱水处理。

3、混凝沉淀池出水按150m³/h的流量泵送入厌氧池进行酸化水解，将大分子有机物分解成小分子有机物以提高可生化性，同时，悬浮固体物质被水解为可溶性物质，可提高COD去除率。

厌氧池水力停留时间4小时，水温为常温。

4、厌氧池出水送入缺氧-好氧生化池，缺氧-好氧生化池采用内循环生物脱氮工艺，厌氧池出水首先在缺氧生化池进行反硝化反应，随后再进入好氧生化池进行硝化反应，经好氧生化池处理后的废水循环回流至缺氧生化池，与缺氧生化池内的废水混合，形成缺氧环境，产生反硝化反应，把好氧过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成分子氮而脱氮。

好氧生化池为活性污泥氧化沟，选用卡鲁塞尔氧化沟，其曝气池呈封闭的沟榘形，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动。在好氧生化池内投加有凹凸棒石催化剂，投加量为5立方。

内循环过程是是废水和污泥一起循环，水力停留时间24小时，生化系统污泥回流比为100％。

5、缺氧-好氧生化池出水进入二次沉淀池(辐流式沉淀池)沉淀，水力停留时间2小时；二次沉淀池沉淀后再经V型滤池过滤、紫外消毒后达标排放。生化处理的剩余污泥通过污泥浓缩池浓缩后用板框压滤机、带式框压滤机或离心脱水机脱水处理。

实施例2：

本实施例中凹凸棒石催化剂深度处理印染废水的方法如下：

1、将经初次生化处理后的印染废水收集至调节池，进行水量和水质调节，调节时间控制在8小时以上，使进水混合均匀；

2、经水量和水质调节后的印染废水用提升泵按250m³/h的流量泵送入混凝沉淀池，与混凝剂混合进行混凝沉淀处理；印染废水的pH值为5.5，以PAC和PAM作为混凝剂，PAC按废水质量0.01-0.03％的比例投加，PAM按废水质量0.001-0.003％的比例投加(将PAC和PAM分别配置成质量浓度为10％的溶液，然后投加)，充分混合后进入辐流式沉淀池沉淀，水力停留时间2小时；混凝沉淀池污泥排入污泥浓缩池浓缩后用離心脱水机脱水处理。

3、混凝沉淀池出水按250m³/h的流量泵送入厌氧池进行酸化水解，将大分子有机物分解成小分子有机物以提高可生化性，同时，悬浮固体物质被水解为可溶性物质，可提高COD去除率。

厌氧池水力停留时间4小时，水温为常温。

4、厌氧池出水送入缺氧-好氧生化池，缺氧-好氧生化池采用内循环生物脱氮工艺，厌氧池出水首先在缺氧生化池进行反硝化反应，随后再进入好氧生化池进行硝化反应，经好氧生化池处理后的废水循环回流至缺氧生化池，与缺氧生化池内的废水混合，形成缺氧环境，产生反硝化反应，把好氧过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成分子氮而脱氮。

好氧生化池为活性污泥氧化沟，选用Orbal氧化沟，其曝气池呈封闭的沟榘形，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动。在好氧生化池内投加有凹凸棒石催化剂，投加量为8立方。

内循环过程是是废水和污泥一起循环，水力停留时间24小时，生化系统污泥回流比为100％。

5、缺氧-好氧生化池出水进入二次沉淀池(辐流式沉淀池)沉淀，水力停留时间2小时；二次沉淀池沉淀后再经V型滤池过滤、紫外消毒后达标排放。生化处理的剩余污泥通过污泥浓缩池浓缩后用板框压滤机、带式框压滤机或离心脱水机脱水处理。

表1为实施例1-2废水处理测试结果：