一种低能耗高效强化处理印染废水的装置及其运行方法与流程

本发明涉及废水处理领域，特别是一种低能耗高效强化处理印染废水的装置及其运行方法。

背景技术：

我国是纺织业大国，纺织印染业是典型的高水耗与高能耗的行业。而城市发展及人民生活水平的提高，促使印染废水的排放日益增多。印染废水是印染过程中各工段排出废水的总称，其中使用的化学药剂和染料是印染废水的主要污染物。印染废水中含有多种难降解有机物和重金属，具有色度大、可生化性差、水质水量变化大以及具有生物毒性的特点。使用传统单一方法处理，无法使印染废水达标排放。未达标的废水直接排放进入河流及湖泊时，会造成水体中有毒有害的物质积累，破坏水体生态平衡并造成饮用水安全问题。

印染废水含复杂的难降解有机物，大分子有机物难以被微生物降解利用，只能通过外加碳源的方式进行反硝化，增加了废水处理成本。使用水解酸化预处理结合好氧处理的组合工艺，可通过厌氧水解过程增加印染废水的可生化性，将高浓度的大分子有机物降解为小分子有机物。通过后续的好氧组合工艺，在酸化水解过程中产生的小分子有机物作为反硝化碳源被进一步矿化，达到印染废水有机物去除的目的。印染废水中偶氮染料的脱除，使用吸附剂或者高级氧化剂能够达到高效脱除的目的。但偶氮染料的解吸难以实现，并且吸附剂的再生需要额外的投资，并且再生的吸附剂使用寿命缩短。这使得吸附剂难以在印染废水处理工艺中大规模应用。使用高级氧化剂需要严格控制的反应条件，而对于水质水量变化大的印染废水而言，高级氧化剂难以在实际印染废水处理工艺中应用。使用厌氧-好氧组合生物法处理印染废水，可以利用厌氧过程中的强还原性环境降解大分子有机物为小分子物质，为好氧过程提供有机碳进行反硝化处理。生物法较其他处理方法而言较易操作和维护，并且其运行成本较低，可以改变印染废水处理工艺能耗大、成本高的问题。

为保证印染废水处理效果并节约处理成本，现在更多的思路是使用厌氧-好氧活性污泥法进行废水处理。如申请号为200810242897.3，公开日为2009年06月17日的实用型发明专利公开了一种印染废水高效生物强化处理的方法。该发明针对色度高、组成复杂的印染废水，采用活性炭组合缺氧-好氧活性污泥法进行强化处理。该工艺将水解酸化后的印染废水通入缺氧-好氧池，在缺氧区分两段投加甲醇以实现高效脱氮，在好氧区投加浓度为200mg/l粉末活性炭以提高脱色效果。但使用活性污泥法所承受的有机负荷小、会产生较多的剩余污泥，并且外加甲醇和投加活性炭增大了水处理成本投入，而活性炭的热再生会产生大量能耗。中国专利申请号201310732911.9，公开日为2014年04月09日，公开了一种印染废水深度处理的方法，包括以下步骤：调节偶氮染料废水ph值，将废水通入还原池内采用活化铝粉还原偶氮键；将还原后的废水上清液通入氧化池内采用fenton试剂进行氧化反应；将反应结束后的废水通入中和沉淀池进行固液分离；将上清液通入吸附池采用活性炭脱色，这样的处理流程相对简单，可保证色度和有机物去除效果。这些处理技术往往通过外加试剂提高印染废水的脱色度、简化处理流程，但存在反应条件苛刻，操作管理复杂，运营成本高的问题，实际工程适用性较差。

技术实现要素：

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种低能耗高效强化处理印染废水的装置及其运行方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低能耗高效强化处理印染废水的装置，包括依次连通的调节池、酸化池、缺氧池、好氧池、二沉池和沉淀池，并且二沉池通过管道连通缺氧池；

酸化池内中部设有固定填料，酸化池连通生物炭加药罐用于向酸化池添加生物炭；本发明使用的强化水解酸化池投加有生物炭颗粒，生物炭为水解酸化细菌提供栖息场所，形成生物膜，且部分溶解的生物炭可为微生物提供必要的微量元素，保证微生物的活性。

酸化池的外壁设有永久磁体。池体外部的永久磁铁可有效提高微生物水解酶活性，增强微生物对颗粒态有机质的水解酸化能力，同时提高强化水解酸化池的的抗冲击能力；此外生物炭具有多孔性，可以进一步强化色度的吸附去除。

本发明中，酸化池为强化厌氧消化罐，外壁的永久磁体磁场强度为80-120mt。

本发明中，酸化池内底部设有均匀布水器，调节池和生物炭加药罐分别连通均匀布水器。

本发明中，所述固定填料为聚丙烯，填料环形支架直径为80-120mm，高度5mm，环形支架上固定有纤维束填料，纤维束长度40-80mm，束间距为5-8mm。

本发明中，所述缺氧池内填充有聚丙烯填料。

本发明中，所述好氧池内设有聚乙烯空心圆柱状的填料。

本发明中，所述沉淀池连通到混凝剂罐。

本发明还公开了一种低能耗高效强化处理印染废水的装置的运行方法，步骤如下：

步骤1：将印染废水通入调节池，调节印染废水ph至6.5-8；

步骤2：将调节池的产物通入酸化池，对酸化池投加生物炭，使得生物炭的质量与挥发性脂肪酸的质量比为0.2-0.26；采用滴定法检测挥发性脂肪酸含量。

步骤3：将酸化池的产物通入缺氧池，填料去除废水中的污染物；时间为10-12小时，污泥停留时间为3-4天。

步骤4：将缺氧池的产物通入好氧池，填料去除废水中的污染物；时间为6-8小时。

步骤5：将好氧池的产物通入二沉池完成泥水分离；停留时间为10-14天。

步骤6：将二沉池的产物通入沉淀池，与混凝剂充分接触脱除色度，混凝沉淀最终出水。

本发明中，步骤6中，混凝剂为聚合硫酸亚铁，ph为8.5-9，混凝剂投加量为100-160mg/l，即每升废水投入100-160mg的聚合硫酸亚铁，在沉淀池内的反应时间为20-30min。

有益效果：本发明使用缺氧移动床生物膜反应池-泥膜混合好氧池组合工艺进行废水的后续生化处理，其构筑物占地面积小，且移动床生物膜法有效解决传统活性污泥法的生物量损失高、剩余污泥量多、水头损失大的问题，反应器内生物量高，可以有效提高处理效率、运行稳定。

本发明首先采用强化水解酸化池对印染废水进行处理，出水中的挥发性脂肪酸可作为反硝化所需碳源，降低外加碳源量，在处理生物处理单元中投加填料并辅以磁场强化，微生物活性高，生物量大，抗冲击负荷能力强。该装置操作管理方便、结构简单，可有效提高印染废水处理工艺的稳定性和处理效率，能耗低，可实现印染废水处理过程低能耗、高效和稳定的优异效果。

外加生物炭、外加磁场及生物填料截留，以提高水解酸化池水解酸化功能微生物的活性和生物量为目的，达到提高微生物易降解碳源的生成，提高废水后续二级生物处理的可生化性，且二级生化段也添加有生物填料，可富集反硝化和硝化微生物，大大的降低甚至不需外加碳源即可达到良好的污染物去除效果，即低能耗高效强化印染废水处理效果，且应对工业废水水质水量变化大的真实情况，仍能保持良好的处理效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是装置连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细说明。

如图1，1-调节池、2-ph加药罐、3-生物炭加药罐、4-强化水解酸化池、5-组合填料、6-永久磁铁、7-均匀布水器、8-缺氧移动床生物膜反应池、9-泥膜混合好氧池、10-二沉池、11-混凝沉淀池、12-聚合硫酸亚铁加药罐。

一种低能耗高效强化处理印染废水的装置，包括调节池1、强化水解酸化池4、缺氧移动床生物膜反应池8、泥膜混合好氧池9、二沉池10和混凝沉淀池11依次连接，还设有ph加药罐、生物炭加药罐；ph加药罐与调节池连接，连接处设置有电磁阀，调节池1内部设有第一ph仪；强化水解酸化池4的顶部设置有导流管，导流管与缺氧移动床生物膜反应池8连接，强化水解酸化池4的上部设有固定填料，底部设有生物炭加药管和均匀布水器，池体外部设有永久磁体；生物炭加药罐与均匀布水器通过导管连接；缺氧移动床生物膜反应池8内有悬浮移动床填料；泥膜混合好氧池添加有移动床填料；二沉池10通过导管与缺氧池连接以完成回流；混凝沉淀池11与聚合硫酸亚铁加药罐连接，并设有第二ph仪。

进一步地，强化水解酸化池4内设填料，底部设有均匀布水器，顶部设有出水口，印染废水由底部进入反应器从顶部流出；填料采用耐腐蚀的弹性聚丙烯组合填料，置于强化厌氧消化罐的中上部，填料填充比为15-25％，填料直径为80-120mm，密度为1.4-1.6g/cm3；生物炭加药罐中添加的生物炭粒径为200-400μm，由果木热裂解所得；强化厌氧消化罐外部包裹有永久磁铁，其磁场强度为80-120mt。

进一步地，缺氧移动床生物膜反应池8内设导流板、格栅板、悬浮填料和搅拌装置，废水从底部进入反应池由出水口引流至泥膜混合好氧池，悬浮填料直径为25mm，高度为10mm，密度为0.95g/cm3，比表面积为460m2/m3，填充比为35-45％；

进一步地，泥膜混合好氧池9设导流板、格栅板、移动床填料，废水从底部进入好氧池由出水口引流至二沉池，移动床填料采用高度为5-11mm，壁厚为0.2-0.4mm，外径为4-6mm的聚乙烯空心圆柱，移动床填料填充比为30-40％；

进一步地，混凝剂为聚合硫酸亚铁，并调节ph为8.5-9，混凝剂投加量为100-160mg/l，与废水接触时间为20-30min。

一种低能耗高效强化处理印染废水的装置的运行方法，主要包括以下步骤：

步骤1：首先将印染废水由泵打入调节池，通过ph仪测量进水的ph，然后控制ph加药罐，调节进水的ph至6.5-8；

步骤2：将ph值调节后的污水经均匀布水器打入水解酸化池，并在此处投加生物炭，生物炭的投加量按照强化水解酸化池出水中挥发性脂肪酸的含量，使得生物炭颗粒的质量与挥发性脂肪酸的质量比为0.2-0.26，采用滴定法检测挥发性脂肪酸含量，生物炭加入后可为水解酸化细菌提供栖息场所，在其表面形成生物膜，且部分溶解的生物炭可为微生物提供必要的微量元素，保证微生物的活性，池体外部的永久磁铁可有效提高微生物水解酶活性，增强微生物对颗粒态有机质的水解酸化能力，同时提高强化水解酸化池的的抗冲击能力；此外生物炭具有多孔性，可以进一步强化色度的吸附去除；罐体中上部的组合填料可截留水流中的悬浮物，罐体外部的磁场也可强化水解酸化细菌的活性，保证高效稳定的水解酸化功能，提高废水后续处理的可生化性；

步骤3：经过强化水解酸化池处理的废水由导流管进入到缺氧移动床生物膜反应池，缺氧移动床生物膜反应池中的悬浮填料可快速富集反硝化细菌，从二沉池回流至此处的硝态氮，被富集的反硝化菌以强化厌氧消化罐出水中的易降解碳源为底物还原为氮气；

步骤4：而后废水进入泥膜混合好氧池，活性污泥和生物膜共存的环境下，时代周期较长的微生物得以保存，微生物多样性提高，可显著的提升cod和氨氮的去除率，且运行稳定性也有所提高；处理后的泥水混合物进入二沉池完成泥水分离，进入混凝沉淀池，与混凝剂充分接触达到进一步脱除色度的目的，经过混凝沉淀，得到最终出水。

实施例1：

本实施例采用一套小试实验装置，所处理的印染废水源于一家棉麻布印染厂，该批次的印染废水出水水质如下：ph值12-13，色度900-1500倍，cod1800-2500mg/l，bod650-820mg/l，氨氮59-74mg/l，总磷6.3-10.5mg/l。废水首先进入调节池，在调节池加入氢氧化钠碱液使得ph升高至7，而后将废水经均匀布水器打入强化水解酸化池，第一天时加入100mg/l的生物炭，而后根据出水中挥发性脂肪酸的质量投加生物炭颗粒，使得生物炭与挥发性脂肪酸的质量比为0.26，所投加的生物炭粒径为400μm，废水在强化水解酸化池的水力停留时间为12h，强化水解酸化池中上部的固定组合填料，填料填充比为25％，填料环形支架直径为80mm，高度5mm，环形支架上固定有纤维束填料，纤维束长度80mm，束间距为5mm，密度为1.4g/cm³，池体外部的永久磁场强度为80mt，强化水解酸化池运行时逐渐提高有机负荷至运行稳定，由于生物炭可以为微生物的生长提供栖息地，便于形成生物膜，且池体中上部设有固定组合填料，另外池体外部的永久磁场可有效提高微生物的活性，强化水解酸化池的启动时间大大降低，水流停留时间12h，污泥停留时间4d条件下，运行12天后，强化水解酸化池的出水挥发性脂肪酸浓度可达到1310±36mgcod/l，废水中易降解的溶解性有机物含量大大增加，为后续生化处理提供了良好的基础。而后废水进入缺氧移动床生物膜反应器与从二沉池回流的污水混合，缺氧池中投加的移动床填料，直径25mm，高度为10mm，密度为0.95g/cm³，比表面积为460m²/m³，填充比为45％，废水停留时间为8h，移动床填料上富集的反硝化菌以强化水解酸化池产生的易生物降解挥发性有机酸为碳源将硝态氮还原为氮气，该处理过程中无需外加碳源。而后进入泥膜混合好氧池，进一步去除cod和氨氮，该池中投加有高度为11mm，壁厚为0.4mm，外径为6mm的聚乙烯空心圆柱，填料填充比为40％，废水停留时间为14h，在该池中世代周期较长的氨氧化细菌可被富集于填料上，提高泥膜混合好氧池的氨氮氧化能力，在二沉池中完成泥水分离，而后进入混凝沉淀池，调节ph至8.5，加入160mg/l的聚合硫酸亚铁使其与废水接触20min，废水从经过固液分离，该工艺出水cod85-126mg/l，tn浓度17-26mg/l，色度9-22。

实施例2：

同实施例1，所不同的是，本实例使用的印染废水源于某市一家棉针织印染厂，该批次的印染废水出水水质如下：cod900-1300mg/l，bod300-350mg/l，tn45-67mg/l，悬浮物900-1300mg/l，色度500-1000倍。废水首先进入调节池，在调节池加入氢氧化钠碱液使得ph升高至6.5，而后将废水经均匀布水器打入强化水解酸化池，第一天时加入80mg/l的生物炭，而后根据出水中挥发性脂肪酸的质量投加生物炭颗粒，使得生物炭与挥发性脂肪酸的质量比为0.2，所投加的生物炭粒径为300μm，废水在强化水解酸化池的水力停留时间为11h，强化水解酸化池中上部的固定组合填料，填料填充比为20％，填料环形支架直径为100mm，高度5mm，环形支架上固定有纤维束填料，纤维束长度60mm，束间距为6mm，密度为1.5g/cm³，池体外部的永久磁场强度为100mt，强化水解酸化池运行时逐渐提高有机负荷至运行稳定，废水停留时间11h，污泥停留时间4d，运行11天后，强化水解酸化池的出水挥发性脂肪酸浓度可达到510±21mgcod/l，废水中易降解的溶解性有机物含量大大增加，为后续生化处理提供了良好的基础。而后废水进入缺氧移动床生物膜反应器与从二沉池回流的污水混合，缺氧池中投加的移动床填料，直径25mm，高度为10mm，密度为0.95g/cm³，比表面积为460m²/m³，填充比为35％，废水停留时间7h，移动床填料上富集的反硝化菌以强化水解酸化池产生的易生物降解挥发性有机酸为碳源将硝态氮还原为氮气，该处理过程中无需外加碳源。而后进入泥膜混合好氧池，进一步去除cod和氨氮，该池中投加有高度为9mm，壁厚为0.3mm，外径为5mm的聚乙烯空心圆柱，填料填充比为30％，废水停留时间10h，在该池中世代周期较长的氨氧化细菌可被富集于填料上，提高泥膜混合好氧池的氨氮氧化能力，在二沉池中完成泥水分离，而后进入混凝沉淀池，调节ph至9，加入100mg/l的聚合硫酸亚铁使其与废水接触25min，废水从经过固液分离，该工艺出水cod76-114mg/l，tn浓度14-22mg/l，色度8-17，ss16-28mg/l。

实施例3：

本实例采用中试试验装置，所处理的印染废水源于一家从事服装染色的印染企业，废水总排放量可达3000t·d^-1，废水cod1000-1600mg/l，bod255-365mg/l，色度500-600倍，ph8-12，氨氮50-70mg/l。废水首先进入调节池，在调节池加入氢氧化钠碱液使得ph升高至8，而后将废水经均匀布水器打入强化水解酸化池，第一天时加入100mg/l的生物炭，而后根据出水中挥发性脂肪酸的质量投加生物炭颗粒，使得生物炭与挥发性脂肪酸的质量比为0.23，所投加的生物炭粒径为200μm，废水在强化水解酸化池的水力停留时间为12h，污泥停留时间3d，强化水解酸化池中上部的固定组合填料，填料填充比为15％，填料环形支架直径为120mm，高度5mm，环形支架上固定有纤维束填料，纤维束长度40mm，束间距为8mm，密度为1.6g/cm³，池体外部的永久磁场强度为120mt，强化水解酸化池运行时逐渐提高有机负荷至运行稳定，运行14天后，强化水解酸化池的出水挥发性脂肪酸浓度可达到476±25mgcod/l，废水中易降解的溶解性有机物含量大大增加，为后续生化处理提供了良好的基础。而后废水进入缺氧移动床生物膜反应器与从二沉池回流的污水混合，缺氧池中投加的移动床填料，直径25mm，高度为10mm，密度为0.95g/cm³，比表面积为460m²/m³，填充比为45％，废水停留时间6h，移动床填料上富集的反硝化菌以强化水解酸化池产生的易生物降解挥发性有机酸为碳源将硝态氮还原为氮气，该处理过程中无需外加碳源。而后进入泥膜混合好氧池，进一步去除cod和氨氮，该池中投加有高度为7mm，壁厚为0.2mm，外径为4mm的聚乙烯空心圆柱，填料填充比为40％，废水停留时间11h，在该池中世代周期较长的氨氧化细菌可被富集于填料上，提高泥膜混合好氧池的氨氮氧化能力，在二沉池中完成泥水分离，而后进入混凝沉淀池，调节ph至9，加入120mg/l的聚合硫酸亚铁使其与废水接触30min，废水从经过固液分离，该工艺出水cod82-123mg/l，tn浓度17-26mg/l，色度12-23。

本发明提供了一种低能耗高效强化处理印染废水的装置及其运行方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。