一种印染染色废水生物处理方法和装置与流程

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种印染染色废水生物处理方法和装置。

背景技术：

印染废水是印染过程中退浆、煮炼、染色、漂白、整理等各生产生产环节排放废水的总称。印染废水成分复杂、多变、cod高，其中染色废水是印染废水中处理的难点。据不完全调查，在染色过程中使用的无机盐占印染生产过程的40～70％，而排放的染料占到90％以上。染色废水含有多种有机染料(如分散染料、直接染料、酸性染料、冰染染料、活性染料、还原染料等)，色度极高，且染料结构中硝基和胺基化合物及铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性，难以降解。同时，在染色过程中需要加入大量的纯碱、氯化钠或元明粉(硫酸钠)作为促染剂和匀染剂，导致废水的含盐量很高，一般染缸排水的盐含量可达0.8～4％，严重降低了废水的可生化性。染色过程中染料是典型的难生化降解物质，而高浓度的无机盐不仅降低了生化过程中微生物的活性和降解效率，而且对生化过程中活性污泥的沉降分离十分不利。传统的印染废水工艺将染色废水与漂洗等其他生产环节的废水混合，通过间接稀释的方法降低了废水的色度和含盐量，再通过常规生化-物化处理工艺进行末端处理。即便如此，色度和cod仍然是印染废水达标的难点。难降解染料和盐是影响污水末端处理效能的重要原因。

污染物的源头控制是环境治理的关键。染色过程中染缸排放的高浓度染色废水是印染废水难降解物质的关键来源。据清洁生产调查，该股高浓度染色废水排放的无机盐约占印染生产过程的50～80％，而排放的染料占90％以上。而无机盐和染料是印染废水难生化难处理的重要原因。

蒸发技术是实现废水零排放的有效技术，但是蒸发过程属于相变过程，耗蒸汽量或者耗电量极大，运行费用高。如果针对印染废水，或者仅仅是染色环节的高浓度废水直接蒸发，其成本也难以为企业所接受。因此，如何采用新技术，降低蒸发水量，降低废水零排放处理的运行成本，是染色废水零排放能够实际应用的关键。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种印染染色废水生物处理方法和装置，本发明提供的方法通过对印染染色废水进行逐级生物处理，能够同步进行脱氮除磷并去除cod和色度，出水可以达到排放标准；且运行成本低、操作管理简单。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种印染染色废水的生物处理方法，包括以下步骤：

(1)将待处理印染染色废水依次进行厌氧处理和缺氧处理，得到第一出水和泥水混合液，将所述泥水混合液回流至所述厌氧处理过程中；

(2)调节所述的第一出水的ph值至碱性后，进行好氧处理，得到第二出水和硝化液，将所述硝化液回流至步骤(1)中所述的缺氧处理过程中；

(3)将步骤(2)中所述第二出水进行沉淀处理，得到第三出水和沉淀污泥，将所述沉淀污泥的按照回流比150％～300％回流至步骤(1)中所述的厌氧处理、缺氧处理和步骤(2)中所述的好氧处理过程中，将剩余沉淀污泥进行压滤浓缩处理；

(4)将所述第三出水依次进行絮凝脱色和物化沉淀处理，所述物化沉淀处理后的出水进行过滤得到达标出水。

优选的，步骤1)中所述待处理印染废在进行厌氧处理前，还包括过格栅预处理。

优选的，步骤1)中所述厌氧处理的温度为35～37℃，所述厌氧处理的ph值为7.0～8.0，所述厌氧处理的水力停留时间为48～50h，所述厌氧处理的污泥沉降比为30％～50％。

优选的，所述缺氧处理过程中的溶解氧≤0.2mg/l，所述缺氧处理过程中的碳氮比为(4～5):1，所述缺氧处理的曝气量为0.5～1.0m³/(m²·h)。

优选的，所述泥水混合液回流的回流比为150％～300％。

优选的，步骤(2)中所述第一出水的ph值调节为7.5～8.5；所述硝化液回流的回流比为330～450％。

优选的，所述好氧处理的溶解氧为3～5mg/l，所述好氧处理的曝气量为5～6m³/(m²·h)，所述好氧处理的总的水力停留时间为25～35h，所述好氧处理的污泥沉降比为70％～80％。

优选的，所述沉淀污泥回流至步骤(1)中所述的厌氧处理、缺氧处理和步骤(2)中所述的好氧处理过程中的沉淀污泥的体积比为1:(0.9～1.1):(7.5～8.5)。

本发明还提供了一种印染废染色水生物处理装置，包括经管道依次连通的厌氧塔、缺氧池、好氧池、二沉池、反应池、物化沉淀池和过滤池；

所述厌氧塔与缺氧池之间设置有泥水混合液回流装置，所述好氧池与缺氧池之间设置有硝化液回流装置；所述二沉池与厌氧塔、缺氧池、好氧池之间分别设置有污泥回流装置，所述二沉池、物化沉淀池与污泥浓缩池连通。

优选的，所述厌氧塔包括内循环系统，所述内循环系统包括循环泵，所述循环泵用于将所述厌氧塔出水前的废水回流到所述厌氧塔的布水器中；

所述印染废水生物处理装置在所述厌氧塔前还设置调节池，所述调节池与所述厌氧塔之间设置有厌氧提升泵；

所述好氧池中设置有可提升式曝气器；

所述二沉池为辐流式沉淀池；所述反应池中设置有搅拌机。

本发明的有益效果：本发明中的印染染色废水达标处理的装置及方法，将印染染色废水先通过细格栅去除漂浮物及较大纤维后进入调节池，在调节池内匀质匀量后进入厌氧塔，然后通过厌氧塔、缺氧池、好氧池、反应池、物化沉淀池、过滤池达标排放。本发明所述方法能够将印染废水中的cod从2000mg/l降低至60mg/l以下，cod去除率在95％以上，将废水中的氨氮从30～50mg/l降低至10mg/l以下，氨氮去除率75％以上，将废水中的ss从500mg/l降低至50mg/l以下，色度从300降低至40以下。本发明采用核心为“厌氧、缺氧、好氧处理和沉淀处理”的生物处理工艺，能够同步进行脱氮除磷以及去除cod、降低色度，有效解决了印染染色废水中氮、磷难处理等问题，出水可以达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(gb4287-2012)中的表2的直接排放标准(即cod小于60mg/l)；且本发明提供的方法整个过程的产泥量小，能够在系统内消化大部分污泥，有效减少了污泥处理的投资及运行费用，具有运行成本低、操作管理简单等优点。

附图说明

图1为本发明中印染废水生物处理装置的结构示意图，包括调节池，厌氧塔，缺氧池，好氧池，二沉池，反应池，物化沉淀池，过滤池和污泥池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种印染废水生物处理方法，包括以下步骤：(1)将待处理印染废水依次进行厌氧处理和缺氧处理，得到第一出水和泥水混合液，将所述泥水混合液回流至所述厌氧处理过程中；(2)调节所述的第一出水的ph值至碱性后，进行好氧处理，得到第二出水和硝化液，将所述硝化液回流至步骤(1)中所述的缺氧处理过程中；(3)将步骤(2)中所述第二出水进行沉淀处理，得到第三出水和沉淀污泥，将所述沉淀污泥的按照回流比150％～300％回流至步骤(1)中所述的厌氧处理、缺氧处理和步骤(2)中所述的好氧处理过程中，将剩余沉淀污泥进行压滤浓缩处理；(4)将所述第三出水依次进行絮凝脱色和物化沉淀处理，所述物化沉淀处理后的出水进行过滤得到达标出水。

本发明对于所述待处理印染染色废水的种类或来源没有特殊的限定，任意需要处理的印染染色废水均可。在本发明的实施例中，具体是对印染厂的印染染色废水进行处理，所述印染染色废水的化学需氧量(cod)≤2000mg/l，氨氮浓度(nh3-n)≤40mg/l，总氮浓度(tn)≤50mg/l，总磷浓度(tp)为≤6mg/l，色度≤300，ss≤500mg/l。

本发明在进行所述厌氧处理前，优选将待处理印染染色废水进行格栅预处理。本发明对所述格栅预处理的方法没有特殊限定，采用本领域常规的格栅预处理方法即可。

在本发明中，将待处理印染废水依次进行厌氧处理。在本发明中，所述厌氧处理的温度优选为35～37℃，所述厌氧处理的ph值优选为7.0～8.0，所述厌氧处理的水力停留时间(hrt)优选为48～50h，更优选为48h。在本发明中，所述厌氧处理的污泥沉降比(sv30)优选为30％～50％；本发明优选通过控制厌氧处理的污泥沉降比在该范围内，并同时配合后续缺氧处理、好氧处理过程中污泥沉降比，有利于保证充分去除印染染色废水中的氨氮和总氮，如果厌氧处理的污泥沉降比过低，易导致最终出水中氨氮和/或总氮不达标。

本发明在完成所述厌氧处理后，将所得出水进行缺氧处理。在本发明中，所述缺氧处理的溶解氧(do)优选≤0.2mg/l，更优选为0.05～0.15mg/l；所述缺氧处理的碳氮比(简写为c/n，具体为cod与氨氮的质量比)优选为(4～5):1，更优选为4.5:1，本发明优选通过控制体系的碳氮比，能够满足缺氧条件下反硝化菌对碳源的需求，提高反硝化效率。本发明优选通过投加碳源满足所述碳氮比，在本发明中，所述碳源优选包括葡萄糖或乙酸钠，投加量以能满足所述碳氮比要求为宜，具体的，如按每立方米印染染色废水计，可以投加0.8g葡萄糖或者1.0kg乙酸钠。在本发明中，水力停留时间优选为9～20h，更优选为14h。在本发明中，所述缺氧处理的污泥沉降比(sv30)优选为80～90％；本发明优选通过控制缺氧处理的污泥沉降比在该范围内，并同时配合前述厌氧处理以及后续好氧处理过程中污泥沉降比，有利于保证充分去除印染废水中的氨氮和总氮，如果缺氧处理的污泥沉降比过低，易导致最终出水中氨氮和/或总氮不达标。

本发明优选将所述泥水混合液按回流比为150％～300％，回流至厌氧处理过程中。本发明优选控制泥水混合液的回流比在上述范围内，有利于减轻后续好氧处理的运行负荷，进而影响好氧处理阶段的硝化作用。

本发明优选在上述条件下进行厌氧处理和缺氧处理，能够使厌氧处理和缺氧处理培养的异养菌充分将印染废水中悬浮物和可溶性有机物水解为有机酸，大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，便于进行后续缺氧、好氧处理。

本发明在所述缺氧处理后，调节所述的第一出水的ph值至碱性后，进行好氧处理，得到第二出水和硝化液，将所述硝化液回流至缺氧处理过程中。在本发明中，所述第二出水的ph值优选的调节为7.5～8.5。本发明优选通过向所述第一出水中加入碱试剂以调节其ph值，本发明对于所述碱试剂的种类没有特殊的限定，能够保证第一出水的ph值在所需范围即可，具体如质量浓度为20％的naoh溶液。本发明将所述第一出水的ph值调节为碱性，有利于满足后续供氧条件下自养菌硝化作用对碱度的需求。

在本发明中，所述好氧处理的溶解氧优选为3～5mg/l，更优选为4mg/l；所述好氧处理的曝气量优选为5～6m³/(m²·h)。在本发明中，所述好氧处理的总的水力停留时间优选为30h。在本发明中，所述好氧处理的污泥沉降比(sv30)优选为70％～80％。

在本发明中，所述好氧处理后的得到的硝化液回流的回流比优选为330％～450％，更优选为350％～400％。本发明优选在上述回流比条件下将硝化液回流至缺氧处理过程中，有利于满足缺氧条件下异氧菌反硝化作用对no3-的需求，且有利于降低能耗。如果硝化液的回流比过低或过高，均不利于充分保证缺氧处理阶段的反硝化作用，导致最终出水中氮的去除率较低；硝化液的回流比过高，还会使得缺氧处理阶段的水力停留时间缩减，从而使出水水质受到影响。

在本发明中，经前述厌氧处理后，印染染色废水在缺氧处理和好氧处理阶段，具有较高的可生化性，在缺氧处理阶段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的氮或氨基酸中的氨基)游离出氨(nh4⁺)，之后在好氧处理阶段有充足供氧条件下，利用自养菌的硝化作用将nh3-n(nh4⁺)氧化为no3^-；通过硝化液回流至缺氧处理过程中，在缺氧条件下，利用异氧菌的反硝化作用将no3-还原为分子态氮(n2)，完成c、n和o的生态循环，实现印染染色废水无害化和达标处理。在本发明中，印染染色废水经过所述缺氧、好氧处理后，有机物大部分被降解。在本发明中，经过所述缺氧、好氧处理后，所得第二出水的化学需氧量小于150mg/l，氨氮浓度小于10mg/l，总氮浓度小于15mg/l。

在本发明中，所述好氧处理后，将所述第二出水进行沉淀处理，得到第三出水和沉淀污泥，将所述沉淀污泥的按照回流比150％～300％回流至步骤(1)中所述的厌氧处理、缺氧处理和步骤(2)中所述的好氧处理过程中，将剩余沉淀污泥进行压滤浓缩处理。在本发明中，所述沉淀处理主要是实现泥水分离，使出水更加清澈，避免污泥流失。本发明对于所述沉淀处理的具体操作条件没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操作条件即可。在本发明中，所述沉淀污泥回流至厌氧处理、缺氧处理、好氧处理过程中的沉淀污泥的体积比优选为1:(0.9～1.1):(7.5～8.5)，更优选为1:1:8。本发明优选通过上述处理，有利于大幅度减少剩余污泥，便于进行后续压滤浓缩处理。在本发明中，经沉淀处理后，优选将所得沉淀污泥总量的2％～5％作为剩余污泥进行后续压滤浓缩处理。

在本发明中，所述压滤浓缩处理具体是采用板框压滤机对所述沉淀污泥进行压滤。本发明对于所述压滤浓缩处理的具体操作方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。完成所述压滤浓缩处理后，所得浓缩污泥的含水率约为70％；在本发明中，所述浓缩污泥具体可以作为一般固体废物进一步处置。

本发明在所述沉淀处理后得到第三出水，将所述第三出水依次进行絮凝处理和物化沉淀处理，得到达标出水。本发明优选向所述二沉池出水中投加絮凝剂和混凝剂，以对其进行絮凝处理，另投加次氯酸钠去除色度；本发明对于所述絮凝剂和混凝剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的试剂即可，在本发明的实施例中，具体是采用聚合氯化铝(pac)絮凝剂和阴离子聚丙烯酰胺(pam)混凝剂，所述pac絮凝剂中al2o3含量优选为24％，所述pam混凝剂的分子量优选为1200万；其中，以每立方米第三出水计，pac絮凝剂的加药量优选为0.5～1.0kg，pam混凝剂的加药量优选为0.005～0.010kg。本发明通过所述絮凝和脱色处理，去除第三出水的悬浮物(ss)并降低色度，使处理后的污水色度达到40倍以下。

在本发明中，所述物化沉淀处理主要是进一步实现泥水分离，使出水更加清澈，避免污泥流失。本发明对于所述物化沉淀处理的具体操作条件没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操作条件即可。在本发明中，经物化沉淀处理后并通过后续过滤池过滤，所得出水即达到排放标准，可以直接排放。在本发明中，所述物化沉淀处理后得到物化沉淀污泥，本发明优选将所述物化沉淀污泥进行压滤浓缩处理；本发明对于所述压滤浓缩处理没有特殊的限定，参照上述对沉淀污泥进行压滤浓缩处理的方法即可。在本发明中，所述物化沉淀污泥进行压滤浓缩处理后，得到的浓缩污泥含水率约为70％，可以作为一般固体废物进一步处置(每处理1000吨印染染色废水，产生的物化沉淀污泥经压滤浓缩处理后，约得到0.5吨浓缩污泥，有效减少了污泥处理的投资及运行费用)。

在本发明中，通过控制厌氧处理、缺氧处理、好氧处理的污泥浓度在合适的范围内，有利于保证对印染染色废水进行有效脱氮，具体的，厌氧处理的污泥沉降比(sv30)在30％～50％、缺氧处理的污泥沉降比(sv30)在80％～90％、好氧处理的污泥沉降比在70％～80％，物化沉淀处理后所得出水中氨氮和总氮分别降低到10mg/l以下和15mg/l以下，符合排放标准；

在本发明中，为了保证厌氧处理、缺氧处理和好氧处理的污泥浓度在合适的范围内，优选在启动系统时采用城市污水处理厂的污泥浓缩池的活性污泥，使启动期污泥达到污泥浓度要求；本发明对相关步骤的具体操作方式不作限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。

本发明还提供了一种印染废染色水生物处理装置，包括经管道依次连通的厌氧塔、缺氧池、好氧池、二沉池、反应池、物化沉淀池和过滤池；

所述厌氧塔与缺氧池之间设置有泥水混合液回流装置，所述好氧池与缺氧池之间设置有硝化液回流装置；所述二沉池与厌氧塔、缺氧池、好氧池之间分别设置有污泥回流装置，所述二沉池、物化沉淀池与污泥浓缩池连通。

在本发明中，所述厌氧塔优选的包括内循环系统，所述内循环系统包括循环泵(选用管道泵、离心泵均可)，所述循环泵用于将所述厌氧塔出水前的废水回流到所述厌氧塔的布水器中。本发明对所述厌氧塔的具体结构没有特殊限定，采用本领域常规的厌氧塔即可。

在本发明中，所述印染废水生物处理装置在所述厌氧塔前优选的还设置调节池，所述调节池与所述厌氧塔之间设置有厌氧提升泵；所述厌氧提升泵的作用将调节池的出水泵入厌氧塔中；所述厌氧提升泵优选为不锈钢输送泵，所述不锈钢输送泵的过流部件是304不锈钢材质，耐腐蚀。

在本发明中，所述好氧池中优选的设置有可提升式曝气器；本发明对所述可提升式曝气器的结构没有特殊限定，采用本领域常规的可提升式曝气器即可；优选的采用直径φ67mm、长度750mm，1套为4组的可提升式曝气器。

在本发明中，所述二沉池优选为辐流式沉淀池；所述反应池中优选的设置有搅拌机。

在本发明中，所述印染废水生物处理装置中各处理池的形状以及尺寸等没有特殊的限定，根据处理水量、保证相应的处理过程顺利进行即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

以某印染厂的印染染色废水作为待处理印染染色废水进行处理，该厂印染废水的化学需氧量(cod)为2000mg/l，氨氮浓度(nh3-n)为40mg/l，总氮浓度(tn)为50mg/l，色度为300倍，ss为500mg/l，ph:6～8。

s1：收集废水后自流入调节池中调节水质水量；

s2：将调节池的出水通过厌氧提升泵(具体为不锈钢输送泵)提升进入厌氧塔，进行厌氧处理；其中，厌氧处理的温度控制在35～37℃，ph值控制在7.0～8.0，水力停留时间为2天，污泥沉降比(sv30)为30％～50％，水力负荷0.9～1.0kgcod/(m3·d)；

s3:将厌氧塔的出水自流进入缺氧池，控制缺氧池泥水混合液按回流比为150％～300％，回流至厌氧处理过程中，在所述缺氧池的进水口处投加葡萄糖，使所述缺氧池中体系的碳氮比为5:1，进行缺氧处理；其中，缺氧处理的溶解氧≤0.2mg/l，水力停留时间为14h，污泥沉降比(sv30)为80％～90％。

s4：将缺氧池的出水(第二出水)自流进入好氧池，在所述好氧池的进水口处加入碱试剂(质量浓度为20％的naoh溶液)，使体系的ph值控制在7.5～8.5，进行好氧处理；好氧处理阶段的溶解氧为3～5mg/l，曝气量为5～6m³/(m²·h)，污泥沉降比(sv30)为70％～80％；同时，将好氧池产生的硝化液按回流比为350％～400％，回流至缺氧池中；

s5：将好氧池的出水(第三出水)自流至二沉池进行沉淀处理，将所得沉淀污泥部分回流至厌氧、缺氧和好氧池中；将剩余沉淀污泥排入污泥浓缩池中，采用板框压滤机对所述剩余沉淀污泥进行压滤浓缩处理，至所得浓缩污泥的含水率约为70％，之后外运作为一般固体废物处置；

s6：将所述二级沉淀池的出水自流至反应池，在所述反应池的进水口处投加pac絮凝剂(al2o3含量为24％)、pam混凝剂(分子量为1200万)和次氯酸钠，进行絮凝处理；其中，以每立方米第三出水计，所述pac絮凝剂的加药量为1.0kg，所述pam混凝剂的加药量为0.010kg；次氯酸钠的添加量0.5kg。

s7：将所述反应池的出水自流入物化沉淀池进行物化沉淀处理，得到物化沉淀污泥和最终出水；所述物化沉淀污泥排入污泥浓缩池中，采用板框压滤机对所述物化沉淀污泥进行压滤，至所得浓缩污泥的含水率约为70％，之后外运作为一般固体废物处置；所述最终出水溢流至清水池，再经所述清水池的排放口排出。

在该实施例中，经过所述缺氧、好氧处理池处理后的印染染色废水cod小于150mg/l；氨氮浓度小于10mg/l；总氮浓度小于15mg/l；

结果如表1所示：

表1印染染色废水处理去除率预测表(ph和色度外，其他单位为mg/l)

经絮凝处理后，印染废水中悬浮物(ss)被去除且色度降低，经物化沉淀处理后得到的最终出水中cod小于60mg/l，氨氮浓度小于10mg/l，总氮浓度小于15mg/l，达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(gb4287-2012)中的表2的直接排放标准(即cod小于60mg/l)，可直接排放。

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。