专利名称：活性印花废水处理工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理工艺及装置，具体指活性印花废水处理工艺及装置，是利用微生物同步降解活性印花废水COD和N，以及组合物化处理工艺进行活性印花废水脱色的工艺及装置。
背景技术：
使用活性染料进行染色和印花，其生产过程排出的废水叫活性印花废水。活性印花废水的组成有前处理生产废水、染色印花废水。活性印花废水主要污染物成分有浆料(PVA等)、尿素、活性染料、碱剂等。活性印花废水特点有废水量大、有机物浓度高、总氮高、色度高、pH高。一般活性印花企业的废水C0D&3000 4000mg/L，总氮150 500mg/L，色度300 900倍，pH 11 13。
活性印花废水具有高排量、高C0D、高总氮、高色度和高pH的特点，是一种难处理废水，废水超标排放将对生物和自然环境构成极大的危害。活性印花废水处理，目前应用最广的工艺是“综合废水+物化沉淀池+生化池+物化沉淀池”，其中生化处理以A/0及其衍生的A2/0、0/A/0工艺及装置为主，对照《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)，这些工艺及装置处理后的废水C0D、N和色度普遍超标，特别是N超标更为严重，而且废水处理成本高。分析其原因主要有前处理生产废水含有PVA浆料，CODcr浓度很高(10000 25000mg/L)，其COD量占到综合废水COD总量的50%以上，废水可生化性差(B/C比< 0.1)，传统的废水处理工艺及装置，处理后仍有部分PVA未被降解，生化池出水C0D& —般大于500mg/L，再经物化处理后出水C0D&普遍大于300mg/L。印花工序中使用尿素，因此废水中的N含量很高，其中调节池废水的N以有机氮为主，在生化池前端部位，由于氨化作用，废水的N逐步由有机氮转化成氨氮。常规的生物脱氮工艺对高浓度活性印花废水的脱氮效率低，出水氨氮普遍大于90mg/L。废水色度来自染料的发色基团和助色基团，活性印花废水色度高，单一的生化工艺或物化工艺脱色率有限，出水色度普遍大于80倍。同步硝化反硝化理论(SND)和低溶氧控制技术，给生物脱氮提供了新的理论基础和技术手段，同时也产生了相应的生物脱氮装置，上世纪九十年代荷兰和比利时等国家研发了相应的CANON工艺及装置和OLAND工艺及装置。其核心是生化池控制低溶解氧环境，在生化池内实现短程硝化和厌氧氨氧化、好氧硝化和好氧反硝化等生化反应，即同池同步脱氮。但由于该工艺控制低溶氧范围比较窄(0.1 0. 5mg/L)，在高浓度COD和N并存的活性印花废水处理时，COD的降解效率不够理想。
发明内容
为了克服上述工艺及装置的缺陷，本发明的活性印花废水处理工艺及装置，在高浓度COD和N并存的活性印花废水处理时，通过改进生物同步脱氮工艺的曝气方式和提高低溶氧控制范围，在同池同步脱氮的基础上，强化COD降解功能，实现COD和N同池同步降解。同时通过生化脱色工艺和物化脱色工艺的组合，提高脱色率。本发明的技术方案，包括活性印花废水处理工艺及装置，分别介绍如下(I)前处理生产废水，经预处理装置去除COD后，流入调节池与染色印花废水混合；(2)提升到厌氧池脱色和降解COD ；(3)流入生物同步降解池降解COD和N，生物同步降解池有曝气区和泥水分离区，曝气区末端混合液部分回流到进水端，泥水分离区的上部清水，经后处理装置进一步脱色、降解COD至达标排放，泥水分离区底部污泥回流到生物同步降解池；
(4)废水处理过程中的剩余污泥排入污泥处置系统。步骤(I)所述的预处理装置，控制废水呈弱酸性，pH5. 5 7. O。步骤(I)所述的调节池，水力停留时间8 14h，控制废水呈弱碱性，pH 8 9。步骤⑵所述的厌氧池，生化停留时间16 32h。步骤(3)所述的生物同步降解池，溶解氧范围0.1 0. 9mg/L,生化停留时间40 64h，混合液回流比20 30倍。步骤(3)所述的后处理装置，投加脱色絮凝剂。步骤(3)所述的底部污泥回流,回流比6 8倍。步骤(4)所述的剩余污泥排入污泥处置系统，剩余污泥包括预处理装置和后处理装置排放的物化污泥，以及厌氧池和生物同步降解池排放的生化剩余污泥，污泥处置系统按常规进行设计。本发明活性印花废水处理装置，是活性印花废水处理工艺的工程化应用。为了充分发挥上述工艺的最佳效果，本发明对传统的活性印花废水处理工艺及装置作了新的组合，并改进了生化池曝气方式和溶解氧控制。本发明的活性印花废水处理装置，包括以下工艺步骤和装置组成活性印花废水处理装置按废水流经顺序包括预处理装置、调节池、厌氧池、生物同步降解池和后处理装置。所述的预处理装置选用气浮机、表面负荷1. 2 1. 8m3/m2. h。所述的厌氧池，选用UBF (复合型厌氧流化床)，顶部设置废气处置系统，池内上部设置斜管或斜板，中间挂生物填料，底部设置泥斗和排泥管路。所述的生物同步降解池，废水依序经过曝气区和泥水分离区；曝气区底部有曝气管，曝气管选用微孔曝气软管，曝气管间距80 350mm,优选的间距110 220mm ;曝气区末端混合液回流到进水端，混合液回流选用气动提升装置，优选的以空气为动力的气提水泵；泥水分离区有泥水分离装置，选用斜管或斜板装置；泥水分离区底部污泥回流到曝气区，选用气动提升装置，优选的以空气为动力的气提水泵。所述的后处理装置，选用絮凝沉淀池或气浮机。优选的，废水处理水量大于2400m3/d时选用絮凝沉淀池，表面负荷0. 6 1. 2m3/m2. h，废水处理水量小于2400m3/d时选用气浮机，表面负荷1. 6 2. 8m3/m2. h。本发明有益效果生化处理降解废水COD、N和色度，组合物化处理脱色和降解C0D，处理出水达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)，解决活性印花废水COD、N和色度超标的问题，同时降低废水处理成本。
图1，是本发明的活性印花废水处理工艺及装置具体实施方式
的流程示意图；图2，是本发明的活性印花废水处理工艺及装置具体实施方式
的平面示意图；图3，是图2的A-A剖面图。附图中各标记的说明1-预处理装置，2-调节池，3-厌氧池，4-生物同步降解池，5-曝气区，6_泥水分离区，7-后处理装置，8-污泥处置系统，9-混合液回流气动提升装置，10-污泥回流气动提升装置，11-曝气管，12-曝气区在线溶氧仪，13-进水在线流量计，14-进水在线COD仪，15-出水在线COD仪，16-风机，17-风管压力变送器，18-风管电动阀门，19-风机PLC系统，20-风机风管，21-泥水分离装置。
具体实施例方式为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式
进行阐述参见图1、图2和图3，活性印花废水生化处理工艺及装置，其废水处理的步骤及装置如下(I)前处理生产废水，经预处理装置I去除COD后，流入调节池2与染色印花废水混合；(2)提升到厌氧池3脱色和降解COD ；(3)流入生物同步降解池4降解COD和N，生物同步降解池4有曝气区5和泥水分离区6，曝气区5末端混合液部分回流到进水端，泥水分离区6的上部清水，经后处理装置7进一步脱色、降解COD至达标排放，泥水分离区6底部污泥回流到生物同步降解池4 ；(4)废水处理过程中产生的剩余污泥排入泥处置系统8。步骤(I)所述的前处理生产废水的预处理装置1，选用气浮机，预处理装置I的废水沉降比高达80 90%，降低气浮机的污泥负荷有利于泥水分离，控制表面负荷1. 2 1.8m3/m2. h ;废水呈弱酸性有利于PVA浆料和COD的去除，控制pH5. 5 7. 0，可投加硫酸并配套PH自控系统。前处理生产废水先进行预处理，改变了对综合废水全部水量进行预处理的方法，其作用是提高COD的去除效率，提高废水处理经济性，减少污泥排放量。前处理生产废水的水量仅为综合废水的10 15%，但COD量占到综合废水COD总量的50%以上，发明人的多项实践表明，前处理生产废水进行物化预处理，COD去除效率大于50%，调节池2的综合废水C0D&由原来的3000 4000mg/L降低到2000 2500mg/L，有利于后续生化处理，同时还可以减少废水处理费用和物化污泥排放量。步骤⑴所述的调节池2，水力停留时间控制8 14小时，废水呈弱碱性有利于后续生化工艺的脱氮，控制PH8 9，可投加硫酸并配套pH自控系统。调节池2的作用是前处理生产废水经预处理后与染色印花废水混合。前处理生产废水水量小、色度和总氮低、COD高；而染色印花废水水量大、色度和总氮很高、COD相 对较低，调节池2将二路废水混合有利于改善水质条件。步骤(I)所述的预处理装置I和调节池2，前处理生产废水进入预处理装置I前和染色印花废水进入调节池2前，均需配置格栅机和捞毛机。活性印花面料一般为天然纤维织造，废水中短纤比较多，进入废水处理前进行格栅去除。步骤(2)中所述的厌氧池3，选用UBF(复合型厌氧流化床)，生化停留时间16 32h，厌氧池3的作用是脱色和降解部分C0D，同时改善B/C比，有利于后续生化处理，厌氧菌发生水解反应，将大分子水解成小分子，破坏染料分子发色基团和印染助剂助色基团的分子结构，因此厌氧池3是生化工艺的主要脱色工序。厌氧池3高10 12m，顶部设置废气处置系统，上部设置斜管或斜板，中间挂生物填料，底部设置泥斗和排泥管路，采用重力式间歇性排泥，剩余污泥排入污泥处置系统8，上部出水重力流进入生物同步降解池4。步骤(3)所述的生物同步降解池4，采用多点进水与回流混合液进行混合，溶解氧范围0.1 0. 9mg/L,生化停留时间40 64h，MLSS 6000 7000mg/L。生物同步降解池4的作用是池内COD和N同步降解。生物同步脱氮工艺的溶解氧0.1 0. 5mg/L,曝气区5比生物同步脱氮工艺的低溶氧范围有适当的提高，溶解氧范围0.1 0. 9mg/L，表明微生物处于“兼氧”和“好氧”的临界环境中，微生物种群丰富，对有机物的降解机理更多元化。“兼氧”环境中，兼氧异养菌将有机碳和氮杂环等大分子水解成小分子、缺氧反硝化菌将NO2-和N03_还原成N2、厌氧氨氧化菌将氨氧化成N2 好氧”环境中好氧异养菌将有机碳氧化成CO2、好氧硝化菌将氨氧化成NO2-和和少量NO3'好氧反硝化菌将氨氧化成N2。通过上述系列生化反应，实现COD和N同池同步降解。步骤(3)所述的生物同步降解池4的曝气区5，底部有曝气管11接风机风管20，曝气管11间距的80 350mm，优选的110 220mm，池底曝气管11铺设密度较传统的生化工艺提高三倍以上，气泡上升流速慢，气泡无功散发减少，可以提高溶氧效率，降低电耗，同时可以避免强曝气对微生物絮体的剪切，污泥凝聚性好、絮体大、密实度适中；曝气管11为塑料管和其它材质管，直径50 80mm,优选的微孔曝气软管,直径50 65mm,软管上开孔直径小，单位长度开孔数多，上升气泡直径小，在絮体表面粘附着的小气泡有利于有氧呼吸和碳、氮的氧化，而絮体内部的溶解氧不足和碳源的充足有利于反硝化作用的发生，提高COD和N的降解效率。步骤(3)所述的生物同步降解池4的曝气区5，其溶解氧由风机PLC系统19调节，风机PLC系统19主要根据进水在线流量计13、进水在线COD仪14、出水在线COD仪15、曝气区在线溶氧仪12等信号来控制风机16的风量，其对应的控制装置有风管电动阀门18，风管压力变送器17和风机16。步骤(3)所述的混合液回流，回流比根据稀释后进水端水质、B/C、C/N等参数计算，回流比20 30倍。在高浓度活性印花废水处理时，混合液的高倍化回流，使曝气区5进水端各项水质指标和生物同步降解池4的运行参数更稳定，抵抗冲击能力更强，微生物特征化明显，生物同步降解池4内活性污泥浓度增高，微生物数量的极大化，提高COD和N降解效率，同时减小池容量，减少污泥排放量。步骤(3)所述的泥水分离区6，有泥水 分离装置21，选用斜管或斜板装置；澄清区表面负荷0. 5 1. OmVm2. h ;底部污泥回流，回流比6 8倍，其作用是稀释水质，增加曝气区5的MLSS，同时防止泥水分离区6底部污泥沉积。步骤(3)所述的后处理装置7，投加脱色絮凝剂，进一步脱色和降解C0D。选用絮凝沉淀池或气浮机，优选的，废水处理水量大于2400m3/d时选用絮凝沉淀池，表面负荷0. 6 1.2mVm2. h，废水处理水量小于2400m3/d时选用气浮机，表面负荷1. 6 2. 8m3/m2. h。步骤(3)所述的混合液回流和污泥回流，选用混合液回流气动提升装置9和污泥回流气动提升装置10，优选的以空气为动力的气提水泵。混合液回流和污泥回流提升高度很小(0.1 0. 3m)，气动提升装置比较机电水泵的超液位提升，理论上节省电耗5倍以上。在具体实施时，可通过调整气动提升装置的进气阀门来控制回流量和回流比，气动提升装置的气源来自风机16。步骤(4)所述的污泥处置系统，按常规进行设计。预处理装置I和后处理装置7排放的物化污泥，厌氧池3和生物同步降解池4排放的生化污泥，这些剩余污泥排入污泥储池和污泥浓缩池，然后提升到污泥处置系统，污泥处置系统主要为污泥脱水机及配套设备。实施例某印染厂活性印花废水处理 原处理工艺及装置“调节池+絮凝沉淀池+厌氧池+生物接触氧化+絮凝沉淀池”，废水处理出水C0D&600 700mg/L，氨氮110 150mg/L，色度120 140倍。应用本发明进行工艺及装置调整，调整后的工艺及装置为“调节池+厌氧池+生物同步降解池+絮凝沉淀池”，工艺参数为1、前处理生产废水气浮预处理装置，出水pH 6. 5，C0DCr6300mg/L ；2、调节池，混合废水C0DGr2460mg/L，氨氮178mg/L，色度420倍，pH8 8. 7，水力停留时间12h ；3、厌氧池，生化停留时间24h，出水C0D&1817mg/L，色度180倍；4、生物同步降解池，溶解氧范围0. 3 0. 9mg/L,生化停留时间48h，MLSS6100 6800mg/L,出水 C0D&276mg/L，CODcr 去除容积负荷 0. 8KgC0D/m3. d，出水氨氮 3mg/L，氨氮去除容积负荷0.1Kg氨氮/m3. d,出水色度120倍；5、混合液回流比22倍，污泥回流比6倍，回流设备为气提水泵；6、泥水分离区采用斜管澄清，表面负荷0. 6m3/m2. h ；7、后处理装置选用气浮机，控制表面负荷2. 0m3/m2.h，投加脱色絮凝剂，出水C0D&181mg/L,氨氮 3mg/L,色度 48 倍；8、干污泥排放量，折合每千吨废水排放污泥2. 5吨，比原工艺减少38% ；9、运行直接费用，折合每吨废水2. 2元，比原工艺减少35%。
权利要求
1.活性印花废水处理工艺，其特征在于处理步骤如下 (1)前处理生产废水，经预处理装置去除COD后，流入调节池与染色印花废水混合； (2)提升到厌氧池脱色和降解COD； (3)流入生物同步降解池降解COD和N，生物同步降解池有曝气区和泥水分离区，曝气区末端混合液部分回流到进水端，泥水分离区的上部清水，经后处理装置进一步脱色、降解COD至达标排放，泥水分离区底部污泥回流到生物同步降解池； (4)废水处理过程中产生的剩余污泥排入污泥处置系统。
2.根据权利要求1所述的活性印花废水处理工艺，其特征在于步骤(I)所述的预处理装置，控制废水呈弱酸性，pH5. 5 7. O。
3.根据权利要求1所述的活性印花废水处理工艺，其特征在于步骤(I)所述的调节池，水力停留时间8 14h，控制废水呈弱碱性，pH 8 9。
4.根据权利要求1所述的活性印花废水处理工艺，其特征在于步骤(2)所述的厌氧池，生化停留时间16 32h。
5.根据权利要求1所述的活性印花废水处理工艺，步骤(3)所述的生物同步降解池，溶解氧范围O.1 O. 9mg/L，其特征在于生物同步降解池的生化停留时间40 64h，混合液回流比20 30倍。
6.根据权利要求1所述的活性印花废水处理工艺，其特征在于步骤(3)所述的后处理装置，投加脱色絮凝剂。
7.根据权利要求1所述的活性印花废水处理工艺，其特征在于步骤(3)所述的底部污泥回流，回流比6 8倍。
8.根据权利要求1所述的活性印花废水处理工艺，应用于工程的活性印花废水处理装置，其特征在于按废水流经顺序包括预处理装置、调节池、厌氧池、生物同步降解池和后处理装置。
9.根据权利要求8所述的活性印花废水处理装置，其特征在于所述的预处理装置选用气浮机，表面负荷1. 2 1. 8m3/m2. h。
10.根据权利要求8所述的活性印花废水处理装置，其特征在于所述的厌氧池，选用UBF(复合型厌氧流化床)，池顶设置废气处置系统，池内上部设置斜管或斜板，中间挂生物填料，底部设置泥斗和排泥管路。
11.根据权利要求8所述的活性印花废水处理装置，所述的生物同步降解池，曝气管选用微孔曝气软管，曝气管间距110 220mm，其特征在于生物同步降解池有曝气区和泥水分离区；曝气区末端混合液回流到进水端，混合液回流选用气动提升装置，优选的以空气为动力的气提水泵；泥水分离区有泥水分离装置，选用斜管或斜板装置；泥水分离区底部污泥回流到曝气区，选用气动提升装置，优选的以空气为动力的气提水泵。
12.根据权利要求8所述的活性印花废水处理装置，其特征在于所述的后处理装置，选用絮凝沉淀池或气浮机，优选的，废水处理水量大于2400m3/d时选用絮凝沉淀池，表面负荷O. 6 1. 2m3/m2. h，废水处理水量小于2400m3/d时选用气浮机，表面负荷1. 6 2. 8m3/m2. h0
全文摘要
本发明涉及活性印花废水处理工艺及装置。其工艺步骤和装置组成有前处理生产废水经预处理装置去除COD后，流入调节池与染色印花废水混合；流入厌氧池脱色和降解COD；流入生物同步降解池降解COD和N，并有末端混合液回流到进水端；流入泥水分离区，上部清水经后处理装置，进一步脱色和降解COD至达标排放，底部污泥回流到生物同步降解池进水端；剩余污泥排入污泥处置系统。本发明有益效果生化处理降解废水COD、N和色度，物化处理脱色和降解COD，处理出水达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)，解决活性印花废水COD、N和色度超标的问题，同时降低废水处理成本。
文档编号C02F103/30GK103011516SQ20121055459
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者奕锦伟, 陆志鸿, 王峥嵘, 金自学 申请人:杭州绿色环保技术开发有限公司