一種印染廢水處理工藝的制作方法

一種印染廢水處理工藝，屬于污水處理技術領域。

背景技術：

印染廢水是加工棉、麻、化學纖維及其混紡產品為主的印染廠排出的廢水。印染廢水水量較大，每印染加工1噸紡織品耗水100～200噸，其中80～90％成為廢水。紡織印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、堿性大、水質變化大等特點，屬難處理的工業廢水之一，廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質、砂類物質、無機鹽等。

印染廢水主要處理對象是堿度，不易生物降解或生產降解速度極為緩慢的有機質，染料色素以及有毒物質。在美國，印染污水多數采用二級處理，即物化預處理與生化處理品相結合的工藝路線，個別企業使用了三級處理系統，即在生化處理以后增加活性炭吸附處理。日本的紡織印染企業采用的處理工藝與美國相仿，但應用臭氧化處理的情況多一些。在我國，處理印染廢水也主要采用物化處理與二級特殊化處理工藝結合，其中物化處理以混凝沉淀和混凝氣浮為主，而在已經投入運行的生化處理設施中，大部分采用了活性污泥法。然而，現有技術中，易出現死角和短流現象，且處理能耗高，出水水質不穩定。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種印染廢水處理工藝，印染廢水處理采用清濁分流，單獨處理的方式。退漿廢水是印染生產過程中產生的污染物濃度最高的廢水。本發明的技術方案如下：

一種印染廢水處理工藝，具體步驟如下：

(1)退漿廢水首先進調節池，加酸調節pH，使得pH在6-8之間，經泵提升至厭氧反應器，在厭氧菌的作用下，將廢水中的有機物轉化成甲烷、二氧化碳和水，同時將廢水中難降解的大分子有機物開環斷鍵，變成小分子有機物，然后上清液自流至調節沉淀池；

(2)除退漿廢水外的其他綜合廢水經管道收集后與厭氧后的退漿水進入調節沉淀池后，沉淀8h，上清液經泵提升至厭氧反應池，在厭氧菌的作用，破壞染料的發色基團和產生甲烷等物質，降低廢水中的有機物濃度，然后廢水經一沉淀池，沉淀10h，泥水分離后，上清液自流至A/O池，在好氧菌和硝化、反硝化菌的作用下，徹底降解有機物和氨氮；

(3)廢水經A/O池進入二沉池，經A/O處理后的廢水中仍含有部分難降解的有機物，在二沉池中沉淀10h后，二沉池中的污泥送入A/O池中，剩余污泥送入調節池中；

(4)在二沉池的出水口設有微電解反應器，使用碳微電解作為填料對污水進行深度處理，在為電解反應器中的鐵碳池后面加入雙氧水，利用鐵碳反應中產生的亞鐵與雙氧水結合，進一步強化廢水處理；

(5)經過步驟(4)處理的廢水進入加藥池，藥劑為Fenton試劑，添加量為0.02-0.05kg/m³，廢水經加藥池進入三沉池，在三沉池中堿的調節作用下，進行混合沉淀10h，三沉池中的污泥送入調節沉淀池，上清液進入一體化XHOC池，經過一體化XHOC池處理后上清液進入終沉池，沉淀10小時后，上清液經過氧化塘，進入砂濾罐，經砂濾罐流出的處理水為標準的排放水，砂濾罐的反沖洗水送入調節沉淀池中。優選的，Fenton試劑的添加量為0.035kg/m³。

進一步的，本發明一體化XHOC池中為重復利用的活性炭，活性炭采用氣動隔膜泵從XHOC池內循環打到隔膜式板框壓濾機，經脫水后，進行再生，重復利用。

本發明以生化處理為主，因此，污泥的產生量少，整個處理工藝產生的污泥送入污泥濃縮池中，經脫水機脫水，將脫水后的污泥進行焚燒，不產生二次污染；污泥濃縮池的上清液和脫水機中脫出的水送入調節沉淀池中進行處理。

本發明印染廢水處理工藝的特點：

(1)退漿水作為印染廢水中最難處理的部分，具有成分復雜，污染物濃度高，色度深、堿性強的特點。本發明處理工藝中首先將退漿水進行厭氧處理，處理效果穩定，COD去除率在60％以上，PVA去除率達到85％以上，可生化性由0.1提高到0.5，產生的沼氣實現資源化利用，并且使后續好氧生化的去除率由65％提高到85％，對整個系統的穩定達到發揮了重要的作用。

(2)經厭氧處理后的退漿廢水與低濃度的廢水經過調節沉淀池沉淀和厭氧反應池處理，借助厭氧菌的作用，將廢水中的染料分子開環斷鍵，破壞發色集團。

(3)好氧生化系統采用A/O工藝。在A/O池內設有內循環系統，保障生物的硝化與反硝化功能，確保生物脫氮效果。A/O硝化反硝化系統由缺氧段與好氧段組成，具有生物脫氮功能。缺氧池是在缺氧條件下，通過混合液回流，以原廢水中的有機物作為反硝化細菌的碳源，使廢水中的NO₂^-、NO₃^-還原成N₂達到脫氮的作用，這樣在去除有機物的同時氨氮含量得到有效降解。

缺氧池內設有微曝裝置，控制溶解氧＜0.5mg/L。

缺氧池出水自流進入好氧池進行硝化反應，大量的有機物在此得以去除，氨氮的去除主要集中在缺氧-好氧段，氨氮的去除過程如下：

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)為生物硝化過程，是在好氧條件下，通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過程。

(c)(d)為生物反硝化過程，是在缺氧條件下，通過反硝化菌的作用，將NO₂^－—N和NO₃^－—N還原成N₂的過程。在生物反硝化過程中，同時也可使有機物氧化分解，從而降低廢水中污染物含量。

凈化后廢水與活性污泥在二次沉淀池內進行分離，上層出水排放；分離濃縮后的污泥一部分返回曝氣池(A/O池)，以保證曝氣池內保持一定濃度的活性污泥，其余為剩余污泥，剩余污泥送入調節池中。

活性污泥通常為黃褐色(有時呈鐵紅色)絮絨狀顆粒，也稱為“菌膠團”或“生物絮凝體”，活性污泥具有較大的比表面積。活性污泥由有機物和無機物兩部分組成，組成比例因污泥性質的不同而異。活性污泥中有機成分主要由生長在活性污泥中的微生物組成，這些微生物群體構成了一個相對穩定的生態系統和食物鏈，其中以各種細菌及原生動物為主，也存在著真菌、放線菌、酵母菌以及輪蟲等后生動物。在活性污泥上還吸附著被處理的廢水中所含有的有機和無機固體物質，在有機固體物質中包括某些惰性的難以被細菌降解的物質。

(4)一體化XHOC池(生物質活性炭內循環流化床工藝)

生物質活性炭循環流化床技術是一種融合PACT、內循環流化床和泥水分離技術于一體的新型的生物膜法工藝，其載體在流化床內呈流化狀態，使固(生物膜)、液(廢水)、氣(空氣)3相之間得到充分接觸，顆粒之間劇烈碰撞，生物膜表面不斷更新，微生物始終處于生長旺盛階段。該技術能使床內保持高濃度的生物量，傳質效率極高，從而使廢水的基質降解速度快，水力停留時間短，運轉負荷比一般活性污泥法高10-20倍，耐沖擊負荷能力強。另外，該技術具有占地面積小等優點，使它越來越受到水處理界的重視。經過不斷改進的XHOC技術，具有一系列新的特點，具體表現在：

a、可控制生物膜厚度的過度增長。由于氣、液、固在升流區和降流區之間循環流動，循環速度很大，載體卻不易被帶出反應器外，在一般情況下，循環速率遠大于載體終端沉速，流體造成的剪切作用可有效地控制生物膜厚度，以避免過厚的生物膜引起的內傳質阻力增大，使反應器中生物膜保持較高的活性。

b、載體流失量少。由于反應器內的紊動剪切及摩擦可使過厚的生物膜自行脫落，因此可防止載體的大量流失。

c、載體流化性能好。該反應器實現了良好的載體分流。同時，載體在升流區和降流區之間循環流動，所受到的摩擦，剪切力基本相同，不存在傳統三相流化床中的載體分層現象，載體流化具有良好的均勻性，這對于生物膜的良好生長十分有利。

d、氧的轉移效率高。液體在升流管和降流管之間循環流動，循環液體將升流管中的一些小氣泡挾帶進入降流管，只有部分氣體從頂部逸出，使氣液接觸時間延長，故充氧效率高。

(5)微電解工藝介紹

1)原理

將鐵屑和碳顆粒浸沒在弱酸性廢水中時，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數個微原電池。這些細微電池是以電位低的鐵成為陽極,電位高的碳做陰極，在含有酸性電解質的水溶液中發生電化學反應。由于Fe和C之間存在1.2V的電極電位差，因而會形成無數的微電池系統，在其作用空間構成一個電場，陽極反應生成大量的Fe2+進入廢水，進而氧化成Fe3+，形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑。陰極反應產生大量新生態的[H]和[O],在偏酸性的條件下，這些活性成分均能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應，使有機大分子發生斷鏈降解，從而消除了有機物尤其是印染廢水的色度，提高了廢水的可生化性，且陰極反應消耗了大量的H+生成了大量的OH-,這使得廢水的pH值也有所提高。

2)特點

由于生化后的廢水pH較低，接近7，因此，投加的酸成本相對原水調節低很多。同時隨著微電解反應的進行，廢水的pH又會上升，從而降低了后續中和費用。

(6)“芬頓處理系統”的原理及工藝特點如下：

FENTON工藝介紹

FENTON工藝是利用Fenton試劑開發的一種污水處理工藝，相對其他高級氧化劑而言，Fenton法具有操作過程簡單、反應物易得、費用便宜、無需復雜設備、對后續的生化處理沒有毒害作用且對環境友好等優點，已逐漸應用于制漿造紙、染料、防腐劑、顯相劑、農藥等廢水處理工程中，并具有很好的應用前景。

Fenton試劑的氧化機理

一般來說，氧化劑的氧化能力與其標準電極電位相一致，而羥基自由基(HO·)比其他常見氧化劑具有更高的標準電極電位，也就具有更高的氧化能力。

HO·活性基團上的光子能量相當于3327℃高溫的熱能，在此高溫下足以使有機物迅速“燃燒”，并最終氧化分解為CO₂和H₂O，使污水的COD大大降低，達到凈化水質的目的。

Fenton試劑是在酸性條件下通過Fe²⁺的激發，使H₂O₂產生具有極高的氧化性的HO·，氧化分解有機物及還原性物質。反應過程如下：

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

羥基自由基降解有機污染物的反應機理作為高級氧化技術的原理,就是利用其超強氧化性能實現對難以降解物質的深度氧化。Fenton法是一種均相催化氧化法，在含有亞鐵離子的酸性溶液中投加過氧化氫時，在催化劑作用下，H₂O₂能產生活潑的羥基自由基，從而引發和傳播自由基鏈反應，加快有機物和還原性物質的氧化。反應體系內羥基自由基(·OH)首先與有機污染物RH反應生成游離基R·,R·進一步氧化生成CO₂和H₂O，從而使有機污染物最終得以降解。

本發明中的厭氧反應器，自上而下包括沉淀區、上層三相分離區、下層三相分離區和旋流布水區，沉淀區的側壁上設有出水口，沉淀區的上方設有兩個氣液分離器和一個脈沖布水器，脈沖布水器底部設有脈沖布水管，脈沖布水管延伸至旋流布水區底部的反射錐內，脈沖布水器的頂部與進水管連接，上層三相分離區內設有上層三相分離器，下層三相分離區內設有下層三相分離器，上層三相分離器通過沼氣管與氣液分離器相連，下層三相分離器通過沼氣氣提管與氣液分離器相連，沼氣氣提管上設有進氣管，氣液分離器頂部設有沼氣排放管，氣液分離器底部設有下降管，下降管延伸至旋流布水區底部的反射錐內，旋流布水區設有排泥管。

進一步的，所述旋流布水區內設有循環布水裝置，循環布水裝置包括導水管、泵和多個布水口，布水口與導水管相連，導水管的另一端與上層三相分離區相連，布水口開口于反射錐內，泵設置在導水管上。進一步的，導水管上設有閥門。

進一步的，沼氣排放管上設有閥門。

厭氧反應器工作時：

(1)水的運行過程：廢水首先進入脈沖布水器，經脈沖布水管流至旋流布水區的底部反射錐內，然后經反射錐的邊緣旋轉向上，在污泥層內，廢水中的有機物與污泥層中的厭氧微生物充分接觸，被轉化為甲烷、二氧化碳和水，污泥上吸附了甲烷、二氧化碳等氣泡后，密度降低而上浮，至下層三相分離器后，出現第一次氣、固、液的分離，氣體攜帶大量的液體經沼氣氣提管上升至氣液分離器，在氣液分離器內氣體與液體分離，沼氣沿沼氣管排出，水沿下降管重新回到底部的反射錐。廢水經下層三相分離器后，繼續上升，廢水中的少量有機物繼續被降解，轉化成甲烷、二氧化碳和水，在上層三相分離區進一步分離，沼氣經沼氣管進氣液分離器，固體污泥脫出沼氣后，密度增加，在重力的作用下，經下降管底部沉淀，廢水則經沉淀區進一步與污泥分離后，經出水口排出池外。

(2)泵循環過程：在旋流布水區設有循環布水裝置，循環布水裝置包括多個布水口和導水管，導水管上設有泵。對于難降解的廢水，產生的沼氣較少，僅靠氣提循環，難以達到很高的處理效果。利用循環布水裝置，將處理后的廢水循環至反射錐內，強化反射錐出水流速和泥水混合動力。

(3)脫硫作用：厭氧過程中會產生大量的硫化氫，若不及時脫除，會抑制甲烷菌的活性。該反應器內，通過在沼氣氣提管上安裝進氣管，通入適量氧化性氣體，如空氣，將硫化氫氧化成單質硫，通過沼氣氣提管的不斷循環，將沼氣排出的同時，將廢水中的硫化氫氧化，達到降低硫化氫毒性的作用。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

(1)本發明融合了壁面射流力學、物相強化傳質、紊流剪切等技術，切實避免了死角，短流現象的發生。

(2)氧化反應器具有罐體高度低、絮狀污泥啟動快、顆粒污泥的產生率高，無堵塞、無死角、無沉積、耐沖擊負荷的能力強的特點。

(3)進水pH范圍廣，可適應不同pH的變化，能夠確保出水穩定，和很高的去除率。

(4)耐低溫性強，在11℃的情況下，長期運行，仍能保持與中溫相同的去除率，這主要與傳質效率高有關。

(5)處理能耗低，效率高，出水水質穩定，適用于各種濃度有機污染物的處理，操作簡單，運行方便。

(6)氧化反應器頂部的裝置可去除硫化氫，避免硫化氫的毒性作用抑制甲烷菌的活性。該反應器綜合兩相厭氧反應器的特點，對于高硫酸根廢水具有較高的處理效果。

附圖說明

圖1為本發明印染廢水處理工藝圖；

圖2為氧化反應器結構示意圖。

符號說明：

1.沉淀區、2.上層三相分離區、3.下層三相分離區、4.旋流布水區、5.出水口、6.氣液分離器、7.脈沖布水器、8.脈沖布水管、9.反射錐、10.進水管、11.上層三相分離器、12.下層三相分離器、13.沼氣管、14.沼氣氣提管、15.進氣管、16.沼氣排放管、17.下降管、18.排泥管、19.循環布水裝置、20.布水口、21.導水管、22.泵。

具體實施方式

下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但實施例僅是范例性的，并不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護范圍內。

實施例1一種印染廢水處理工藝，如圖1所示，具體步驟如下：

(1)退漿廢水首先進調節池，加酸調節pH，使得pH在6-8之間，經泵提升至厭氧反應器，在厭氧菌的作用下，將廢水中的有機物轉化成甲烷、二氧化碳和水，同時將廢水中難降解的大分子有機物開環斷鍵，變成小分子有機物，然后上清液自流至調節沉淀池；

(2)除退漿廢水外的其他綜合廢水經管道收集后與厭氧后的退漿水進入調節沉淀池后，沉淀8h，上清液經泵提升至厭氧反應池，在厭氧菌的作用，破壞染料的發色基團和產生甲烷等物質，降低廢水中的有機物濃度，然后廢水經一沉淀池，沉淀10h，泥水分離后，上清液自流至A/O池，在好氧菌和硝化、反硝化菌的作用下，徹底降解有機物和氨氮；

(3)廢水經A/O池進入二沉池，經A/O處理后的廢水中仍含有部分難降解的有機物，在二沉池中沉淀10h后，二沉池中的污泥送入A/O池中，剩余污泥送入調節池中；

(4)在二沉池的出水口設有微電解反應器，使用碳微電解作為填料對污水進行深度處理，在為電解反應器中的鐵碳池后面加入雙氧水，利用鐵碳反應中產生的亞鐵與雙氧水結合，進一步強化廢水處理；

(5)經過步驟(4)處理的廢水進入加藥池，藥劑為Fenton試劑，添加量為0.02-0.05kg/m³，廢水經加藥池進入三沉池，在三沉池中堿的調節作用下，進行混合沉淀10h，三沉池中的污泥送入調節沉淀池，上清液進入一體化XHOC池，經過一體化XHOC池處理后上清液進入終沉池，沉淀10小時后，上清液經過氧化塘，進入砂濾罐，經砂濾罐流出的處理水為標準的排放水，砂濾罐的反沖洗水送入調節沉淀池中；

所述一體化XHOC池中為重復利用的活性炭，活性炭采用氣動隔膜泵從XHOC池內循環打到隔膜式板框壓濾機，經脫水后，進行再生，重復利用。

實施例2處理本發明印染廢水處理工藝產生的最終污泥

整個處理工藝產生的最終污泥送入污泥濃縮池中，經脫水機脫水，將脫水后的污泥進行焚燒，不產生二次污染；污泥濃縮池的上清液和脫水機中脫出的水送入調節沉淀池中進行處理。

實施例3本發明處理工藝中的厭氧反應器

如圖2所示，厭氧反應器自上而下包括沉淀區1、上層三相分離區2、下層三相分離區3和旋流布水區4，沉淀區1的側壁上設有出水口5，沉淀區1的上方設有兩個氣液分離器6和一個脈沖布水器7，脈沖布水器7底部設有脈沖布水管8，脈沖布水管8延伸至旋流布水4區底部的反射錐9內，脈沖布水器7的頂部與進水管10連接，上層三相分離區2內設有上層三相分離器11，下層三相分離區3內設有下層三相分離器12，上層三相分離器11通過沼氣管13與氣液分離器6相連，下層三相分離器12通過沼氣氣提管14與氣液分離器6相連，沼氣氣提管14上設有進氣管15，氣液分離器6頂部設有沼氣排放管16，氣液分離器6底部設有下降管17，下降管17延伸至旋流布水區4底部的反射錐9內，旋流布水區4設有排泥管18，旋流布水區4內設有循環布水裝置19，循環布水裝置19包括導水管21、泵22和多個布水口20，布水口20與導水管21相連，導水管21的另一端與上層三相分離區2相連，布水口20開口于反射錐9內，泵22設置在導水管21上，導水管21上設有閥門；沼氣排放管16上設有閥門。