申请日2015.09.06
公开(公告)日2016.01.20
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其具体步骤为：(1)将高盐有机颜料废水经管道输送至调节池，池底设有曝气系统对废水进行充分的均质混匀，使废水均质均量，为后续系统提供稳定进水;(2)调节池出水经泵的作用进入电催化氧化系统，得到电催化氧化的废水;(3)将通过电催化氧化的废水通过输送泵输送至后续的水解酸化池，得到电催化氧化处理后的废水;(4)水解酸化系统的出水经泵的作用进入到MBR系统，最终得到处理后的水。本发明具有更高效率，能将绝大多数废水中的偶氮基、稠环芳烃、苯、萘、蒽、醌类有机物、芳香胺类化合物、芳香族硝基化合物等都得到一定程度的去除，从而使废水的毒性大大降低。
摘要附图
权利要求书
1.一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其特征在于，其具体步骤为：
(1)将高盐有机颜料废水经管道输送至调节池，池底设有曝气系统对废水进行充分的均质混匀，使废水均质均量，为后续系统提供稳定进水;
(2)调节池出水经泵的作用进入电催化氧化系统，得到电催化氧化的废水;
(3)将通过电催化氧化的废水通过输送泵输送至后续的水解酸化池，得到电催化氧化处理后的废水;
(4)水解酸化系统的出水经泵的作用进入到MBR系统，最终得到处理后的水。
2.如权利要求1所述的一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，电催化氧化系统以石墨为阴极，钛涂钌电极为阳极，整个反应器为长方形，阴极和阳极的极板分别放置在反应器的两端，极板宽度与反应器内宽度一致。
3.如权利要求1所述的一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，电催化氧化系统的两极板内的反应区分为5个反应区，不同区域由橡胶网格板分开，各个区域内装填有复合催化填料。
4.如权利要求1所述的一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，电催化氧化系统的复合催化填料的主要成分为活性炭粉和铁，其质量比为10∶0.1～10∶1，复合催化填料被压制成蜂窝长方形状;废水从反应器的一端进入，另一端流出。
5.如权利要求1所述的一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，水解酸化池中的池内安装有生物绳填料。
6.如权利要求1所述的一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，生物绳填料的材质是PP或PE，填料上附着有生物膜，在水解酸化池内水的溶解氧浓度控制在≤2mg/L。
7.如权利要求1所述的一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，解酸化池内设置有潜水搅拌器，通过水力搅拌作用，以避免污泥在水解酸化池底部沉积。
8.如权利要求1所述的一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其特征在于，在所述的步骤(3)中，水解酸化池为一端为进水，另一端为出水，进水管为穿孔管，出水设置出水槽;出水槽内开孔通向后续MBR反应池。
9.如权利要求1所述的一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其特征在于，在所述的步骤(4)中，MBR系统包括MBR反应池，MBR反应池包含集水管，膜组件，鼓风机，曝气管，污泥泵和自吸泵;集水管通过膜组件相连通，而膜组件的下部设置曝气管，在MBR反应池的底部两端分别设置污泥泵和鼓风机，污泥泵通过管道与剩余污泥排放口相连，而在集水管的上端与自吸泵相连。
说明书
一种高盐有机颜料生产废水的处理方法
【技术领域】
本发明涉及一种高盐有机颜料生产废水的新型处理工艺，具体涉及电催化氧化系统、水解酸化和MBR系统，将废水中的CODCr降解至满足企业污水纳管标准。
【背景技术】
颜料生产废水主要产生在重氮化反应和偶合反应后的压滤、漂洗两道工序中。压滤产生的废水一般称为废母液，它的主要成分为流失的偶氮颜料、生产原料及生产过程中的副产物;漂洗工序产生的过滤水、冲洗水等低浓度废水水量为废母液水量的3～4倍左右。因此偶氮颜料废水有以下特点：
(1)CODCr高，有的高达几十万mg/L，性质稳定，甚至完全不能降解。
(2)色度高，从500～500000倍都有，有些废水呈现明亮颜色且不透光。
(3)废水中含有大量不易降解的无机盐、重金属以及非金属N、P、S的化合物，还含有硝基、烃基、氨基、卤素、烷基、磺酸基、竣酸基以及上述基团混合取代的芳香烃、稠环芳香烃、杂环芳香烃、脂肪烃、不饱和脂肪烃化合物，又由于废水中含有副产物、杂质、未反应的原料及漏滤产品(据悉在染料生产过程中，每生产1吨染料，要随废水损失2%的产品)，因此废水的B/C 较低，难生物降解;
(4)颜料的生产的工序多品种多、产量小，因此排水水质水量随颜料生产变化影响较大。
基于对颜料的生产工艺、性能、结构、特征上的研究，颜料废水具有很强的毒性。有毒成分可分为无机和有机两大类。主要的无机有毒成分有重金属类，如铜、铬、汞等;盐类，如亚硝酸盐、钾盐等;其他还有铁、硒、卤化物等。有毒的有机成分主要有：苯、萘、蒽、醌类有机物、芳香胺类化合物、芳香族硝基化合物等，其中联苯等多苯环取代化合物，毒性较大。颜料废水如果排放到公共水系统其中的有毒成分将严重污染环境。
目前国内外学者对偶氮染料废水处理均做了大量的研究工作，由于颜料废水中的有机物含量很高，且废水量较大，从处理成本等考虑单纯的采用物理、化学等处理方法进行处理时期处理费用很高，超出企业承受范围，且单纯的物化法也难以保证废水的处理效果，因此目前所采用的方法主要是物理法、化学法、生物法及其组合方法。常见的处理方法如下表1。
表1常见染料废水处理方法及其优缺点
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，以解决高盐有机颜料废水的处理难题，使用本工艺处理后的有机颜料废水中CODCr≤500mg/L，满足纳管要求，避免了对后续统一生化处理时对生化系统的负荷冲击，从而保证最终出水的稳定性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，其具体步骤为：
(1)将高盐有机颜料废水经管道输送至调节池，池底设有曝气系统对废水进行充分的均质混匀，使废水均质均量，为后续系统提供稳定进水;
(2)调节池出水经泵的作用进入电催化氧化系统，得到电催化氧化的废水;
电催化氧化系统以石墨为阴极，钛涂钌电极为阳极，整个反应器为长方形，阴极和阳极的极板分别放置在反应器的两端，极板宽度与反应器内宽度一致;在两极板内的反应区分为5个反应区，不同区域由橡胶网格板分开，各个区域内装填有复合催化填料，其主要成分为活性炭粉和铁，其质量比为 10∶0.1～10∶1，复合催化填料被压制成蜂窝长方形状;废水从反应器的一端进入，另一端流出;
(3)将通过电催化氧化的废水通过输送泵输送至后续的水解酸化池，得到电催化氧化处理后的废水;
水解酸化工艺是集沉淀、吸附、生物凝聚、生物降解于一体的高效处理单元工艺，该工艺在实际运行中的主要目的是继续提高可生化性。池内安装有生物绳填料，系统在运行过程中生物填料上会附着有生物膜，生物绳填料填料的材质是PP或PF，生物绳填料上附着有大量生物膜，在水解酸化池内水的溶解氧浓度控制在≤2mg/L，生物膜上有大量兼氧菌，可通过生物代谢分解废水中的有机物，可将大分子有机物分解为小分子有机物;水解酸化池内设置有潜水搅拌器，通过水力搅拌作用，以避免污泥在水解酸化池底部沉积;水解酸化池为一端为进水，另一端为出水，进水管为穿孔管，出水设置出水槽;出水槽内开孔通向后续MBR池。
(4)水解酸化系统的出水经泵的作用进入到MBR系统，最终得到处理后的水。
MBR系统内包括MBR反应池，MBR反应池包含集水管，膜组件，鼓风机，曝气管，污泥泵和自吸泵，膜组件包含膜元件;集水管通过膜组件相连通，而膜组件的下部设置曝气管，在MBR反应池的底部两端分别设置污泥泵和鼓风机，污泥泵通过管道与剩余污泥排放口相连，而在集水管的上端与自吸泵相连。曝气管鼓出的气泡会冲刷膜组件中膜元件表面，防止污染物在膜表面附着。
MBR是传统活性污泥法和膜分离技术的有机结合，通过膜元件和膜组件实现泥水分离，代替了传统活性污泥法中的二沉池。MBR系统内包括了曝气盘、平板超滤的膜元件和膜组件、污泥泵，曝气管用于给池内微生物提供充足的氧气，确保池内溶解氧≥4mg/L，需要依靠好氧微生物降解废水中有机物，有机物是作为食物被微生物摄取，最终转化为二氧化碳、水和微生物自身。平板超滤膜组件用于实现泥水分离，外部会有自吸泵将透过膜将池内的水往外吸，也就是说MBR出水就是通过膜元件和膜组件过滤的出水，因此出水水质好。污泥泵是用于将MBR池内的多余的污泥排出池内，使池内保持一定的污泥浓度。
一种高盐有机颜料生产废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)将高盐有机颜料废水经管道输送至调节池，池底设有曝气系统对废水进行充分的均质混匀，使废水均质均量，为后续系统提供稳定进水;
(2)调节池出水经泵的作用进入电催化氧化系统，该系统的主要目的在于降解废水中的大分子有机物至小分子有机物甚至直接矿化成CO2+H2O，从而降低废水中的CODCr。本电催化氧化系统的核心技术在于电催化和复合填料催化氧化技术，属于高级氧化一种，但是与其他一般高级氧化方法相比，其运行成本低、运行操作简单方便、对高盐有机颜料废水具有十分显著的处理效果。本电催化氧化系统中以石墨为阴极，钛涂钌电极为阳极，以多相复合催化剂填充在催化剂柱内，在不同条件下，阳极上发生直接或间接反应：
阳极2Cl-+2e-→Cl2
Cl2+H2O→HClO+HCl
OH-离子扩散到阳极周围的液层中和次氯酸反应生成ClO-：
HClO+OH-→H2O+ClO-
在ClO-逐渐积聚时的下一步过程，可看做是获得氯酸和O2的电化学过程：
12ClO-+6H2O+12e-→4HClO3+8HCl+3O2
OH-离子直接在阳极失去电子，同时放出氧气：
4OH-+4e-→2H2O+O2
阴极2H++2e-→H2
Na++OH-→NaOH
还原产生的过氧化氢间接降解有机物，协同压裂返排液中的总碳降解，从而降低CODCr。
O2+2H++2e-→H2O2
由于颜料废水中除了含有大量的无机盐、稠环芳烃、杂环烃等难降解有机物，这些有机物在电催化氧化系统的作用下，偶氮基(-N=N-)被破坏，环状结构被打开，从而CODCr得到降低，毒性得到减弱，一些原先无法被表征成CODCr的物质经本电催化氧化系统后其结构中的稳定结构被打破，也能被 CODCr表征出来，经电催化氧化后的废水CODCr降低至6000～7000mg/L。
(3)水解酸化：电催化氧化出水经输送泵输送至后续水解酸化系统，水解酸化工艺是集沉淀、吸附、生物凝聚、生物降解于一体的高效处理单元工艺，该工艺在实际运行中的主要目的是继续提高可生化性，在上一步电催化氧化系统中仍有一些有机物无法被该系统降解成小分子可生化型有机物，这些有机物在完全好氧条件下更加无法被降解，因此添加水解酸化系统，在此系统中这些无法被生化的物质经过产酸菌的作用转变为可被产甲烷菌或好氧细菌利用的小分子挥发酸从而改善废水可生化性。在此水解酸化过程中， CODCr有一定程度的降低，其去除率为40%左右，出水CODCr降低至4000mg/L 左右，在极大程度上降低了对后续MBR系统的负荷冲击。
(4)水解酸化系统出水经泵的作用进入到MBR系统，这是一种新型的接触式膜生物反应器，由平板超滤膜分离单元与生物处理单元两部分组成，该装置中的生物处理单元中的活性污泥为苏州聚智同创环保科技有限公司(菌种编号SGT-GY-1，企业内部编号)针对高盐有机颜料生产废水进行专业分离、驯化、强化而来的高效活性污泥，具有很强的适应性。MBR工艺具有负荷高、耐冲击、出水水质清澈、悬浮物几近于零等特点，其处理效果远高于传统的活性污泥法。平板超滤膜单元中使用的平板膜为我公司专利产品，相较于传统的中空纤维膜而言，我公司的平板膜具有更明显的优势，平板MBR可在更高的活性污泥浓度下保持高通量的稳定运行，不会出现发丝、断丝或纤维缠绕的等中空纤维膜的常见问题，同时由于MBR底部的曝气系统对膜片能进行有效的水力冲刷，从而使其在运行过程中能有效稳定的控制膜表面的污染情况，从而延长膜的清洗周期，增长其使用寿命，降低运行费用。MBR系统出水清澈，CODCr在好氧细菌的作用下被降低至低于500mg/L，满足工业园区污水处理系统纳管标准。
本发明的高盐有机颜料生产废水处理工艺进一步为：废水在调节池内停留时间为12h;
本发明的高盐有机颜料生产废水处理工艺进一步为：电催化氧化系统的运行条件如下表所示：
本发明的高盐有机颜料生产废水处理工艺进一步为：水解酸化系统的运行条件如下表所示：
本发明的高盐有机颜料生产废水处理工艺进一步为：MBR系统的运行条件如下表所示，其中溶解氧通过调节曝气量进行调节，其中膜通量具体视进水 CODCr与水量的变化可调节。
本发明具有CODCr去除率高、处理效果稳定的特点，确保处理后的出水可达到企业所在工业园区纳管要求。
与现有技术相比，本发明的技术效果为：
本发明的电催化氧化系统具有更高效率，能将绝大多数废水中的偶氮基、稠环芳烃、苯、萘、蒽、醌类有机物、芳香胺类化合物、芳香族硝基化合物等都得到一定程度的去除，从而使废水的毒性大大降低。添加水解酸化步骤使被电催化氧化系统降解的有机物继续被降解成小分子挥发酸，从而在极大程度上提高了废水的可生化性，为后续MBR系统提供稳定进水水源。MBR 系统中采用我公司潜心培育的嗜盐菌，该菌种在高盐条件下仍然保持很强的生物活性，能稳定的将废水中的小分子挥发酸继续降解甚至狂化成CO2+H2O，从而保证出水CODCr<500mg/L，满足纳管要求。该装置中的生物处理单元中的活性污泥为苏州聚智同创环保科技有限公司。
