申请日2015.02.16
公开(公告)日2015.06.10
IPC分类号C02F103/30; C02F9/14
摘要
本发明公开了一种染料废水深度处理与回用的装置及工艺，装置包括顺次连接的预氧化池、兼氧/好氧生物滤池、沉淀池和脱色吸附池，以及与兼氧/好氧生物滤池相连的菌种扩培装置;兼氧/好氧生物滤池包括：滤池池体，分隔为兼氧区和好氧区，好氧区带有连接沉淀池的出水口，兼氧区与好氧区均与菌种扩培装置相连通，兼氧区和好氧区内均设置填料层;进水布水器和回流液布水器，均设置于兼氧区内填料层的上方，进水布水器连接预氧化池;回流液管道，连接好氧区与回流液布水器，该回流液管道上带有回流泵;空气布气装置，设置于填料层下方。本发明工艺流程简单，能够耐受一定的毒性，有机物、氨氮处理效率高，能实现染料废水的回用，运行费用低。
权利要求书
1.一种染料废水深度处理与回用的装置，包括顺次连接的预氧化池、 兼氧/好氧生物滤池、沉淀池和脱色吸附池，以及与所述兼氧/好氧生物滤 池相连的菌种扩培装置;其特征在于，所述兼氧/好氧生物滤池包括：
滤池池体，该滤池池体内分隔为兼氧区和好氧区，好氧区带有连接所 述沉淀池的出水口，所述兼氧区与好氧区均与所述菌种扩培装置相连通， 兼氧区和好氧区内均设置填料层;
进水布水器和回流液布水器，均设置于兼氧区内填料层的上方，进水 布水器连接所述预氧化池;
回流液管道，连接所述好氧区与回流液布水器，该回流液管道上带有 回流泵;
空气布气装置，设置于兼氧区内填料层及好氧区内填料层的下方。
2.根据权利要求1所述染料废水深度处理与回用的装置，其特征在 于，所述好氧区设有出水堰，回流液管道与该出水堰相连。
3.根据权利要求1所述染料废水深度处理与回用的装置，其特征在 于，所述填料层高度占对应反应区总高度的60～80%。
4.根据权利要求1所述染料废水深度处理与回用的装置，其特征在 于，所述填料层为多孔聚氨酯生物填料。
5.根据权利要求4所述染料废水深度处理与回用的装置，其特征在 于，单个填料为多边形，边长为50～100mm，孔径为2～6mm。
6.根据权利要求1所述染料废水深度处理与回用的装置，其特征在 于，所述预氧化池包括：
氧化筒体，该氧化筒体内分隔为臭氧氧化池和臭氧释放池;
臭氧布气装置，置于所述臭氧氧化池底部;
臭氧发生器，连通所述臭氧布气装置;
污水布水器，设于所述臭氧氧化池内上部;
尾气回收装置，连通所述臭氧氧化池和臭氧释放池。
7.一种染料废水深度处理与回用的工艺，其特征在于，包括如下步 骤：
(1)经常规生化处理后的染料废水首先进入预氧化池，预氧化池内 投加通过臭氧发生器产生的臭氧，反应30-60分钟;
(2)经臭氧氧化后的废水释放多余臭氧后自流进入兼氧/好氧生物滤 池，其中兼氧区停留时间为4-10h，pH值为7.0-8.5，溶解氧为0.1-0.5mg/L; 好氧区停留时间为12-36h，pH为7.0-8.5，溶解氧为2-4mg/L;好氧区末 端混合液通过回流泵和回流液管路外循环回流至兼氧区;菌种扩培装置中 扩培后的菌种间歇输送至兼氧区和好氧区;
(3)好氧区出水自流进入沉淀池，沉淀时间为1.5～2小时，表面负 荷为0.8～1.2m3/m2.h;
(4)沉淀池的出水再通过脱色吸附池强化吸附去除残留的有机物后 回用。
8.根据权利要求7所述工艺，其特征在于，混合液的回流比为1:1-4:1。
9.根据权利要求7所述工艺，其特征在于，预氧化池中臭氧的投加 量为30～60mg/L。
10.根据权利要求7所述工艺，其特征在于，菌种的投加量为每周处 理水量的1-3‰或每天处理水量的0.5-1‰。
说明书
一种染料废水深度处理与回用的装置及工艺
技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种染料废水深度与回用处理装 置及工艺。
背景技术
染料行业是精细化学工业的重要行业之一，产品主要用于纺织印染以 及木材、纸张、皮革等行业。我国是染料生产和使用大国，经过几十年的 快速发展，目前生产能力、产量、出口量均处于世界第一位。2011年我国 染料产量累计约90万吨，占全球染料总产量的60%以上。我国染料生产 所采取的染料制造技术总体上仍处于较低水平，生产过程中的物耗和主要 产品的单位能耗均比国外先进水平高出20%～80%，单位产品水耗是发达 国家的3～4倍，总体上我国染料生产仍处于行业高污染高能耗的初级阶 段，节能减排特别是废水减排潜力巨大。
染料行业产品种类繁多、工艺复杂、生产步骤多、收率较低，大部分 原料、中间体及副产物都以“三废”形式排出，目前染料行业已成为有毒 有机污染物防治的重点行业，社会关注度很高。染料废水治理的难点在于 色度高、有毒有机污染物含量高、氨氮高、废水中含有生物不可降解或对 生物产生明显抑制作用的物质。其污水处理工艺主要采用物化+生化处理 模式，其中物化方法有主要去除悬浮、胶状污染物的混凝沉淀处理工艺， 生化工艺一般采用水解+延时好氧生化处理模式。
例如，公开号为CN 103626278A的中国发明申请公开了一种低成本快 速深度降解有机染料废水的方法。该方法为：(A)格栅除杂、静置沉淀， 调节pH值到6～11;(B)废水引入反应容器后，投加铋酸钠和硝酸银合 成的铋银氧化物，在搅拌下保持多相均一混合反应，温度室温，压力常压， 废水基本脱色后离心排出;(C)上段出水引入另一反应容器，按0.75～ 2g/L加入铋酸钠，在太阳光照射下搅拌反应，处理后的废水排出;其中铋 银氧化物按铋酸钠∶硝酸银为(2.5～3.5)∶1的重量比合成。
但实际运行表明，染料行业生化出水普遍存在出水水质不稳定，生化 出水COD、氨氮及色度仍较高;其COD一般在400-800mg/L、氨氮在 40-80mg/L、色度在60-200倍;由于生化处理后残留的有机物均属难降解 有机物，常规方法难以进一步去除，如何有效解决染料废水深度处理回用 技术难题，是染料行业污染物的减排重点。
发明内容
针对目前染料废水生化处理效果不佳、生化出水COD、氨氮及色度 仍较高的现状，本发明提供了一种染料废水深度处理与回用的装置及工 艺，工艺流程简单，能够耐受一定的毒性，有机物、氨氮处理效率高，能 实现染料废水的回用，运行费用低，易于推广应用。
一种染料废水深度处理与回用的装置，包括顺次连接的预氧化池、兼 氧/好氧生物滤池、沉淀池和脱色吸附池，以及与所述兼氧/好氧生物滤池 相连的菌种扩培装置;所述兼氧/好氧生物滤池包括：
滤池池体，该滤池池体内分隔为兼氧区和好氧区，好氧区带有连接所 述沉淀池的出水口，所述兼氧区与好氧区均与所述菌种扩培装置相连通， 兼氧区和好氧区内均设置填料层;
进水布水器和回流液布水器，均设置于兼氧区内填料层的上方，进水 布水器连接所述预氧化池;
回流液管道，连接所述好氧区与回流液布水器，该回流液管道上带有 回流泵;
空气布气装置，设置于兼氧区内填料层及好氧区内填料层的下方。
经生化处理后的染料废水首先通过预氧化工艺将难降解的苯环、杂环 类大分子有机物降解为小分子、易生物降解的有机物，随后通过兼氧/好氧 生物滤池降解大部分有机物、氨氮;最后通过脱色吸附池进一步降低废水 中残留的有机物、色度;脱色吸附池出水可回用至工业生产滤饼洗涤用水。
作为优选，所述好氧区设有出水堰，回流液管道与该出水堰相连。
作为优选，所述滤池池体的截面为长方形或者正方形，高度与或边长 比为1:1～3:1。
作为优选，所述填料层高度占对应反应区总高度的60～80%。进一步 优选地所述填料层高度占对应反应区总高度的60%。
作为优选，所述填料层为多孔聚氨酯生物填料。多孔聚氨酯生物填料 为高分子合成及改性聚氨酯填料，进一步优选，单个填料为多边形，边长 为50～100mm，孔径为2～6mm。
作为优选，所述空气布气装置为单孔膜曝气器，气水比为3:1～15:1。
兼氧/好氧生化滤池内通过设在池边的高效菌种扩培装置投加兼具强 化去除COD及氨氮的高效菌种。好氧池末端设有混合液回流装置，混合 液回流比为1:1～4:1。所述的沉淀池为竖流式或者幅流式，表面负荷在 0.6-1.2m3/m2·d。
高效菌种扩培装置为用于扩大培养以光合细菌为主的耐毒性微生物 菌群及高效硝化菌群的装置，其中耐毒性微生物菌群主要用于强化去除有 机物，高效硝化菌群用于强化去除氨氮。
作为优选，所述预氧化池包括：
氧化筒体，该氧化筒体内分隔为臭氧氧化池和臭氧释放池;
臭氧布气装置，置于所述臭氧氧化池底部;
臭氧发生器，连通所述臭氧布气装置;
污水布水器，设于所述臭氧氧化池内上部;
尾气回收装置，连通所述臭氧氧化池和臭氧释放池。
所述氧化筒体的截面为圆柱形或者正方形，高度与直径或边长比为 5:1～10:1。
所述吸附脱色池可采用常规脱色池，优选地，包括：吸附筒体;设置 在所述吸附筒体内的改性活性炭滤层;设置于所述改性活性炭滤层上方的 进水布水器;设置于所述改性活性炭滤层下方的出水堰和出水口。
吸附脱色池中进水布水器、改性活性炭滤层、出水堰、出水口在吸附 筒体内由上至下依次设置。吸附筒体截面为圆柱形或者正方形，高度与直 径或边长比为4:1～8:1。
本发明还提供一种染料废水深度处理与回用的工艺，包括如下步骤：
(1)经常规生化处理后的染料废水首先进入预氧化池，预氧化池内 投加通过臭氧发生器产生的臭氧，反应30-60分钟;
(2)经臭氧氧化后的废水释放多余臭氧后自流进入兼氧/好氧生物滤 池，其中兼氧区停留时间为4-10h，pH值为7.0-8.5，溶解氧为0.1-0.5mg/L; 好氧区停留时间为12-36h，pH为7.0-8.5，溶解氧为2-4mg/L;好氧区末 端混合液通过回流泵和回流液管路外循环回流至兼氧区，混合液回流比为 1:1-4:1;菌种扩培装置中扩培后的菌种间歇输送至兼氧区和好氧区;
(3)好氧区出水自流进入沉淀池，沉淀时间为1.5～2小时，表面负 荷为0.8～1.2m3/m2.h;
(4)沉淀池的出水再通过脱色吸附池强化吸附去除残留的有机物后 回用。
经本发明方法处理后的废水达到滤饼洗涤用水指标，回用至工业生产 洗滤饼用水。
优选地，混合液的回流比为1:1-4:1，进一步优选地，回流比为2～3:1。
优选地，本发明处理方法通过本发明的回用装置实现，经过常规生化 处理后的染料废水COD为400-800mg/L、氨氮为40-80mg/L、色度60-200 倍;该废水首先进入预氧化池，预氧化池内投加，利用臭氧强大的氧化能 力使染料废水中含有重氮、偶氮或带苯环的环状化合物等双价键断裂，同 时破坏构成发色基团的苯、苯胺、萘、蒽等环状化合物，从而提高废水的 可生化性;优选地，臭氧投加量在30～60mg/L，反应时间30-60分钟。
经过臭氧氧化后的废水释放多余臭氧后自流进入兼氧生物滤池，兼氧 生物滤池的作用主要是将废水中难降解的苯环类、杂环类大分子有机物水 解酸化成小分子、易生物降解的有机物，提高废水的B/C，同时进行反硝 化脱氮;兼氧生物滤池的停留时间为4-10h，pH值为7.0-8.5，溶解氧为 0.1-0.5mg/L;兼氧生物滤池出水自流进入好氧生物滤池，好氧生物滤池的 主要作用是降解废水中剩余的大部分有机物，并将大部分氨氮进行硝化硝 态氮，好氧生物滤池末端设混合液回流泵，将混合液回流至兼氧生物滤池; 好氧生物滤池的停留时间为12-36h，pH为7.0-8.5，溶解氧为2-4mg/L， 混合液回流比为1:1-4:1。
高效菌种经扩培装置扩培后间歇地输送至兼氧生物滤池、好氧生物滤 池;高效菌种投加量为每周处理水量的1-3‰，或每天处理水量的0.5-1‰， 兼氧区内和好氧区内的菌种基本等量输送，高效菌种为光合细菌为主的耐 毒性微生物菌群及高效硝化菌群，主要用于强化去除有机物及氨氮。
好氧生物滤池出水进入沉淀池，沉淀时间为1.5～2小时，表面负荷为 0.8～1.2m3/m2.h，沉淀池的出水由于仍有部分残留的显色物质，再通过脱 色吸附池强化吸附去除残留的有机物后可达到滤饼洗涤用水指标，可回用 至工工业生产洗滤饼用水。
脱色吸附池内采用经过氧化表面改性活性炭，活性炭经过氧化剂对表 面官能团进行氧化改性，提高了含氧官能团的含量，增强对极性物质的吸 附能力。氧化表面改性活性炭是对市售的活性炭产品经过氧化改性得到。
最优选地，预氧化池内的氧化时间为45分钟，臭氧投加量为40mg/L; 兼氧区内停留时间为6小时，好氧区内停留时间为24小时，好氧区至兼 氧区的混合液回流比为3:1。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明采用预氧化-兼氧/好氧生物滤池-吸附脱色组合工艺深度 处理染料废水，充分考虑了常规生化处理后的染料废水的特点，利用臭氧 预氧化提高废水的可生化性，再通过兼氧/好氧生物滤池具有的兼氧、好氧 条件及相应的高效菌种生化强化去除大部分有机物及氨氮，并通过改性活 性炭吸附脱色强化去除残留显色物质，是一种高负荷组合工艺，组合工艺 中的各工艺相互协同，相互促进，能去除大部分有机物、氨氮及色度，处 理后的出水可回用至工业生产洗滤饼用水。
(2)本发明采用特殊多孔聚氨酯生物填料，此类填料孔径小，相互 贯通，具有切割气泡能力强，空间体积利用率大、无死区等优点，较适合 于耐毒微生物及硝化、反硝化菌群的附着，微生物的负载量大，容积负荷 高，而且可以通过设置不同的布设密度来控制微生物的附着量。
(3)本发明的优点是工艺流程简单，能够耐受一定的毒性，有机物、 氨氮处理效率高，能实现染料废水的回用，运行费用低，易于推广应用。
