申请日2010.07.13
公开(公告)日2012.10.31
IPC分类号C02F9/04; C02F103/30; C02F1/56; C02F1/66
摘要
本发明公开了一种碱性印染废水物化预处理方法和系统。本发明首先往废水中加入硫酸亚铁溶液与废水进行酸碱中和和氧化还原反应，然后再加入高分子有机脱色剂和助凝剂处理后进行固液分离。本发明在预处理阶段通过物化处理去除大部分的色度和COD，降低水溶性难生化物质的含量，大大降低废水碱度，减弱对生化阶段的冲击和减小生化负荷，降低能耗，从而简化废水后续处理过程，提高处理效率。
翻译权利要求书
1.一种碱性印染废水物化预处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)往碱性印染废水中加入硫酸亚铁水溶液，调节废水pH值;
(2)往步骤(1)处理的废水中加入高分子有机脱色剂溶液进行反应， 反应后加入助凝剂溶液;
(3)将经步骤(2)处理后的废水静置，通过自然沉降进行固液分离;
其中，步骤(1)所述硫酸亚铁的浓度为0.25×103g/L;所述pH值调节为7～ 9;
步骤(2)所述高分子有机脱色剂为KW178，浓度为78.13g/L;所述助凝剂 为阴离子聚丙烯酰胺溶液;浓度为0.41g/L;加入高分子有机脱色剂后的反应时 间为2～5分钟;
实现所述碱性印染废水物化预处理方法的系统包括通过加药沟(11)相连 接的缓冲池(2)和沉淀池(6)，在缓冲池(2)和沉淀池(6)之间依次设置有 硫酸亚铁滴加口(8)、脱色剂滴加口(9)和助凝剂滴加口(10);所述硫酸亚 铁滴加口(8)、脱色剂滴加口(9)和助凝剂滴加口(10)分别通过导管连接硫 酸亚铁池(3)、脱色剂池(4)和助凝剂池(5);
碱性印染废水通过管道进入缓冲池(2)经缓冲后流入加药沟(11)，经过 硫酸亚铁滴加口(8)滴加硫酸亚铁溶液反应后，废水的pH值调节为7～9之间; 液体流经脱色剂滴加口(9)，滴加脱色剂与废水反应2～5分钟后水流流经助凝 剂滴加口(10)，反应后水流自流至沉淀池(6)进行固液分离，随后上清液通 过管道(7)进入调节池，由调节池进入生化处理工序。
说明书
一种碱性印染废水物化预处理方法和系统
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，涉及一种废水物理预处理工艺，具 体而言，涉及纺织印染废水物化与生化相结合处理工艺中的一种物化预处理 工艺。
技术背景
印染生产过程中会产生大量高污染、高碱性或酸性的废水，这类废水色 度、悬浮物浓度、化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)等污染指数都 很高。一般以有机污染物为主，其中不少为有毒有害物质，直接排放到农田 和水体都将引起严重的环境污染。且随着织物性质和染料种类、数量及所用 化学药剂的变化，废水水质和水量都非常不稳定，所以此类废水的处理难度 比较大。
目前处理印染废水的方法主要有三种类型，即物化法、生化法及物化与 生化相结合的方法。
物化法处理印染废水是相对简单的一种处理方法，主要通过投加化学试 剂、采用活性炭或硅藻土等达到脱色和去除COD的目的，但所投加的试剂中 有的容易变质失效，有的产生较多污泥，且试剂本身价格也比较高，使得废 水处理成本较高，直接影响废水的处理和企业的经济效益。
印染废水中含有染料、助剂、浆料、酸碱、纤维杂质及无机盐等，且染 料结构中含硝基和氨基化合物及铜、锌、铬、砷等重金属，具有较高的生物 毒性，可生化性差。而一般的微生物对显色物质的去除大多是通过吸附后随 排泥而排出的，所以微生物对印染废水中污染物浓度的去除范围有限，也需 要较长的生物氧化和接触时间。此外，印染废水碱性或酸性大，其中污染物 成分复杂、浓度较高，水量变化大，更有某些废水处理工艺中采用的添加剂 不利于生物反应菌种的生长，使得印染废水的生化处理方法在实际运行过程 中往往处理效果不理想。所以，仅采用生化法处理印染废水难以达到回用或 排放标准。
目前，印染废水的处理主要采用物化和生化处理相结合的工艺，以求达 到最佳处理效果。其主要工艺为：1、预处理;2、生化处理;3、物化处理; 4、污泥后处理。现有的这种联合污水处理工艺，经处理后的水质色度和COD 等基本上可以达标，但处理过程复杂，处理效率比较低，难以满足设计要求; 生化处理和物化处理过程中所消耗的药剂、电能较高，单位成本增高。因此， 如何对现有污水处理工艺进行增效、降耗方面的改进，是目前污水处理普遍 面临的问题。
发明内容
本发明的目的是针对物化和生化处理相结合工艺中的技术不足，提供一 种于生化处理阶段前进行的物化预处理工艺。
本发明经过长期大量的实验总结出，现有生化处理前未对水质进行调节， 这是导致生化处理易受冲击、在生化处理和物化处理过程中消耗药剂、电能 较高的主要原因之一。本发明设计在预处理阶段首先对水质进行调节，具体 是通过物化处理去除大部分的色度和COD，降低水溶性难生化物质的含量， 大大降低废水碱度，以减弱对生化阶段的冲击和减小生化负荷，降低能耗， 从而简化废水后续处理过程，提高处理效率。
本发明是通过以下技术方案来实现上述目的的：
提供一种碱性印染废水物化预处理方法，包括以下步骤：
(1)往碱性印染废水中加入硫酸亚铁水溶液，降低废水pH值于7～9 之间;
(2)往步骤(1)处理的体系中加入高分子有机脱色剂溶液进 行反应，反应后加入助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)溶液;
(3)将经步骤(2)处理后的体系静置，通过自然沉降进行固 液分离。
综合考虑各种药品溶解度、可操作性以及生产过程中经济性等不同因素 的产生的综合效果，本发明通过大量的实验总结，提供优选的方案如下：
上述步骤(1)中硫酸亚铁的浓度可选0.22×103～0.35×103g/L之间，优选 0.25×103g/L，其加入量可根据原废水pH值和体系要求的最终pH值联合确定; 优选根据废水最终pH值为7～9的要求，加入适量上述浓度的硫酸亚铁溶液; 上述步骤(2)所述高分子有机脱色剂优选凯威尔(KW178)，其配置浓度可 选70～85g/L之间，优选78.13g/L;加入高分子有机脱色剂后的反应时间为 2～5分钟;步骤(2)所述助凝剂优选阴离子聚丙烯酰胺(PAM)，其配置浓 度可选为0.35～0.62g/L，优选0.41g/L。
上述脱色剂和助凝剂可以选择现有常规的试剂，所述KW178是一种新型 高分子、高效的有机脱色混凝剂，应用于纺织、印染废水和有机废水澄清的 初级混凝处理，对各种印染等染料产生的色度具有高效的去除作用。根据本 领域常识，KW178适用pH值范围很宽，从4～12均有效，能够替代硫酸亚 铁，PAC，石灰等无机药剂，没有建立联用技术体系。但根据本发明长期大 量创造性的实验，总结得到更为合适的pH值范围、并提出硫酸亚铁、KW178 和助凝剂聚丙烯酰胺联合使用的技术方案，获得显著的效果。
大部分印染废水具有很高的碱性，本发明设计的第一个步骤是进行酸碱 中和和氧化还原反应。首先，在配药池中，将工业用硫酸亚铁用水配制成浓 度为0.25×103g/L的硫酸亚铁溶液，然后通过导管将配制好的硫酸亚铁溶液直 接加入到印染废水中，硫酸亚铁水解呈酸性，适量的酸性硫酸亚铁溶液和碱 性废水中和，废水pH值下降至7～9之间;Fe2+氧化成Fe3+，失去电子，同 时印染废水中染料分子得到电子从而破坏显色基团，色度降低。而且在一定 条件下，Fe2+可与染料分子中含有孤对电子的基团如-NH2、-NR2、-OH等络 合生成结构复杂的大分子络合物，从而降低染料的水溶性，使染料溶液具有 胶体性质而易被混凝除去。此外，形成的Fe3+水解产物本身也是很好的混凝 剂，继续与印染废水中胶体污染物充分混合，使胶体脱稳从而絮凝沉淀。
经硫酸亚铁的中和、氧化和混凝作用后，废水pH值由12左右下降到7～ 9，水中染料分子和悬浮颗粒物浓度等均有所降低，但色度、COD等均较高。 本发明往废水中适量加入配置好的浓度约为78.13g/L的高分子有机脱色剂溶 液，高分子有机脱色剂去除印染废水中的活性、分散、还原和直接等染料所 产生的色度，所述高分子有机脱色剂KW178。直接染料含有-OH、-NH2、-N=N- 等基团，它与药剂结合，形成氢键，或由范德华力吸附在KW178分子中的基 团周围;而活性染料分子中同样含有活性基团，如Cl-等，它可以与KW178 分子中的-OH、-NH2基团反应，形成共价键;同时各种活性染料分子中都含 有-SO3-、-COO-，它们作为带负电荷基团也能与KW178中的铵基阳离子起 电中和作用，使废水中的染料、中间体等与KW178形成大分子量的物质。
为了进一步迅速沉淀上述大分子量物质，本发明加入0.41g/L的助凝剂阴 离子聚丙烯酰胺溶液，通过阴离子聚丙烯酰胺的吸附架桥和网捕作用，小的 颗粒物质不断絮凝，形成大的、沉降性能好的颗粒，随后颗粒依靠自身重力 作用快速沉降，达到去除印染废水色度和COD的目的。
由上述说明可知本发明最为显著的有益效果是：
在生化处理前进行预处理，优化了整个物化流程，经本发明方案处理后， 更大程度去除COD，调节pH值，降低生化负荷。
本发明将硫酸亚铁既作为污水絮凝剂、又利用其水解呈酸性的特性将其 作为pH调节剂，省去了后阶段的加酸调节步骤;而随后加入的脱色剂和助 凝剂阴离子聚丙烯酰胺可进一步大幅度去除废水色度和COD。实验证明，处 理前色度为500～2000稀释倍数，呈黑红色，黑紫色，黑蓝色，黑绿色等， COD为900～2000mg/L;而处理后色度≤5稀释倍数或清澈透明;COD去除 率≥35%。本发明方法大大减弱了对生化阶段的冲击，减小了生化负荷，降 低了能耗，简化废水处理过程，提高了系统处理效率。
本发明适应面广，对碱性废水都适用，尤其适用于高色度废水。
