申请日2008.08.07
公开(公告)日2010.02.24
IPC分类号C02F9/14; C02F3/12; C02F1/78
摘要
本发明一种印染废水臭氧催化铁锌深度处理方法及装置，方法采用准备步骤、制作催化填料步骤、制作催化床步骤、废水充臭氧步骤、废水催化步骤、废水生物降解步骤、处理水输出步骤后，处理效果稳定，对印染废水中残留的杂环类有机物具有较强的分解能力;形成的合格水经出水管输出于处理池体外;装置包括处理池体，该处理池体的第一型腔的格栅体内填充有催化填料，第二型腔的格栅体内填充有微生物，并在第二型腔内形成曝气生物滤池，第一型腔位于格栅体的下方为进水腔，该进水腔同时连接有进水管和臭氧发生器的出气口;第一出水腔与进水腔之间配设有循环水泵;第二出水腔连接有出水管，还配设有曝气器;装置的运行过程可操作性强，自动化程度高。
权利要求书
1、一种印染废水臭氧催化铁锌深度处理方法，包括准备步骤：预备一个内部分割 成第一型腔(9a)和第二型腔(9b)的处理池体(9)，其特征是：该处理方法还包括有以下 步骤：
制作催化填料步骤：采用铁材料、或者锌材料作为催化填料(11a)的原材料，并且 将该原材料沉浸于饱和的CuSO4溶液中，浸泡时间在两小时左右，这样能在原材料的表 面镀上一层铜材料，并制作成催化填料(11a);
制作催化床步骤：将表面镀好铜材料的所述催化填料(11a)填充入处理池体(9)的第 一型腔(9a)内，并在处理池体(9)该第一型腔(9a)内形成催化床(11);该催化床(11)所 填充的催化填料(11a)其填装密度控制在0.6吨/m3至1.0吨/m3之间;
废水充臭氧步骤：在处理池体(9)的进水腔(91)连接臭氧发生器(2)，该臭氧发生器 (2)出气口(2a)与进水管(1)相并列设置，当废水从进水管(1)输入进水腔(91)的同时， 臭氧发生器(2)产生的臭氧也同时输入于进水腔(91)内，并且在进水腔(91)内形成臭氧 与废水的气液混合物;臭氧的输入浓度控制在50mg/L至150mg/L之间;
废水催化步骤：所述臭氧与废水的气液混合物流经催化床(11)后，废水内的成份会 发生一系列催化化学反应，催化后的废水其所原保留有的有机物的分子结构受到破坏， 有机物的一部分分解为小分子易于生物降解的有机物，有机物的另一部分直接被臭氧氧 化为无机碳;
废水生物降解步骤：所述处理池体(9)的第二型腔(9b)为内填充有微生物的曝气生 物滤池(6);所催化后的废水由处理池体(9)的第一型腔(9a)溢流入该第二型腔(9b)的曝 气生物滤池(6)内;该曝气生物滤池(6)的微生物对催化后的废水作进一步的生物降解， 并将废水中所残留的部分有机物降解为无机碳，至此所输入的废水经催化、氧化和生物 降解后变成COD低于30mg/L的合格水;
处理水输出步骤：所形成的合格水经出水管(8)输出于处理池体(9)外。
2、根据权利要求1所述的一种印染废水臭氧催化铁锌深度处理方法，其特征是： 所述的废水催化步骤中，催化填料(11a)中的铁材料或者锌材料与其表面的镀铜发生原 电池反应，在铜材料的催化作用下，废水中的有机物将成为电子受体，一部分杂环类、 偶氮类的大分子有机物中的吸电子基团发生加电子反应，从而使复杂分子结构发生破坏 与变化，分裂为易于后续生物降解的小分子。
3、根据权利要求2所述的一种印染废水臭氧催化铁锌深度处理方法，其特征是： 所述的废水催化步骤中，所述臭氧与废水的气液混合物与催化填料(11a)中的铁材料、 或者锌材料发生一定程度的溶解，所溶解的铁离子或锌离子对有机物起到絮凝作用，有 助于大分子有机物的去除作用。
4、根据权利要求3所述的一种印染废水臭氧催化铁锌深度处理方法，其特征是： 所述的废水充臭氧步骤中臭氧在废水水中形成OH·分子链，该OH·分子链具有较强的 氧化作用;并该OH·分子链在废水催化步骤中与所溶解的铁离子或锌离子相结合，直接 对有废水中有机物产生强氧化作用，使废水中大分子有机物分解为小分子有机物，废水 中部分小分子有机物可以直接氧化为CO2和H2O。
5、根据权利要求4所述的一种印染废水臭氧催化铁锌深度处理方法，其特征是： 所述的催化填料(11a)表面的镀铜在废水处理过程中不仅仅作为Cu-Fe/Zn原电池的阴 极，而且在OH·、Fe→Fe2+→Fe3+、Zn→Zn2+、O3、有机物所组成的复杂反应体系中，起到重 要的催化反应的作用，可以大大加快反应电子转移过程，使印染废水中残留的杂环类、 偶氮类有机物得到有效的破坏与分解，保证后续采用曝气生物降解的去除效果。
6、一种印染废水臭氧催化铁锌深度处理装置，包括处理池体(9)，该处理池体(9) 分割成两个型腔，其分别为第一型腔(9a)和第二型腔(9b)，所述的第一型腔(9a)和第二 型腔(9b)内均固定有上下设置的格栅体(11b)，其特征是：所述第一型腔(9a)的格栅体 (11b)内填充有催化填料(11a)，所述第二型腔(9b)的格栅体(11b)内填充有微生物，并 在第二型腔(9b)内形成曝气生物滤池(6)，所述第一型腔(9a)位于格栅体(11b)的下方为 进水腔(91)，该进水腔(91)同时连接有进水管(1)和臭氧发生器(2)的出气口(2a);所述 第一型腔(9a)位于格栅体(11b)的上方为第一出水腔(92)，该第一出水腔(92)与进水腔 (91)之间配设有循环水泵(3);所述第二型腔(9b)位于曝气生物滤池(6)的下方为第二出 水腔(93)，该第二出水腔(93)连接有出水管(8)，并且该第二出水腔(93)内还配设有曝 气器(7);所述的催化填料(11a)为铁基填料、锌基填料或二者的混合物，且所述的铁基 填料外表上电镀有至少一层铜材料，所述的锌基填料外表上也电镀有至少一层铜材料; 所述第一型腔(9a)与第二型腔(9b)之间设置有中间隔板(12)，该中间隔板(12)上部制有 溢流边沿(12a)。
7、根据权利要求6权利要求所述的一种印染废水臭氧催化铁锌深度处理装置，其 特征是：所述的催化填料(11a)的填装密度范围为0.6吨/m3至1.0吨/m3。
说明书
一种印染废水臭氧催化铁锌深度处理方法及装置
技术领域
本发明涉及印染废水深度处理及中水回用的技术领域，特别涉及一种印染废水臭氧 催化铁锌深度处理方法及装置，以及实现该方法的装置。
背景技术
印染行业废水量大，污染负荷重，印染废水经过常规二级处理后，出水可达到《污 水综合排放标准》GB8978-1996规定的出水COD低于100mg/L的排放要求。随着水资源 的日益紧张，印染废水经过二级处理后进一步进行深度处理，达到中水水质标准后回用 于印染工业生产中，将具有巨大的经济与社会效益。但是，印染废水经过二级处理后， 废水中易于生物降解的有机物已经消耗殆尽，残留的COD中主要是大分子难降解的有机 物，对于进一步深度处理造成了很大的困难。实践表明，采用一般生物法，如活性污泥 法或生物膜法，对于此部分残留COD处理效果不佳，难以达到企业所需的中水水质要求， 而简单的化学药剂絮凝法亦难以起到明显效果。采用化学氧化法，如Fenton试剂等， 可以对残留难降解COD起到氧化去除作用，但运行成本过高，企业无法承受。
目前印染废水深度处理与中水回用的主要方法专利有：
1、如专利申请号为200710008643.0的中国发明申请专利《一种基于膜技术的印染 废水处理方法》(公告号：CN101041532A)：提供一种基于膜技术与印染废水常规处理技 术相结合，出水达到中水回用的印染废水深度处理方法。该方法的具体实施步骤为：综 合废水调节pH和COD值，将综合废水泵入絮凝罐加入絮凝剂泵入絮凝沉降容器得澄清 液，澄清液泵入膜生物反应器进行生化处理得透析液，透析液泵入反渗透分离系统进行 反渗透分离得反渗透透析液回用，浓缩液流入氧化吸附池处理，浓缩液回流入絮凝沉降 处理工序进行二次絮凝沉降处理达到二级排放标准排放。反渗透透析液合格者排放，不 合格者加入ClO2氧化经活性炭吸附处理并用碱液调节pH，于贮存槽中沉淀。反渗透废 水经检测，符合标准后排放。
2、如专利申请号为200710067593.3的中国发明申请专利《涤纶织物染整废水处理 和回用的方法》(公告号：CN101041538A)：本方法将涤纶织物染整废水通过三元复合无 机高分子絮凝剂和天然高分子复合絮凝剂共同絮凝处理，再通过过滤技术，并结合生物 处理和臭氧杀菌处理，获得的中水与清水混合，有选择的回用于涤纶织物染整加工过程。 该方法可快速去除印染废水中色度及COD值，运行成本较低，回用比例较高。
3、如专利申请号为03139857.X的中国发明申请专利《印染废水深度净化回用装置 及方法》(公告号：CN1569694A)：本方法包括有除调节池、厌氧池、好氧曝气池及沉淀 池外，还增设有ClO2氧化池、投药混凝池、生物活性炭滤池和纤维球过滤器。采用生 化及物化相结合的处理方法，其中通过生化处理去除大部分COD及N、P等污染物，利 用ClO2氧化、分解残余的难降解有机物和染料，再经投药混凝沉淀以及生物活性炭、 纤维球的过滤进一步净化出水，使印染废水达到工艺回用水质要求。其净化效率高、出 水水质稳定、工程投资少、运行费用低、易于推广应用。
4、如专利申请号为200510060615.4的中国发明申请专利《印染废水回用处理方法》 (公告号：CN1765779A)：本方法是主要针对退浆废水、碱减量废水与染色废水进行回 收处理的系统工艺，其处理回收的废水可在印染工序中使用，不影响印染产品质量，回 收率较高，且投资较少。基本方法为：对退浆废水、碱减量废水分别进行酸析预处理， 回收析出的浆料，然后与染色废水一起进行A/O生化处理，再经臭氧催化深度处理后， 将大部分水回用于染色工艺，实现印染污水的回用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种成本低廉、运行可靠、 操作便捷、处理效果好及管理方便的印染废水臭氧催化铁锌深度处理方法及装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种印染废水臭氧催化铁锌深度处 理方法及装置，包括准备步骤：预备一个内部分割成第一型腔和第二型腔的处理池体， 该处理方法还包括有以下步骤：
制作催化填料步骤：采用铁材料、或者锌材料作为催化填料的原材料，并且将该原 材料沉浸于饱和的CuSO4溶液中，浸泡时间在两小时左右，这样能在原材料的表面镀上 一层铜材料，并制作成催化填料;
制作催化床步骤：将表面镀好铜材料的催化填料填充入处理池体的第一型腔内，并 在处理池体该第一型腔内形成催化床;该催化床所填充的催化填料其填装密度控制在 0.6吨/m3至1.0吨/m3之间;
废水充臭氧步骤：在处理池体的进水腔连接臭氧发生器，该臭氧发生器出气口与进 水管相并列设置，当废水从进水管输入进水腔的同时，臭氧发生器产生的臭氧也同时输 入于进水腔内，并且在进水腔内形成臭氧与废水的气液混合物;一般臭氧的输入浓度控 制在50mg/L至150mg/L之间;
废水催化步骤：臭氧与废水的气液混合物流经催化床后，废水内的成份会发生一系 列催化化学反应，催化后的废水其所原保留有的有机物的分子结构受到破坏，有机物的 一部分分解为小分子易于生物降解的有机物，有机物的另一部分直接被臭氧氧化为无机 碳;
废水生物降解步骤：处理池体的第二型腔为内填充有微生物的曝气生物滤池;所催 化后的废水由处理池体的第一型腔溢流入该第二型腔的曝气生物滤池内;该曝气生物滤 池的微生物对催化后的废水作进一步的生物降解，并将废水中所残留的部分有机物降解 为无机碳，至此所输入的废水经催化、氧化和生物降解后变成COD低于30mg/L的合格 水;
处理水输出步骤：所形成的合格水经出水管输出于处理池体外。
采取的措施还包括：
上述的废水催化步骤中，上述催化填料中的铁材料或者锌材料与其表面的镀铜发生 原电池反应，在铜材料的催化作用下，废水中的有机物将成为电子受体，一部分杂环类、 偶氮类的大分子有机物中的吸电子基团发生加电子反应，从而使复杂分子结构发生破坏 与变化，分裂为易于后续生物降解的小分子。
上述的废水催化步骤中，上述臭氧与废水的气液混合物与催化填料中的铁材料、或 者锌材料发生一定程度的溶解，所溶解的铁离子或锌离子对有机物起到絮凝作用，有助 于大分子有机物的去除作用。
上述的废水充臭氧步骤中臭氧在废水水中形成OH·分子链，该OH·分子链具有较 强的氧化作用;并该OH·分子链在废水催化步骤中与所溶解的铁离子或锌离子相结合， 直接对有废水中有机物产生强氧化作用，使废水中大分子有机物分解为小分子有机物， 废水中部分小分子有机物可以直接氧化为CO2和H2O。
上述的催化填料表面的镀铜在废水处理过程中不仅仅作为Cu-Fe/Zn原电池的阴 极，而且在OH·、Fe→Fe2+→Fe3+、Zn→Zn2+、O3、有机物所组成的复杂反应体系中，起到 重要的催化反应的作用，可以大大加快反应电子转移过程，使印染废水中残留的杂环类、 偶氮类有机物得到有效的破坏与分解，保证后续采用曝气生物降解的去除效果。
一种印染废水臭氧催化铁锌深度处理装置，包括处理池体，该处理池体分割成两个 型腔，其分别为第一型腔和第二型腔，第一型腔和第二型腔内均固定有上下设置的格栅 体，第一型腔的格栅体内填充有催化填料，第二型腔的格栅体内填充有微生物，并在第 二型腔内形成曝气生物滤池，第一型腔位于格栅体的下方为进水腔，该进水腔同时连接 有进水管和臭氧发生器的出气口;第一型腔位于格栅体的上方为第一出水腔，该第一出 水腔与进水腔之间配设有循环水泵;第二型腔位于曝气生物滤池的下方为第二出水腔， 该第二出水腔连接有出水管，并且该第二出水腔内还配设有曝气器。
上述催化填料的第一种技术方案为：上述的催化填料为铁基填料;第一型腔与第二 型腔之间设置有中间隔板，该中间隔板上部制有溢流边沿。
上述催化填料的第一种技术方案为：上述的催化填料为锌基填料;第一型腔与第二 型腔之间设置有中间隔板，该中间隔板上部制有溢流边沿。
上述催化填料的第一种技术方案为：上述的催化填料11a为铁基填料和锌基填料的 混合物;第一型腔9a与第二型腔9b之间设置有中间隔板12，该中间隔板12上部制有 溢流边沿12a。
上述的铁基填料外表上电镀有至少一层铜材料，相应地，上述的锌基填料外表上也 电镀有至少一层铜材料;上述的催化填料11a的填装密度范围为0.6吨每立方至1吨每 立方。
与现有技术相比，本发明第一型腔和第二型腔内均固定有上下设置的格栅体，第一 型腔的格栅体内填充有催化填料，第二型腔的格栅体内填充有微生物，并在第二型腔内 形成曝气生物滤池，第一型腔位于格栅体的下方为进水腔，该进水腔同时连接有进水管 和奥氧发生器的出气口;第一型腔位于格栅体的上方为第一出水腔，该第一出水腔与进 水腔之间配设有循环水泵;第二型腔位于曝气生物滤池的下方为第二出水腔，该第二出 水腔连接有出水管，并且该第二出水腔内还配设有曝气器;装置的运行过程可操作性强， 自动化程度高，管理方便，运行成本较低;通过采用准备步骤、制作催化填料步骤、制 作催化床步骤、废水充臭氧步骤、废水催化步骤、废水生物降解步骤、处理水输出步骤 后，处理效果稳定，对印染废水中残留的杂环类有机物具有较强的分解能力;与后续曝 气生物滤池生物处理方法相结合，达到集成化设计，节省投资和占地;臭氧催化铁/锌 +BAF方法处理效果稳定，可直接达到中水标准;形成的合格水经出水管输出于处理池体 外。
