申请日2018.01.30
公开(公告)日2018.09.21
IPC分类号C02F9/14; B01J20/24; B01J20/30; C02F101/30
摘要
本发明涉及一种酸性偶氮染料废水深度处理系统，包括调节池、吸附池、芬顿沉淀池、改良厌氧池、好氧池和沉淀池;吸附池包括混合区和沉淀区，芬顿沉淀池包括进水干管、纳米铁填料筒、辐射式布水管、溢水堰，改良厌氧池包括兼氧段、缺氧段和厌氧段;废水经调节池调节水量和pH值，然后进入吸附池与吸附剂混合反应，在芬顿沉淀池里污染物被氧化分解，废水再进入改良厌氧池、好氧池进行缺氧、厌氧和好氧反应，经沉淀后达标排放;本发明结构简单，制造成本较低，具有非常好的处理效果。
权利要求书
1.一种酸性偶氮染料废水深度处理系统，其特征在于：包括调节池、吸附池(1)、芬顿沉淀池(2)、改良厌氧池(3)、好氧池(4)和沉淀池;
所述的调节池包括调节池进水管、pH值测控装置和调节池出水管，用于调节酸性偶氮染料废水的pH值、水质和水量;
所述的吸附池(1)包括混合区(1-1)和沉淀区(1-2)，混合区底部设有吸附池进水管(1-3)，吸附池进水管(1-3)连通调节池出水管，混合区中上部设有吸附剂添加计量系统(1-4)，在搅拌区中部设置有搅拌装置(1-5);所述沉淀区内设有挡板(1-6)，该挡板与吸附池的内壁形成作为废水进入沉淀区的废水流道，沉淀区的出口处设有吸附池三相分离器(1-7)，沉淀区的出口上部设有吸附池溢水堰(1-8)，吸附池溢水堰(1-8)连通吸附池出水管;沉淀区底部设计成锥形结构，在沉淀区底部设置有吸附池沉淀物排放阀(1-9);
吸附剂添加计量系统(1-4)添加的吸附剂的制作过程为：
①将干燥的亚麻秸秆放入粉碎机中进行粉碎，过40～80目的筛;
②将筛分后的颗粒料放入烘干箱中，保持烘干炉的温度在103～110℃，烘干时间为20～30分钟;
③将颗粒料浸入十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在20～30℃条件下振荡浸渍24～36小时;
④对浸渍后的亚麻秸秆用去离子水进行清洗;
⑤将清洗后的物料放入旋转烘干炉内进行烘干，烘干炉的温度在103～110℃，烘干时间为1小时;冷却至室温，制成吸附剂;
所述的芬顿沉淀池包括进水干管(2-1)、纳米铁填料筒(2-2)、内置于纳米铁填料筒内的辐射式布水管(2-3)、芬顿沉淀池溢水堰(2-4)和芬顿沉淀池出水管;进水干管(2-1)连通吸附池出水管;所述的纳米铁填料筒(2-2)由不锈钢制成，纳米铁填料筒(2-2)内设置有辐射式布水管(2-3)，辐射式布水管位于纳米铁填料筒内中央，布水管周围添加纳米铁填料(2-5)，辐射式布水管(2-3)连接进水干管(2-1)，纳米铁填料筒和布水管上具有水平辐射出水口;所述的芬顿沉淀池(2)上部外侧设有芬顿沉淀池溢水堰(2-4)，所述的芬顿沉淀池溢水堰与芬顿沉淀池出水管相连;芬顿沉淀池底部设计成锥形结构，在锥形结构最底部设置有芬顿沉淀池沉淀物排放阀(2-6);
所述的纳米铁填料的制作过程为;
①把摩尔比为2:1的FeCl3和FeCl2混合后置于氨水中浸泡1～3h后，用高纯水冲洗至上清液为中性;
②在冲洗后的产物中加入HCl至pH为2～3，再加入2,3-二巯基丁二酸，搅拌60～90min，再加入NaOH至pH为10～11，反应30～60min;
③再加入HCl至反应物为中性，用高纯水冲洗，干燥后得到纳米铁;
④把活性炭在清水中浸泡1～2h，按质量比1:1与步骤③的纳米铁混合搅拌，再与过氧化氢混合，制成纳米铁填料;
所述改良厌氧池(3)包括通过折流板(3-1)分隔成的兼氧段(3-2)、缺氧段(3-3)和厌氧段(3-4)，所述兼氧段(3-2)首端设有改良厌氧池进水管(3-5)，改良厌氧池进水管(3-5)与芬顿沉淀池出水管相连;兼氧段(3-2)末端与缺氧段(3-3)首端连通，缺氧段(3-3)末端与厌氧段(3-4)首端连通;厌氧段(3-4)末端设有改良厌氧池三相分离器(3-6)和改良厌氧池溢水堰(3-7)，改良厌氧池溢水堰(3-7)连接改良厌氧池出水管;所述兼氧段(3-2)、缺氧段(3-3)和厌氧段(3-4)底部设计成锥形结构，锥形结构连接改良厌氧池污泥排放阀(3-8);所述改良厌氧池的兼氧段、缺氧段和厌氧段的上盖(3-9)设计成圆锥形结构，圆锥形结构顶端都设有甲烷集气管(3-10);所述兼氧段、缺氧段和厌氧段内都设有改良厌氧池填料(3-11);
所述好氧池(4)内中下部设置好氧池进水管(4-1)，好氧池进水管(4-1)连通改良厌氧池出水管;所述好氧池进水管(4-1)下部设有布水三角锥(4-2);所述布水三角锥(4-2)下部设有曝气调控系统(4-3)，所述曝气调控系统(4-3)包括曝气盘、鼓风机和溶解氧测量调控装置;所述进水管上部内置有好氧池填料(4-4);所述好氧池的出口处布设有好氧池溢流堰(4-5)，好氧池溢流堰(4-5)连通好氧池出水管，好氧池出水管连通沉淀池进水管;
沉淀池的出水达标排放或回用。
2.根据权利要求1所述的一种酸性偶氮染料废水深度处理系统，其特征在于：采用权利要求1所述的酸性偶氮染料废水深度处理系统进行废水处理的方法，具有如下步骤;
①酸性偶氮染料废水通过进水管进入调节池调节pH值、水质和水量;
②调节后的水通过吸附池进水管(1-3)进入吸附池(1)，与来自吸附剂添加计量系统(1-4)的吸附剂混合，利用搅拌装置(1-5)进行搅拌，混合后的废水进入沉淀区(1-2)，沉淀区的吸附池三相分离器(1-7)实现泥水分离;
③吸附沉淀后的水通过进水干管(2-1)、布水管(2-3)进入芬顿沉淀池(2)，纳米铁填料筒(2-2)中的过氧化氢、纳米铁盐反应产生大量活泼的羟基自由基，破坏废水中污染物的结构，废水中的污染物被氧化分解，氧化分解后的废水通过芬顿沉淀池溢水堰(2-4)、芬顿沉淀池出水管进入改良厌氧池进水管(3-5);
④沉淀物在重力的作用下下沉到芬顿沉淀池(2)的下部，通过底部的芬顿沉淀池沉淀物排放阀(2-6)排出;
⑤废水通过改良厌氧池进水管(3-5)进入改良厌氧池(3);废水进入改良厌氧池后沿挡流板(3-1)上下前进，依次通过兼氧段(3-2)、缺氧段(3-3)和厌氧段(3-4);兼氧段(3-2)的兼性菌、缺氧段(3-3)和厌氧段(3-4)的异养菌将废水中的大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物;
⑥厌氧反应后的废水在改良厌氧池三相分离器(3-6)作用下实现泥、水、甲烷气的分离，污泥在重力的作用下下沉到厌氧段下部，多余的污泥通过底部的污泥排放阀(3-8)排出;改良厌氧池产生的气体通过甲烷集气管(3-10)收集排放;废水通过改良厌氧池溢水堰(3-7)、改良厌氧池出水管进入好氧池进水管(4-1);
⑦废水通过好氧池进水管(4-1)进入好氧池(4)，在布水三角锥(4-2)的作用下均匀布水，曝气盘产生大量的微气泡，溶解氧测量调控装置调控鼓风机工作，处理后的废水通过好氧池溢流堰(4-5)流出;
⑧好氧池出水管连接沉淀池，沉淀后的水达标排放;
⑨吸附池(1)、芬顿沉淀池(2)、改良厌氧池(3)和沉淀池产生的沉淀物与污泥脱水后外运。
说明书
一种酸性偶氮染料废水深度处理系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种酸性偶氮染料废水深度处理系统。
背景技术
酸性偶氮染料废水具有排放量大、色度高、毒害性大等特点，属于高浓度有机难降解工业废水，其处理一直是水处理领域的重点和难点。处理酸性偶氮染料废水的关键环节是使染料脱色，这一反应基于偶氮键的还原断裂，生成氨基类产物,从而提高染料废水的可生化性。厌氧生物法中通过微生物的厌氧呼吸作用，可以实现偶氮染料的脱色还原，但其反应速度缓慢，工艺占地面积大。物化处理方法虽然速度快，但成本较高，而且化学试剂的添加又存在二次污染的隐患。因此，选择有效的技术手段是解决这一难题的重要途径。
亚麻秸秆是产生于亚麻纤维加工过程中的一种木质残留物，其主要由半纤维素、纤维素和木质素等化学物质组成，此外还含有极少的灰分和其他有机物等。目前，大多数的亚麻秸秆都是被丢弃或者被焚烧，这不仅浪费了许多可被利用的生物资源，同时也对环境造成了一系列的污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决酸性偶氮染料废水和亚麻秸秆的处理难题，本发明提供一种酸性偶氮染料废水深度处理系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种酸性偶氮染料废水深度处理系统，包括调节池、吸附池、芬顿沉淀池、改良厌氧池、好氧池和沉淀池;所述调节池、吸附池、芬顿沉淀池、改良厌氧池、好氧池和沉淀池依次连通。
所述的调节池包括调节池进水管、pH值测控装置和调节池出水管，用于调节酸性偶氮染料废水的pH值、水质和水量。
所述的吸附池包括混合区和沉淀区，混合区底部设有吸附池进水管，吸附池进水管连通调节池出水管，混合区中上部设有用于添加吸附剂的吸附剂添加计量系统，在搅拌区中部设置有搅拌装置;所述沉淀区内设有挡板，该挡板与沉淀池的内壁形成作为废水进入沉淀区的废水流道，沉淀区的出口处设有吸附池三相分离器，沉淀区的出口上部设有吸附池溢水堰，吸附池溢水堰连通吸附池出水管;沉淀区底部设计成锥形结构，在锥形结构底部设置有吸附池沉淀物排放阀。
所述的吸附剂的制作过程为：
①将干燥的亚麻秸秆放入粉碎机中进行粉碎，过40～80目的筛;
②将筛分后的颗粒料放入烘干箱中，保持烘干炉的温度在103～110℃，烘干时间为20～30分钟;
③将颗粒料浸入十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在20～30℃条件下振荡浸渍24～36小时;
④对浸渍后的亚麻秸秆用去离子水进行清洗;
⑤将清洗后的物料放入旋转烘干炉内进行烘干，烘干炉的温度在103～110℃，烘干时间为1小时;冷却至室温，制成吸附剂。
所述的芬顿沉淀池包括进水干管、纳米铁填料筒、内置于纳米铁填料筒内的辐射式布水管、芬顿沉淀池溢水堰和芬顿沉淀池出水管。进水干管连通吸附池出水管。所述的纳米铁填料筒由不锈钢制成，纳米铁填料筒内设置有辐射式布水管，辐射式布水管位于纳米铁填料筒内中央，布水管周围添加纳米铁填料，布水管连接进水干管，纳米铁填料筒和布水管上具有水平辐射出水口。所述的芬顿沉淀池上部外侧设有芬顿沉淀池溢水堰，所述的芬顿沉淀池溢水堰与芬顿沉淀池出水管相连;芬顿沉淀池底部设计成锥形结构，在最底部设置有芬顿沉淀池沉淀物排放阀。
进一步地，所述的纳米铁填料筒中添加的纳米铁填料由活性炭、纳米铁和过氧化氢混合制成，纳米铁填料的制作过程为：
①把摩尔比为2:1的FeCl3和FeCl2混合后置于氨水中浸泡1～3h后，用高纯水冲洗至上清液为中性;
②在冲洗后的产物中加入HCl至pH为2～3，再加入2,3-二巯基丁二酸，搅拌60～90min，再加入NaOH至pH为10～11，反应30～60min;
③再加入HCl至反应物为中性，用高纯水冲洗，干燥后得到纳米铁;
④把活性炭在清水中浸泡1～2h，按质量比1:1与步骤③的纳米铁混合搅拌，再与过氧化氢混合，制成纳米铁填料。
所述改良厌氧池包括通过折流板分隔成的兼氧段、缺氧段和厌氧段，所述兼氧段首端设有用于供入废水的改良厌氧池进水管，改良厌氧池进水管与芬顿沉淀池出水管连通。兼氧段末端与缺氧段首端连通，缺氧段末端与厌氧段首端连通，所述缺氧段和厌氧段进水一侧折流板的下部设置有45度的转角，以避免水流进入时产生的冲击作用，从而起到缓冲水流和均匀布水的作用;厌氧段末端设有改良厌氧池三相分离器和改良厌氧池溢水堰，改良厌氧池溢水堰连接改良厌氧池出水管;所述兼氧段、缺氧段和厌氧段底部设计成锥形结构，锥形结构连接改良厌氧池污泥排放阀;所述改良厌氧池的兼氧段、缺氧段和厌氧段的上盖设计成圆锥形结构，圆锥形结构顶端设有甲烷集气管;所述兼氧段、缺氧段和厌氧段内都设有改良厌氧池填料。
所述好氧池内中下部设置有好氧池进水管，好氧池进水管连通改良厌氧池出水管。所述好氧池进水管下部设有布水三角锥;所述布水三角锥下部设有曝气调控系统，所述曝气调控系统包括曝气盘、鼓风机和溶解氧测量调控装置;进一步，所述的曝气盘是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘，所述曝气盘通过曝气管连接鼓风机，鼓风机设置在好氧池外，好氧池的上部、废水水面下设置溶解氧测量调控装置，所述溶解氧测量调控装置根据氧容量调控鼓风机工作;所述好氧池进水管上部内置有好氧池填料;好氧池的出水口处布设有好氧池溢流堰。好氧池溢流堰连通好氧池出水管，好氧池出水管连通沉淀池进水管;
沉淀池的出水达标排放或回用。
一种采用上述酸性偶氮染料废水深度处理系统进行废水处理的方法，具有如下步骤：
①酸性偶氮染料废水通过调节池进水管进入调节池调节pH值、水质和水量。
②调节后的水通过吸附池进水管进入吸附池，与来自吸附剂添加计量系统的吸附剂混合，利用设置在搅拌区中部的搅拌装置进行搅拌，混合后的废水进入沉淀区，吸附池三相分离器实现泥水分离。
③吸附沉淀后的水通过芬顿沉淀池的进水干管、布水管进入芬顿沉淀池，纳米铁填料筒中的过氧化氢、纳米铁盐反应产生大量活泼的羟基自由基，破坏废水中污染物的结构，废水中的污染物被氧化分解，氧化分解后的废水通过芬顿沉淀池溢水堰、芬顿沉淀池出水管进入改良厌氧池进水管。
④污泥等沉淀物在重力的作用下下沉到芬顿沉淀池的下部，通过底部的芬顿沉淀池沉淀物排放阀排出。
⑤废水通过改良厌氧池进水管进入改良厌氧池的下部;废水进入改良厌氧池后沿挡流板上下前进，依次通过兼氧段、缺氧段和厌氧段的每个反应室的污泥床，反应池中的污泥随着废水的上下流动和沼气上升的作用而运动，挡流板的阻挡作用和污泥自身的沉降作用又使污泥的流速降低，因此大量的污泥都被截留在反应池中，反应池中的微生物与废水中的有机物充分接触。兼氧段的兼性菌、缺氧段和厌氧段的异养菌将废水中的大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物。
⑥厌氧反应后的废水在改良厌氧池三相分离器的作用下实现泥、水、甲烷气的分离，污泥在重力的作用下下沉到厌氧段下部，多余的污泥通过底部的污泥排放阀排出。改良厌氧池产生的气体通过甲烷集气管收集排放;废水通过改良厌氧池溢水堰、改良厌氧池出水管进入好氧池进水管。
⑦废水通过好氧池进水管进入好氧池的中下部，在布水三角锥的作用下均匀布水，所述的曝气盘是均匀设置有微孔的微孔式曝气盘，产生大量的微气泡，所述溶解氧测量调控装置根据氧容量调控鼓风机工作，确保好氧池水中的溶解氧大于2mg/L，处理后的废水通过好氧池溢流堰和好氧池出水管流出。
⑧好氧池的出水管连接沉淀池，沉淀后的水达标排放。
⑨吸附池、芬顿沉淀池、改良厌氧池和沉淀池产生的沉淀物和污泥脱水后外运。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，制造成本较低，对酸性偶氮染料废水处理具有比较好的处理效果。
