申請(qǐng)日2015.09.06
公開(kāi)(公告)日2016.01.20
IPC分類(lèi)號(hào)C02F9/14
摘要
本發(fā)明涉及一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其具體步驟為：(1)將高鹽有機(jī)顏料廢水經(jīng)管道輸送至調(diào)節(jié)池，池底設(shè)有曝氣系統(tǒng)對(duì)廢水進(jìn)行充分的均質(zhì)混勻，使廢水均質(zhì)均量，為后續(xù)系統(tǒng)提供穩(wěn)定進(jìn)水;(2)調(diào)節(jié)池出水經(jīng)泵的作用進(jìn)入電催化氧化系統(tǒng)，得到電催化氧化的廢水;(3)將通過(guò)電催化氧化的廢水通過(guò)輸送泵輸送至后續(xù)的水解酸化池，得到電催化氧化處理后的廢水;(4)水解酸化系統(tǒng)的出水經(jīng)泵的作用進(jìn)入到MBR系統(tǒng)，最終得到處理后的水。本發(fā)明具有更高效率，能將絕大多數(shù)廢水中的偶氮基、稠環(huán)芳烴、苯、萘、蒽、醌類(lèi)有機(jī)物、芳香胺類(lèi)化合物、芳香族硝基化合物等都得到一定程度的去除，從而使廢水的毒性大大降低。
摘要附圖
權(quán)利要求書(shū)
1.一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，其具體步驟為：
(1)將高鹽有機(jī)顏料廢水經(jīng)管道輸送至調(diào)節(jié)池，池底設(shè)有曝氣系統(tǒng)對(duì)廢水進(jìn)行充分的均質(zhì)混勻，使廢水均質(zhì)均量，為后續(xù)系統(tǒng)提供穩(wěn)定進(jìn)水;
(2)調(diào)節(jié)池出水經(jīng)泵的作用進(jìn)入電催化氧化系統(tǒng)，得到電催化氧化的廢水;
(3)將通過(guò)電催化氧化的廢水通過(guò)輸送泵輸送至后續(xù)的水解酸化池，得到電催化氧化處理后的廢水;
(4)水解酸化系統(tǒng)的出水經(jīng)泵的作用進(jìn)入到MBR系統(tǒng)，最終得到處理后的水。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，在所述的步驟(2)中，電催化氧化系統(tǒng)以石墨為陰極，鈦涂釕電極為陽(yáng)極，整個(gè)反應(yīng)器為長(zhǎng)方形，陰極和陽(yáng)極的極板分別放置在反應(yīng)器的兩端，極板寬度與反應(yīng)器內(nèi)寬度一致。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，在所述的步驟(2)中，電催化氧化系統(tǒng)的兩極板內(nèi)的反應(yīng)區(qū)分為5個(gè)反應(yīng)區(qū)，不同區(qū)域由橡膠網(wǎng)格板分開(kāi)，各個(gè)區(qū)域內(nèi)裝填有復(fù)合催化填料。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，在所述的步驟(2)中，電催化氧化系統(tǒng)的復(fù)合催化填料的主要成分為活性炭粉和鐵，其質(zhì)量比為10∶0.1～10∶1，復(fù)合催化填料被壓制成蜂窩長(zhǎng)方形狀;廢水從反應(yīng)器的一端進(jìn)入，另一端流出。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，在所述的步驟(3)中，水解酸化池中的池內(nèi)安裝有生物繩填料。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，在所述的步驟(3)中，生物繩填料的材質(zhì)是PP或PE，填料上附著有生物膜，在水解酸化池內(nèi)水的溶解氧濃度控制在≤2mg/L。
7.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，在所述的步驟(3)中，解酸化池內(nèi)設(shè)置有潛水?dāng)嚢杵�，通過(guò)水力攪拌作用，以避免污泥在水解酸化池底部沉積。
8.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，在所述的步驟(3)中，水解酸化池為一端為進(jìn)水，另一端為出水，進(jìn)水管為穿孔管，出水設(shè)置出水槽;出水槽內(nèi)開(kāi)孔通向后續(xù)MBR反應(yīng)池。
9.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，在所述的步驟(4)中，MBR系統(tǒng)包括MBR反應(yīng)池，MBR反應(yīng)池包含集水管，膜組件，鼓風(fēng)機(jī)，曝氣管，污泥泵和自吸泵;集水管通過(guò)膜組件相連通，而膜組件的下部設(shè)置曝氣管，在MBR反應(yīng)池的底部?jī)啥朔謩e設(shè)置污泥泵和鼓風(fēng)機(jī)，污泥泵通過(guò)管道與剩余污泥排放口相連，而在集水管的上端與自吸泵相連。
說(shuō)明書(shū)
一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的新型處理工藝，具體涉及電催化氧化系統(tǒng)、水解酸化和MBR系統(tǒng)，將廢水中的CODCr降解至滿(mǎn)足企業(yè)污水納管標(biāo)準(zhǔn)。
【背景技術(shù)】
顏料生產(chǎn)廢水主要產(chǎn)生在重氮化反應(yīng)和偶合反應(yīng)后的壓濾、漂洗兩道工序中。壓濾產(chǎn)生的廢水一般稱(chēng)為廢母液，它的主要成分為流失的偶氮顏料、生產(chǎn)原料及生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物;漂洗工序產(chǎn)生的過(guò)濾水、沖洗水等低濃度廢水水量為廢母液水量的3～4倍左右。因此偶氮顏料廢水有以下特點(diǎn)：
(1)CODCr高，有的高達(dá)幾十萬(wàn)mg/L，性質(zhì)穩(wěn)定，甚至完全不能降解。
(2)色度高，從500～500000倍都有，有些廢水呈現(xiàn)明亮顏色且不透光。
(3)廢水中含有大量不易降解的無(wú)機(jī)鹽、重金屬以及非金屬N、P、S的化合物，還含有硝基、烴基、氨基、鹵素、烷基、磺酸基、竣酸基以及上述基團(tuán)混合取代的芳香烴、稠環(huán)芳香烴、雜環(huán)芳香烴、脂肪烴、不飽和脂肪烴化合物，又由于廢水中含有副產(chǎn)物、雜質(zhì)、未反應(yīng)的原料及漏濾產(chǎn)品(據(jù)悉在染料生產(chǎn)過(guò)程中，每生產(chǎn)1噸染料，要隨廢水損失2%的產(chǎn)品)，因此廢水的B/C 較低，難生物降解;
(4)顏料的生產(chǎn)的工序多品種多、產(chǎn)量小，因此排水水質(zhì)水量隨顏料生產(chǎn)變化影響較大。
基于對(duì)顏料的生產(chǎn)工藝、性能、結(jié)構(gòu)、特征上的研究，顏料廢水具有很強(qiáng)的毒性。有毒成分可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類(lèi)。主要的無(wú)機(jī)有毒成分有重金屬類(lèi)，如銅、鉻、汞等;鹽類(lèi)，如亞硝酸鹽、鉀鹽等;其他還有鐵、硒、鹵化物等。有毒的有機(jī)成分主要有：苯、萘、蒽、醌類(lèi)有機(jī)物、芳香胺類(lèi)化合物、芳香族硝基化合物等，其中聯(lián)苯等多苯環(huán)取代化合物，毒性較大。顏料廢水如果排放到公共水系統(tǒng)其中的有毒成分將嚴(yán)重污染環(huán)境。
目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)偶氮染料廢水處理均做了大量的研究工作，由于顏料廢水中的有機(jī)物含量很高，且廢水量較大，從處理成本等考慮單純的采用物理、化學(xué)等處理方法進(jìn)行處理時(shí)期處理費(fèi)用很高，超出企業(yè)承受范圍，且單純的物化法也難以保證廢水的處理效果，因此目前所采用的方法主要是物理法、化學(xué)法、生物法及其組合方法。常見(jiàn)的處理方法如下表1。
表1常見(jiàn)染料廢水處理方法及其優(yōu)缺點(diǎn)
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，以解決高鹽有機(jī)顏料廢水的處理難題，使用本工藝處理后的有機(jī)顏料廢水中CODCr≤500mg/L，滿(mǎn)足納管要求，避免了對(duì)后續(xù)統(tǒng)一生化處理時(shí)對(duì)生化系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊，從而保證最終出水的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，其具體步驟為：
(1)將高鹽有機(jī)顏料廢水經(jīng)管道輸送至調(diào)節(jié)池，池底設(shè)有曝氣系統(tǒng)對(duì)廢水進(jìn)行充分的均質(zhì)混勻，使廢水均質(zhì)均量，為后續(xù)系統(tǒng)提供穩(wěn)定進(jìn)水;
(2)調(diào)節(jié)池出水經(jīng)泵的作用進(jìn)入電催化氧化系統(tǒng)，得到電催化氧化的廢水;
電催化氧化系統(tǒng)以石墨為陰極，鈦涂釕電極為陽(yáng)極，整個(gè)反應(yīng)器為長(zhǎng)方形，陰極和陽(yáng)極的極板分別放置在反應(yīng)器的兩端，極板寬度與反應(yīng)器內(nèi)寬度一致;在兩極板內(nèi)的反應(yīng)區(qū)分為5個(gè)反應(yīng)區(qū)，不同區(qū)域由橡膠網(wǎng)格板分開(kāi)，各個(gè)區(qū)域內(nèi)裝填有復(fù)合催化填料，其主要成分為活性炭粉和鐵，其質(zhì)量比為 10∶0.1～10∶1，復(fù)合催化填料被壓制成蜂窩長(zhǎng)方形狀;廢水從反應(yīng)器的一端進(jìn)入，另一端流出;
(3)將通過(guò)電催化氧化的廢水通過(guò)輸送泵輸送至后續(xù)的水解酸化池，得到電催化氧化處理后的廢水;
水解酸化工藝是集沉淀、吸附、生物凝聚、生物降解于一體的高效處理單元工藝，該工藝在實(shí)際運(yùn)行中的主要目的是繼續(xù)提高可生化性。池內(nèi)安裝有生物繩填料，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中生物填料上會(huì)附著有生物膜，生物繩填料填料的材質(zhì)是PP或PF，生物繩填料上附著有大量生物膜，在水解酸化池內(nèi)水的溶解氧濃度控制在≤2mg/L，生物膜上有大量兼氧菌，可通過(guò)生物代謝分解廢水中的有機(jī)物，可將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物;水解酸化池內(nèi)設(shè)置有潛水?dāng)嚢杵�，通過(guò)水力攪拌作用，以避免污泥在水解酸化池底部沉積;水解酸化池為一端為進(jìn)水，另一端為出水，進(jìn)水管為穿孔管，出水設(shè)置出水槽;出水槽內(nèi)開(kāi)孔通向后續(xù)MBR池。
(4)水解酸化系統(tǒng)的出水經(jīng)泵的作用進(jìn)入到MBR系統(tǒng)，最終得到處理后的水。
MBR系統(tǒng)內(nèi)包括MBR反應(yīng)池，MBR反應(yīng)池包含集水管，膜組件，鼓風(fēng)機(jī)，曝氣管，污泥泵和自吸泵，膜組件包含膜元件;集水管通過(guò)膜組件相連通，而膜組件的下部設(shè)置曝氣管，在MBR反應(yīng)池的底部?jī)啥朔謩e設(shè)置污泥泵和鼓風(fēng)機(jī)，污泥泵通過(guò)管道與剩余污泥排放口相連，而在集水管的上端與自吸泵相連。曝氣管鼓出的氣泡會(huì)沖刷膜組件中膜元件表面，防止污染物在膜表面附著。
MBR是傳統(tǒng)活性污泥法和膜分離技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，通過(guò)膜元件和膜組件實(shí)現(xiàn)泥水分離，代替了傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池。MBR系統(tǒng)內(nèi)包括了曝氣盤(pán)、平板超濾的膜元件和膜組件、污泥泵，曝氣管用于給池內(nèi)微生物提供充足的氧氣，確保池內(nèi)溶解氧≥4mg/L，需要依靠好氧微生物降解廢水中有機(jī)物，有機(jī)物是作為食物被微生物攝取，最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和微生物自身。平板超濾膜組件用于實(shí)現(xiàn)泥水分離，外部會(huì)有自吸泵將透過(guò)膜將池內(nèi)的水往外吸，也就是說(shuō)MBR出水就是通過(guò)膜元件和膜組件過(guò)濾的出水，因此出水水質(zhì)好。污泥泵是用于將MBR池內(nèi)的多余的污泥排出池內(nèi)，使池內(nèi)保持一定的污泥濃度。
一種高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水的處理方法，包括以下步驟：
(1)將高鹽有機(jī)顏料廢水經(jīng)管道輸送至調(diào)節(jié)池，池底設(shè)有曝氣系統(tǒng)對(duì)廢水進(jìn)行充分的均質(zhì)混勻，使廢水均質(zhì)均量，為后續(xù)系統(tǒng)提供穩(wěn)定進(jìn)水;
(2)調(diào)節(jié)池出水經(jīng)泵的作用進(jìn)入電催化氧化系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要目的在于降解廢水中的大分子有機(jī)物至小分子有機(jī)物甚至直接礦化成CO2+H2O，從而降低廢水中的CODCr。本電催化氧化系統(tǒng)的核心技術(shù)在于電催化和復(fù)合填料催化氧化技術(shù)，屬于高級(jí)氧化一種，但是與其他一般高級(jí)氧化方法相比，其運(yùn)行成本低、運(yùn)行操作簡(jiǎn)單方便、對(duì)高鹽有機(jī)顏料廢水具有十分顯著的處理效果。本電催化氧化系統(tǒng)中以石墨為陰極，鈦涂釕電極為陽(yáng)極，以多相復(fù)合催化劑填充在催化劑柱內(nèi)，在不同條件下，陽(yáng)極上發(fā)生直接或間接反應(yīng)：
陽(yáng)極2Cl-+2e-→Cl2
Cl2+H2O→HClO+HCl
OH-離子擴(kuò)散到陽(yáng)極周?chē)囊簩又泻痛温人岱磻?yīng)生成ClO-：
HClO+OH-→H2O+ClO-
在ClO-逐漸積聚時(shí)的下一步過(guò)程，可看做是獲得氯酸和O2的電化學(xué)過(guò)程：
12ClO-+6H2O+12e-→4HClO3+8HCl+3O2
OH-離子直接在陽(yáng)極失去電子，同時(shí)放出氧氣：
4OH-+4e-→2H2O+O2
陰極2H++2e-→H2
Na++OH-→NaOH
還原產(chǎn)生的過(guò)氧化氫間接降解有機(jī)物，協(xié)同壓裂返排液中的總碳降解，從而降低CODCr。
O2+2H++2e-→H2O2
由于顏料廢水中除了含有大量的無(wú)機(jī)鹽、稠環(huán)芳烴、雜環(huán)烴等難降解有機(jī)物，這些有機(jī)物在電催化氧化系統(tǒng)的作用下，偶氮基(-N=N-)被破壞，環(huán)狀結(jié)構(gòu)被打開(kāi)，從而CODCr得到降低，毒性得到減弱，一些原先無(wú)法被表征成CODCr的物質(zhì)經(jīng)本電催化氧化系統(tǒng)后其結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)被打破，也能被 CODCr表征出來(lái)，經(jīng)電催化氧化后的廢水CODCr降低至6000～7000mg/L。
(3)水解酸化：電催化氧化出水經(jīng)輸送泵輸送至后續(xù)水解酸化系統(tǒng)，水解酸化工藝是集沉淀、吸附、生物凝聚、生物降解于一體的高效處理單元工藝，該工藝在實(shí)際運(yùn)行中的主要目的是繼續(xù)提高可生化性，在上一步電催化氧化系統(tǒng)中仍有一些有機(jī)物無(wú)法被該系統(tǒng)降解成小分子可生化型有機(jī)物，這些有機(jī)物在完全好氧條件下更加無(wú)法被降解，因此添加水解酸化系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中這些無(wú)法被生化的物質(zhì)經(jīng)過(guò)產(chǎn)酸菌的作用轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀划a(chǎn)甲烷菌或好氧細(xì)菌利用的小分子揮發(fā)酸從而改善廢水可生化性。在此水解酸化過(guò)程中， CODCr有一定程度的降低，其去除率為40%左右，出水CODCr降低至4000mg/L 左右，在極大程度上降低了對(duì)后續(xù)MBR系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊。
(4)水解酸化系統(tǒng)出水經(jīng)泵的作用進(jìn)入到MBR系統(tǒng)，這是一種新型的接觸式膜生物反應(yīng)器，由平板超濾膜分離單元與生物處理單元兩部分組成，該裝置中的生物處理單元中的活性污泥為蘇州聚智同創(chuàng)環(huán)�？萍加邢薰�(菌種編號(hào)SGT-GY-1，企業(yè)內(nèi)部編號(hào))針對(duì)高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水進(jìn)行專(zhuān)業(yè)分離、馴化、強(qiáng)化而來(lái)的高效活性污泥，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。MBR工藝具有負(fù)荷高、耐沖擊、出水水質(zhì)清澈、懸浮物幾近于零等特點(diǎn)，其處理效果遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的活性污泥法。平板超濾膜單元中使用的平板膜為我公司專(zhuān)利產(chǎn)品，相較于傳統(tǒng)的中空纖維膜而言，我公司的平板膜具有更明顯的優(yōu)勢(shì)，平板MBR可在更高的活性污泥濃度下保持高通量的穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)發(fā)絲、斷絲或纖維纏繞的等中空纖維膜的常見(jiàn)問(wèn)題，同時(shí)由于MBR底部的曝氣系統(tǒng)對(duì)膜片能進(jìn)行有效的水力沖刷，從而使其在運(yùn)行過(guò)程中能有效穩(wěn)定的控制膜表面的污染情況，從而延長(zhǎng)膜的清洗周期，增長(zhǎng)其使用壽命，降低運(yùn)行費(fèi)用。MBR系統(tǒng)出水清澈，CODCr在好氧細(xì)菌的作用下被降低至低于500mg/L，滿(mǎn)足工業(yè)園區(qū)污水處理系統(tǒng)納管標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水處理工藝進(jìn)一步為：廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)停留時(shí)間為12h;
本發(fā)明的高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水處理工藝進(jìn)一步為：電催化氧化系統(tǒng)的運(yùn)行條件如下表所示：
本發(fā)明的高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水處理工藝進(jìn)一步為：水解酸化系統(tǒng)的運(yùn)行條件如下表所示：
本發(fā)明的高鹽有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水處理工藝進(jìn)一步為：MBR系統(tǒng)的運(yùn)行條件如下表所示，其中溶解氧通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中膜通量具體視進(jìn)水 CODCr與水量的變化可調(diào)節(jié)。
本發(fā)明具有CODCr去除率高、處理效果穩(wěn)定的特點(diǎn)，確保處理后的出水可達(dá)到企業(yè)所在工業(yè)園區(qū)納管要求。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果為：
本發(fā)明的電催化氧化系統(tǒng)具有更高效率，能將絕大多數(shù)廢水中的偶氮基、稠環(huán)芳烴、苯、萘、蒽、醌類(lèi)有機(jī)物、芳香胺類(lèi)化合物、芳香族硝基化合物等都得到一定程度的去除，從而使廢水的毒性大大降低。添加水解酸化步驟使被電催化氧化系統(tǒng)降解的有機(jī)物繼續(xù)被降解成小分子揮發(fā)酸，從而在極大程度上提高了廢水的可生化性，為后續(xù)MBR系統(tǒng)提供穩(wěn)定進(jìn)水水源。MBR 系統(tǒng)中采用我公司潛心培育的嗜鹽菌，該菌種在高鹽條件下仍然保持很強(qiáng)的生物活性，能穩(wěn)定的將廢水中的小分子揮發(fā)酸繼續(xù)降解甚至狂化成CO2+H2O，從而保證出水CODCr<500mg/L，滿(mǎn)足納管要求。該裝置中的生物處理單元中的活性污泥為蘇州聚智同創(chuàng)環(huán)�？萍加邢薰�。
