一種高氯鹽含量分散染料廢水的處理方法與流程
2023-12-01 04:06:56
本發明涉及水處理領域，尤其涉及一種高氯鹽含量分散染料廢水的處理方法。
背景技術：
分散染料廢水是目前公認的處理難度高的難降解化工廢水，具有毒性強、鹽分高、COD濃度高、氨氮濃度高及可生化性差等特點。其中尤以高氯鹽的分散染料廢水處理難度最大，氯離子對微生物的影響顯著，分散染料母液廢水中的含鹽量最高可達14%以上。一般廢水中氯離子高於5000mg/L將會影響微生物的生長代謝，高於20000mg/L，則對微生物產生明顯的抑制作用，導致汙泥活性降低，生化處理效率也隨之降低，嚴重的還會引起生化系統的崩潰。根據國家環保部的要求，現對於染料行業的廢水排放要求將越來越嚴格，並對超標排放行為採取刑事責任制，因此急需一種高效、可靠、穩定的方法對此類廢水進行處理。
分散染料廢水的處理工藝主要以「預處理+生化」為主，預處理方法主要有物理處理法、化學處理法、物理化學處理法、以及多種技術聯用等；生化則以UASB組合多級好氧工藝為主。但對於高氯鹽含量的分散染料廢水，常規的預處理+生化工藝很難使其達標排放，主要存在以下難點：（一）預處理效率低，普遍採用傳統微電解、Fenton技術為主，對分散染料廢水的COD去除率一般在10-30%左右，出水B/C在0.2左右，導致進入生化的廢水負荷依然偏高；（二）含氯鹽濃度高，缺乏應對高氯鹽分散染料廢水的生化工藝，微生物活性難以保持穩定；（三）普通好氧池中填料的附著性差，汙泥濃度低，處理效果較差，容易導致廢水排放超標。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種高氯鹽含量分散染料廢水的處理方法。本發明通過多種預處理手段和生物增濃工藝，實現對高氯鹽含量分散染料廢水（氯鹽含量在10000-25000mg/L）的穩定達標處理。
本發明的具體技術方案為：一種高氯鹽含量分散染料廢水的處理方法，所述高氯鹽分散染料廢水中氯鹽含量在10000-25000mg/L，COD=1000-4000mg/L，所述方法包括以下步驟：
1）將廢水調節池中的高氯鹽含量分散染料廢水經過多元催化氧化預處理把關系統進行處理，所述多元催化氧化預處理把關系統包括依次連接的1級微電解系統，2級微電解系統和催化氧化系統；所述催化氧化系統中填充有氧化反應催化劑。
2）將多元催化氧化預處理把關系統處理後的廢水經過超磁分離設備對汙染物進行進一步去除。
3）將超磁分離後的廢水轉移至A/O多級生物增濃系統中進行生化處理，所述A/O多級生物增濃系統包括依次連接的兼氧池、好氧池和沉澱池，所述兼氧池設置1-2級，所述好氧池設置2-5級。
4）將沉澱池的廢水轉移至保安氧化池，確保高氯鹽含量分散染料廢水達標排放；
5）最後將廢水轉移至清水池，進行排放。
為了強化提高預處理對高氯鹽含量分散染料廢水的有機汙染物去除率和毒性降解度，本發明利用多元微電解氧化和催化氧化耦合超磁分離技術，通過高級氧化技術和超磁分離技術的雙重處理，高效降解分散染料廢水中的汙染物。
作為優選，所述1級微電解系統和2級微電解系統中設有微電解反應器，所述微電解反應器的填料為多元微電解填料，所述多元微電解填料由活性炭、活性鐵粉、致孔劑和粘結劑燒結而成，其中鐵碳質量比為1-2:1，所述致孔劑的用量為5-10wt%，所述粘結劑的用量為10-12wt%，填料粒徑為2-5cm，填料孔徑為微米級，填料上負載有填料質量3-5wt%的金屬氧化物催化劑，填料填充比為50-70%；每級微電解系統水力停留時間在1-2h，微電解系統反應pH維持在2.5-4.0。
上述填料具有淨化效率高，無板結不易鈍化的特點。
作為優選，所述金屬氧化物催化劑為CuO、MnO2或Al2O3，所述致孔劑為碳酸鈣或聚乙二醇。
作為優選，所述催化氧化系統反應pH維持在3-4，停留時間1-2h，催化氧化反應中雙氧水投加量為1-2‰，所述催化劑為複合絲光沸石，催化劑投加量為10-50g/L。
催化氧化系統中填充有催化劑，能有效促進汙染物的氧化效率。
作為優選，所述超磁分離設備的材料為雙相不鏽鋼防腐材料，超磁分離停留時間為20-60分鐘；多元催化氧化預處理把關系統出水後調節pH至8.0-8.5，並投加廢水質量0.1-0.2‰的混凝劑PAC和廢水質量0.005-0.01‰的絮凝劑PAM，至出現大顆粒礬花後進入超磁分離設備，與磁種結合形成微磁絮團，絮團在磁場作用下與廢水分離後進入磁分離磁鼓回收磁種，後循環使用，廢水則進入A/O多級生物增濃系統進行再處理。
為保護設備，超磁分離器材質選用雙相不鏽鋼，徹底解決氯離子的高腐蝕性瓶頸問題。
作為優選，所述兼氧池水力停留時間為8-15h，池內汙泥濃度為3-6g/L，溶解氧濃度維持在0.5-1.5mg/L。
預處理出水進入生化系統，首先利用兼氧池去除部分COD，進一步減輕好氧生化負荷，同時利用反硝化專用菌種實現總氮的部分去除。
作為優選，所述好氧池採用生物增濃工藝，停留時間36-48h，好氧池中填充有高密度生物增濃填料，填料填充比為40-60%，經增濃培養後，好氧池內總汙泥濃度MLSS達6g/L以上，溶解氧濃度2.5mg/L以上。
作為優選，所述高密度生物增濃填料的製備方法如下：將蟹殼粉在200-300℃下煅燒20-40min，然後在300-400℃下繼續煅燒30-50min；將煅燒後的蟹殼粉與活性炭、硬脂酸鈉按質量比30-40:100:3-5在70-80℃下共混後進行研磨；研磨後將蟹殼粉與活性炭的混合物、聚乙烯醇和水按質量比2-4:10-20:800-1200混合均勻，經過冷凍乾燥後製得呈多孔網狀的高密度生物增濃填料，其中高密度生物增濃填料的比表面積在20000-25000m2/m3。
上述方法製得的填料，比表面積大，吸附性強，作為載體負載牢度好。選擇聚乙烯醇為載體材質的理由是聚乙烯醇作為高吸水性材質，具有很高的氧傳輸能力並且能保證溶解氧到載體內部的供給，再加上還具有微生物親和性和親水性。
作為優選，所述好氧池中的填料安裝方式為懸掛式安裝方式，將呈簾片狀的填料兩端固定於池壁，垂直晾衣狀安放在生化池汙水中，在水中呈均勻S型彎曲狀。
好氧池採用生物增濃工藝，通過特定的高密度生物增濃填料及其靈活安裝方式，使填料呈半流化狀態，並實現高汙泥濃度生長，增強系統耐鹽性及對汙染物的去除效果。半流化的填料在水氣力驅動剪切下，填料左右上下擺動，無纏繞、無打結、無死區、無流失、無沉積和無汙泥膨脹，可視進水水質的變化及時調節運營方式，可以實現好氧、兼氧，甚至厭氧三個生態環境間的切換，具有靈活的操作空間與變量。
作為優選，所述保安氧化池停留時間為2-5h，保安氧化池設有氧化劑添加裝置，所述氧化劑為次氯酸鈉或臭氧，投加量為次氯酸鈉0.1-0.5‰，臭氧30-100mg/L。
生化出水最後經保安氧化池進一步氧化後至清水池實現達標排放。
與現有技術對比，本發明的有益效果是：
經採用上述方法對高氯鹽含量的分散染料廢水（氯離子濃度10000-25000mg/L，COD=1000-4000mg/L）進行處理後，具有以下優勢：
1、本方法取消了傳統厭氧處理工藝，節約了佔地面積，減少了工程投資和運行成本；
2、結合了微電解催化氧化技術和超磁分離耦合技術，經預處理後的分散染料廢水COD去除率達40%以上，B/C提高0.1-0.2；
3、好氧池採用的梯度式生物增濃工藝強化提高汙泥濃度和生物活性，並使微生物固定於填料上，具有泥膜法的共性優勢；在進水水質可能出現惡化情形下，填料上的活性微生物能迅速釋放，補充到好氧池混合液中，確保好氧池泥法態的微生物量，而填料又能快速增殖所釋放的菌種，使整個好氧池始終保持動態的生態平衡；耐鹽能力強（氯離子極限濃度可達25000mg/L），半流化膜泥法具有良好消泡抑泡效果，解決了傳統缺陷，出水COD能穩定達到500mg/L一下；
4、方法配備了保安氧化池，確保突發狀況導致的出水超標問題得到有效解決。
附圖說明
圖1為本發明的流程示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步的描述。
實施例1
一種高氯鹽含量分散染料廢水，廢水中氯鹽含量在10040mg/L，COD=1310mg/L，B/C=0.11。
如圖1所示，該廢水處理方法包括以下步驟：
1）將廢水調節池中的高氯鹽含量分散染料廢水經過多元催化氧化預處理把關系統進行處理，所述多元催化氧化預處理把關系統包括依次連接的1級微電解系統，2級微電解系統和催化氧化系統；所述催化氧化系統中填充有氧化反應催化劑。
其中，所述1級微電解系統和2級微電解系統中設有微電解反應器，所述微電解反應器的填料為多元微電解填料，所述多元微電解填料由活性炭、活性鐵粉、致孔劑和粘結劑燒結而成，其中鐵碳質量比為1.5:1，所述致孔劑為碳酸鈣，用量為7.5wt%，所述粘結劑的用量為11wt%，填料粒徑為2-5cm，填料孔徑為微米級，填料上負載有填料質量4wt%的催化劑CuO，填料填充比為50%；每級微電解系統水力停留時間在1h，微電解系統反應pH維持在3。
所述催化氧化系統反應pH維持在3，停留時間1h，催化氧化反應中雙氧水投加量為1.5‰，所述催化劑為複合絲光沸石（夠自華綠環保科技有限公司），催化劑投加量為30g/L。預處理儲水COD=790mg/L，B/C=0.3。
2）將多元催化氧化預處理把關系統處理後的廢水經過超磁分離設備對汙染物進行進一步去除。
所述超磁分離設備的材料為雙相不鏽鋼防腐材料，超磁分離停留時間為40分鐘；多元催化氧化預處理把關系統出水後調節pH至8.3，並投加廢水質量0.15‰的混凝劑PAC和廢水質量0.008‰的絮凝劑PAM，至出現大顆粒礬花後進入超磁分離設備，與磁種結合形成微磁絮團，絮團在磁場作用下與廢水分離後進入磁分離磁鼓回收磁種，後循環使用，廢水則進入A/O多級生物增濃系統進行再處理。
3）將超磁分離後的廢水轉移至A/O多級生物增濃系統中進行生化處理，所述A/O多級生物增濃系統包括依次連接的兼氧池、好氧池和沉澱池，所述兼氧池設置1級，所述好氧池設置2級。
所述兼氧池水力停留時間為8h，池內汙泥濃度為4.5g/L，溶解氧濃度維持在0.5-1.0mg/L。所述好氧池採用生物增濃工藝，停留時間36h，好氧池中填充有高密度生物增濃填料；填料填充比為40%，經增濃培養後，好氧池內總汙泥濃度MLSS 6.1g/L，溶解氧濃度3.1mg/L以上。所述好氧池中的填料安裝方式為懸掛式安裝方式，將呈簾片狀的填料兩端固定於池壁，垂直晾衣狀安放在生化池汙水中，在水中呈均勻S型彎曲狀。
所述高密度生物增濃填料的製備方法如下：將蟹殼粉在250℃下煅燒30min，然後在350℃下繼續煅燒40min；將煅燒後的蟹殼粉與活性炭、硬脂酸鈉按質量比35:100:4在75℃下共混後進行研磨；研磨後將蟹殼粉與活性炭的混合物、聚乙烯醇和水按質量比3:15:1000混合均勻，經過冷凍乾燥後製得呈多孔網狀的高密度生物增濃填料，其中高密度生物增濃填料的比表面積在20000-25000m2/m3。
4）將沉澱池的廢水轉移至保安氧化池，確保高氯鹽含量分散染料廢水達標排放。
所述保安氧化池停留時間為3.5h，保安氧化池設有氧化劑添加裝置，所述氧化劑為次氯酸鈉，投加量為次氯酸鈉0.3‰。
5）最後將廢水轉移至清水池，進行排放。最終出水COD=402-430mg/L。
實施例2
一種高氯鹽含量分散染料廢水，廢水中氯鹽含量在15100mg/L，COD=2040mg/L，B/C=0.13。
該廢水處理方法包括以下步驟：
1）將廢水調節池中的高氯鹽含量分散染料廢水經過多元催化氧化預處理把關系統進行處理，所述多元催化氧化預處理把關系統包括依次連接的1級微電解系統，2級微電解系統和催化氧化系統；所述催化氧化系統中填充有氧化反應催化劑。
其中，所述1級微電解系統和2級微電解系統中設有微電解反應器，所述微電解反應器的填料為多元微電解填料，所述多元微電解填料由活性炭、活性鐵粉、致孔劑和粘結劑燒結而成，其中鐵碳質量比為1:1，所述致孔劑為聚乙二醇，用量為5wt%，所述粘結劑的用量為10wt%，填料粒徑為2-5cm，填料孔徑為微米級，填料上負載有填料質量3wt%的催化劑MnO2，填料填充比為60%；每級微電解系統水力停留時間在1.5h，微電解系統反應pH維持在2.5。
所述催化氧化系統反應pH維持在3.5，停留時間1.5h，催化氧化反應中雙氧水投加量為1‰，所述催化劑為複合絲光沸石（夠自華綠環保科技有限公司），催化劑投加量為10g/L。預處理出水C0D=1300mg/L，B/C=0.33。
2）將多元催化氧化預處理把關系統處理後的廢水經過超磁分離設備對汙染物進行進一步去除。
所述超磁分離設備的材料為雙相不鏽鋼防腐材料，超磁分離停留時間為20分鐘；多元催化氧化預處理把關系統出水後調節pH至8.0，並投加廢水質量0.1‰的混凝劑PAC和廢水質量0.005‰的絮凝劑PAM，至出現大顆粒礬花後進入超磁分離設備，與磁種結合形成微磁絮團，絮團在磁場作用下與廢水分離後進入磁分離磁鼓回收磁種，後循環使用，廢水則進入A/O多級生物增濃系統進行再處理。
3）將超磁分離後的廢水轉移至A/O多級生物增濃系統中進行生化處理，所述A/O多級生物增濃系統包括依次連接的兼氧池、好氧池和沉澱池，所述兼氧池設置1級，所述好氧池設置3級。
所述兼氧池水力停留時間為10h，池內汙泥濃度為3g/L，溶解氧濃度維持在0.5-1.5mg/L。所述好氧池採用生物增濃工藝，停留時間38h，好氧池中填充有高密度生物增濃填料；填料填充比為50%，經增濃培養後，好氧池內總汙泥濃度MLSS達7.3g/L，溶解氧濃度3.5mg/L以上。所述好氧池中的填料安裝方式為懸掛式安裝方式，將呈簾片狀的填料兩端固定於池壁，垂直晾衣狀安放在生化池汙水中，在水中呈均勻S型彎曲狀。
所述高密度生物增濃填料的製備方法如下：將蟹殼粉在200℃下煅燒40min，然後在300℃下繼續煅燒50min；將煅燒後的蟹殼粉與活性炭、硬脂酸鈉按質量比30:100:3在70℃下共混後進行研磨；研磨後將蟹殼粉與活性炭的混合物、聚乙烯醇和水按質量比2:10:800混合均勻，經過冷凍乾燥後製得呈多孔網狀的高密度生物增濃填料，其中高密度生物增濃填料的比表面積在20000-25000m2/m3。
4）將沉澱池的廢水轉移至保安氧化池，確保高氯鹽含量分散染料廢水達標排放。
所述保安氧化池停留時間為2h，保安氧化池設有氧化劑添加裝置，所述氧化劑為臭氧，投加量為臭氧100mg/L。
5）最後將廢水轉移至清水池，進行排放。出水COD=380-455mg/L。
實施例3
一種高氯鹽含量分散染料廢水，廢水中氯鹽含量在21900mg/L，COD=3360mg/L，B/C=0.12。
該廢水處理方法包括以下步驟：
1）將廢水調節池中的高氯鹽含量分散染料廢水經過多元催化氧化預處理把關系統進行處理，所述多元催化氧化預處理把關系統包括依次連接的1級微電解系統，2級微電解系統和催化氧化系統；所述催化氧化系統中填充有氧化反應催化劑。
其中，所述1級微電解系統和2級微電解系統中設有微電解反應器，所述微電解反應器的填料為多元微電解填料，所述多元微電解填料由活性炭、活性鐵粉、致孔劑和粘結劑燒結而成，其中鐵碳質量比為2:1，所述致孔劑為聚乙二醇，用量為10wt%，所述粘結劑的用量為12wt%，填料粒徑為2-5cm，填料孔徑為微米級，填料上負載有填料質量5wt%的催化劑Al2O3，填料填充比為70%；每級微電解系統水力停留時間在2h，微電解系統反應pH維持在3.5。
所述催化氧化系統反應pH維持在3.5，停留時間2h，催化氧化反應中雙氧水投加量為2‰，所述催化劑為複合絲光沸石（夠自華綠環保科技有限公司），催化劑投加量為50g/L。預處理出水C0D=1720mg/L，B/C=0.28。
2）將多元催化氧化預處理把關系統處理後的廢水經過超磁分離設備對汙染物進行進一步去除。
所述超磁分離設備的材料為雙相不鏽鋼防腐材料，超磁分離停留時間為60分鐘；多元催化氧化預處理把關系統出水後調節pH至8.5，並投加廢水質量0.2‰的混凝劑PAC和廢水質量0.01‰的絮凝劑PAM，至出現大顆粒礬花後進入超磁分離設備，與磁種結合形成微磁絮團，絮團在磁場作用下與廢水分離後進入磁分離磁鼓回收磁種，後循環使用，廢水則進入A/O多級生物增濃系統進行再處理。
3）將超磁分離後的廢水轉移至A/O多級生物增濃系統中進行生化處理，所述A/O多級生物增濃系統包括依次連接的兼氧池、好氧池和沉澱池，所述兼氧池設置2級，所述好氧池設置4級。
所述兼氧池水力停留時間為18h，池內汙泥濃度為6g/L，溶解氧濃度維持在0.5-1.5mg/L。所述好氧池採用生物增濃工藝，停留時間40h，好氧池中填充有高密度生物增濃填料；填料填充比為60%，經增濃培養後，好氧池內總汙泥濃度MLSS達7.9g/L，溶解氧濃度3.5mg/L以上。所述好氧池中的填料安裝方式為懸掛式安裝方式，將呈簾片狀的填料兩端固定於池壁，垂直晾衣狀安放在生化池汙水中，在水中呈均勻S型彎曲狀。
所述高密度生物增濃填料的製備方法如下：將蟹殼粉在300℃下煅燒20min，然後在400℃下繼續煅燒30min；將煅燒後的蟹殼粉與活性炭、硬脂酸鈉按質量比40:100: 5在80℃下共混後進行研磨；研磨後將蟹殼粉與活性炭的混合物、聚乙烯醇和水按質量比4:20:1200混合均勻，經過冷凍乾燥後製得呈多孔網狀的高密度生物增濃填料，其中高密度生物增濃填料的比表面積在20000-25000m2/m3。
4）將沉澱池的廢水轉移至保安氧化池，確保高氯鹽含量分散染料廢水達標排放。
所述保安氧化池停留時間為5h，保安氧化池設有氧化劑添加裝置，所述氧化劑為次氯酸鈉，投加量為次氯酸鈉0.5‰。
5）最後將廢水轉移至清水池，進行排放。出水COD=440-470mg/L。
實施例4
一種高氯鹽含量分散染料廢水，廢水中氯鹽含量在24800mg/L，COD=3920mg/L, B/C=0.13。
該廢水處理方法實施例1的不同之處在於：
微電解填充比70%，停留時間2h，反應pH3.5，催化氧化反應停留時間2h，pH3.5，預處理出水COD=2210mg/L，B/C=0.31。預處理出水進入兼氧池2格，停留時間28h，溶解氧0.5~1.5mg/L，兼氧池出水進入好氧池，好氧池5格，總停留時間44h，生物增濃填料填充比60%，汙泥濃度7.1g/L，溶解氧濃度3.5mg/L以上，沉澱池出水經保安氧化池，氧化池投加氧化劑次氯酸鈉0.1‰，最終出水COD=410~480mg/L。
實施例5
一種高氯鹽含量分散染料廢水，廢水中氯鹽含量在22500mg/L，COD=3720mg/L，B/C=0.15。
該廢水處理方法實施例1的不同之處在於：
微電解填充比70%，停留時間2h，反應pH3.5，催化氧化反應停留時間2h，pH3.5，預處理出水COD=2310mg/L，B/C=0.26。預處理出水進入兼氧池2格，停留時間30h，溶解氧0.5~1.5mg/L，兼氧池出水進入好氧池，好氧池5格，總停留時間40h，生物增濃填料填充比60%，汙泥濃度6.6g/L，溶解氧濃度3.5mg/L以上，沉澱池出水經保安氧化池，氧化池投加氧化劑臭氧30mg/L，最終出水COD=360~440mg/L。
實施例6
一種高氯鹽含量分散染料廢水，廢水中氯鹽含量在18100mg/L，COD=2720mg/L，B/C=0.11。
該廢水處理方法實施例1的不同之處在於：
微電解填充比70%，停留時間2h，反應pH4.0，催化氧化反應停留時間2h，pH4.0，預處理出水COD=1790mg/L，B/C=0.24。預處理出水進入兼氧池2格，停留時間24h，溶解氧0.5~1.5mg/L，兼氧池出水進入好氧池，好氧池4格，總停留時間42h，生物增濃填料填充比60%，汙泥濃度6.3g/L，溶解氧濃度3.5mg/L以上，沉澱池出水經保安氧化池，氧化池投加氧化劑臭氧95mg/L，最終出水COD=470~500mg/L。
實施例7
一種高氯鹽含量分散染料廢水，廢水中氯鹽含量在23060mg/L，COD=2980mg/L，B/C=0.12。
該廢水處理方法實施例1的不同之處在於：
微電解填充比70%，停留時間2h，反應pH3.0，催化氧化反應停留時間2h，pH4.0，預處理出水COD=2200mg/L，B/C=0.26。預處理出水進入兼氧池2格，停留時間26h，溶解氧0.5~1.5mg/L，兼氧池出水進入好氧池，好氧池4格，總停留時間48h，生物增濃填料填充比60%，汙泥濃度6.5g/L，溶解氧濃度3.5mg/L以上，沉澱池出水經保安氧化池，氧化池投加氧化劑次氯酸鈉0.4‰，最終出水COD=410~450mg/L。
本發明中所用原料、設備，若無特別說明，均為本領域的常用原料、設備；本發明中所用方法，若無特別說明，均為本領域的常規方法。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍。