一種常規二級處理後紡織汙水的再處理裝置及方法

2023-06-20 18:47:01 1

專利名稱：：一種常規二級處理後紡織汙水的再處理裝置及方法
技術領域：
：本發明涉及一種對經常規二級處理之後的紡織汙水再處理的方法及裝置，尤其是涉及再處理後水可回用於紡織品生產加工的方法和裝置。
背景技術：
：紡織行業廢水具有水量大、成分複雜、對環境汙染嚴重等特點。目前國內對該類廢水的治理，大都還是以達標排放為目的。水資源的匱乏、經濟的持續增長、人口的增多，必將導致水資源的相對緊缺。對紡織行業這類用水大戶來說，對水資源進行回收利用，不僅是促進經濟、環境、社會協調發展的需要，也是紡織行業可持續發展的需要。紡織工業廢水中的汙染物主要是棉毛等紡織纖維上的汙物、鹽類和油脂類，以及加工過程中投加的各種漿料、染料、表面活性劑、染整加工助劑、酸、鹼等。由於紡織加工過程工藝繁多，一方面造成汙水成分複雜，處理困難；另一方面也提高了對用水水質的要求，綜合兩方面的結果是使紡織汙水回用的難度大，成本高，難以在行業內普遍應用。目前紡織行業普遍採用以二級生化處理法處理生產過程中產生的汙水，同時需輔以必要的預處理和物理化學處理方法，將紡織汙水處理至滿足《GB/T4287-92》的標準後排放。但是達到這個標準的汙水仍然含有較多難降解的表面活性劑和無機鹽類，色度和硬度仍然比較高，不能作為紡織行業生產工藝用水回用於生產加工過程。為了能更好的節約用水，儘可能的回收處理後的汙水，現有技術中也出現了一些單獨使用曝氣生物濾池再次處理經過常規二次處理後的紡織汙水的應用，但是由於曝氣生物濾池歸根到底仍只是一種生物處理工藝，應用於工業汙水的處理時，受水質和汙染物的局限，在有實用性的反應時間內，對紡織汙水中部分結構穩定的有機物很難實現深度的降解。目前，也有一些將膜分離技術引入紡織汙水處理回用的應用。但是由於預處理不夠充分，汙水中的汙染物降解得不夠徹底，同時因為膜分離技術本身只是一種物理分離方法，並不能消除汙染物，經過膜分離後的濃相是不能滿足現行的排放標準的，只能再回到二級生化系統進行處理，後果是造成難降解物質和無機鹽在生化系統中累積，時間一長就會致使生化系統無法運行。採用其它方法處理印染廢水經過膜分離後的濃相，處理效果很難保證，處理成本也非常高。CN101293726號中國專利文獻公開了一種汙水處理與分質回用的方法，其使用曝氣生物過濾池作為膜分離的預處理工藝，其分階段回收紡織工藝中的廢水，經過處理後的廢水也是分質回收利用，最後經膜處理後的濃相直接排入市政管道內。經過這樣處理後的汙水可以得到回用，但是由於使用普通的曝氣生物過濾池，其處理的效果有限，經過膜單元(包括超濾和反滲透)分離後的汙相的CODcr勢必遠遠超過紡織染整行業的汙水排放標準，仍然會存在超標排放的情形。
發明內容本發明的目的是提供一種對常規二級處理後的紡織汙水進行深度處理，使其滿足回用於紡織品生產加工工藝用水水質要求且同時可以減少汙水和汙染物排放總量的紡織汙水再處理方法及裝置。本發明的技術解決方案是一種常規二級處理後紡織汙水的再處理裝置，它包括串聯設置的臭氧一體化曝氣生物過濾池、多介質過濾器和反滲透膜分離單元，其中曝氣生物過濾池內填充陶粒，其底部分別設有汙水進口、臭氧進口和空氣進口，頂部出水口通過管道連接多介質過濾器頂部進水口，多介質過濾器底部通過管道連接反滲透膜分離單元的頂部進水口，反滲透膜分離單元的底部設有產水出口，濃相側設有濃水出口。臭氧一體化曝氣生物過濾池內填充有陶粒，汙水可以在其上進行生物氧化過程，底部通入臭氧，發生臭氧化學氧化過程，將汙水中殘留的大分子有機物發生臭氧氧化反應而斷鏈，轉化為小分子的物質，汙水從底部向上方流動，隨著高度增加，臭氧氧化過程逐漸過渡到生物氧化過程，汙水中大部分難降解的有機物被分解轉化，從而得到去除，經過這樣處理的汙水C0Dcr勢必較低，反應後的汙水進入多介質過濾器中除去殘留的懸浮物，進入反滲透膜分離單元的汙水中的無機鹽類物質被截留成為濃水，通過反滲透膜的滲透液，成為產水，回用於生產，濃相也可以直接排放。使用這種處理裝置，可以對紡織汙水進行深度處理，去除不可降解物，減少濃水中有機物和鹽類的含量，儘可能的充分回收利用汙水，產水的回收率較高，且經過臭氧氧化和生物氧化，水體中的有機物消除程度高，相應濃水中的C0Dcr可控且較低，濃水排放可以滿足《GB/T4287-92》的要求。在所述臭氧一體化曝氣生物過濾池和多介質過濾器之間設有二級曝氣生物過濾池，即所述臭氧一體化曝氣生物過濾池的頂部出水口通過管道連接二級曝氣生物過濾池底部進水口，二級曝氣生物過濾池的頂部出水口通過管道連接所述多介質過濾器頂部的進水口，二級曝氣生物過濾池內填充陶粒，底部設有空氣進口，可以對汙水進行二次生物氧化反應，進一步提高汙水中有機物的去除率。在所述多介質過濾器和反滲透膜分離單元之間設有超濾膜分離單元，即所述多介質過濾器底部的出水口通過管道連接超濾膜分離單元的進水口，所述反滲透膜分離單元的進水口通過管道連接超濾膜分離單元的出水口，通過超濾膜分離單元，可以截留大部分的有機物，進一步降低濃水的C0Dcr指標。本發明的另一技術解決方案是一種常規二級處理後紡織汙水的再處理方法，汙水從臭氧一體化曝氣生物過濾池底部進入的同時向該臭氧一體化曝氣生物過濾池內通入曝氣量為12m3/m3的空氣和濃度為10-60g/m3的臭氧曝氣，控制反應後的汙水CODcr《30mg/l，混合反應的汙水向上經過陶粒層並從頂部出水，再進入多介質過濾器過濾去除殘留的懸浮物後進入反滲透膜分離單元，在產水出口排出產水，從濃相出口排出CODcr《100mg/l的濃水。通過控制臭氧加入量，實現控制臭氧一體化曝氣生物濾池較低的出水CODcr，有利於降低反滲透濃水中CODcr指標。從反滲透的運行規律我們知道，反滲透濃水中的汙染物含量與進水中的汙染物含量和濃縮倍數密切相關，從數據上可以認為是接近兩者的乘積，所以本發明在為了保證實現較高的濃縮倍數的同時，先力求降低進水的CODcr濃度，即通過臭氧曝氣，控制生物濾池部分的出水CODcr《30mg/l，這樣反滲透系統中控制較高的回收率，也可以保證濃相出水的排放指標，從而滿足紡織行業《GB/T4287-92》的排放要求，從而極大提高了本發明的實際應用範圍。從所述曝氣生物過濾池頂部出水的汙水，進入二級曝氣生物過濾池底部並向上經過陶粒層從頂部出水，同時通入空氣曝氣，二級曝氣生物過濾池出水進入所述多介質過濾器。通過增加的曝氣生物過濾工藝，進一步減少出水有機物的濃度。經過所述多介質過濾器過濾後的汙水進入超濾膜分離單元進行超濾處理，超濾膜單元運行壓力為0.06-0.09MPa，膜通量為0.7m/d。所述反滲透單元的操作壓力位0.8-1.lMPa，膜通量為0.3_0.5m/d。本發明的優點是可以最大程度地降解有機物，使膜分離的各相得到相對較優的水質，且濃相滿足現有的排放標準，從而有效的對紡織汙水進行深度處理，提高回收水率，減少汙水和汙染物的排放附圖1為本發明實施例處理裝置的結構示意圖；1、臭氧一體化曝氣生物過濾池，2、陶粒，3、多介質過濾器，4、反滲透膜分離單元，5、二級曝氣生物過濾池，6、超濾膜分離單元，7、汙水泵，8、水泵，9、汙水進口，10、臭氧進口，11、空氣進口，12、空氣進口，13、產水出口，14、濃水出口。具體實施方式實施例參閱圖l，為一種紡織汙水處理裝置的結構示意圖，它由順次串聯設置的臭氧一體化曝氣生物過濾池1、二級曝氣生物過濾池5、多介質過濾器3、超濾膜分離單元6和反滲透膜分離單元4組成，其中曝氣生物過濾池1內填充陶粒2，其底部分別設有臭氧進口10、空氣進口11以及與汙水泵7出口相通的汙水進口9，頂部出水口通過管道連接二級曝氣生物過濾池5底部進水口，二級曝氣生物過濾池5內填充有陶粒2，底部設有空氣進口12，二級曝氣生物過濾池5頂部出水口通過管道連接水泵8的入口，水泵8的出口通過管道連接多介質過濾器3頂部的進水口，多介質過濾器3底部出水口通過管道連接超濾膜分離單元6頂部的進水口，超濾膜分離單元6底部的出水口通過管道連接反滲透膜分離單元4的頂部進水口，反滲透膜分離單元4的底部設有產水出口13，濃相側設有濃水出口14。陶粒2的直徑為2-6mm。本發明實施例的處理方法是常規二級生化處理的沉澱池出水，首先通過汙水泵7加壓進入臭氧一體化曝氣生物過濾池1中。本發明實例設置臭氧一體化曝氣生物過濾池1和二級曝氣生物過濾池5共兩級生物過濾池，這兩級生物過濾池均採取上流式運行，即汙水從底部進入，從頂部流出。曝氣生物過濾池l內分為臭氧化學氧化和生物氧化兩個過程，濾池的下半部主要進行的是臭氧化學氧化過程，濾池的上半部主要進行的是生物氧化過程，隨著高度的增加，臭氧化學氧化過程逐漸向生物氧化過程轉換，控制這兩個過程轉換的關鍵是對臭氧投加濃度和水力停留時間的把握，既充分發揮化學氧化的作用，又不抑制生物氧化過程的進行。水力停留時間的控制是水處理的常規控制參數，即池容/處理量。如池容是10000方，處理量是5000方/天，停留時間就是2天。本實施例中，臭氧投加濃度為10-60g/m3。汙水進入曝氣生物過濾池1時，採用射流曝氣或者鼓風曝氣的方式將臭氧與汙水混合，兩者發生化學氧化反應，使汙水中殘留的大分子有機汙染物發生氧化反應而斷鏈，轉化為小分子的物質。化學氧化反應結束後，汙水上流經過4m高陶粒2，在曝氣作用下，與陶粒2表面生長的生物發生生化反應，大部分有機汙染物得到去除。汙水經曝氣生物過濾池1處理後，如果生物氧化過程的停留時間不夠，可以選擇進入二級曝氣生物過濾池5。經過2-6小時的停留時間後，可以將汙水的C0Dcr降低到30mg/l左右。二級曝氣生物過濾池還可以降低臭氧一體化曝氣生物過濾池中生物氧化過程的負荷。汙水經曝氣生物過濾池1和二級曝氣生物過濾池5處理後，通過水泵8送進多介質過濾器3去除殘留的懸浮物，然後進入超濾膜分離單元6。超濾單元採用0.8-1.5bar的運行壓力，O.7m/d左右的膜通量。通過超濾處理，汙水中的有機汙染物大部分被截留，剩下的含無機鹽的汙水進入反滲透膜分離單元4內，在8-16bar的壓力下，水以0.3_0.5m/d的膜通量通過反滲透膜成為滲透液，即產水，通過產水出口13排出回收利用；而汙水中的無機鹽與一部分汙水被反滲透膜截留，成為濃水，通過濃水出口14排出。由於在生物過濾池內已經控制了較低水平的C0Dcr，經過反滲透膜截留的濃水的C0Dcr可以控制到低於100mg/1左右的水平，滿足現行要求的排放標準，可以直接排放。該技術可以根據汙水水質情況，尤其是電導率的水平，控制產水有不同的回收率。以下通過實驗充分說明本發明的有益效果。實驗例中，採用本發明實施例的紡織汙水處理裝置，其中臭氧一體化曝氣生物濾池的罐體高6米，底部1米處為臭氧反應區，上部設置4.5高的陶粒層，水力停留時間控制為2.6小時，二級曝氣生化過濾池的罐體高4.5米，內置3.5米高的陶粒層，水力停留時間控制為2小時。臭氧一體化曝氣生物過濾池內的臭氧加入量為10-60g/m3，曝氣量為12m3/m3。二級曝氣生化濾池的曝氣流量lmVmin;超濾膜單元採用聚偏氟乙烯膜，運行壓力為0.06-0.09MPa，膜通量為0.7m/d;反滲透單元採用聚醯胺複合膜，運行壓力為0.8_1.lMPa，膜通量為O.3-0.5m/d。通過抽取汙水處理各階段的水體樣本，檢測其中的CODcr及電導率、色度指標，見下表tableseeoriginaldocumentpage6其中OVBAF指臭氧一體化曝氣生物過濾池，BAF指二級曝氣生物過濾池，UF指超濾膜分離單元，RO指反滲透膜分離單元。二級曝氣生物過濾池的曝氣量和水力停留時間是好氧生化水處理過程中的控制常規參數。前端臭氧一體化曝氣生物濾池的處理效果和反滲透運行的回收率都要進行控制，同時控制的方法是如果前端曝氣生物濾池的出水CODcr為a、則反滲透濃相的濃縮倍數要小於100/a，即回收率必須小於(100-a)/100;前端曝氣生物濾池的出水CODcr值越低，可以做到的回收率就越高。相比現有技術中生物曝氣池和反滲透結合的技術而言，本發明的方法與其的區別之處在於1、本發明中使用的臭氧一體化曝氣生物過濾池，將臭氧的化學氧化作用與曝氣生物濾池的生化作用協同起來，顯著地提高了單元的處理效能。現有技術中使用的僅為常規的普通曝氣生物池，處理效果有限。2、本發明中通過控制生物過濾池出水的C0Dcr指標，實現反滲透系統濃相的直接排放，現有技術中往往不做如上的控制。本發明中通過在臭氧一體化曝氣生物濾池將出水控制在30mg/l以下，使膜分離單元完全有能力在比較高的回收率時仍然保證濃相的C0Dcr在100mg/l以下(在有必要的情況下可以保證在60mg/1以下，如應對未來更加嚴格的排放標準)，使濃相滿足了紡織染整行業的汙水排放標準《GB4287-92》，可以實現達標排放。這是本發明在工藝組合和實用性設計上的重要創新，實現的效果和對行業標準的適應方面都是全新的。超濾部分的運行控制條件不同。該專利中的超濾壓力控制在0.1-0.3MPa，本發明中控制超濾壓力在0.06-0.09MPa。反滲透部分的運行控制條件不同。該專利中的反滲透運行壓力控制在1.2-1.8MPa，本發明中反滲透控制壓力在0.8-1.lMPa。上列詳細說明是針對本發明之一可行實施例的具體說明，該實施例並非用以限制本發明的專利範圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均應包含於本案的專利範圍中。權利要求一種常規二級處理後紡織汙水的再處理裝置，其特徵在於它包括串聯設置的臭氧一體化曝氣生物過濾池、多介質過濾器和反滲透膜分離單元，其中臭氧一體化曝氣生物過濾池內填充陶粒，其底部分別設有汙水進口、臭氧進口和空氣進口，頂部出水口通過管道連接多介質過濾器頂部進水口，多介質過濾器底部通過管道連接反滲透膜分離單元的進水口，反滲透膜分離單元的產水側設有產水出口，濃相側設有濃水出口。2.根據權利要求1所述的一種常規二級處理後紡織汙水的再處理裝置，其特徵在於在所述臭氧一體化曝氣生物過濾池和多介質過濾器之間設有二級曝氣生物過濾池，即所述臭氧一體化曝氣生物過濾池的頂部出水口通過管道連接二級曝氣生物過濾池底部進水口，二級曝氣生物過濾池的頂部出水口通過管道連接所述多介質過濾器頂部的進水口，二級曝氣生物過濾池內填充陶粒，底部設有空氣進口。3.根根據權利要求1或2所述的一種常規二級處理後紡織汙水的再處理裝置，其特徵在於所述多介質過濾器和反滲透膜分離單元之間設有超濾膜分離單元，即所述多介質過濾器底部的出水口通過管道連接超濾膜分離單元頂部的進水口，所述反滲透膜分離單元進水口通過管道連接超濾膜分離單元頂部的出水口。一種如權利要求l所述的常規二級處理後紡織汙水的再處理方法，其特徵在於汙水從臭氧一體化曝氣生物過濾池底部進入的同時向該臭氧一體化曝氣生物過濾池內通入曝氣量為12m3/m3的空氣和濃度為10-60g/m3的臭氧曝氣，控制反應後的汙水CODcr《30mg/l，混合反應的汙水向上經過陶粒層並從頂部出水，再進入多介質過濾器過濾去除殘留的懸浮物後進入反滲透膜分離單元，在產水出口排出產水，從濃相出口排出CODcr《100mg/l的濃水。4.根據權利要求4所述的一種常規二級處理後紡織汙水的再處理方法，其特徵在於從所述臭氧一體化曝氣生物過濾池頂部出水的汙水，進入二級曝氣生物過濾池底部並向上經過陶粒層從頂部出水，同時通入空氣曝氣，二級曝氣生物過濾池出水進入所述多介質過濾為。5.根據權利要求5所述的一種常規二級處理後紡織汙水的再處理方法，其特徵在於經過所述多介質過濾器過濾後的汙水進入超濾膜分離單元進行超濾處理，超濾膜單元運行壓力為0.06-0.09MPa，膜通量為0.7m/d。6.根據權利要求4、5或6所述的一種常規二級處理後紡織汙水的再處理方法，其特徵在於所述反滲透膜分離單元的操作壓力位0.8-1.lMPa，膜通量為0.3-0.5m/d。全文摘要本發明公開了一種常規二級處理後紡織汙水的再處理裝置及方法，當經過常規二級處理之後的汙水從臭氧一體化曝氣生物過濾池底部進入的同時向該臭氧一體化曝氣生物過濾池內通入曝氣量為12m3/m3的空氣和濃度為10-60g/m3的臭氧曝氣，控制反應後的汙水CODcr≤30mg/l，混合反應的汙水向上經過陶粒層並從頂部出水，再進入多介質過濾器過濾去除殘留的懸浮物後進入反滲透膜分離單元，在產水出口排出產水，從濃相出口排出CODcr≤100mg/l的濃水。本發明的優點是可以最大程度地降解有機物，使膜分離的各相得到相對較優的水質，且濃相滿足現有的排放標準，從而有效的對紡織汙水進行深度處理，提高回收水率，減少汙水和汙染物的排放總量。文檔編號C02F103/30GK101767917SQ20101011284公開日2010年7月7日申請日期2010年2月9日優先權日2010年2月9日發明者張有會,張玉高,熊華軍,邱孝群申請人:廣東溢達紡織有限公司