申请日2011.08.15
公开(公告)日2012.01.25
IPC分类号C02F9/14; C02F103/30; C02F1/28; C02F3/34
摘要
本发明一种印染废水深度处理装置，属于环保领域，要解决现有技术中处理印染废水的装置和方法耗水、成本高、存在二次污染的技术问题，包括一个生物活性炭水处理装置，所述的生物活性炭水处理装置和一个生化沉淀池连接，所述的生化沉淀池和一个逆向矿砂滤池连接，所述的逆向矿砂滤池和一个清水池连接。本发明还提供了一种印染废水深度处理方法。印染废水经本发明深度处理后可回用于生产，实现零排放。通过本发明的装置和方法处理的印染废水不仅能够达到回用的要求，其运行成本更是低于工业用水价格的50%还多，运行成本约为0.5元/吨水。
权利要求书
1.一种印染废水深度处理装置，包括一个生物活性炭水处理装置，其特征在于：所述的生物活性炭水处理装置和一个生化沉淀池连接，所述的生化沉淀池和一个逆向矿砂滤池连接，所述的逆向矿砂滤池和一个清水池连接。
2.如权利要求1所述的一种印染废水深度处理装置，其特征在于：所述的生物活性炭水处理装置包括第一处理池，还包括至少一个生化曝气单元，所述生化曝气单元包括一个负压室、一个气水扩散管、一个自吸管，所述气水扩散管是一两端开口的直管，其管身竖直，其管径从上至下扩张，其下端管口向内收敛，构成一池底喷嘴，其下部管壁上沿周向轴对称设有连通其管腔且嘴部朝向外下方的多个侧面喷嘴，所述负压室是一个上下两端开口的中空腔体，位于气水扩散管的正上方，其下端开口与气水扩散管的上端管口对接，所述自吸管两端开口，其管身贯穿负压室的侧壁，所述第一处理池外部设有一水泵，所述水泵的进水口经一个水管接到第一处理池的池腔下部，其出水口经管道连接各生化曝气单元中的负压室的上端开口，第一处理池的水体中投放有活性炭，所述的第一处理池的一侧设置有一个第一进水管，所述的第一处理池的另外一侧设置有一个第一出水管。
3.如权利要求1所述的一种印染废水深度处理装置，其特征在于：所述的生化沉淀池，包括第二处理池、填料层和第一排泥管，所述第二处理池的池腔底部布设有多个第一泥斗，所述填料层平铺于第二处理池的池腔内，且位于各第一泥斗上方，所述的填料层中设置有若干个倾斜管道，所述的倾斜管道之间平行设置，所述的倾斜管道呈蜂窝状排列，所述的倾斜管道和水平面之间有一个10-60度之间的夹角，所述第二处理池内固定有多根用于支撑填料层的支撑梁，所述第一排泥管有至少一根，每根第一排泥管的管身均贯穿第二处理池的池壁，每根第一排泥管伸入第二处理池内腔的管口为内端管口，位于第二处理池外部的管口为外端管口，每根第一排泥管的内端管口均高于各个第一泥斗且低于填料层，所述第二处理池的左上部池壁设有一个第二进水管，所述的第二进水管和所述的第一处理池的第一出水管相连接，所述第二处理池的右上部池壁设有一个第二出水管，其池腔左上部设有一挡水墙，其池腔右上部设有一牛角，所述挡水墙与第二处理池的左池壁之间留有供水通过的空间，所述挡水墙的上端高于第二进水管及第二出水管，所述挡水墙的前、后周缘与第二处理池的前后池壁分别接合，所述挡水墙的下部弯折，构成一个牛腿，所述牛腿的斜度与填料层左侧面的斜度一致，所述挡水墙下端低于各支撑梁，所述挡水墙右表面与填料层的左侧面贴合，所述牛角是一挡水板，所述牛角的前、后周缘与第二处理池的前后池壁分别接合，所述牛角的上端与第二处理池的左池壁接合并低于第二出水管，所述牛角的下周缘与填料层上层面接合。
4.如权利要求3所述的一种印染废水深度处理装置，其特征在于：所述第二处理池的深度为7～9m。
5.如权利要求3所述的一种印染废水深度处理装置，其特征在于：所述第二处理池的右上部池壁设有一上沿高于第二出水管的过水堰。
6.如权利要求3所述的一种印染废水深度处理装置，其特征在于：所述牛角的板面与水平面之间的夹角为45度，所述牛腿的右表面与水平面之间的夹角为60度。
7.如权利要求1所述的一种印染废水深度处理装置，其特征在于：所述的逆向矿砂滤池包括第三处理池、级配滤料层、至少一个第二排泥管、第三进水管、第三出水管和布水管，所述第三处理池的内腔底部布设有至少一个第二泥斗，所述级配滤料层平铺于第三处理池内腔中，且位于第二泥斗上方，所述第三处理池内固定有用于支撑级配滤料层的滤料支撑网，所述的排泥管33沿第二泥斗34坡度方向布置，所述的第二排泥管的管身均贯穿第三处理池的池壁，每根第二排泥管伸入第三处理池内腔的管口为内端管口，位于第三处理池外部的管口为外端管口，每根第二排泥管的内端管口均高于第三处理池的池底15～25cm，且低于级配滤料层,所述布水管平置于第三处理池内腔中高于各排泥管外端管口且低于级配滤料层的区域，布水管的进水口和所述的第二处理池的第二出水管连接，所述的布水管的出水孔朝向上方，所述第三出水管固定在第三处理池上部，其管身贯穿第三处理池的池壁。
8.如权利要求7所述的一种印染废水深度处理装置，其特征在于：所述第三处理池的内壁上部沿周向设有一圈高于第三出水管的出水堰。
9.如权利要求7所述的一种印染废水深度处理装置，其特征在于：所述出水堰的顶部与第三处理池上沿之间的间距为0.3±0.03m。
10.如权利要求7所述的一种印染废水深度处理装置，其特征在于：所述级配滤料层有上下多个分层，从下到上依次为第一鹅卵石层、第二鹅卵石层、矿砂层、黄砂层，所述第一鹅卵石层由直径为5±0.5cm的鹅卵石铺设而成，其层厚为20～30cm，所述第二鹅卵石层由直径为3±0.5cm的鹅卵石铺设而成，其层厚为25～30cm，所述矿砂层的层厚为40±0.5cm，所述黄砂层的层厚为40±0.5cm。
11.一种印染废水深度处理方法，其特征在于：采用权利要求1所述的一种印染废水深度处理装置，包括一个将印染废水引入一个生物活性炭水处理装置的步骤，所述的生物活性炭水处理装置中设置有一个曝气装置，在所述的将印染废水引入一个生物活性炭水处理装置的步骤中，往池体中投加活性炭粉，通过生物活性炭水处理装置处理后的印染废水引入一个生化沉淀池中，沉淀后将上清液引入一个逆向矿砂处理池，上清夜从池体下部进水管进入，经布水管流出，经滤料层处理后引入一个清水池回用或者排放。
说明书
一种印染废水深度处理装置及方法
技术领域
本发明涉及环保领域，尤其涉及一种废水处理装置和方法，特别是一种印染废水深度处理装置及方法。
背景技术
印染行业是耗水大户，废水排放量和污染物总量分别位居全国工业部门的第二位和第四位，是我国重点污染行业之一，印染废水一直以排放量大、处理难度高而成为废水治理工艺研究的重点和难点。同时，随着我国经济的飞速发展，水资源紧缺已成为制约我国印染行业进一步发展的限制因素。为了实现印染行业的可持续发展，印染废水资源化回用成为实现这一目标的关键。
目前，我国主要以服装染色、洗涤、整烫为主的生产型企业，在生产过程中排出大量废水，废水中含有一定的有机物和色度，需要对废水进行深度处理后才能回用。国家要求全行业污水回用率“十一五”期间达到60%，但到目前为止污水处理后回用率还达不到70%，同时，由于我国是一个严重缺乏水资源的国家，有限的水资源也决定了印染行业必须走循环经济发展之路，因此大力开展中废水再利用是立足长远的明智选择。
污水回用的设计原则：执行有关环保规定，确保各项出水指标符合国家和地方有关水质标准的要求;选择比较成熟的处理工艺，系统运行简单可靠、安全、操作方便，尽量减少运行成本及投资费用;选择处理工艺流程短、可行性、耐冲击、处理效果稳定;操作管理方便、便于维护;建设地点及用地应充分考虑用户的现有条件，根据厂房要求，指定地点用地，并应考虑管网的合理布置;水处理应无二次污染，以减少对周围生活环境的影响。
传统活性炭过滤装置的压力容器内都装填有粗石英砂垫层，及由优质活性炭颗粒组成的炭床。传统活性炭过滤装置的水处理工作是通过压力容器内的炭床来完成的，组成炭床的活性炭颗粒有非常多的微孔和巨大的比表面积，具有很强的物理吸附能力，水通过炭床时水中的有机污染物被活性炭颗粒有效地吸附。此外活性炭颗粒表面非结晶部分上有一些含氧官能团，能使通过炭床的水体中的有机污染物被活性炭有效地吸附。
传统活性炭过滤装置的炭床底部和顶部都需加铺2～3厘米厚的海绵层，以阻止藻类等大颗粒杂质渗透入炭床，而且活性炭使用2～3个月后，如果过滤效果下降就要调换新的活性炭，海绵层也要定期更换，炭床中的活性炭颗粒必须进行热再生和酸再生处理，因此传统活性炭过滤装置的污水处理成本很高，
采用沉淀法用于污水泥水分离是依据斯笃克斯定律：g(ρs-ρ) d2/18μ，将比重大于水的污泥沉淀后，利用污泥泵抽出返还到上一工段或者外排的方法。目前沉淀法采用的型式很多，分为平流沉淀池、辐流沉淀池、竖流沉淀池和斜管沉淀池等。其中采用斜管(斜板)沉淀池时，又主要分为异向流、同向流和侧向流三种，而其中异向流设置的为多数。
目前国内普遍采用的斜管(斜板)沉淀池主要都是由斜管(斜管)沉淀区、进水配水区、清水出水区、缓冲区和污泥区等部分组成。斜管倾斜角度多采用60°，这样做主要是因为雷诺数Re远小于层流界限500，弗劳德数Fr可达10-3-10-4，提高水流的稳定性。
但是由于悬浮颗粒会受到重力以及水对悬浮颗粒的浮力，当两者相等时，相对静止，而重力大于浮力时，悬浮颗粒才会下沉。同时在下沉过程中，由于悬浮颗粒还会受到摩擦阻力的影响，比重较轻的悬浮颗粒下降速度会明显降低。由于生化池的生化污泥如果沉降性能不佳，加上水流进入配水区和缓冲区由于没有有效空间，始终处于搅动状态，生化污泥不能有效地沉至沉淀区而被抽出。此外，还有一部分细小的生化污泥由于水流的冲击力，难免会冲破斜管(斜板)，导致斜管(斜板)上方污泥日积月累，影响出水效果，而且容易在两侧角落形成堆积，对斜管(斜板)的正常使用造成影响。
砂滤池是污水处理中用于去除水体中杂质的污水处理池。传统的砂滤池都是采用级配滤料的下向流滤池，这种砂滤池的池底布设有多个泥斗，级配滤料层设置在泥斗上方，布水管设置在级配滤料层的上方，池体下部设有排泥管和出水管。
传统的砂滤池处理水污水时，污水通过布水管注入池内，然后从上至下流过级配滤料层，经级配滤料层过滤后从池体下部的出水管排出。由于级配滤料层的上层滤料的粒径较小，而下层滤料的粒径较大，对于下向流过滤的水力条件，会使大量的铁锰氧化物迅速在滤层上部淤积，从而减少了吸附容量，降低了滤层截污能力，还会导致水头损失增长较快，而且人为接种在级配滤料层内的生物细菌数量是有限的，整个滤层生化能力的建立，主要依赖于滤层中细菌的自身繁殖，但是由于滤层上部的堵塞截断了细菌向下渗透的路径，使整个过滤空间的细菌增殖受阻，因此传统砂滤池的滤层培养期相对较长。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种处理工艺流程短、处理效果稳定、无二次污染的印染废水深度处理装置及方法。
本发明一种印染废水深度处理装置，包括一个生物活性炭水处理装置，所述的生物活性炭水处理装置和一个生化沉淀池连接，所述的生化沉淀池和一个逆向矿砂滤池连接，所述的逆向矿砂滤池和一个清水池连接。
进一步的，所述的生物活性炭水处理装置包括第一处理池，还包括至少一个生化曝气单元，所述生化曝气单元包括一个负压室、一个气水扩散管、一个自吸管，所述气水扩散管是一两端开口的直管，其管身竖直，其管径从上至下扩张，其下端管口向内收敛，构成一池底喷嘴，其下部管壁上沿周向轴对称设有连通其管腔且嘴部朝向外下方的多个侧面喷嘴，所述负压室是一个上下两端开口的中空腔体，位于气水扩散管的正上方，其下端开口与气水扩散管的上端管口对接，所述自吸管两端开口，其管身贯穿负压室的侧壁，所述第一处理池外部设有一水泵，所述水泵的进水口经一个水管接到第一处理池的池腔下部，其出水口经管道连接各生化曝气单元中的负压室的上端开口，第一处理池的水体中投放有活性炭，所述的第一处理池的一侧设置有一个第一进水管，所述的第一处理池的另外一侧设置有一个第一出水管。
进一步的，所述的生化沉淀池，包括第二处理池、填料层和第一排泥管，所述第二处理池的池腔底部布设有多个第一泥斗，所述填料层平铺于第二处理池的池腔内，且位于各第一泥斗上方，所述的填料层中设置有若干个倾斜管道，所述的倾斜管道之间平行设置，所述的倾斜管道呈蜂窝状排列，所述的倾斜管道和水平面之间有一个10-60度之间的夹角，所述第二处理池内固定有多根用于支撑填料层的支撑梁，所述第一排泥管有至少一根，每根第一排泥管的管身均贯穿第二处理池的池壁，每根第一排泥管伸入第二处理池内腔的管口为内端管口，位于第二处理池外部的管口为外端管口，每根第一排泥管的内端管口均高于各个第一泥斗且低于填料层，所述第二处理池的左上部池壁设有一个第二进水管，所述的第二进水管和所述的第一处理池的第一出水管相连接，所述第二处理池的右上部池壁设有一个第二出水管，其池腔左上部设有一挡水墙，其池腔右上部设有一牛角，所述挡水墙与第二处理池的左池壁之间留有供水通过的空间，所述挡水墙的上端高于第二进水管及第二出水管，所述挡水墙的前、后周缘与第二处理池的前后池壁分别接合，所述挡水墙的下部向右弯折，构成一从左至右向下倾斜的牛腿，所述牛腿的斜度与填料层左侧面的斜度一致，所述挡水墙下端低于各支撑梁，所述挡水墙右表面与填料层的左侧面贴合，所述牛角是一挡水板，所述牛角的前、后周缘与第二处理池的前后池壁分别接合，所述牛角的上端与第二处理池的左池壁接合并低于第二出水管，所述牛角的板面从右至左向下倾斜，所述牛角的下周缘与填料层上层面接合。
进一步的，所述第二处理池的深度为7～9m。
进一步的，所述第二处理池的右上部池壁设有一上沿高于第二出水管的过水堰。
进一步的，所述牛角的板面与水平面之间的夹角为45度，所述牛腿的右表面与水平面之间的夹角为60度。
进一步的，所述的逆向矿砂滤池包括第三处理池、级配滤料层、至少一个第二排泥管、第三进水管、第三出水管和布水管，所述第三处理池的内腔底部布设有至少一个第二泥斗，所述级配滤料层平铺于第三处理池内腔中，且位于第二泥斗上方，所述第三处理池内固定有用于支撑级配滤料层的滤料支撑网，所述的排泥管33沿第二泥斗34坡度方向布置，每个泥斗配置一根排泥管，所述的第二排泥管的管身均贯穿第三处理池的池壁，每根第二排泥管伸入第三处理池内腔的管口为内端管口，位于第三处理池外部的管口为外端管口，每根第二排泥管的内端管口均高于第三处理池的池底15～25cm，且低于级配滤料层,所述布水管平置于第三处理池内腔中高于各排泥管外端管口且低于级配滤料层的区域，布水管的进水口和所述的第二处理池的第二出水管连接，所述的布水管的出水孔朝向上方，所述第三出水管固定在第三处理池上部，其管身贯穿第三处理池的池壁。
进一步的，所述第三处理池的内壁上部沿周向设有一圈高于第三出水管的出水堰。
进一步的，所述出水堰的顶部与第三处理池上沿之间的间距为0.3±0.03m。
进一步的，所述级配滤料层有上下多个分层，从下到上依次为第一鹅卵石层、第二鹅卵石层、矿砂层、黄砂层，所述第一鹅卵石层由直径为5±0.5cm的鹅卵石铺设而成，其层厚为20～30cm，所述第二鹅卵石层由直径为3±0.5cm的鹅卵石铺设而成，其层厚为25～30cm，所述矿砂层的层厚为40±0.5cm，所述黄砂层的层厚为40±0.5cm。
本发明还提供了一种印染废水深度处理方法，采用上述的一种印染废水深度处理装置，包括一个将印染废水引入一个生物活性炭水处理装置的步骤，所述的生物活性炭水处理装置中设置有一个曝气装置，在所述的将印染废水引入一个生物活性炭水处理装置的步骤中，往池体中投加活性炭粉，通过生物活性炭水处理装置处理后的印染废水引入一个生化沉淀池中，沉淀后将上清液引入一个逆向矿砂处理池，上清夜从池体下部进水管进入，经布水管流出，经滤料层处理后引入一个清水池回用或者排放。
本发明的优点如下：
1、生物活性炭水处理装置：
传统活性炭过滤法必须要热再生和酸再生，并且活性炭应定期清洗或更换，对活性炭的颗粒要求也高，一般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。所以，粉末状的活性炭总面积最大，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中，难以控制，很少采用。
活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比，接触时间越长，过滤后的水质越佳。过滤的水缓慢地流出过滤层效果会好些，因此很难控制。新的活性炭在第一次使用前必须洗涤洁净，否则有墨黑色水流出。活性炭在装入过滤器前，应在底部和顶部加铺2～3厘米厚的海绵，阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去，活性炭使用2～3个月后，如果过滤效果下降就要调换新的活性炭，海绵层也要定期更换。
本发明主要是通过在运行中往池中直接投加活性炭粉，而不需要活性炭床，操作方便，根据活性炭的消耗量来补充，在生化曝气器的配合下，水体中尚有微生物菌群使它吸附在活性炭粉中进行对水体有害物质进一步净化，污染物的去除率大大提高。该方法操作简便、运行维护方便，大大减少了活性炭热再生需要的费用，同时也使深度处理长期稳定。补充费用按4000元/吨活性炭，约每吨污水处理需0.2元。该处理技术大大节约了运行成本。
2、沉淀池：
生物活性炭池出水，水中仍含有部分SS，该处增加沉淀池的主要目的是泥水分离，并使较澄清水(上清液)进入生化池，从而降低了进矿砂池的污水冲击负荷，保证砂滤池中的溶解氧的水平，使微生物菌群能够实现优势发展，最终实现对黏附在活性污泥上的有机物质的生物降解、吸附的目的。为此在该池中增设具有Φ50倾斜管道的填料层，沉淀池中除部分经过斜管沉淀的多余污泥进入污泥池外，大部分的污泥返回到生物活性炭池，使其进一步去除有害物质，加强生物活性炭池的工作效率。
3、逆向矿砂滤池：
原水从池下部进水管进入，经布水管流出，经滤料层处理后，进入到下一工序。利用氧化细菌去除水中的铁锰、SS、COD等等，细菌的状态及数量决定生物滤层生化效应的好坏，上向流过滤方式能更大发挥滤层的吸附能力，增大微生物生长繁殖空间，缩短滤层成熟期和保证成熟过程出水水质。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显而易见的。印染废水经本发明深度处理后可回用于生产，实现零排放。通过本发明的装置和方法处理的印染废水不仅能够达到回用的要求，其运行成本更是低于工业用水价格的50%还多，运行成本约为0.5元/吨水。