申请日2018.07.04
公开(公告)日2018.11.23
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法，其特征在于，印染废水依次经混凝、沉淀处理后，进入生化反应段，再进入二沉池进行沉淀，向生化反应段投加适量零价铁，强化废水中氨氮及总氮的生物处理效能;将二沉池中含零价铁的活性污泥部分回流，剩余活性污泥进入高梯度磁分离器进行磁分离，回收零价铁，磁分离后的污泥和混凝沉淀的物化污泥一起进入浓缩池，浓缩后再经板框压滤机脱水，污泥外运处置，上清液和脱水液排入调节池;将磁分离获得的零价铁重新投至生化反应段，同时补加新的零价铁以确保生化反应段中铁的有效浓度。本发明工艺简单，成本较低，易于工程化，为印染废水的处理及资源回收利用提供一种可行的方法。
权利要求书
1.一种零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：印染废水依次经混凝、沉淀处理后，进入生化反应段，再进入二沉池进行沉淀，向生化反应段投加适量零价铁，强化废水中氨氮及总氮的生物处理效能;
步骤2)：将二沉池中含零价铁的活性污泥部分回流，剩余活性污泥进入高梯度磁分离器进行磁分离，回收零价铁，磁分离后的污泥和混凝沉淀的物化污泥一起进入浓缩池，浓缩后再经板框压滤机脱水，污泥外运处置，上清液和脱水液排入调节池;
步骤3)：将磁分离获得的零价铁重新投至生化反应段，同时补加新的零价铁以确保生化反应段中铁的有效浓度。
2.如权利要求1所述的零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法，其特征在于，所述步骤1)中零价铁采用60～200目的纯度85～95%的铁粉;生化反应段包括水解酸化段、好氧曝气段，水解酸化段中铁粉的投加量为6～50g/m3，好氧曝气段中铁粉的投加量为10～100g/m3。
3.如权利要求2所述的零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法，其特征在于，所述步骤2)中活性污泥部分回流至水解酸化段，回流比为50%～100%，剩余活性污泥以2～2.5L/min的速度流入高梯度磁分离器，分离器磁场强度为0.1～1.5T，直径为10～100μm，填装率为4～10%。
4.如权利要求3所述的零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法，其特征在于，所述高梯度磁分离器的内部采用纤维状不锈钢毛基质。
5.如权利要求2所述的零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法，其特征在于，所述步骤2)中磁分离后的污泥和混凝沉淀的物化污泥一起进入浓缩池，浓缩后再经板框压滤机脱水，污泥外运处置，上清液和脱水液排入调节池。
6.如权利要求2所述的零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法，其特征在于，所述步骤3)中磁分离获得的零价铁的回收率为65%～80%，回收的零价铁的20%～40%返回至水解酸化段，60%～80%返回至好氧曝气段;同时向水解酸化段中补加铁粉2.5～18g/m3，好氧曝气段中补加铁粉3～35g/m3，以确保生化反应段中铁的有效浓度。
说明书
一种零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法。
背景技术
纺织业是我国历史悠久的传统产业，同时也是国民经济的支柱产业和重要的民生产业，具有较强国际竞争力。印染行业是纺织业的重要组成部分，是提升产品附加值、提高产品质量的关键行业，但同时也存在着耗能大、耗水多、排污大等问题。据不完全统计，我国每天排放的印染废水总量高达4×106m3，占据整个工业废水排放量的1/3左右。
印染废水主要含有染料、浆料、助剂、油剂、酸、碱、纤维杂质及无机盐等，具有成分复杂、难降解有机物含量高、色度高、碱度高、可生化性差等特点。同时由于印花工艺中需要大量使用尿素，废水中氮含量增高，大量的含氮化合物排入河流湖泊不仅会造成水体的富营养化现象，而且会造成水体中溶解氧浓度降低，导致水体发黑发臭。
高含氮印染废水的处理方法较多，目前生物法因操作简单、运行费用低、无二次污染等优点，得到了广泛的应用，但目前随着印染废水可生化性不断变差及毒性不断增强，硝化菌和反硝化菌的生物活性受到严重抑制，同时国家和地方环境保护法律法规逐渐严格，对废水氮排放要求也在不断提高，使得传统的生物处理越来越达不到处理要求，废水处理需要进行强化。
近年来零价铁作为一种无污染的绿色还原剂在水污染治理中广受关注，其不仅可利用自身的化学作用，在溶液中失去电子，作为还原剂，从而使水体中处于高价态的硝酸盐氮被还原脱除。而且释放的铁元素能作为酶促反应的激活剂，提高生物脱氮关键酶的活性，使微生物的硝化和反硝化能力提高，从而提高生物脱氮效能。除此之外，零价铁水解产生的Fe(OH)3胶体具有较强的吸附混凝作用，其与活性污泥结合后可形成结构密实、比重大的絮体，从而增强微生物抵御外界环境变化的能力。但零价铁的大量投加会使废水的处理成本大大提高，增加处理厂运营负担，同时大量零价铁随着污泥排出不仅造成了资源的浪费，还会对环境产生二次污染，因此需要对铁进行回收利用。
基于以上分析，本文发明报道了一种零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法，通过向生化反应段投加零价铁，强化生物脱氮关键酶的活性，提高对氨氮及总氮的去除效率，使二沉池的出水满足废水排放标准。同时，二沉池剩余污泥排入高梯度磁分离器，利用铁元素和污泥磁敏感性的差异，借助外磁场进行磁场处理，从而达到分离零价铁的目的，将零价铁重新投入生化反应段，达到资源的循环利用，降低运行处理成本。
发明内容
本发明所要解决的问题是应用零价铁强化印染废水生物脱氮及对零价铁进行回收利用。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：印染废水依次经混凝、沉淀处理后，进入生化反应段，再进入二沉池进行沉淀，向生化反应段投加适量零价铁，强化废水中氨氮及总氮的生物处理效能;
步骤2)：将二沉池中含零价铁的活性污泥部分回流，剩余活性污泥进入高梯度磁分离器进行磁分离，回收零价铁，磁分离后的污泥和混凝沉淀的物化污泥一起进入浓缩池，浓缩后再经板框压滤机脱水，污泥外运处置，上清液和脱水液排入调节池;
步骤3)：将磁分离获得的零价铁重新投至生化反应段，同时补加新的零价铁以确保生化反应段中铁的有效浓度。
优选地，所述步骤1)中零价铁采用60～200目的纯度85～95%的铁粉;生化反应段包括水解酸化段、好氧曝气段，水解酸化段中铁粉的投加量为6～50g/m3，好氧曝气段中铁粉的投加量为10～100g/m3，通过强化生物脱氮关键酶的活性，提高对氨氮及总氮的去除效率，氨氮的去除率可以提高20%～30%，总氮的去除率可以提高25%～35%，COD的去除率可以提高25～35%。
更优选地，所述步骤2)中活性污泥部分回流至水解酸化段，回流比为50%～100%，剩余活性污泥以2～2.5L/min的速度流入高梯度磁分离器，分离器磁场强度为0.1～1.5T，直径为10～100μm，填装率为4～10%。
更优选地，所述高梯度磁分离器的内部采用纤维状不锈钢毛基质。污泥通过钢毛基质时，利用零价铁和污泥磁敏感性的差异，将其从污泥中分离出来。
更优选地，所述步骤2)中磁分离后的污泥和混凝沉淀的物化污泥一起进入浓缩池，浓缩后再经板框压滤机脱水，污泥外运处置，上清液和脱水液排入调节池。
更优选地，所述步骤3)中磁分离获得的零价铁的回收率为65%～80%，回收的零价铁的20%～40%返回至水解酸化段，60%～80%返回至好氧曝气段;同时向水解酸化段中补加铁粉2.5～18g/m3，好氧曝气段中补加铁粉3～35g/m3，以确保生化反应段中铁的有效浓度。
本发明提供了一种零价铁磁分离强化印染废水生物脱氮的方法，通过向生化反应段投加零价铁，强化生物脱氮关键酶的活性，提高微生物的硝化和反硝化能力，提高对氨氮及总氮的去除效率，改善出水水质。同时，将二沉池的含零价铁剩余污泥排入高梯度磁分离器，利用铁元素和污泥磁敏感性的差异，借助外磁场进行磁场处理，从而达到分离零价铁的目的，将零价铁重新投入生化反应段，达到资源的循环利用，减低运行处理成本。分离后的污泥和混凝沉淀的物化污泥一起进入浓缩池，浓缩后再经板框压滤机脱水，污泥外运处置，上清液和脱水液排入调节池。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)通过在生化反应段投加零价铁，强化生物脱氮关键酶的活性，提高对氨氮及总氮的去除效率。同时水解产生的Fe(OH)3胶体可与活性污泥结合后形成结构密实、比重大的絮体，增强微生物抵御外界环境变化的能力。
(2)通过在生化反应段投加零价铁，利用零价铁的还原性、电化学性以及水解产生的Fe(OH)3的絮凝性提高难降解有机物的去除效率，改善废水的可生化性。
(3)利用高梯度磁分离技术回收零价铁，将其重新投入生化反应段，达到资源循环利用，可减少65%～80%的零价铁投加量，可降低15%～30%的运行处理成本。