申请日2017.12.14
公开(公告)日2018.05.04
IPC分类号C02F9/14; C02F3/28; C02F11/00; C02F103/30
摘要
本发明涉及一种高氮印花废水处理回用系统及其使用方法，包括4个子系统：1#子系统：印花前处理工段高浓度有机废水处理系统，2#子系统：印花工段高氮废水处理系统，3#子系统：膜深度处理及回用系统，4#子系统：污泥减量化处理系统。根据印花工艺各个工段水质水量的不同，分别收集并进行分质处理与回用，其中前处理废水、印花废水和漂洗废水分别进入进入1～3#子系统进行处理，产生的污泥进入4#子系统进行减量化处理。该系统采用厌氧氨氧化技术，解决了该类废水炭氮比严重失调的问题。该方法系统高度集成，控制精准，可有效解决印花废水脱氮难，成本高的问题，同时实现污泥减量化。
权利要求书
1.一种高氮印花废水处理回用系统，其特征在于：包括4个子系统：
(1)1#子系统：印花前处理工段高浓度有机废水处理系统，包括调节池1、沉淀池、水解酸化池、SBR反应池;
(2)2#子系统：印花工段高氮废水处理系统，包括调节池2、UASB反应池、SHARON反应池、ANAMMOX反应池;
(3)3#子系统：膜深度处理及回用系统，包括膜生物反应器MBR、超滤膜UF系统、反渗透RO系统;
(4)4#子系统：污泥减量化处理系统，包括厌氧污泥消化池、污泥浓缩池、污泥脱水池、泥饼外运。
2.一种如权利要求1所述的高氮印花废水处理回用系统的使用方法，包括：
(1)收集印花前处理工段废水进入1#子系统的调节池1;出水进入沉淀池加入酸和混凝剂进行物化处理;出水进入水解酸化池进行生物降解处理;出水进入SBR反应池进行好氧生化处理;
(2)收集印花工段废水进入2#子系统的调节池2;出水进入UASB反应池进行厌氧处理，将有机氮转化成氨氮NH4-N;出水进入SHARON反应池进行生物脱氮处理，使NH4-N部分硝化成NO2-N;出水进入ANAMMOX反应池进行厌氧氨氧化脱氮处理;
(3)收集印花漂洗工段废水进入3#子系统的UF系统;收集步骤(1)中SBR反应池出水与步骤(2)中ANAMMOX反应池出水一起进入3#子系统的MBR进行浓缩，出水进入UF系统;与上述印花漂洗工段废水一起进一步浓缩，出水进入RO系统进一步处理，得到浓水和净水，浓水排出或进入1#子系统再处理，净水回用生产;
(4)步骤(1)中1#子系统的沉淀池、水 解酸化池、SBR反应池，步骤(2)中2#子系统的UASB反应池、SHARON反应池、ANAMMOX反应池，步骤(3)中3#子系统的MBR中产生的污泥全部进入4#子系统的厌氧污泥消化池进行污泥减量化处理，经污泥浓缩、脱水，得到泥饼外运。
3.根据权利要求2所述的一种高氮印花废水处理回用系统的使用方法，其特征在于：所述步骤(1)中的1#子系统的调节池1的水力停留时间为7～9h;水解酸化池为机械搅拌式或水力脉冲式，水力停留时间为36～48h;SBR反应池的水力停留时间为18～24h;SBR反应池出水COD浓度为10000～20000mg/L。
4.根据权利要求2所述的一种高氮印花废水处理回用系统的使用方法，其特征在于：所述步骤(2)中的2#子系统的调节池2的水力停留时间为7～9h;UASB反应池的水力停留时间为12～24h;SHARON反应池采用间歇曝气，溶氧量为1.0～1.5mg/L，温度为28～32℃，pH=7.5～8.3，水力停留时间为16～24h;ANAMMOX反应池采用氮气收集循环系统，内部进行氮气气流搅拌，排除氧气使溶解氧为0，水力停留时间为3～6h;ANAMMOX反应池出水TN浓度小于20mg/L。
5.根据权利要求2所述的一种高氮印花废水处理回用系统的使用方法，其特征在于：所述步骤(3)中的3#子系统的MBR采用中空纤维微滤膜，水力停留时间为12～24h;UF系统采用中空纤维超滤膜或管式超滤膜;UF系统出水COD浓度为90～110mg/L，产水率为95～98%;RO系统产水率为70～80%。
6.根据权利要求2所述的一种高氮印花废水处理回用系统的使用方法，其特征在于：所述步骤(4)中的4#子系统的厌氧污泥消化池的水力停留时间36～72h。
说明书
一种高氮印花废水处理回用系统及其使用方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种高氮印花废水处理回用系统及其使用方法。
背景技术
活性印花是染整工艺中最为普遍的工艺之一。其工艺流程包括前处理和印花过程，前处理工艺一般包含常规的退浆、煮练和漂白三步;印花工艺包括底色染色—印花—烘干—汽蒸—焙烘—水洗—皂洗—水洗。其中退浆废水水量只占全部废水的10%左右，但是总COD量的贡献度占60%～70%，退浆废水中的主要污染物是退下来的浆料，主要成分是淀粉和聚乙二醇PVA，COD值高达20000～30000mg/L，COD量占印染废水总量的一半以上，BOD/COD值小于0.1，可生化降解性差，给印染废水的末端治理带来很大的压力。印花过程产生废水主要来自于水洗和皂洗过程中，主要的污染物是洗掉的糊料，主要含海藻酸钠和尿素等物质。活性染料印花中由于染料用量大、浴比小，染料之间易发生聚集，染料的溶解性变差，影响印花效果,因此在活性印花时一般加入尿素来提高染料的溶解性、汽蒸时的渗透性和纤维的固着率，然而尿素在废水中分解出的氨氮化合物会使废水中的总氮急剧升高。一般的活性印花印染厂的综合废水的总氮达到300～500mg/L，而COD浓度也在2000～3000mg/L，这类废水不仅总氮浓度高，而且碳氮比失调比较严重，处理难度大。
传统的除氮工艺是A/O工艺，即硝化/反硝化技术，生物脱氮基本原理如下：
(1)氨化反应。在氨化菌作用下，有机氮被分解转化为氨态氮，这一过程称为氨化过程，氨化过程很容易进行。
(2)硝化反应。硝化反应由好氧自养型微生物完成，在有氧状态下，利用无机碳为碳源将NH4+化成NO2-，然后再氧化成NO3-的过程。硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为NO2-，第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO3-)。这一反应的必要条件是，溶解氧较高，DO>2mg/L，这样就要求混合液中的有机物浓度处于较低的水平。
(3)反硝化反应。反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。反硝化菌为异养型微生物，多属于兼性细菌，在缺氧状态时，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物(污水中的BOD成分)作为电子供体，提供能量并被氧化稳定。这一反应的必要条件是，混合液中的可生物降解有机物浓度处于较高的水平。
对于活性印花废水，有机物大部分都是难以生物降解的，传统的A/O法就无法实现有效的反硝化。自20世纪90年代以来厌氧氨氧化工艺发展迅速，厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，是指在厌氧或缺氧条件下，微生物直接以NH4+为电子供体，以NO2-为电子受体，将NH4+和NO2-转变成N2的生物氧化过程。在此过程中，NH4+的氧化无需分子态氧的参与，而NO2-的还原也无需有机物参与。该过程对于从厌氧硝化的废水中脱氮具有很好的应用前景，对于印花废水高氨氮废水可以有很好的应用，不仅避免了用传统A/O工艺因无法有效反硝化的问题，无需回流及曝气，有很好的经济效应。
膜分离技术是当前水处理领域中应用范围最广的工艺之一。膜分离技术因其高效易操作的特性，成为缓解水资源危机、尤其是水质污染的直接有效的措施之一。膜分离在水处理领域的工程应用，随着国际水资源处理需求的增加和相关科研人员的深度研究，这些膜技术具有结构紧凑，方便安装、分离高效等优点。而印花废水中大量COD浓度高，可生化降解性差的废水，传统的生物法很难处理完全。印花前处理废水出水和印花废水处理出水集中进入膜处理回用系统进行回用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高氮印花废水处理回用系统及其使用方法，根据废水成分与浓度的不同分别收集前处理废水、印花废水和漂洗废水分别进入进入1～3#子系统进行处理，产生的污泥进入4#子系统进行减量化处理。该方法系统高度集成，控制精准，可有效解决印花废水脱氮难的问题。
本发明的一种高氮印花废水处理回用系统，包括4个子系统：
(1)1#子系统：印花前处理工段高浓度有机废水处理系统，包括调节池1、沉淀池、水解酸化池、SBR反应池;
(2)2#子系统：印花工段高氮废水处理系统，包括调节池2、UASB反应池、SHARON反应池、ANAMMOX反应池;
(3)3#子系统：膜深度处理及回用系统，包括膜生物反应器MBR、超滤膜UF系统、反渗透RO系统;
(4)4#子系统：污泥减量化处理系统，包括厌氧污泥消化池、污泥浓缩池、污泥脱水池、泥饼外运。
本发明的一种高氮印花废水处理回用系统的使用方法，包括：
(1)收集印花前处理工段废水进入1#子系统的调节池1;出水进入沉淀池加入酸和混凝剂进行物化处理;出水进入水解酸化池进行生物降解处理;出水进入SBR反应池进行好氧生化处理;出水COD浓度为10000～20000mg/L;
(2)收集印花工段废水进入2#子系统的调节池2;出水进入UASB反应池进行厌氧处理，将有机氮转化成氨氮NH4-N;出水NH4-N浓度为300～500mg/L，COD浓度为200～300mg/L，进入SHARON反应池进行生物脱氮处理，使NH4-N部分硝化成NO2-N;出水NH4-N浓度为150～250mg/L，NO2-N浓度为150～250mg/L，COD浓度为50～100mg/L，进入ANAMMOX反应池进行厌氧氨氧化脱氮处理;出水TN浓度小于20mg/L;
(3)收集印花漂洗工段废水进入3#子系统的UF系统;收集步骤(1)中SBR反应池出水与步骤(2)中ANAMMOX反应池出水一起进入3#子系统的MBR进行浓缩，出水COD浓度为500～800mg/L，进入UF系统;与上述印花漂洗工段废水一起进一步浓缩，产水率为95～98%，出水COD浓度为90～110mg/L，进入RO系统进一步处理，产水率为70～80%，得到浓水和净水，浓水排出或进入1#子系统再处理，净水回用生产;
(4)步骤(1)中1#子系统的沉淀池、水解酸化池、SBR反应池，步骤(2)中2#子系统的UASB反应池、SHARON反应池、ANAMMOX反应池，步骤(3)中3#子系统的MBR中产生的污泥全部进入4#子系统的厌氧污泥消化池进行污泥减量化处理，经污泥浓缩、脱水，得到泥饼外运。
所述步骤(1)中的1#子系统的调节池1的水力停留时间为7～9h。
所述步骤(1)中的1#子系统的水解酸化池为机械搅拌式或水力脉冲式，水力停留时间为36～48h，使能生物降解的大分子有机物转化成小分子有机物。
所述步骤(1)中的1#子系统的SBR反应池的水力停留时间为18～24h。
所述步骤(1)中在1#子系统的处理工艺主要采用物化+水解酸化+好氧处理的生物处理工艺，使难降解PVA浆料物化去除、易生物降解的有机物被生物法去除，减轻后续深度处理工序及回用过程中的有机负荷。
所述步骤(2)中的2#子系统的调节池2的水力停留时间为7～9h。
所述步骤(2)中的2#子系统的UASB反应池的水力停留时间为12～24h。
所述步骤(2)中的2#子系统的SHARON反应池采用间歇曝气，溶氧量为1.0～1.5mg/L，温度为28～32℃，pH=7.5～8.3，水力停留时间为16～24h。
所述步骤(2)中的2#子系统的ANAMMOX反应池采用氮气收集循环系统，内部进行氮气气流搅拌，排除氧气使溶解氧为0，水力停留时间为3～6h。
所述步骤(3)中的3#子系统的MBR采用中空纤维微滤膜，水力停留时间为12～24h，可截留大分子有机物及残留的PVA等胶体颗粒，使MBR出水水质达到超滤膜的进水水质要求，减少超滤和RO膜的膜污染。
所述步骤(3)中的3#子系统的UF系统采用中空纤维超滤膜或管式超滤膜。
所述步骤(3)中的浓水排放至游集中式污水处理厂。
所述步骤(4)中的4#子系统的厌氧污泥消化池的水力停留时间36～72h。
本发明结合印花工艺各个工段水质水量的不同，进行分质处理与回用：前处理工段废水COD浓度高、可生化性差、水量小;印花阶段废水的总氮浓度高，色度高，碳氮比低水量小;漂洗废水浓度低、水量大，以解决印花废水处理过程中的脱氮难、成本高等问题。
有益效果
(1)本发明的废水处理回用系统的4个子系统设计巧妙，操作简单，精密控制，利用印花前处理废水与印花废水分流处理;同时利用膜深度处理实现了中水回用，降低运行费用;最终得到的净水可达生产中任何工艺用水的水质要求。
(2)本发明的印花废水处理系统采用完全自养的厌氧氨氧化脱氮，此工艺无需大量曝气，供氧能耗大幅度下降，节约能源，无需外加碳源解决反硝化，降低运行费用，适用于以活性印花为主的企业工业污水处理。
(3)本发明使用的短程硝化-厌氧氨氧化技术，硝化控制在亚硝化阶段，可节省近40%的供气量左右，节省动力消耗，可以缩短水力停留时间，减少反应器的体积和占地面积传统脱。同时解决了传统的脱氮工艺的反硝化过程需要外加碳源的问题，具有良好的沉降性能和较高的生物相浓度，避免了污泥膨胀。
(4)印花处理废水基本无污泥产出，整体系统产泥量少，污泥处理费用低。