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集成印染废水处理装置及其处理方法.pdf

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集成 印染 废水处理 装置 及其 处理 方法
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摘要
申请专利号:

CN201610511958.6

申请日:

2016.07.01

公开号:

CN106007198A

公开日:

2016.10.12

当前法律状态:

实审

?#34892;?#24615;:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):C02F 9/14申请日:20160701|||公开
IPC分类号: C02F9/14; C02F11/12; C02F11/10; B01D53/52; B01D53/26; C02F103/30(2006.01)N 主分类号: C02F9/14
申请人: 东华大学
发明人: 陈小光; 戴若彬; 向心怡; 李岗; 储潇枭; 倪圣笙; 马璞月; 罗颖
地址: 201620 上海市松江区松江新城人民北路2999号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 上海泰能知识产权代理事务所 31233 代理人: 宋缨;孙健
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610511958.6

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2016.11.09|||2016.10.12

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种集成印染废水处理装置及其处理方法,装置包括废水处理模块、污泥处理模块和沼气资源化模块,前处理废水在螺旋对称流厌氧反应器中通过厌氧菌群进行降解,染色废水在高效脱色厌氧反应器中通过厌氧微生物氧化还原反应促进染料还原,得?#38477;?#24223;水在气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器中进行硝化——反硝化脱氮处理,所得的生化污泥和物化污泥混合后脱水并在水热反应器中进行水热反应使得难降解颗粒物热水解为易降解有机物,并最终在高效厌氧消化器中降解消化转化为沼气。本发明将前处理废水和染色废水分别进行厌氧生物处理,提高了针对性,使得印染污泥减量化、资源化,降低了?#20302;?#28909;损失。

权利要求书

1.一种集成印染废水处理装置,包括废水处理模块、污泥处理模块和沼气资源化模块,
其特征在于:
所述废水处理模块包括第一过滤栅(1)、第二过滤栅(2)、搅拌换热槽(3)、第
一调节池(4)、第二调节池(5)、预酸化池(6)、碳源补充管(7)、螺旋对称流厌氧
反应器(8)、第一回流管(9)、高效脱色厌氧反应器(10)、第二回流管(12)、第一
沉淀池(13)、缓冲池(14)、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(15)、第二沉淀
池(16)和物化池(17),所述第一过滤栅(1)的出水管与搅拌换热槽(3)一侧的热
流体换热管入口端相连、热流体换热管出口端与第一调节池(4)连通,所述第一调节
池(4)与预酸化池(6)连通,所述第二过滤栅(2)的出水管与搅拌换热槽(3)另
一侧的热流体换热管入口端相连、热流体换热管出口端与第二调节池(5)连通,所述
第二调节池(5)与高效脱色厌氧反应器(10)的进水管相连,所述预酸化池(6)与
螺旋对称流厌氧反应器(8)的进水管相连、并通过碳源补充管(7)与高效脱色厌氧
反应器(10)连通,所述高效脱色厌氧反应器(10)内置氧化还原介体填料层(11),
所述螺旋对称流厌氧反应器(8)的出水管与第一沉淀池(13)连通,所述第一回流管
(9)一端与螺旋对称流厌氧反应器(8)的出水管相连、另一端与螺旋对称流厌氧反
应器(8)的进水管连通,所述高效脱色厌氧反应器(10)的出水管与第一沉淀池(13)
连通,所述第二回流管(12)一端与高效脱色厌氧反应器(10)的出水管相连、另一
端与高效脱色厌氧反应器(10)的进水管连通,所述第一沉淀池(13)的排泥管分别
与螺旋对称流厌氧反应器(8)和高效脱色厌氧反应器(10)连通,所述第一沉淀池(13)
的出水管与缓冲池(14)连通,所述缓冲池(14)与气升式外循环涡旋强化生物脱氮
反应器(15)相连,所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(15)的出水管与第
二沉淀池(16)连通,所述第二沉淀池(16)的出水管与物化池(17)相连;
所述污泥处理模块包括污泥分流管(18)、第一脱水机(19)、水热反应器(20)、
高效厌氧消化器(21)和第二脱水机(22),所述第二沉淀池(16)的排泥管与第一脱
水机(19)相连,所述物化池(17)的排泥管与第二脱水机(22)相连、并通过污泥
分流管(18)与第一脱水机(19)相连,所述第一脱水机(19)的出水管与高效厌氧
消化器(21)连通、排泥管与搅拌换热槽(3)相连,所述搅拌换热槽(3)的排泥管
与水热反应器(20)连通,所述水热反应器(20)的排泥管与高效厌氧消化器(21)
相连,所述高效厌氧消化器(21)的排泥管与第二脱水机(22)相连,所述第二脱水
机(22)的出水管与第一调节池(4)连通;
所述沼气资源化模块包括连体式含硫废气净化装置(23)、沼气除湿器(24)、双
膜气柜(25)和循环蒸汽锅炉(26),所述螺旋对称流厌氧反应器(8)的出气管、高
效脱色厌氧反应器(10)的出气管和高效厌氧消化器(21)的出气管均与连体式含硫
废气净化装置(23)相连,所述连体式含硫废气净化装置(23)的出气管与沼气除湿
器(24)相连,所述沼气除湿器(24)的出气管与双膜气柜(25)相连,所述双膜气
柜(25)的出气管与循环蒸汽锅炉(26)连通,所述循环蒸汽锅炉(26)的循环蒸汽
出口与水热反应器(20)的循环蒸汽进口相连,所述水热反应器(20)的循环蒸汽出
口与高效厌氧消化器(21)的循环蒸汽进口连通,所述高效厌氧消化器(21)的循环
蒸汽出口与循环蒸汽锅炉(26)的循环蒸汽进口连通形成循环。
2.根据权利要求1所述的一种集成印染废水处理装置,其特征在于:所述螺旋对称流厌
氧反应器(8)内间隔设置椭圆挡板并设有分段集气内构件、外设0.1~0.3m厚度的石
棉保温层,螺旋对称流厌氧反应器(8)的高度与?#26412;?#27604;为2.5~5.0。
3.根据权利要求1所述的一种集成印染废水处理装置,其特征在于:所述高效脱色厌氧
反应器(10)采用升流式厌氧污泥床反应器构型,高效脱色厌氧反应器(10)外设
0.1~0.3m厚度的石棉保温层、高度与?#26412;?#27604;为2.0~5.0,所述氧化还原介体填料层(11)
的体积占高效脱色厌氧反应器(10)?#34892;?#23481;积的20%~40%。
4.根据权利要求1所述的一种集成印染废水处理装置,其特征在于:所述气升式外循环
涡旋强化生物脱氮反应器(15)内部设置成多级文丘里管好氧区和外循环管缺氧区、
高度与?#26412;?#27604;为3.0~6.0。
5.根据权利要求1所述的一种集成印染废水处理装置,其特征在于:所述高效厌氧消化
器(21)外设0.1~0.3m厚度的石棉保温层。
6.一种利用权利要求1-5?#25105;?#19968;条所述的集成印染废水处理装置的集成印染废水处理方
法,包括以下步骤:
(1)将前处理废水经过第一过滤栅(1)、染色废水经过第二过滤栅(2)除去悬浮物
并分别送入搅拌换热槽(3)的热流体换热管中进行换热降温;
(2)降温后的前处理废水输送?#38477;?#19968;调节池(4)中并加酸调节pH至7.2~7.8、再进
入预酸化池(6)进行难降解碳源的初步水解以及易降解碳源的水解酸化,降温
后的染色废水输送?#38477;?#20108;调节池(5)中并加酸调节pH至7.2~7.8;
(3)水解酸化后的前处理废水部分进入螺旋对称流厌氧反应器(8)并在厌氧菌群的
协同作用下进行降解、产生的沼气输?#26925;?#36830;体式含硫废气净化装置(23)、降解
后的前处理废水排至第一沉淀池(13)中进行沉淀,所述水解酸化后的前处理
废水另一部分通过碳源补充管(7)与酸化后的染色废水混合后共同进入高效脱
色厌氧反应器(10)进行厌氧微生物氧化还原反应、产生的沼气输?#26925;?#36830;体式
含硫废气净化装置(23)、氧化还原反应后的废水排至第一沉淀池(13)中进行
沉淀;
(4)所述第一沉淀池(13)中沉淀形成的污泥回流至螺旋对称流厌氧反应器(8)和
高效脱色厌氧反应器(10)、沉淀形成的上层废水排入缓冲池(14);
(5)所述缓冲池(14)中的废水送入气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(15)
中进行好氧生物硝化——厌氧生物反硝化的脱氮处理,处理后的废水排入第二
沉淀池(16)进行沉淀产生生化污泥、得?#38477;?#19978;清液进入物化池(17),向物化
池(17)中投加混凝药剂后搅拌反应并沉淀产生物化污泥并将上层液体排出;
(6)所述物化污泥部分排入第二脱水机(22)进行脱水并排出滤饼、产生的滤液输
?#26925;?#31532;一调节池(4)与前处理废水混合处理,所述物化污泥另一部分通过污泥
分流管(18)与生化污泥混合后进入第一脱水机(19)进行脱水,所述第一脱
水机(19)产生的滤液送入到高效厌氧消化器(21)中、脱水后的污泥输?#26925;?br />搅拌换热槽(3)中进行换热升温,升温后的污泥进入水热反应器(20)进行高
温高压水热反应;
(7)水热反应后的污泥输?#26925;?#39640;效厌氧消化器(21)中与第一脱水机(19)产生的
滤液混合并在厌氧菌群的协同作用下进行降解消化、产生的沼气输?#26925;?#36830;体式
含硫废气净化装置(23),降解消化后的污泥输?#26925;?#31532;二脱水机(22)中进行脱
水并排出滤饼、产生的滤液输?#26925;?#31532;一调节池(4)与前处理废水混合处理;
(8)所述螺旋对称流厌氧反应器(8)、高效脱色厌氧反应器(10)和高效厌氧消化
器(21)中产生的沼气经过连体式含硫废气净化装置(23)进行脱硫化氢处理,
脱硫化氢处理后的沼气送入沼气除湿器(24)冷却脱水并储存?#20102;?#33180;气柜(25),
所述双膜气柜(25)中的沼气作为燃料供向循环蒸汽锅炉(26),所述循环蒸汽
锅炉(26)产生的循环蒸汽依次经过水热反应器(20)和高效厌氧消化器(21)
进行加热并形成循环回流至循环蒸汽锅炉(26)。
7.根据权利要求6所述的一种集成印染废水处理方法,其特征在于:所述搅拌换热槽(3)
内污泥停留时间为2~7小时,废水进口温度为70~80℃,出口温度为45~50℃,所述预
酸化池(6)的水力停留时间为6~18小时,所述缓冲池(14)的水力停留时间为4~18
小时,所述水解酸化后的前处理废水与酸化后的染色废水的混合体积比为1:9~3:7,所
述污泥分流管(18)的分流体积为物化污泥总体积的10%~50%。
8.根据权利要求6所述的一种集成印染废水处理方法,其特征在于:所述螺旋对称流厌
氧反应器(8)的水力停留时间为24~60小时,所述第一回流管(9)的回流比控制为
0.5~8.0,所述高效脱色厌氧反应器(10)的水力停留时间为6~18小时,所述第二回流
管(12)的回流比控制为0.5~5.0。
9.根据权利要求6所述的一种集成印染废水处理方法,其特征在于:所述气升式外循环
涡旋强化生物脱氮反应器(15)的水力停留时间为6~15小时,好氧区溶解氧为2.5~4.0
mg/L,所述水热反应器(20)温度为90~240℃,压力为1~8atm,反应时间为0.5~3.0
小时,所述高效厌氧消化器(21)的温度控制为30~38℃,污泥停留时间为6~20天。
10.根据权利要求6所述的一种集成印染废水处理方法,其特征在于:所述第一脱水机(19)
脱水后的污泥含水率为81%~86%,所述第二脱水机(22)脱水后的污泥含水率为
65%~75%。

说明书

集成印染废水处理装置及其处理方法

技术领域

本发明属于印染废水处理的技术领域,特别是涉及一种集成印染废水处理装置及其处
理方法。

背景技术

纺织工业是我国国民经济的传统支柱产业,也是重要的民生产业和国际竞争优势较明
显的重要产业。在纺织工业生产过程中会产生大量废水,具有有机物浓度高、色度大、可
生物降解性差等特点,是高浓度难降解有机废水的典型代表,若不对其加以妥善处理,易
对环境造成严重危害。然而,目前印染废水处理工艺还存在诸多问题,主要为工艺出水水
质不易达标、污泥产量大及热量损失大等。

出水水质不易达标:印染废水由其所来自的生产步骤可划分为前处理废水和染色废
水,两者均是高温(>70℃)、高化学需氧量(COD,>2000mg/L)的废水。前处理废水的COD
主要由浆料(如聚乙烯醇(PVA)、?#29123;?#22522;?#23435;?#32032;(CMC)、淀粉等)贡献,而染色废水的COD
主要由染料贡献。由于两种废水混合后处理难度加大,?#19994;?#21069;厌氧生物反应器处理效能及
针对性不足,导致废水后续工艺处理难?#28304;?#21040;排放标准。

污泥产量大:印染废水的处理会产生印染污泥,印染污泥因含有诸多有毒有害物?#21097;?br />?#36824;?#20026;危险废弃物,其处理成本较高。不过印染污泥内也含有诸多有机成分,具有厌氧消
化产甲烷的潜力。我们前期研究表明:虽然印染污泥由于成分复杂,其厌氧消化中的水解
步骤受到限制,无法被厌氧消化,但是在经过预处理后,可以成功用于厌氧消化产甲烷,
且在酸、碱、热碱、高温预处理方法中,高温预处理的效果最好,于10d内可达51.8ml/gVSS,
并发生了显著的污泥减量。可见,只要采用合适的方法对印染污泥进行预处理,再进行厌
氧消化就能达到资源回用和污泥减量化的目的。

热量损失大:印染废水温度较高(>70℃),若直接采用生物处理会?#31454;?#24494;生物。目前
工程上往往采用冷却塔来降温,印染废水的温度直接由水循环蒸汽挥发带走热量,造成热
量的严重浪费,因此,可以考虑对?#20302;?#30340;热量加以利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集成印染废水处理装置及其处理方法,前处理
废水和染色废水分别进行厌氧生物处理提高针对性,印染污泥减量化、资源化,降低?#20302;?br />热损失。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种集成印染废水处理装置,包括废
水处理模块、污泥处理模块和沼气资源化模块:

所述废水处理模块包括第一过滤栅、第二过滤栅、搅拌换热槽、第一调节池、第二调
节池、预酸化池、碳源补充管、螺旋对称流厌氧反应器、第一回流管、高效脱色厌氧反应
器、第二回流管、第一沉淀池、缓冲池、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器、第二沉
淀池和物化池,所述第一过滤栅的出水管与搅拌换热槽一侧的热流体换热管入口端相连、
热流体换热管出口端与第一调节池连通,所述第一调节池与预酸化池连通,所述第二过滤
栅的出水管与搅拌换热槽另一侧的热流体换热管入口端相连、热流体换热管出口端与第二
调节池连通,所述第二调节池与高效脱色厌氧反应器的进水管相连,所述预酸化池与螺旋
对称流厌氧反应器的进水管相连、并通过碳源补充管与高效脱色厌氧反应器连通,所述高
效脱色厌氧反应器内置氧化还原介体填料层,所述螺旋对称流厌氧反应器的出水管与第一
沉淀池连通,所述第一回流管一端与螺旋对称流厌氧反应器的出水管相连、另一端与螺旋
对称流厌氧反应器的进水管连通,所述高效脱色厌氧反应器的出水管与第一沉淀池连通,
所述第二回流管一端与高效脱色厌氧反应器的出水管相连、另一端与高效脱色厌氧反应器
的进水管连通,所述第一沉淀池的排泥管分别与螺旋对称流厌氧反应器和高效脱色厌氧反
应器连通,所述第一沉淀池的出水管与缓冲池连通,所述缓冲池与气升式外循环涡旋强化
生物脱氮反应器相连,所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器的出水管与第二沉淀池
连通,所述第二沉淀池的出水管与物化池相连;

所述污泥处理模块包括污泥分流管、第一脱水机、水热反应器、高效厌氧消化器和第
二脱水机,所述第二沉淀池的排泥管与第一脱水机相连,所述物化池的排泥管与第二脱水
机相连、并通过污泥分流管与第一脱水机相连,所述第一脱水机的出水管与高效厌氧消化
器连通、排泥管与搅拌换热槽相连,所述搅拌换热槽的排泥管与水热反应器连通,所述水
热反应器的排泥管与高效厌氧消化器相连,所述高效厌氧消化器的排泥管与第二脱水机相
连,所述第二脱水机的出水管与第一调节池连通;

所述沼气资源化模块包括连体式含硫废气净化装置、沼气除湿器、双膜气柜和循环蒸
汽锅炉,所述螺旋对称流厌氧反应器的出气管、高效脱色厌氧反应器的出气管和高效厌氧
消化器的出气管均与连体式含硫废气净化装置相连,所述连体式含硫废气净化装置的出气
管与沼气除湿器相连,所述沼气除湿器的出气管与双膜气柜相连,所述双膜气柜的出气管
与循环蒸汽锅炉连通,所述循环蒸汽锅炉的循环蒸汽出口与水热反应器的循环蒸汽进口相
连,所述水热反应器的循环蒸汽出口与高效厌氧消化器的循环蒸汽进口连通,所述高效厌
氧消化器的循环蒸汽出口与循环蒸汽锅炉的循环蒸汽进口连通形成循环。

作为本发明一种优选的实施方式,所述螺旋对称流厌氧反应器内间隔设置椭圆挡板并
设有分段集气内构件、外设0.1~0.3m厚度的石棉保温层,螺旋对称流厌氧反应器的高度与
?#26412;?#27604;为2.5~5.0。

作为本发明另一种优选的实施方式,所述高效脱色厌氧反应器采用升流式厌氧污泥床
反应器构型,高效脱色厌氧反应器外设0.1~0.3m厚度的石棉保温层、高度与?#26412;?#27604;为
2.0~5.0,所述氧化还原介体填料层的体积占高效脱色厌氧反应器?#34892;?#23481;积的20%~40%。

作为本发明另一种优选的实施方式,所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器内部
设置成多级文丘里管好氧区和外循环管缺氧区、高度与?#26412;?#27604;为3.0~6.0。

作为本发明另一种优选的实施方式,所述高效厌氧消化器外设0.1~0.3m厚度的石棉保
温层。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是提供一种利用上述集成印染废水处
理装置的集成印染废水处理方法,包括以下步骤:

(1)将前处理废水经过第一过滤栅、染色废水经过第二过滤栅除去悬浮物并分别送
入搅拌换热槽的热流体换热管中进行换热降温;

(2)降温后的前处理废水输送?#38477;?#19968;调节池中并加酸调节pH至7.2~7.8、再进入预
酸化池进行难降解碳源的初步水解以及易降解碳源的水解酸化,降温后的染色
废水输送?#38477;?#20108;调节池中并加酸调节pH至7.2~7.8;

(3)水解酸化后的前处理废水部分进入螺旋对称流厌氧反应器并在厌氧菌群的协同
作用下进行降解、产生的沼气输?#26925;?#36830;体式含硫废气净化装置、降解后的前处
理废水排至第一沉淀池中进行沉淀,所述水解酸化后的前处理废水另一部分通
过碳源补充管与酸化后的染色废水混合后共同进入高效脱色厌氧反应器进行厌
氧微生物氧化还原反应、产生的沼气输?#26925;?#36830;体式含硫废气净化装置、氧化还
原反应后的废水排至第一沉淀池中进行沉淀;

(4)所述第一沉淀池中沉淀形成的污泥回流至螺旋对称流厌氧反应器和高效脱色厌
氧反应器、沉淀形成的上层废水排入缓冲池;

(5)所述缓冲池中的废水送人气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器中进行好氧生
物硝化——厌氧生物反硝化的脱氮处理,处理后的废水排入第二沉淀池进行沉
淀产生生化污泥、得?#38477;?#19978;清液进入物化池,向物化池中投加混凝药剂后搅拌
反应并沉淀产生物化污泥并将上层液体排出;

(6)所述物化污泥部分排入第二脱水机进行脱水并排出滤饼、产生的滤液输?#26925;?#31532;
一调节池与前处理废水混合处理,所述物化污泥另一部分通过污泥分流管与生
化污泥混合后进入第一脱水机进行脱水,所述第一脱水机产生的滤液送入到高
效厌氧消化器中、脱水后的污泥输?#26925;?#25605;拌换热槽中进行换热升温,升温后的
污泥进入水热反应器进行高温高压水热反应;

(7)水热反应后的污泥输?#26925;?#39640;效厌氧消化器中与第一脱水机产生的滤液混合并在
厌氧菌群的协同作用下进行降解消化、产生的沼气输?#26925;?#36830;体式含硫废气净化
装置,降解消化后的污泥输?#26925;?#31532;二脱水机中进行脱水并排出滤饼、产生的滤
液输?#26925;?#31532;一调节池与前处理废水混合处理;

(8)所述螺旋对称流厌氧反应器、高效脱色厌氧反应器和高效厌氧消化器中产生的
沼气经过连体式含硫废气净化装置进行脱硫化氢处理,脱硫化氢处理后的沼气
送入沼气除湿器冷却脱水并储存?#20102;?#33180;气柜,所述双膜气柜中的沼气作为燃料
供向循环蒸汽锅炉,所述循环蒸汽锅炉产生的循环蒸汽依次经过水热反应器和
高效厌氧消化器进行加热并形成循环回流至循环蒸汽锅炉。

作为本发明一种优选的实施方式,所述搅拌换热槽内污泥停留时间为2~7小时,废水
进口温度为70~80℃,出口温度为45~50℃,所述预酸化池的水力停留时间为6~18小时,
所述缓冲池的水力停留时间为4~18小时,所述水解酸化后的前处理废水与酸化后的染色
废水的混合比例为1:9~3:7,所述污泥分流管的分流体积为物化污泥总体积的10%~50%。

作为本发明另一种优选的实施方式,螺旋对称流厌氧反应器的水力停留时间为24~60
小时,所述第一回流管的回流比控制为0.5~8.0,高效脱色厌氧反应器的水力停留时间为
6~18小时,所述第二回流管的回流比控制为0.5~5.0。

作为本发明另一种优选的实施方式,所述气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器的水
力停留时间为6~15小时,好氧区溶解氧为2.5~4.0mg/L,所述水热反应器温度为90~240℃,
压力为1~8atm,反应时间为0.5~3.0小时,所述高效厌氧消化器的温度控制为30~38℃,
污泥停留时间为6~20天。

作为本发明另一种优选的实施方式,所述第一脱水机脱水后的污泥含水率为
81%~86%,所述第二脱水机脱水后的污泥含水率为65%~75%。

有益效果

本发明与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:

第一,?#20302;?#28909;损失?#34892;?#20943;少。前处理废水和染色废水的温度一般高于70℃,本发明通
过采用搅拌换热槽代替冷却塔,将两者的热量部分传递给污泥,充分利用了废水原有热量,
换热对污泥起到了预加热的效果,可降低水热反应器所需蒸汽使用量;

第二,前处理废水和染色废水分别进行厌氧生物处理提高针对性,?#31181;?#22788;理保证?#20302;?br />高效运行。前处理废水的COD主要由PVA、CMC及淀粉等贡献,经预酸化后可由螺旋对
称流厌氧反应器高效降解产生甲烷,染色废水的COD主要由染料贡献,由于染料的降解
机理为共代谢,故通过碳源补充管对高效脱色厌氧反应器补充碳源,在氧化还原介体的催
化作用下使得染料发生高效降解;

第三,经换热的废水温度适宜生物处理。经换?#32676;?#30340;前处理废水和染色废水进入厌氧
生物反应器时温度在35℃左右,为中温厌氧生物处理的最佳温度,?#20302;?#26080;需额外供热即可
在最适温度高效运行;

第?#27169;?#21360;染污泥?#34892;?#36164;源化和减量化。生化污泥与一定比例物化污泥比例混合后,经
水热反应器预处理,可突破印染污泥无法直接用于厌氧消化的?#20064;?#22312;发生污泥减量化的
同时高效产出甲烷,一方面显著降低了?#20302;?#30340;泥饼产量,另一方面能?#25442;?#25910;利用污泥中的
生物质能,多方面降低了企业废物处理的运行费用;

第五,沼气资源利用最大化。沼气经回用后可用于水热反应器加温加压,之后还可用
于高效厌氧消化器增温,同时,蒸汽锅炉中产生的循环蒸汽还可以为户用供热;

第六,该套处理装置占地面积小,基建投资成本低。由于主体生物反应器(包括螺旋
对称流厌氧反应器、高效脱色厌氧反应器、气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器和高效
厌氧消化器)效能较高,意味着反应器所需容积远小于传统反应器,这能?#34892;?#20943;少基建投
资,此外,通过增大主体生物反应器的高径比,使得设施占地面积远小于传?#25104;?#22791;。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

其中:实线管路表示废水管路;虚线管路表示污泥管路;点划线管路表示循环蒸汽管
路;双点划线表示沼气管路。

另外,图中成对的①、②、③、④、⑤表示对应管路连通。

具体实施方式

下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而
不用于限制本发明的?#27573;А?#27492;外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人
员可以对本发明作各种改动或修?#27169;?#36825;些?#29123;?#24418;式同样落于本申请所附权利要求书所限定
的?#27573;А?br />

如图1所示的一种集成印染废水处理装置,包括废水处理模块、污泥处理模块和沼气
资源化模块。

废水处理模块包括第一过滤栅1、第二过滤栅2、搅拌换热槽3、第一调节池4、第二
调节池5、预酸化池6、碳源补充管7、螺旋对称流厌氧反应器8、第一回流管9、高效脱
色厌氧反应器10、第二回流管12、第一沉淀池13、缓冲池14、气升式外循环涡旋强化生
物脱氮反应器15、第二沉淀池16和物化池17等设备。

上述设备的连接结构为:第一过滤栅1的出水管与搅拌换热槽3一侧的热流体换热管
入口端相连、热流体换热管出口端与第一调节池4连通,第一调节池4与预酸化池6连通。
第二过滤栅2的出水管与搅拌换热槽3另一侧的热流体换热管入口端相连、热流体换热管
出口端与第二调节池5连通,第二调节池5与高效脱色厌氧反应器10的进水管相连。预
酸化池6与螺旋对称流厌氧反应器8的进水管相连,螺旋对称流厌氧反应器8内间隔设置
椭圆挡板并设有分段集气内构件,外设0.2m厚度的石棉保温层,螺旋对称流厌氧反应器8
的高度与?#26412;?#27604;为4.0。预酸化池6通过碳源补充管7与高效脱色厌氧反应器10连通,高
效脱色厌氧反应器10采用升流式厌氧污泥床反应器构型,外设0.2m厚度的石棉保温层,
高度与?#26412;?#27604;为4.0。高效脱色厌氧反应器10内置氧化还原介体填料层11,氧化还原介体
填料层11的体积占高效脱色厌氧反应器10?#34892;?#23481;积的30%。螺旋对称流厌氧反应器8的
出水管与第一沉淀池13连通,第一回流管9一端与螺旋对称流厌氧反应器8的出水管相
连、另一端与螺旋对称流厌氧反应器8的进水管连通。高效脱色厌氧反应器10的出水管
与第一沉淀池13连通,第二回流管12一端与高效脱色厌氧反应器10的出水管相连、另
一端与高效脱色厌氧反应器10的进水管连通。第一沉淀池13的排泥管分别与螺旋对称流
厌氧反应器8和高效脱色厌氧反应器10连通,第一沉淀池13的出水管与缓冲池14连通,
缓冲池14与气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器15相连,气升式外循环涡旋强化生物
脱氮反应器15内部设置成多级文丘里管好氧区和外循环管缺氧区,高度与?#26412;?#27604;为5.0,
气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器15的出水管与第二沉淀池16连通,第二沉淀池16
的出水管与物化池17相连。

污泥处理模块包括污泥分流管18、第一脱水机19、水热反应器20、高效厌氧消化器
21和第二脱水机22等设备。

上述设备的连接结构为:第二沉淀池16的排泥管与第一脱水机19相连,物化池17
的排泥管与第二脱水机22相连、并通过污泥分流管18与第一脱水机19相连。第一脱水
机19的出水管与高效厌氧消化器21连通,排泥管与搅拌换热槽3相连。搅拌换热槽3的
排泥管与水热反应器20连通,水热反应器20的排泥管与高效厌氧消化器21相连,高效
厌氧消化器21外设0.2m厚度的石棉保温层,高效厌氧消化器21的排泥管与第二脱水机
22相连。第二脱水机22的出水管与第一调节池4连通形成废水循环处理结构,第一脱水
机19和第二脱水机22均采用压滤机进行脱水。

沼气资源化模块包括连体式含硫废气净化装置23、沼气除湿器24、双膜气柜25和循
环蒸汽锅炉26。

上述设备的连接结构为:螺旋对称流厌氧反应器8的出气管、高效脱色厌氧反应器10
的出气管和高效厌氧消化器21的出气管均与连体式含硫废气净化装置23相连,连体式含
硫废气净化装置23的出气管与沼气除湿器24相连,沼气除湿器24的出气管与双膜气柜
25相连,双膜气柜25的出气管与循环蒸汽锅炉26连通。循环蒸汽锅炉26的循环蒸汽出
口与水热反应器20的循环蒸汽进口相连,水热反应器20的循环蒸汽出口与高效厌氧消化
器21的循环蒸汽(热水)进口连通,高效厌氧消化器21的循环蒸汽(热水)出口与循环
蒸汽锅炉26的循环蒸汽(热水)进口连通形成循环。

下面提供一种利用上述集成印染废水处理装置处理集成印染废水的方法,包括以下步
骤:

(1)将前处理废水经过第一过滤栅1,染色废水经过第二过滤栅2,除去废水中的漂
浮物或者悬浮物,防止堵塞和缠绕后续水泵机组及管道阀门等,保障废水处理
设施正常运行。再将前处理废水和染色废水分别送入搅拌换热槽3的热流体换
热管中进行换热降温,废水进口温度达到72℃,出口温度可降至45℃。

(2)降温后的前处理废水输送?#38477;?#19968;调节池4中并添加盐酸调节pH至7.5,再进入
预酸化池6,在预酸化池6内前处理废水内的难降解碳源(PVA、CMC等)进
行初步水解,易降解碳源(淀粉)发生水解酸化,为后续厌氧生物处理奠定基
础,预酸化池6的水力停留时间为12小时。降温后的染色废水输送?#38477;?#20108;调节
池5中,通过添加盐酸调节pH至7.5。

(3)水解酸化后的前处理废水大部分进入螺旋对称流厌氧反应器8并在厌氧菌群的
协同作用下进行降解,产生的沼气输?#26925;?#36830;体式含硫废气净化装置23,降解后
的前处理废水排至第一沉淀池13中进行沉淀。进入螺旋对称流厌氧反应器8的
前处理废水温度约为35℃,螺旋对称流厌氧反应器8因其内设有椭圆挡板故具
有良好的螺旋上升流态,并设有分段集气内构件可以?#34892;?#20419;进反应进行。螺旋
对称流厌氧反应器8通过调控第一回流管9的流量控制其内部废水的上升流速
以及废水中底物与厌氧菌的接触程度,同时?#34892;?#22238;收碱度,第一回流管9的回
流比控制为5。螺旋对称流厌氧反应器8的水力停留时间控制为48小时。

水解酸化后的前处理废水另一部分通过碳源补充管7与酸化后的染色废水混合
后共同进入高效脱色厌氧反应器10,水解酸化后的前处理废水的混合比例为
1:4。高效脱色厌氧反应器10内设氧化还原介体填料层11,氧化还原介体促使
微生物将共基质(前处理废水中的碳源)的电子转移至染色废水中的染料上,
发生了电子穿梭的过程,促进了染料的厌氧生物还原,产生的沼气输?#26925;?#36830;体
式含硫废气净化装置23,氧化还原反应后的废水排至第一沉淀池13中进行沉淀。
高效脱色厌氧反应器10通过调控第二回流管12的流量控制其内部废水的上升
流速以及废水中底物与厌氧微生物的接触程度,第二回流管12的回流比控制为
2.5,高效脱色厌氧反应器10的水力停留时间为12小时。

(4)第一沉淀池13中沉淀形成的污泥回流至螺旋对称流厌氧反应器8和高效脱色厌
氧反应器10,上层废水排入缓冲池14,缓冲池14一方面可保障气升式外循环
涡旋强化生物脱氮反应器15进水流量稳定,另一方面可起到预水解的作用,缓
冲池14的水力停留时间为10小时。第一沉淀池13的沉淀作用对好氧菌和厌氧
菌的?#34892;?#20998;隔起了至关重要的作用。

(5)将缓冲池14中的废水送人气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器15中,由于
多级文丘里管好氧区和外循环管缺氧区的设置,能够发生高效稳定的好氧生物
硝化——厌氧生物反硝化的脱氮反应,同?#24065;?#36215;到一定的脱碳作用,气升式外
循环涡旋强化生物脱氮反应器15的水力停留时间为10小时,好氧区溶解氧为
3.0mg/L。处理后的废水排入第二沉淀池16进行沉淀产生生化污泥,得?#38477;?#19978;清
液进入物化池17,向物化池17中投加混凝药剂后搅拌反应并沉淀产生物化污泥
并将上层液体排出,进行进一步处理排放或者在深度处理后回收利用。

(6)物化污泥部分排入第二脱水机22进行脱水并排出滤饼,产生的滤液输?#26925;?#31532;一
调节池4与前处理废水混合处理,第二脱水机22脱水后的污泥含水率为70%。
物化污泥另一部分通过污泥分流管18与生化污泥混合后进入第一脱水机19进
行预脱水,污泥分流管18的分流体积为物化污泥总体积的30%,第一脱水机19
脱水后的污泥含水率为84%。第一脱水机19产生的滤液送入到高效厌氧消化器
21中与污泥共消化,脱水后的污泥输?#26925;?#25605;拌换热槽3中进行换热预升温,搅
拌换热槽3内污泥停留时间为5小时。预升温后的污泥进入水热反应器20,在
循环蒸汽的作用下进行高温高压水热反应,水热反应器20温度为150℃,压力
为5atm,反应时间为2.0小时,将混合污泥内难降解颗粒物热水解为易降解有
机物,为其高效厌氧消化创造条件。

(7)水热反应后的污泥输?#26925;?#39640;效厌氧消化器21中与第一脱水机19产生的滤液混
合,由于循环蒸汽(热水)的作用,高效厌氧消化器21内温度被保持在35℃左
右,在厌氧菌群的协同作用下进行降解消化,混合污泥的停留时间为13天。混
合污泥内的有机物被转化成甲烷,含高浓度甲烷的沼气输?#26925;?#36830;体式含硫废气
净化装置23,混合污泥在厌氧消化产生甲烷的同时发生减量化。降解消化后的
污泥输?#26925;?#31532;二脱水机22中进行脱水,泥饼外运,产生的滤液输?#26925;?#31532;一调节
池4与前处理废水混合处理。

(8)螺旋对称流厌氧反应器8、高效脱色厌氧反应器10和高效厌氧消化器21中产生
的沼气经过连体式含硫废气净化装置23进行脱硫化氢处理,进而送入沼气除湿
器24中冷却脱水并储存?#20102;?#33180;气柜25。双膜气柜25中的沼气作为燃料供向循
环蒸汽锅炉26,循环蒸汽锅炉26产生的循环蒸汽依次经过水热反应器20和高
效厌氧消化器21进行加热并形成循环回流至循环蒸汽锅炉26,多余的蒸汽可以
输出作为户用。

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本文标题:集成印染废水处理装置及其处理方法.pdf
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