厌氧－缺氧－好氧－混凝沉淀废水处理方法

摘要

本发明涉及难生物降解的工业废水，尤其纺织印染废水的处理技术领域。以厌氧－缺氧－好氧－混凝沉淀的次序四步工艺处理废水，利用缺氧处理作为厌氧和好氧的高效衔接过渡，提高厌氧出水的可生化性能，消除厌氧代谢产物对后续好氧微生物活性的副作用；利用好氧曝气去除有机物和部分色度；利用混凝沉淀工艺去除废水生化处理后残余的难降解有机物。本发明废水处理工艺可以保证纺织印染废水处理后的出水COD小于100mg/L，BOD5小于20mg/L，色度低于40倍。具有色度和有机物去除效率高、出水水质稳定、工程投资少、运行费用低等显著特点，易于推广使用。

说明书

                            技术领域

本发明涉及难生物降解的工业废水处理，特别是纺织印染废水处理的方法，尤其是利用厌氧-缺氧-好氧-混凝沉淀综合处理废水的方法。

                            背景技术

纺织印染废水组分复杂，常含有多种染料，色度深，毒性强，难降解，pH波动大，而且浓度高，废水量大，是难处理的工业废水之一。微生物生化处理的方法是公认效率高、效果好的方法，但简单用于纺织印染废水的处理还存在一些缺陷。目前纺织印染废水处理中使用生化的较好的方法是：采用“水解酸化-好氧”的生物处理工艺。“水解酸化-好氧”的生物处理工艺中的微生物对营养物质、pH值、温度等条件有一定的要求，难以适应纺织印染废水水质波动大、染料种类多、毒性高的特点；同时还存在占地面积大、管理复杂、对色度和COD去除率低等缺点。

近年来，随着染料及其助剂工业的发展，大分子、多功能染料的使用量不断增加，同时纺织印染工艺的改进以及工业节水要求的提高，纺织印染废水的污染物浓度不断提高，废水的可生化性变差，于是对纺织印染废水处理技术提出了更新、更高的要求，常规处理工艺难以满足废水的达标要求。何况国内的纺织纺织印染业具有相当大的规模，纺织印染废水的量也很大。

针对高浓度、难降解的纺织印染废水，国内外进行了大量的技术攻关，其中厌氧生物处理是各国研究的重点。某些难解化合物(如芳香族化合物)在厌氧条件下可得到有效的分解，如参见CN200310112207.X纺织印染废水的生物处理方法，采用厌氧折流板反应器(ABR)与序批间歇式活性污泥反应器(SBR)相结合的处理工艺，在脱色的同时，伴随脱色而产生的苯胺得到部分降解。对有机物含量高及含难降解物质的废水，厌氧生物处理有着独特的优越性。另外，新型高效厌氧反应器的开发，使得厌氧处理装置效能有了很大提高，进水COD浓度的要求大大降低。由本申请人在技术上主持的工业用高效厌氧反应器就有若干在稳定的运行。所有上述理论和实践为利用厌氧反应器处理高浓度纺织印染和染料废水的研究进展提供了保证。

随着人们对环境质量要求不断提高和改善，废水排放标准要求也越来越严格。如何获得稳定、高效的纺织印染废水处理效果十分重要。目前，无论物化处理技术还是厌氧、好氧及其集成技术，人们都局限于对其各自的最佳工艺条件研究进行，没有考虑厌氧处理产生的组分和结构对后续好氧生化处理的影响。

针对高浓度、难降解的纺织印染废水，国内外进行了大量的技术攻关，其中厌氧生物处理是各国研究的重点。某些难解化合物(如芳香族化合物)在厌氧条件下可得到有效的分解。对有机物含量高及含难降解物质的废水，厌氧生物处理有着独特的优越性。另外，新型高效厌氧反应器的开发，使得厌氧处理装置效能有了很大提高，进水COD浓度的要求大大降低。所有这些理论和实践为利用厌氧反应器处理高浓度纺织印染和染料废水的研究进展提供了保证。

                            发明内容

本发明的目的是：根据我国轻工纺织印染产业大量产生废水的实际情况，提出一种“厌氧-好氧”生物处理组合技术为主，辅以物化处理的新的方法，组成一个完整的综合处理流程，更适合我国国情。

本发明通过如下方法实现：厌氧-缺氧-好氧-混凝沉淀废水处理方法，其特征是以厌氧-缺氧-好氧-混凝沉淀的次序四步工艺处理废水，尤其是纺织印染废水；利用缺氧池作为厌氧池和好氧池的高效衔接；利用好氧曝气池去除有机物和部分色度；利用混凝沉淀工艺去除废水生化处理后残余的难降解有机物和染料。厌氧工艺尤其采用内外循环厌氧工艺，再经缺氧-好氧-混凝沉淀废水处理，废水进入调节池，进行曝气调节，水力停留时间为3～8h，曝气比为2～4m³/m²·h，厌氧池的部分出水和二沉池(或称沉淀池)的剩余部分污泥进入调节池中从而再进入厌氧系统中去处理。

调节池中加压泵将废水送至厌氧池，厌氧池采用上升流式厌氧污泥床反应器，厌氧水力停留时间为12～24h，反应器一般高度为4～12m，上升流速为0.4～1.2m/h，厌氧池底部为布水系统，布水采用短管，每个短管服务面积为1～3m²，厌氧池的池上部为三相分离器，出水循环位于三相分离器底部，回流比为50～200％。

厌氧池出水进入缺氧池，缺氧池水力停留时间为2～4h，缺氧池内设有生物填料，填充比为50％，缺氧池采用穿孔管曝气，气水比为5∶1，缺氧池可以起到反硝化、氧化部分S^2-、抑制丝状菌生长、防止污泥膨胀作用。缺氧池出水进入好氧池，好氧池采用活性污泥法，水力停留时间为12～18h，曝气气水比为15～20∶1，污泥浓度为3000～5000mg/L，经过好氧池处理后的出水进入二沉池进行泥水分离，二沉池底部污泥回流到缺氧池，回流比为50％～100％，剩余污泥排至调节池。经过厌氧、缺氧、好氧处理后的废水中仍然含有少量难生物降解的物质，出水中还有一定的色度，采用混凝沉淀工艺去除这部分物质、降低出水色度，混凝剂采用无机或有机混凝剂，如聚合铁或者聚合铝，投加量为150～300mg/L，出水可以达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准，并满足部分回用要求。

本发明厌氧池上升流式厌氧污泥床反应器的改进是：采用内循环上升流式污泥床厌氧反应器，利用内循环回流装置，解决了UASB反应器(Upflow Anaerobic SludgeBlanket)上流式厌氧污泥床反应器等在运行中出现的短流、死角和堵塞等一些问题，进一步增强厌氧微生物与废水的混合与接触，提高负荷及处理效率，扩大适用范围。

在各种污水处理系统中，都将产生大量的污泥。当今，对污泥的处理和处置是污染治理中的重点和难点。污泥处理与处置的目的就是实现污泥的减量、稳定、无害化和综合利用。污水处理厂的全部基建费用中，污泥处理和污水处理基本相当，甚至更高。

将好氧剩余污泥回流至厌氧系统中，污泥中的有机物质很容易被水解酸化为挥发性脂肪酸VFA，利于脱色菌分解难生物降解的有机物质，同时较好地实现了污水、污泥的同步处理，由于水解污泥的产率较低，大大降低了系统的污泥产量，且外排水解酸化污泥已经相当稳定，经浓缩脱水后即可进行安全填埋处置，从而为目前好氧污泥处理的窘境带来了良好的前景。

本发明采用缺氧池作为厌氧与好氧处理设施的过渡，解决了厌氧处理的产物在突然进入好氧处理设施后对好氧处理产生的影响。

本发明具有以下显著特点：(1)对于难生物降解的工业废水，可以通过内外循环厌氧-缺氧-好氧-混凝沉淀工艺可以使废水的可生化性显著提高，从而提高了整个系统的处理效率。(2)开发的处理设备具有很高的生物量，另外厌氧与好氧的高效衔接，是本发明获得废水处理高效、稳定的原因之一。(3)本发明污泥产量很少，甚至无污泥产生，可以显著降低运行费用和投资费用。本发明保留了生物处理方法可去除较大量有机污染物和一定颜色的能力以及运行稳定的特点，又发挥了物理化学方法去除颜色和剩余有机污染物能力的特点，运行成本较低。当然生活废水等COD、BOD指标不高于纺织印染废水的处理完全可以适用本发明的方法。

附图说明

附图为本发明的工艺流程示意图。

格栅1、调节池2、厌氧池3、缺氧池4、好氧曝气池5、沉淀池6、絮凝反应池7、终沉池8

具体实施方式

见附图所示，本发明以内外循环厌氧(厌氧)-缺氧-好氧-混凝沉淀污水处理工艺为例，具体使用如下处理装置，装置包括由如下各部分：主要包括格栅(1)、调节池(2)、厌氧池(3)、缺氧池(4)、好氧曝气池(5)、沉淀池(6)、絮凝反应池(7)、终沉池(8)。污水经格栅(1)除去粗粒杂物，在调节池(2)进行水量水质调节后，进入厌氧池(3)改善废水的生物降解性和去除大部分色度和小部分有机物以及减少剩余污泥产生量；厌氧池(3)的出水进入缺氧池(4)，缺氧池(4)置于厌氧池(3)和好氧池(5)中间，优化厌氧处理与好氧处理的衔接；好氧曝气池(5)可去除大部分有机物和部分色度；残余的难生物降解的有机物和色度通过混凝沉淀去除；厌氧池(3)的出水部分回到调节池(2)，沉淀池(6)回流的生物污泥部分进入缺氧池(4)和调节池(2)。

废水进入调节池，可进行曝气调节(预曝气)，厌氧池的出水和二沉池剩余污泥也进入调节池中。调节池内有预曝气系统，曝气采用穿孔管曝气，厌氧池出水和二沉池剩余活性污泥回流至调节池内。调节池中加压泵将废水送至厌氧池。厌氧工艺尤其采用内外循环厌氧工艺，厌氧池采用上升流式污泥床形式，反应器底部为布水区，顶部为三相分离区；厌氧池出水回流位置在三相分离器底部，即集水管位于上升流式污泥床三相分离器底部，回流水通过内循环泵的加压从三相分离器底部进入布水区。

厌氧池出水进入厌氧池与好氧池之间设置缺氧池，作为废水处理工艺中厌氧和好氧的衔接设施，提高好氧曝气池的处理效率。缺氧池内装填有生物填料，池底设有穿孔管曝气系统。

缺氧池出水进入好氧池，经过好氧池及生物活性污泥处理后的出水进入二沉池(沉淀池)进行泥水分离，二沉池底部污泥回流到缺氧池，剩余污泥排至调节池，难生物降解废水尤其纺织印染废水经过生化处理后，经过厌氧、缺氧、好氧处理后的废水中再采用混凝沉淀工艺处理，出水完全达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准，并满足部分回用要求。

混凝沉淀工艺主要包括：

a.絮凝剂投加设施、絮凝反应池和终沉池；

絮凝剂采用铁盐或者铝盐。尤其是聚铁和聚铝，如PAC，或采用高分子絮凝剂，混凝沉淀工艺对絮凝剂无特别限定，方案的选择也极多，如PAC，也可以采用PAC+PAM混凝处，还可以用聚硅氯化铝(PASC)。

在具体实施例中：实际纺织印染废水处理过程中，进水COD＝2000～3000mg/L，BOD₅＝400～800mg/L，色度为500倍，调节池、厌氧池、缺氧池和好氧池的HRT分别为2-6h、12-24，如15h、2-4h和10-18h，厌氧池内液体上升流速为0.5-1.2m/h，如0.8m/h，调节池的曝气强度为2-5m³/m²·h，如3m³/m²·h，缺氧池和好氧池的气水比分别为4∶1和20∶1，厌氧池内回流比为50-150％，如100％，活性污泥回流比为30-80％，如50％，上述处理温度在温度为10℃～42℃，15℃～30℃更好，进水pH值为6.0～8.0，好氧剩余污泥全部进入厌氧池经过消化处理后再排至污泥处理系统。混凝沉淀工艺中絮凝剂采用PAC，投加量为200mg/L，出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准。

实例：某纺织印染工业区集中污水处理厂，设计规模30,000m³/d，采用内外循环厌氧-缺氧-好氧-混凝沉淀工艺，污水处理工程设计进水水质：COD900～2000mg/l，BOD₅250～600mg/l，pH9～11，色度400倍，SS300mg/l。总投资5000万元人民币，运行费用1.45元/m³，出水COD60mg/l，BOD₅10mg/l，pH7，色度40倍，SS15mg/l。