一种冰染染料废水处理装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种冰染染料废水处理装置，属于污水水处理方法领域，本实用新型的装置包括预处理系统，反硝化理单元，好氧硝化处理单元、电催化氧化处理单元、BAF脱氮处理单元，深度氧化单元；本实用新型还公开了利用该装置的废水处理方法，本实用新型方法中的反硝化反应为兼氧反应，充分利用废水中原有硝酸盐及好氧硝化单元回流硝酸盐及亚硝酸盐作为电子受体，进行反硝化反应；在兼氧反硝化理的过程中同时引入好氧处理过程，在去除冰染染料物质的同时，也可以去除少量的非冰染染料的污染物质。本实用新型的装置以及方法具有耐负荷、耐冲击性强，对游离氨毒性耐受性强的特点，废水处理效果显著且出水水质稳定，便于维护，适宜工业应用。

主设计要求

1.一种冰染染料废水处理装置，其特征在于，所述的装置依次包括预处理系统（1），反硝化处理单元（2），好氧硝化处理单元（3），电催化氧化处理单元（4），BAF脱氮处理单元（5），深度氧化单元（6），活性碳吸附单元（7），所述的反硝化处理单元（2）包括反硝化处理单元进口（8）以及反硝化处理单元出口（9）；所述的好氧硝化处理单元（3）包括好氧硝化处理单元进口（10）、好氧硝化处理单元回流出口（11）、好氧硝化处理单元出口（12）；所述的BAF脱氮处理单元（5）包括BAF脱氮处理单元进口（13）、BAF脱氮处理单元出口（14）；所述的预处理系统（1）通过反硝化处理单元进口（8）与反硝化处理单元（2）连接；所述的反硝化处理单元（2）、好氧硝化处理单元（3）通过反硝化处理单元出口（9）与好氧硝化处理单元进口（10）连接，反硝化处理单元出口（9）与好氧硝化处理单元进口（10）之间设置有中间水池单元（15）；所述的好氧硝化处理单元（3）的好氧硝化处理单元回流出口（11）与反硝化处理单元（2）连接；所述的好氧硝化处理单元（3）通过好氧硝化处理单元出口（12）与电催化氧化处理单元（4）的入口连接；电催化氧化处理单元（4）的出口通过BAF脱氮处理单元进口（13）与BAF脱氮处理单元（5）连接；BAF脱氮处理单元（5）再通过BAF脱氮处理单元出口（14）与深度氧化单元（6）连接。

设计方案

1.一种冰染染料废水处理装置，其特征在于，所述的装置依次包括预处理系统（1），反硝化处理单元（2），好氧硝化处理单元（3），电催化氧化处理单元（4），BAF脱氮处理单元（5），深度氧化单元（6），活性碳吸附单元（7），

所述的反硝化处理单元（2）包括反硝化处理单元进口（8）以及反硝化处理单元出口（9）；

所述的好氧硝化处理单元（3）包括好氧硝化处理单元进口（10）、好氧硝化处理单元回流出口（11）、好氧硝化处理单元出口（12）；

所述的BAF脱氮处理单元（5）包括BAF脱氮处理单元进口（13）、BAF脱氮处理单元出口（14）；

所述的预处理系统（1）通过反硝化处理单元进口（8）与反硝化处理单元（2）连接；所述的反硝化处理单元（2）、好氧硝化处理单元（3）通过反硝化处理单元出口（9）与好氧硝化处理单元进口（10）连接，反硝化处理单元出口（9）与好氧硝化处理单元进口（10）之间设置有中间水池单元（15）；所述的好氧硝化处理单元（3）的好氧硝化处理单元回流出口（11）与反硝化处理单元（2）连接；所述的好氧硝化处理单元（3）通过好氧硝化处理单元出口（12）与电催化氧化处理单元（4）的入口连接；电催化氧化处理单元（4）的出口通过BAF脱氮处理单元进口（13）与BAF脱氮处理单元（5）连接；BAF脱氮处理单元（5）再通过BAF脱氮处理单元出口（14）与深度氧化单元（6）连接。

2.根据权利要求1所述的一种冰染染料废水处理装置，其特征在于，所述电催化氧化处理单元（4）中间布置有阴阳极板，反应器阳极板为表面涂覆多种催化物质的钛板，阴极板为无涂层钛板；阴、阳极极板间充填有表面担载了多种催化物质涂层的粒子电极；所述的极板与粒子表面催化物质包括锡、锑、铱、钽、锰多种金属氧化物组合，通过涂覆烧结而成。

3.根据权利要求1所述的一种冰染染料废水处理装置，其特征在于，所述的预处理系统（1）包括混凝预处理单元、硝酸盐调配单元以及废水调节单元；通过预处理系统（1）的废水调节单元与反硝化处理单元（2）连接；混凝预处理单元、硝酸盐调配单元分别与废水调节单元连接。

4.根据权利要求1所述的一种冰染染料废水处理装置，其特征在于，所述的反硝化处理单元（2）为多级折流式兼氧反应器，顶部有气压平衡孔并有导气管路，其级数≥ 1；多级串联兼具混流和推流的优势，无需布水器和三相分离器，机械搅拌能耗降低，且多级串联内循环的方式具有较强的耐冲击负荷能力。

5.根据权利要求4所述的一种冰染染料废水处理装置，其特征在于，所述的反硝化处理单元（2）的反硝化处理单元进口（8）设置在第一级上，所述反硝化处理单元出口（9）设置在最后一级上，所述好氧硝化处理单元回流出口（11）与反硝化处理单元（2）的第一级相连。

6.根据权利要求1所述的一种冰染染料废水处理装置，其特征在于，所述的好氧硝化处理单元（3）的底部安装有曝气装置和排泥口。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于污水水处理方法领域，具体涉及冰染染料废水处理技术，具体是指一种冰染染料废水的处理装置及处理方法。

背景技术

冰染染料是由色酚钠盐溶液和色基重氮盐溶液在纤维上偶合而生成的不溶性偶氮染料。染色时，将纤维先在色酚的钠盐溶液中浸渍（俗称打底）再与色基的重氮盐溶液或色盐溶液在低温下偶合，在纤维上生成染料而显色。色基重氮化时常用冰冷却故名。

冰染染料废水总氮含量较高，且有大量的硝酸根及亚硝酸根存在；同时含有较多的苯胺、苯酚以及其他杂环状有机物；废水含盐度较高。目前，冰染染料废水的处理技术主要为吸附法、膜分离法、萃取法等物理化学处理技术。也有微电解、混凝法、化学氧化法、高级氧化法、催化氧化等化学处理技术。

然而，物化处理技术成本普遍偏高，而且处理后废水中存在大量残余有机物，难以实现达标排放。好氧法、厌氧法、厌氧-好氧联合法、新兴微生物或细菌吸附或降解法等生物处理技术，生物降解法具有经济、高效且无二次污染等优点，可实现全无害化治理，是应用最广的废水处理技术。因此，利用高效的生物菌剂配合一些列的生物处理方法，对于解决冰染废水污染问题，具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型根据现有技术中存在的问题，公开了一种冰染染料废水处理装置，该方法基于生物降解法，结合多级的生物处理技术，利用高效的生物菌剂，同时将生物处理的产物循环应用于废水处理过程，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种冰染染料废水处理装置，该装置包括预处理系统，反硝化处理单元，好氧硝化处理单元，电催化氧化处理单元，BAF脱氮处理单元，深度氧化单元，活性碳吸附单元，所述的反硝化处理单元包括反硝化处理单元进口以及反硝化处理单元出口；所述的好氧硝化处理单元包括好氧硝化处理单元进口、好氧硝化处理单元回流出口、好氧硝化处理单元出口；所述的BAF脱氮处理单元包括BAF脱氮处理单元进口、BAF脱氮处理单元出口；所述的预处理系统通过反硝化处理单元进口与反硝化处理单元连接；所述的反硝化处理单元、好氧硝化处理单元通过反硝化理单元出口与好氧硝化处理单元进口连接，反硝化处理单元出口与好氧硝化处理单元进口之间设置有中间水池单元；所述的好氧硝化处理单元的好氧硝化处理单元回流出口与与反硝化理单元连接；所述的好氧硝化处理单元通过好氧硝化处理单元出口与电催化氧化处理单元的入口连接；电催化氧化处理单元的出口通过BAF脱氮处理单元进口与BAF脱氮处理单元连接；BAF脱氮处理单元再通过BAF脱氮处理单元出口与深度氧化单元连接。

进一步，所述电催化氧化处理单元中间布置有阴阳极板，反应器阳极板为表面涂覆多种催化物质的钛板，阴极板为无涂层钛板；阴、阳极极板间充填有表面担载了多种催化物质涂层的粒子电极；所述的极板与粒子表面催化物质包括锡、锑、铱、钽、锰多种金属氧化物组合，通过涂覆烧结而成。

进一步，所述的预处理系统包括混凝预处理单元、硝酸盐调配单元以及废水调节单元；通过预处理系统的废水调节单元与反硝化理单元连接；混凝预处理单元、硝酸盐调配单元分别与废水调节单元连接。

进一步，所述的反硝化理单元为多级折流式兼氧反应器，顶部有气压平衡孔并有导气管路，其级数≥ 1；多级串联兼具混流和推流的优势，无需布水器和三相分离器，机械搅拌能耗降低，且多级串联内循环的方式具有较强的耐冲击负荷能力。

进一步，所述的反硝化理单元的反硝化理单元进口设置在第一级上，所述反硝化理单元出口设置在最后一级上，所述好氧硝化处理单元硝化出口与反硝化理单元的第一级相连。

进一步，所述的好氧硝化处理单元的底部安装有曝气装置和排泥口。

本实用新型还公开了一种冰染染料废水处理装置的废水处理方法，其特征在于，方法如下：

步骤一：将废水置于预处理系统中进行预处理，去除悬浮物与固体，并调节废水的参数指标；

步骤二：以硝酸盐及亚硝酸盐为电子受体，将步骤一的出水进入反硝化处理单元中，加入反硝化细菌进行反硝化处理，并进行机械搅拌，把最终反硝化产生的污泥回流至反硝化处理单元；

步骤三：对步骤二中的出水进行好氧处理，通过好氧生物菌对废水中的有机物进行降解；通过好氧生物菌对废水中的有机物进行降解，所述的好氧生物菌包括芽孢杆菌、产碱杆菌、变形杆菌、硝化菌、硫杆菌；首先将步骤二反硝化发酵处理后的废水引入好氧硝化处理单元进行好氧处理；好氧处理后的废水按照100%~500%的回流比回流至步骤二中反硝化处理单元进行反硝化处理；

步骤四：将步骤三处理后的废水，进入电催化氧化处理单元进行电催化氧化处理；通过电催化氧化处理，进一步去除残余的污染物，并提高废水的可生化性；

步骤五：将步骤四的出水进入BAF脱氮处理单元经行进行BAF脱氮处理；出水经行进行BAF脱氮处理，进一步去除氨氮；

步骤六：将步骤五处理后的废水通入深度氧化单元进行深度氧化处理，通过深度氧化处理，进一步去除残余的污染物，出水通过活性碳单元去除余氯。

进一步，所述的步骤一预处理中，经处理调节后的出水的指标参数为： COD含量≤3000mg\/L， TN含量≤ 300mg\/L，苯胺含量≤200mg\/L，盐度≤ 3% ；废水 pH 值为 5.0 ～9.0。

进一步，所述的步骤二中通过投加反硝化细菌对废水中的硝酸盐及亚硝酸盐进行多级折流兼氧反硝化处理，反硝化处理单元的进水总氮含量均≤ 600mg\/L；优选地，进水总氮含量≤300mg\/L；反硝化反应温度的范围是 5~45℃，优选为 15~40℃；反硝化反应水力停留时间范围应为 1~2 天；所述的反硝化细菌包括假单胞菌，肠杆菌，芽孢杆菌，脱氮硫杆菌、产碱杆菌、生丝微菌、苍白杆菌、克雷伯氏菌。

进一步，所述的步骤三中，好氧硝化反应过程中产生硝酸盐及亚硝酸盐的硝化液，将好氧处理后的废水按照100%~500%的回流比回流至步骤二中反硝化处理单元进行反硝化处理。

本实用新型与现有技术的有益效果在于：

1）结合本实用新型的系统，通过反硝化理方法，所投加菌液经筛选复合，含有假单胞菌，肠杆菌，芽孢杆菌，脱氮硫杆菌、产碱杆菌、生丝微菌、苍白杆菌、克雷伯氏菌等多种反硝化细菌，并已经通过验证，具有耐负荷、耐冲击性强，对游离氨毒性耐受性强的特点，且出水水质稳定，便于维护，适宜工业应用；

2）本实用新型通过将硝酸盐和亚硝酸盐的回流循环使用，整个过程无需补充硝酸盐，节约了硝酸盐的加入成本，同时也避免了硝酸盐和亚硝酸盐的二次污染，同时也有效的提高了系统氨氮的去除效率，更便于废水中总氮的去除；

3）本实用新型工艺流程中，通过好氧硝化处理、电催化处理、脱氮、深度氧化的结合工艺，充分利用了生物的工艺技术手段，该方法属于多级的生物处理技术，同时将生物处理的产物循环应用于废水处理过程，能够有效解决冰染废水污染问题；

4）本实用新型的电催化氧化工艺段采用高效多维电极电催化反应器，反应器阳极板为表面涂覆多种催化物质的钛板，阴极板为无涂层钛板，阴、阳极极板间充填有表面担载了多种催化物质涂层的粒子电极，极板与粒子表面催化物质由锡、锑、铱、钽、锰等多种金属氧化物组合，涂覆烧结而成。反应器在电场与催化物质作用下，产生的以羟基自由基 (·OH) 为主的多种强氧化物质，氧化降解有机物，且对总氮的去除效果尤为明显。由于反应器具有多维结构，传质效率提高，废水处理效果显著。

附图说明

图1为本实用新型处理方法的工艺流程图。

图2为本实用新型处理装置的连接结构图。

其中，1-预处理系统，2-反硝化处理单元，3-好氧硝化处理单元，4-电催化氧化处理单元，5- BAF脱氮处理单元，6-深度氧化单元，7-活性碳单元，8-反硝化理单元进口，9-反硝化理单元出口，10-好氧硝化处理单元进口，11-好氧硝化处理单元回流出口，12-好氧硝化处理单元出口，13-BAF脱氮处理单元进口，14-BAF脱氮处理单元出口，15-中间水池单元。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本实用新型进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型的系统包括预处理系统1，反硝化处理单元2，好氧处理单元3，电催化氧化处理单元4，好氧硝化处理单元5，深度氧化单元6，活性碳单元7；深度氧化单元6的主要作用为去除微量没有被降解的冰染染料物质，使废水中的冰染染料物质进一步完全去除。活性碳单元7也可采用树脂吸附、微滤、超滤、臭氧氧化、二氧化氯氧化等方法。

预处理系统1为初步利用易降解的物质形成共代谢对难降解的物质经行预处理，并调配相应浓度的硝酸盐溶液，调节废水盐度、调节废水pH、调节硝酸盐在废水中的含量；经调节后的出水中冰染染料的绝对含量≤ 3000mg\/L ；出水中的盐度≤ 3% ；废水 pH 值在 5.0 ～ 9.0 的范围区间内。

反硝化理单元2为多级折流式兼氧反应器，顶部有气压平衡孔并有导气管路，其级数≥ 1；多级串联兼具混流和推流的优势，无需布水器和三相分离器，机械搅拌能耗降低，且多级串联内循环的方式具有较强的耐冲击负荷能力。反硝化处理单元2的主要作用是实现冰染染料等污染物质的降解并去除废水中硝酸盐；好氧硝化处理单元主要作用为利用氨氮产生硝酸盐。

电催化氧化处理单元4主要作用是进一步去除难降解的污染物，使废水中的可生化性进一步得到提高，同时改善废水的水质，为后续生化脱氮处理提高脱氮能力。

BAF脱氮处理单元5主要作用是进一步经行生物处理，去除氨氮，使废水氨氮浓度进一步降低。

反硝化处理单元2包括反硝化处理单元进口8以及反硝化处理单元出口9；好氧硝化处理单元3包括好氧硝化处理单元进口10、好氧硝化处理单元回流出口11、好氧硝化处理单元出口12；BAF脱氮处理单元5包括BAF脱氮处理单元进口13、BAF脱氮处理单元出口14。

预处理系统1包括混凝预处理单元、硝酸盐调配单元以及废水调节单元；通过预处理系统1的废水调节单元与反硝化理单元2连接；混凝预处理单元、硝酸盐调配单元分别与废水调节单元连接。预处理系统1通过反硝化处理单元进口8与反硝化处理单元2连接；所述的反硝化处理单元2、好氧硝化处理单元3通过反硝化理单元出口9与好氧硝化处理单元进口10连接，反硝化处理单元出口9与好氧硝化处理单元进口10之间设置有中间水池单元15；所述的好氧硝化处理单元3的好氧硝化处理单元回流出口11与与反硝化理单元2连接；所述的好氧硝化处理单元3通过好氧硝化处理单元出口12与电催化氧化处理单元4的入口连接，电催化氧化处理单元4中间布置有阴阳极板，反应器阳极板为表面涂覆多种催化物质的钛板；阴、阳极极板间充填有表面担载了多种催化物质涂层的粒子电极；所述的极板与粒子表面催化物质包括锡、锑、铱、钽、锰多种金属氧化物组合，通过涂覆烧结而成。电催化氧化处理单元4的出口通过BAF脱氮处理单元进口13与BAF脱氮处理单元5连接；BAF脱氮处理单元5再通过BAF脱氮处理单元出口14与深度氧化单元6连接。

利用本实用新型装置的使用方式如下：

如图2所示，首先将待处理的含冰染染料废水通入至预处理系统1中和沉淀、后进行生化配水，具体为：利用预处理系统去除废水中的固体及悬浮物，再在预处理系统1中调节废水盐度、调节废水 pH、调节硝酸盐在废水中的含量，以此作为反硝化反应的前序。

然后将预处理后的废水送入至反硝化理单元2中，在反硝化理单元中处于兼氧状态，兼氧微生物利用硝酸盐中的高价态氮元素作为电子受体，在使其还原的过程中同时氧化冰染染料物质，将冰染染料物质转化为自身的有机碳源进行增殖，并伴随氮气及氢氧根的产生。经过一定时间的兼氧反硝化反应后，冰染染料大部分被降解。

经过反硝化理后的废水再进入到好氧硝化处理单元3中，在好氧处理单元氧气充足的环境下，废水中固有的氨氮被氧化为硝酸盐及亚硝酸盐，而此时产生的硝酸盐及亚硝酸盐正好为反硝化反应中所需的电子受体，根据不同反应条件，反硝化反应温度的范围是5~45℃。此时，根据下一批废水处理的需要，按照100%~500%的回流比通过好氧硝化处理单元回流出口11将好氧硝化处理单元中含硝酸盐及亚硝酸盐的废水回流至反硝化处理单元中，同时絮凝沉淀，将产生的淤泥排出，这样就使得硝酸盐及亚硝酸盐得到循环利用。

后续将好氧硝化处理单元3的废水送入至电催化氧化处理单元4，去除难降解的污染物，使废水中的可生化性进一步得到提高。

电催化氧化单元4的废水送至BAF脱氮处理单元5，进一步经行生物处理，去除氨氮，使废水氨氮浓度进一步降低。

后续将BAF脱氮处理单元5的废水送入至深度氧化单元6，去除微量难降解的污染物，使废水中的可生化性进一步得到提高。深度氧化单元6可采用次氯酸钠氧化、臭氧氧化、二氧化氯氧化等方法。出水通过活性碳单元去除余氯。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

设计图

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