本發(fā)明屬于印染廢水深度處理技術領域，更具體地說，涉及一種印染行業(yè)生化尾水毒性削減、回用系統(tǒng)及處理方法。

背景技術：

印染廢水因水量大、有機污染物(PVA漿料、人造絲堿解物、新型助劑等)濃度高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化大，因此可生化性低且生物毒性大，是被公認為是較難處理的工業(yè)廢水之一。

目前針對印染廢水的深度處理技術主要有物理法、化學法和生物法，但單一的處理工藝存在各自的缺陷，不能對全部水質(zhì)指標都有很好的處理效果，往往需要不同處理方法或者不同處理單元組合才能使印染廢水處理達標。如Ramakrishna等及中國專利號為CN200810195184.6的專利均公開了一種粉煤灰作為吸附劑的印染廢水深度處理方法，該方法對COD和色度的去除率較高，但粉煤灰采用固定床操作模式，生化尾水中的懸浮顆粒很容易堵塞吸附材料，且吸附劑難以再生利用，處理價格昂貴。中國專利號為CN101870505B的專利描述了一種利用粉體樹脂對印染廢水進行深度處理的方法，該方法可以去除尾水中的有機負荷污染及色度，但對總氮、總磷及生物毒性無法有效去除。另外，混凝法也是一種應用較為廣泛的印染廢水處理技術，如國內(nèi)學者研究了單一混凝劑、復合混凝劑(FeSO₄、MgSO₄和PAM按比例混合)、PFS與PAM復配、改性甲醛-雙氰胺系列絮凝劑T5以及其與Al₂(SO₄)₃復配等混凝劑對印染廢水處理效果，研究表明混凝劑對COD和色度去除效果都較好。如中國專利號為ZL201210022829.2公開的一種印染尾水深度處理回用工藝，將印染尾水與混凝劑和助凝劑充分反應，過濾沉淀后再消毒，使出水達到回用水標準。該工藝對有機物的去除效果較好，但需要投入化學藥劑，若處理水量較大時，藥劑使用量、反應池體占地面積均較大，且會產(chǎn)生大量的污泥難以處置，消毒后可吸附有機鹵素濃度升高，生物毒性反而增大?；瘜W氧化法主要是利用氯、臭氧、芬頓氧化或電催化氧化等破壞有機物結構、將大分子有機物分解成小分子有機物或無機物，以達到去除水體中有機質(zhì)的目的，但若氧化不徹底將會產(chǎn)生二次污染物質(zhì)，其毒性甚至更強，且運行成本較高，在實際運用中較少。如中國專利號為CN201510605443.8的一種印染廢水深度處理及中水回用工藝，將印染廢水生化出水經(jīng)過氣浮池去除懸浮物和部分色度、COD，然后經(jīng)過臭氧池氧化去除主要的色度和COD，再經(jīng)砂濾池去除懸浮雜質(zhì)。該深度處理工藝需要在廢水進入氣浮池前先絮凝沉淀，且采用臭氧氧化成本較高、且存在水體“復色”問題，氧化產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物后毒性反而升高。常用的生物法有SBR工藝或與其他工藝聯(lián)合應用，但其對色度去除率較低。Wang等采用生物法與臭氧聯(lián)合，對色度去除效果有所提升但同樣存在成本、復色及毒性升高等問題。

從現(xiàn)有技術來看，印染廢水尾水深度處理方法大多采用具有強氧化性的氧化劑將廢水中難降解的大分子有機質(zhì)降解為小分子有機質(zhì)，或采用傳統(tǒng)吸附、混凝法脫除色度和有機質(zhì)。這些方法對印染廢水具有一定的處理效果，但均只針對COD等少數(shù)化學指標的去除，未能考慮水體綜合生物毒性的有效削減，且傳統(tǒng)方法均存在運行成本較高的缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

1.要解決的問題

針對現(xiàn)有的印染廢水處理方法不能削減生物毒性、運行成本高等問題，本發(fā)明提供一種印染行業(yè)生化尾水毒性削減、回用系統(tǒng)及處理方法，將由磁性樹脂反應器為基礎的吸附單元和生態(tài)單元、過濾單元組合，形成一體化的水處理系統(tǒng)，實現(xiàn)印染廢水深度處理后達到美國EPA廢水生物毒性排放標準。

2.技術方案

為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種印染行業(yè)生化尾水毒性削減、回用系統(tǒng)，包括過濾單元、吸附單元和生態(tài)單元，各單元順序連接；

所述的過濾單元包括濾池、中間水池、反沖洗設備，濾池和中間水池設有反沖洗設備；

所述的吸附單元包括磁性樹脂反應器、樹脂再生反應器、脫附液處置反應器、應急水池設備，各裝置之間用管道連接；

所述的生態(tài)單元包括厭氧塘、表面流濕地、生態(tài)塘，各設施間采用溢流堰連接。

更進一步地，所述的濾池為V型濾池，填料為石英砂，停留時間為40-80分鐘之間。

更進一步地，所述的磁性樹脂反應器集反應池與沉淀池于一體，吸附飽和的磁性樹脂通過管道送至樹脂再生反應器活化，經(jīng)活化的新鮮樹脂再通過管道輸送至磁性樹脂反應器，樹脂再生時產(chǎn)生的廢液通過管道送至脫附液處置反應器進行脫附液處置。

更進一步地，所采用的磁性樹脂為NDMP-3樹脂(國家發(fā)明專利授權號ZL201010017687.1中所給出的樹脂)，最佳吸附固液比為1:(300-500)，最佳反應時間在20-40分鐘之間。該種樹脂具有機械強度高、吸附交換量大、抗污染能力強且成本低等優(yōu)點，適用于高有機負荷污染及高色度的印染行業(yè)廢水的處理。

更進一步地，所述厭氧塘的有效水深為4～5米，可維持塘底部較低的溶解氧水平，使得水體處于厭氧狀態(tài)，強化微生物分解作用；泥層厚度為0.5～1.0米，可提供較高的微生物多樣性。厭氧塘長寬比為(2～2.5):1，坡度為1:(2～3)，水力停留時間為20～30天。保持20天左右的水力停留時間，一方面可有效增強微生物的厭氧分解效果，使得大分子毒害有機物充分降解；另一方面控制厭氧塘中藻類的生長。

更進一步地，所述表面流濕地長寬比為3:1以上，水力停留時間是2-4天.

更進一步地，表面流濕地分為植物生長區(qū)域和開放水域，且植物生長區(qū)域與開放水域面積比為1:1，在保持一定生物量的同時，可以保證濕地區(qū)域的通風復氧效果。植物生長區(qū)水深為0.3～0.5米，開放水域水深比植物生長區(qū)域水深大0.5-1.0米；通過水深控制植物區(qū)挺水植物的瘋長及竄長。植物生長區(qū)域內(nèi)種植蘆葦、香蒲，對污染物凈化效果好、適應性較強。蘆葦和香蒲根系發(fā)達，抗倒伏能力強，生物量較高，可通過植物收割有效去除水體中有機物及氮磷含量。

更進一步地，所述生態(tài)塘的長寬比為3:1以上，水力停留時間為5-10天，有效水深為1.0～2.5米，坡度為1:(2～3)。

更進一步地，所述溢流堰采用石塊堆疊設計，跌水高度0.5-1米，坡度為1:(2～3)。

一種印染行業(yè)生化尾水毒性削減及回用方法，采用上述的一種印染行業(yè)生化尾水毒性削減、回用系統(tǒng)，處理步驟為：

(1)污水處理廠印染尾水由進水管道經(jīng)V型濾池進水閥和方孔進入濾池，經(jīng)均質(zhì)濾料層過濾的濾后水經(jīng)出水渠流入中間水池；

(2)尾水在中間水池進一步沉淀，去除部分雜質(zhì)和絮體，出水經(jīng)中間水池出水口進入磁性樹脂反應器；

(3)步驟(2)中的出水在樹脂反應器內(nèi)與磁性樹脂充分接觸反應，出水經(jīng)管道流入?yún)捬跆粒?/p>

(4)尾水在厭氧塘內(nèi)停留足夠時間后經(jīng)溢流堰，流入表面流濕地；

(5)尾水在表面流濕地內(nèi)與土壤基質(zhì)、水生植物接觸反應一段時間后經(jīng)溢流堰流入生態(tài)塘；

(6)尾水在生態(tài)塘內(nèi)經(jīng)水生生物的凈化吸收，出水排放或回用。

本發(fā)明的原理：本發(fā)明采用的磁性丙烯酸系強堿性陰離子交換樹脂因含有季銨鹽結構而帶有正電荷，樹脂上的離子交換基團與印染廢水生化尾水中具有陰離子交換基團的毒害有機物、發(fā)色物質(zhì)及其他無機物通過離子交換作用、靜電作用吸附、氫鍵作用、π-π作用等及其他作用，實現(xiàn)去除廢水中多種污染物及生物毒性的目的。同時，吸附飽和的樹脂可通過飽和食鹽水進行再生，循環(huán)利用。采用塘—濕地交錯，厭氧—好氧交替的組合工藝，利用厭氧塘進一步降解大分子毒害有機物，生成的小分子有機物在后續(xù)的表面流人工濕地處理過程中，通過曝氣富氧、植物吸收、土壤吸附等作用降解，同時對氮磷等進行去除。生態(tài)塘工藝可進一步對水體進行活化復氧，削減水體生物毒性，最終使得處理后廢水達到美國EPA廢水生物毒性排放標準。

3.有益效果

相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明工藝涉及到的磁性樹脂工藝可實現(xiàn)操作自動化，樹脂可再生后循環(huán)利用，生態(tài)工藝主要依靠生態(tài)系統(tǒng)的自凈作用，無動力或微動力運行，運行成本較低；

(2)本發(fā)明集成了磁性樹脂技術與生態(tài)凈化技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)了同步脫色、除濁、脫氮除磷、降解有機負荷污染，從而實現(xiàn)了印染廢水綜合生物毒性的有效削減；

(3)本發(fā)明解決了以往工藝僅能去除單個或較少指標的問題，與傳統(tǒng)單一的生態(tài)技術相比，本發(fā)明將厭氧塘-表面流濕地-生態(tài)塘進行有機組合，作為磁性樹脂工藝的后續(xù)工藝，構成多級厭氧-好氧處理過程，有效提高了尾水的可生化性，逐步去除尾水中的污染物及生物毒性；

(4)本發(fā)明在生態(tài)凈化工藝前端采用樹脂吸附工藝，可大大降低印染廢水的毒性，降低后續(xù)生態(tài)工藝的生態(tài)風險和凈化壓力，且塘-濕地-塘交錯組合加上溢流堰自然跌水曝氣可建成具有景觀功能的濕地公園，處理后的水可以補充景觀用水，滿足地方節(jié)能減排的需要。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明進一步進行描述。

實施例1

某印染紡織園區(qū)廢水處理規(guī)模為6000噸/天，經(jīng)傳統(tǒng)生化工藝處理后出水COD濃度80-100mg/L，氨氮濃度3-5mg/L，總氮濃度1.0-5.0mg/L，總磷濃度0.3-1.0mg/L，如圖1所示，采用一種印染行業(yè)生化尾水毒性削減、回用系統(tǒng)對廢水進行深度處理，其采用的處理裝置包括V型濾池(2座，長5.5米×寬3.5米×高4.0米)、中間水池(1座，長11.0米×寬5.5米×高4.0米)、磁性樹脂反應器(1座，直徑5.0米×高8.0米)、厭氧塘(1座，長295米×寬72米×高5米)、表面流濕地(2座，長180米×寬85米×高1.5米)和生態(tài)塘(1座，長120米×寬60米×高2米)及溢流堰(溢流堰采用石塊堆疊設計，外坡坡度1:3，內(nèi)坡坡度1:2，跌水高度1.0米)、再生裝置(2座，直徑2.5米×高2.8米)、脫附液處置裝置(1座，直徑3.13米×高4.36米)等附屬設施。其中V型濾池、中間水池、磁性樹脂反應器依次用管道連接，厭氧塘、表面流濕地和生態(tài)塘采用溢流堰連接。其中采用磁性樹脂為NDMP-3樹脂(中國發(fā)明專利號ZL201010017687.1的實施例1所給出的樹脂)，磁性樹脂反應器采用機械攪拌式(中國發(fā)明專利號ZL201110125912.8的實施例1所給出的磁性樹脂反應器)，樹脂投加量與處理水量比在夏秋季節(jié)為1:500，冬春季節(jié)為1:400，樹脂反應器停留時間為20min，濾池填料為石英砂。生態(tài)處理工藝單元占地面積100畝厭氧塘泥層厚度為1.0米，水力停留時間為20天。表面流濕地水力停留時間是2天，種植植物為蘆葦，植物生長區(qū)域與開放水域面積比為1:1，植物生長區(qū)水深為0.5米，開放水域有效水深比植物生長區(qū)域深1.0米。生態(tài)塘水力停留時間為5天，有效水深為2.0米，生態(tài)模塊溢流堰采用石塊堆疊設計。

采用上述的一種印染行業(yè)生化尾水毒性削減、回用系統(tǒng)對印染行業(yè)生化尾水進行處理，削減廢水的毒性，并對廢水進行回用，其操作步驟為：

(1)污水處理廠印染尾水由進水管道經(jīng)V形濾池進水閥和方孔進入濾池，去除常規(guī)處理工藝混凝沉淀后的殘留絮體和雜質(zhì)，經(jīng)均質(zhì)濾料層過濾的濾后水通過出水渠流入中間水池；中間水池停留約60分鐘，起到二次沉淀的作用，出水經(jīng)出水口進入磁性樹脂反應器；

(2)經(jīng)過濾的濾后水在樹脂反應器內(nèi)與磁性樹脂接觸反應20分鐘，沉淀后的上清水經(jīng)管道流入?yún)捬跆粒?/p>

(3)尾水在厭氧塘內(nèi)停留時間為20天，依靠厭氧微生物代謝功能，大分子有機物得以降解，處理后的尾水經(jīng)溢流堰的跌水增氧，流入表面流濕地；

(4)尾水在表面流濕地內(nèi)停留2天，污染物在濕地內(nèi)的水生植物-微生物-土壤的協(xié)同作用下得到凈化，處理后的尾水經(jīng)溢流堰的跌水增氧，流入生態(tài)塘；

(5)尾水在生態(tài)塘內(nèi)停留5天，塘內(nèi)微生物-水生植物-水生動物構成了復雜的食物鏈系統(tǒng)，其對尾水中有機物、氮、磷等作進一步降解、吸附、吸收處理。印染廢水生化尾水經(jīng)過濾、樹脂吸附、生態(tài)凈化后出水符合地表水Ⅳ類水及美國EPA廢水生物毒性排放標準，能正常排入自然水體或回用。具體各工段不同季節(jié)去除效果如下表所示：

表1廢水處理效果

實施例2

某紡織印染園區(qū)日污水產(chǎn)生量為3000噸，經(jīng)傳統(tǒng)生化工藝處理后出水COD濃度95-140mg/L，氨氮濃度2-4mg/L，總氮濃度5-10mg/L，總磷濃度0.5-1.5mg/L。處理方法步驟與實施例1基本相同，區(qū)別為：所述的樹脂反應器采用了的是水力循環(huán)式攪拌方式(中國發(fā)明專利號ZL201110127627.X的實施例1所給出的磁性樹脂反應器)，水力停留時間為40分鐘，全年樹脂投加量與處理水量比為1:300。采用的處理裝置包括V型濾池(2座，長4.0米×寬2.8米×高3.5米)、中間水池(1座，長6.0米×寬3.5米×高4.0米)、磁性樹脂反應器(1座，長3.5米×寬3.5米×高7.0米)、厭氧塘(1座，長208米×寬50米×高5米)、表面流濕地(1座，長150米×寬45米×高1.8米)和生態(tài)塘(1座，長150米×寬40米×高2米)及溢流堰(外坡坡度1:3，內(nèi)坡坡度1:2，跌水高度1.0米)、再生裝置(2座，直徑2.0米×高2.5米)、脫附液處置裝置(1座，直徑2.56米×高3.58米)等附屬設施。厭氧塘、表面流濕地、生態(tài)塘的水力停留時間分別為25天、4天、8天。經(jīng)處理后，出水色度從45降至10、生物毒性從28.5TUa降至<1TUa、COD從128mg/L降至25mg/L、SS從105mg/L降至28mg/L、NH₄⁺-N從3.068mg/L降至1.214、TN從5.65mg/L降至1.47mg/L、TP從1.31mg/L降至0.27mg/L。印染廢水生化尾水經(jīng)處理后出水符合地表水Ⅳ類水及美國EPA廢水生物毒性排放標準，能正常排入自然水體或回用。

實施例3

某紡織印染園區(qū)日污水產(chǎn)生量為5000噸，經(jīng)傳統(tǒng)生化工藝處理后出水COD濃度75-100mg/L，氨氮濃度2-5mg/L，總氮濃度1.0-4.5mg/L，總磷濃度0.5-1.0mg/L。處理方法步驟與實施例1基本相同，區(qū)別為：所述的樹脂反應器水力停留時間為30分鐘，樹脂投加量與處理水量比為1:300。采用的處理裝置包括V型濾池(1座，長7.5米×寬4.0米×高4.5米)、中間水池(1座，長10.0米×寬4.5米×高4.5米)、磁性樹脂反應器(1座，直徑6.0米×高6.0米)、厭氧塘(1座，長252米×寬68米×高4.5米)、表面流濕地(3座，長150米×寬46米×高2.0米)和生態(tài)塘(1座，長135米×寬40米×高2.5米)及溢流堰(外坡坡度1:3，內(nèi)坡坡度1:3，跌水高度1.0米)、再生裝置(2座，直徑2.5米×高2.5米)、脫附液處置裝置(1座，直徑2.81米×高4.50米)等附屬設施。厭氧塘、表面流濕地、生態(tài)塘的水力停留時間分別為30天、3天、10天。經(jīng)處理后，出水色度從38降至5、生物毒性從19.2TUa降至<1TUa、COD從78mg/L降至15mg/L、SS從52mg/L降至10mg/L、NH₄⁺-N從2.574mg/L降至0.612、TN從3.31mg/L降至1.07mg/L、TP從0.42mg/L降至0.21mg/L。印染廢水生化尾水經(jīng)處理后出水符合地表水Ⅳ類水及美國EPA廢水生物毒性排放標準，能正常排入自然水體或回用。