[发明专利]基于智能化SBR电极工艺的印染废水高效脱毒梯度处理方法

说明书

本发明公开了基于智能化SBR电极工艺的印染废水高效脱毒梯度处理方法，通过生物电极作用实现印染废水中的偶氮染料分子的高效开环脱毒，通过循环批次进水出水方式实现SBR反应器内印染废水的梯度浓度循环处理，通过结合神经网络模型对SBR反应器的实时预测与精准调控以实现智能化运行。本发明结合生物电极作用、反应器多级梯度浓度循环作用和神经网络模型智能化作用，使印染废水中的偶氮染料在厌氧微生物高效作用下实现智能化、加速化脱毒，实现水解效率优化与处理能力最大化。

技术领域

本发明属于污水处理领域，特别涉及了一种印染废水的脱毒处理方法。

背景技术

偶氮染料废水高色度、毒性强、难降解，被视为亟待治理的废水之一。目前，我国多数企业废水处理系统的主体工艺大多仍采用传统生化处理法。染料废水含有的偶氮、硝基等毒性有机物，往往是导致废水难降解、可生化性差等的主要因素，工艺达标减排面临严峻挑战。因此，解决染料废水的毒性问题是达标排放的先决条件。

偶氮染料的传统预处理方法如絮凝沉淀、膜处理、吸附等方法不能完全消除偶氮染料的毒性，易产生危险废物并引起二次污染，而且未完全消除生物毒性的偶氮染料，也较难采用纯生物方式进行深度处理。目前，采用预处理脱毒方法大多可归为化学氧化法和生物法。化学氧化法是在预处理阶段投加具强有氧化性的化学药剂，例如芬顿试剂、臭氧、铁碳填料等，其特点是脱毒反应速度快，同时具有能耗高、成本高等缺点。随着国家对化工行业的整治，工艺及设备落后的中小型化工企业面临淘汰，化学氧化剂价格逐渐攀升，化学氧化法只适用于小排量工业废水，在使用方面具有一定的局限性。

生物法是利用微生物的水解酸化途径，去除某些毒性物质或抑制性物质，改变某些难降解有机物的结构使其转化为易降解物质。微生物具有适应性的特点，可以对不同种类、浓度的偶氮染料进行水解酸化，成本远低于化学氧化法且无能耗，对于排放量较大的废水处理极具优势，但同时反应的水力停留时间较长，反应速率相对较慢。尽管具有一定的劣势，但其优势足以使其成为印染废水处理领域所广泛采纳的预处理工艺。同时，在生物法对印染废水的预处理中常通过添加一些化学药剂的方式增强微生物对偶氮染料的分解，取得了较好的效果。但是此法仍面临化学药剂成本高以及因水量较大导致的添加化学药剂量增大等问题。若能提高水解酸化工艺对毒性污染物的耐受和降解能力，势必大大减少对化学药剂的依赖，降低工业废水的运行成本。国际上提出利用微生物的胞外电子传递作用强化污染物降解转化的研究思路，利用微生物电解电池对偶氮染料进行脱色和开环，可以定向调控微生物的电子转移路径，激活微生物-污染物之间的代谢通路，降低难降解污染物的复杂度或氧化性，从而强化污染物的脱色、脱毒、偶氮键断裂等功能，阻断毒害污染物对生物的抑制性，大大改善废水的可生化性能。因此，通过电化学的方式向微生物提供额外电子，加速偶氮染料的脱色和开环，使难降解污染物开环及转化，成为偶氮染料预处理的首选方法。

同时，生物法处理偶氮染料废水需要面临生物因偶氮染料浓度变化产生的效能波动的问题。常规生物法对偶氮染料进行处理，有效污泥浓度适宜处理一定浓度范围的偶氮染料废水，并基本将反应条件维持在此浓度范围。而实际运行中因水量的变化、偶氮染料浓度的变化、微生物的生长与死亡、因设备形状和水力条件产生的局部死区等原因，造成了偶氮染料废水经生物法预处理的不确定性。尽管通过SBR反应器及增加搅拌的方式可以实现减少死区和增加传质，但较难对偶氮染料浓度变化和微生物浓度变化及时作出反应。

值得注意的是，尽管采用生物法结合电化学方式可以对大量印染废水进行处理，但也需要进行大量的基础建设和设置监测设备，并且需要长时间的调试和对处理效果进行检测；有些工艺因设备选型的原因，无法及时检测内部偶氮分子的变化，只能通过检测出水数据结合工艺的运行经验来满足工艺的启动，对偶氮染料开环脱毒过程的检测较少，而且不具备智能化调控设备运行的功能，监测具有滞后性，一般需要大量的人力物力。因此，对偶氮染料高效脱毒脱色的同时，加快智能化进程，实现反应过程的控制自动化、检测实时化和运行无人化，成为了环境治理的重要发展方向。

发明内容