CN1931749A - 制浆造纸废水的净化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明采用水解酸化—厌氧生物—缺氧—好氧生物—曝气生物滤池深度处理为主的工艺对制浆造纸废水进行处理，运行费用低，80％以上的COD和BOD在厌氧***中就可以去除，能量需求大大降低，还可以产生能量，可以利用厌氧过程产生的含有50－70％甲烷的沼气，用作后续好氧过程中需用的能源。整个***运行情况稳定，处理效率高，COD≤100mg/l，SS≤70mg/l，完全能够回用或达标排放。

Description

制浆造纸废水的净化处理方法
技术领域
本发明属于制浆造纸废水的净化处理方法，涉及环境工程、水污染控制和节水技术领域。
背景技术
造纸废水的主要处理方法包括：物化法、化学法、生化法。
(1)物化法主要利用废水的物理性质如格栅、沉淀等方法，或者利用废水的物化性质如混凝沉淀等方法，该方法对于悬浮物和部分胶体物质有很好的处理效果，对于溶解性有机物，物化难以去除，但可以利用物化法作为造纸制浆废水的预处理或生化的后处理。
(2)化学法主要利用电化学或化学药剂的氧化还原性氧化水中的有机物，化学法处理效果好，速率快，但对于高浓度的剩余黑液运行费用过高，实际中很难适用。
(3)生化法主要利用微生物降解废水中的污染物，以其作为微生物的营养和能源，使微生物增殖，同时使废水得到净化。实际中较适用，传统的生化技术分为厌氧和好氧两大类。概括作用机理，就是通过微生物产生的酶氧化分解有机物，从而使废水得到净化。在好氧废水生物***构成中，微生物是以活性污泥和生物膜的形式存在并起作用的。活性污泥就是细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起，形成的具有很强的吸附能力的絮状颗粒。生物膜实际上就是附着在填料上呈薄膜状的活性污泥。活性污泥具有很强的吸附能力，且有很强的分解、氧化有机物的能力和良好的沉降性能，在分解有机物后易于与被处理水分离，最终达到净化废水的目的。生化法是处理生活污水和工业废水的主要手段。
造纸废水中主要污染物是纤维素、半纤维素、木素、多戊糖等难以降解的大分子有机物，可生化性差，单独采用好氧生物处理技术，往往达不到满意的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的生化法，采用“酸化—厌氧—缺氧—好氧—深度处理”为主的工艺对制浆造纸废水进行净化处理，废水经净化后达标排放和回用。
本发明制浆造纸废水的净化处理方法，其特征在于依次经过如下步骤：
(1)废水预处理：去除机械杂质、悬浮物，回收细小纤维，调节水质PH＝6～9，COD＜3000mg/l；
(2)酸化水解：废水在水解酸化池进行酸化水解处理，控制水解PH呈弱酸性，水力停留时间6～10小时，温度为25～30℃，水解酸化池的出水进入中间水池，调节中间水池PH＝6.5～7.5；
(3)厌氧生物处理：经过酸化水解的废水进入厌氧反应器，厌氧反应器容积负荷为3.0-5.0kgCOD/(m3.d)，采用常温厌氧消化，总停留时间为24-30h，平均污泥浓度(MLVSS)为30-40g/L；
(4)缺氧处理：经过厌氧生物处理的废水经过缺氧池进行处理，缺氧池底部装有曝气软管，中间装有悬挂式立体填料，出水中的溶解氧含量≤0.7mg/l；
(5)好氧生物处理：经过缺氧处理的污水进入氧化沟***，其污泥负荷为0.1kgBOD/(kgMLSS.d)，水力停留时间为26-32h，平均污泥浓度(MLSS)为2700-3500mg/L，溶解氧为0-2.5mg/l；
(6)深度处理：经好氧生物处理的污水经沉淀后进入曝气生物滤池，滤池采用多孔塑料填料，经深度处理的水COD≤100mg/l，SS≤70mg/l，达到回用或达标排放标准。
以下较为详细地说明本发明：
(1)废水预处理过程：来自车间的制浆造纸混合废水(主要为中段废水)首先经格栅去除大块机械杂质，再经斜网收浆(网的孔径为90目)回收细小纤维后进入气浮装置，经絮凝剂处理，去除微小的悬浮物，进入调节沉淀池，以均衡水质水量，特别是对水质的稳定，通过水量调节进水PH值和COD峰值(进水PH值一般在6-9范围内、COD＜3000mg/l)影响及在预处理中尽可能地去除悬浮物，降低生化处理负荷，节约运行费用。絮凝剂采用质量浓度为10％的聚合氯化铝或质量浓度为0.1％的聚丙烯酰胺，根据进气浮水质控制加药量。
(2)废水酸化水解过程：经预处理和调节之后的造纸废水在水解酸化池进行酸化水解处理，水力停留时间为6-10小时，温度为25-30℃，酸化水解池的出水进入中间集水池。中间集水池中利用PH控制***，控制水解酸化池的出水的PH。水解-酸化细菌对PH值的适应能力较强，可在PH为3.5-10的范围内顺利进行，本发明采用PH值呈弱酸酸范围内。通过在线PH仪表，根据后续工艺的需要和进水的本底PH值在中间集水池中进行酸碱的投加，酸碱投加泵由PLC进行控制。调节PH值后，中间集水池废水通过污水泵从底部进入HAR反应器(厌氧反应器)，进行厌氧发酵处理。PH调节用的酸或碱可以采用盐酸或氢氧化钠、碳酸钙等。
(3)废水厌氧生物处理过程：经过酸化水解后的混合废水进入HAR反应器中，依靠厌氧微生物的作用使大部分有机污染物降解为CH4和CO2等，从而使水质得到净化。厌氧反应器容积负荷为3.0-5.0kgCOD/(m3.d)，总停留时间为24-30h，整个反应器中平均污泥浓度(MLVSS，混合液挥发性悬浮物浓度)为30-40gVSS/L(g/L的挥发性悬浮物)，控制PH值在6.5-7.5之间，沼气产量可达22600-22680m3/d。HAR上部设三相分离器(公知设备)，废水、沼气及污泥上升流到三相分离器完成固、液、气分离，将沼气送出；污泥回流到下部污泥床层，处理后的出水进入缺氧池。
在好氧处理前，先进行厌氧强化预处理，厌氧处理的主要目的就是通过水解和非水解作用实现难生物降解有机物的转化，使结构复杂难生物降解的有机物分子转化为可慢速或快速生物降解的有机物，从而明显改善污水的可生物处理性和脱色效果，这也是厌氧水解(酸化)能够改善污水可生物处理性的本质原因之一。
(4)缺氧池(为公知设备)为好氧处理的预处理阶段，通过池底部装有的曝气软管(DN65，气孔密度为1500个/米)，调节厌氧池出水的溶解氧(DO)含量，防止其对后续好氧处理***中好氧微生物产生毒害作用，影响***的正常运行。在缺氧池中间装有悬挂式组合立体填料(ZV-150-80，即醛化维纶丝束+塑料压片组装而成，压片直径80mm，压片间距150mm)，通过填料上附着的微生物降解部分降解难降解和具有抑制性的污染物，污水在填料之间流动过程中，会在纤维丝之间形成一些生物膜，污水在与其流动接触过程中，达到污染物的降解。通过人工调控选择性地降解部分难降解和具有抑制性的污染物，通过吸附过滤，以脱除这部分有机物，进行好氧生物彻底处理。
(5)废水好氧生物处理过程：来自缺氧池的污水进入氧化沟***，运行条件为污泥负荷0.1kgBOD/(kgMLSS.d)(每天每公斤的活性污泥能够降解0.1公斤的BOD)，水力停留时间为26-32h，平均污泥浓度(MLSS)为2700-3500mg/L，溶解氧(DO)为0-2.5mg/l。在氧化沟内装有表面曝气机，***在高浓度活性污泥的作用下，进行BOD去除，NH3-N硝化与反硝化，通过沟内设计的多级缺氧与好氧区产生的生化作用，强化对NH3-N的硝化与硝酸盐的去除，使污染物得到较彻底的净化，出水进入沉淀池进行固液分离，其污泥回流比为70-100％，污泥回流到回流泵站，进行回用或浓缩脱水。
(6)废水深度处理过程：利用BAF(曝气生物滤池)深度处理好氧处理后的出水。滤池采用多孔的塑料填料(规格10mm×10mm)作为微生物的载体。其作用原理是，在底部曝气的情况下，塑料填料流化后不断地磨擦，使填料表面地微生物不断更新，脱落的老化微生物随反冲水排出设备，填料表面可长期保持较高的生物活性。在高效好氧生物反应器中经深度处理后的污水COD(化学需氧量)≤100mg/l，SS(悬浮物)≤70mg/l，完全能够回用或达标排放。
本发明所适用的制浆造纸废水的COD≤5000mg/l，SS≤2000mg/l，NH3-N≤100mg/l，PH值为6-9。
本发明的优点：
采用“酸化—厌氧—缺氧—好氧—深度处理”为主的工艺对制浆造纸废水进行处理，产生以下效果：(1)运行费用低：80％以上的COD(化学需氧量)和BOD(生化需氧量)在厌氧***中就可以去除，能量需求大大降低，还可以产生能量，可以利用厌氧过程产生的含有50-70％甲烷(CH4)的沼气，因含有较高的热值，可以用作后续好氧过程中需用的能源。(2)整个***运行情况稳定，处理效率高，COD≤100mg/l，SS≤70mg/l，完全可以满足降低出水的污染物指标，达到废水的资源化利用的目的。(3)投资低：厌氧过程中HAR反应器容积负荷显著高于好氧反应器，因此，处理相同水量和水质的有机废水，HAR反应器所需容积比单纯采用好氧反应器小得多，从而能够节省占地面积，降低基建投资。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明。
制浆造纸混合废水经过格栅去除大块机械杂质，经孔径为90目的斜网收浆回收细小纤维，后进入气浮装置，经絮凝剂(质量浓度为10％的聚合氯化铝或质量浓度为0.1％的聚丙烯酰胺)处理，去除微小悬浮物，然后进入沉淀池，通过水量调节水质PH＝6～9，COD＜3000mg/l。经过预处理后，去除了大块悬浮物和回收短纤维之后，进入水解酸化池进入酸化水解处理，控制水解池中PH值为5.5-6.5范围内，水力停留时间为6-10小时，其出水进入中间水池，利用PH控制***调节中间水池出水的PH值在6.5-7.5范围内，中间水池通过污水泵从底部进入厌氧反应器中进入厌氧发酵处理，依靠厌氧微生物的作用使大部分有机污染物降解成为CH4和CO2，从而使水质得到净化，其运行条件为容积负荷为3.0-5.0kgCOD/(m3.d)，采用常温厌氧消化，总停留时间为24-30h，平均污泥浓度(MLVSS)为30-40g/L。厌氧反应器出水进入缺氧池，通过底部曝气调节厌氧池出水的溶解氧(DO)含量≤0.7mg/l，通过其中的填料降解部分难降解和具有抑制性的污染物，后进入氧化沟进行好氧生物处理，其运行条件为其污泥负荷为0.1kgBOD/(kgmlss.d)，水力停留时间为26-32h，平均污泥浓度(MLSS)为2700-3500mg/L，溶解氧为0-2.5mg/l。通过沟内设计的多级缺氧与好氧区产生的独特作用，强化NH3-N的硝化与硝酸盐的去除，经沉淀池因液分离后，进入BAF曝气生物滤池进入深度处理，经多孔的有机塑料填料流化摩擦，使其表面保持较高的生物活性，在流化摩擦过程中污水得到有效净化，出水COD≤100mg/l，SS≤70mg/l。
以下为污水处理效果表：
  序号   名称   项目   COD(mg/l)   SS(mg/l)   NH3-N(mg/l)
  1   斜网收浆/气浮   进水   5000   2000   100
  出水   3000   1000   80
  去除率(％)   40   50   20
  2   沉淀池   进水   3000   1000   80
  出水   2700   900   70
  去除率(％)   10   10   12.5
  3   水解酸化池   进水   2700   900   70
  出水   2500   700   50
  去除率(％)   7   22   2806
  4   HAR厌氧反应器   进水   2500   700   50
  出水   800   600   40
  去除率(％)   68   14   20
  5   缺氧(厌氧—好氧过渡)   进水   800   600   40
  出水   700   450   30
  去除率(％)   13   25   25
  6   氧化沟   进水   700   450   30
  出水   130   100   10
  去除率(％)   81   78   67
  7   BAF曝气滤池   进水   130   100   10
  出水   80   30   5
  去除率(％)   38   70   50

Claims (5)

1、一种制浆造纸废水的净化处理方法，其特征在于依次经过如下步骤：
(1)废水预处理：去除机械杂质、悬浮物，回收细小纤维，调节水质PH＝6～9，COD＜3000mg/l；
(2)酸化水解：废水在水解酸化池进行酸化水解处理，控制水解PH呈弱酸性，水力停留时间6～10小时，温度为25～30℃，水解酸化池的出水进入中间水池，调节中间水池PH＝6.5～7.5；
(3)厌氧生物处理：经过酸化水解的废水进入厌氧反应器，厌氧反应器容积负荷为3.0-5.0kgCOD/(m3.d)，采用常温厌氧消化，总停留时间为24-30h，平均污泥浓度MLVSS为30-40g/L；
(4)缺氧处理：经过厌氧生物处理的废水经过缺氧池进行处理，缺氧池底部装有曝气软管，中间装有悬挂式立体填料，出水中的溶解氧含量≤0.7mg/l；
(5)好氧生物处理：经过缺氧处理的污水进入氧化沟***，其污泥负荷为0.1kgBOD/(kgMLSS.d)，水力停留时间为26-32h，平均污泥浓度MLSS为2700-3500mg/L，溶解氧为0-2.5mg/l；
(6)深度处理：经好氧生物处理的污水经沉淀后进入曝气生物滤池，滤池采用多孔塑料填料，经深度处理的水COD≤100mg/l，SS≤70mg/l，达到回用或达标排放标准。
2、根据权利要求1所述的制浆造纸废水的净化处理方法，其特征在于所述步骤(1)的预处理过程为：废水经过格栅去除大块机械杂质，经孔径为90目的斜网收浆回收细小纤维，后进入气浮装置，经絮凝剂处理，去除微小悬浮物，然后进入沉淀池，通过水量调节水质PH＝6～9，COD＜3000mg/l。
3、根据权利要求2所述的制浆造纸废水的净化处理方法，其特征在于所述絮凝剂采用质量浓度为10％的聚合氯化铝或质量浓度为0.1％的聚丙烯酰胺。
4、根据权利要求1所述的制浆造纸废水的净化处理方法，其特征在于所述步骤(2)采用盐酸或氢氧化钠进行PH的调节。
5、根据权利要求1所述的制浆造纸废水的净化处理方法，其特征在于所述制浆造纸废水的COD≤5000mg/l，SS≤2000mg/l，NH3-N≤100mg/l，PH值为6-9。
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