CN101125720A - 浆粕废水的综合处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境保护领域，提供了一种浆粕废水的处理方法。本发明方法包括以下步骤：a.使锅炉烟气通过浆粕黑液，将浆粕黑液的pH值降至7.0－8.0；b.将经过步骤a的浆粕黑液进行厌氧生化反应，去除浆粕黑液中40％～50％的COD；c.在经过厌氧生化处理后的浆粕黑液中加入酸性废水使其pH值降低至2～4，析出木质素，并去除25％～30％的COD；d.用废碱水将经过步骤c处理的浆粕黑液回调pH值至6.0以上，与中段废水混合后再进行好氧生化处理；e.在经过好氧生化处理后的浆粕废水中添加絮凝剂，进行化学絮凝处理至各指标达标，排放。本发明方法简单、高效，成本低廉，实现了以废治废的目的，具有很好的效益。

Description

浆粕废水的综合处理方法
技术领域
本发明属于环境保护工程领域，具体涉及一种浆粕废水的处理方法。
背景技术
浆粕废水主要是指在利用棉短绒和碱液在高温下蒸煮提取其中的纤维素的同时产生的大量黑液，浆粕废水按来源分为：①浆粕黑液：浓黑液和稀黑液；②漂前废水；③漂后废水(白水)。其中的②、③合称为浆粕中段废水。浆粕废水中残留有纤维素、半纤维素、碱、棉短绒含有的溶解于碱的木质素(统称碱木质素或木质素)，以及在蒸煮过程中产生的其他产物，使其化学需氧量COD值可达到13000mg/L以上，pH值也可高达12～14左右。是一种易对环境产生较大污染的废水，需要在排放前进行无害化处理。
在“浆粕黑液处理工程的设计与运行”(曾科，买文宁，张军峰，李如海工业用水与废水2002；33(3)；48-50)中公开了一种浆粕黑液的处理方法，该方法主要采用了水解池中水解酸化降低pH值，厌氧复合床反应器(UBF)进行厌氧处理降低COD(化学需氧量)和BOD(生物需氧量)，再用序批式活性污泥法(SBR)进行好氧曝气，混凝沉淀池中加聚合氯化铝进行凝絮反应。该方法存在水解反应速度慢、效率低；厌氧反应污泥易流失，且运行不稳定；厌氧反应器及SBR好氧生化池占地面积大；木素处理工艺设计不合理，对黑液色度难以在很大程度上去除等方面的缺点和不足。
在申请号为200410024334.9中国专利申请“棉浆粕黑液水、粘胶纤维废水综合处理方法”中公开了将棉浆粕黑液在锅炉文丘里-水膜除尘器内与锅炉烟气充分接触后在用粘胶纤维生产过程中的废水进行酸化，然后进行凝絮反应，最后用活性污泥法进行好氧生化处理。该方法存在黑液色度去除效率低；未采用厌氧工艺，增加活性污泥好氧生化负荷，导致其COD去除率不稳定，出水水质也随之不稳定，且运行的控制难度增大等方面的缺点和不足。
目前的处理方法虽然能起到一定作用，但总体上均存在以下缺点和不足：1、技术不成熟，难以对浆粕黑液进行根本性的处理；2、处理过程中许多关键步骤所的关键设备不能稳定运行，比如VTBR塔及内电解反应装置等，导致出水的水质不稳定；3、在工艺方案选择时，对废物资源合理、综合利用不足，废水处理过程中产生的废物未能加以利用，容易造成二次污染；4、未能从整体上、较全面细致的考虑每个处理单元的负荷和稳定性，从而导致其处理单元出现问题，影响出水水质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种方法简便，处理效果好，并能以废治废，综合利用资源的浆粕废水处理方法。该方法包括以下步骤：
a、使锅炉烟气通过浆粕黑液，将浆粕黑液的pH值降至7～8；
b、将经过步骤a处理的浆粕黑液进行厌氧生化反应，去除浆粕黑液中40％～50％的COD；
c、在经过厌氧生化处理后的浆粕黑液中加入酸性废水使其pH值降低至2～4，析出木质素，并去除25％～30％的COD；
d、用碱性废水将经过步骤c处理的浆粕黑液调节pH值至6以上，与浆粕中段废水混合后再进行好氧生化处理；
e、在经过好氧生化处理后的浆粕废水中添加絮凝剂，进行化学絮凝处理至各指标达标，排放。
其中，步骤b中所述的厌氧生化反应是使用IC厌氧生化反应器进行。
其中，步骤c中所述的酸性废水是纺丝生产过程产生的pH值小于2的粘胶纤维去酸水。上述的粘胶纤维去酸水中主要含有H2SO4、ZnSO4及Na2SO4，其COD一般为500mg/L左右。
其中，步骤c中所述的碱性废水是纺丝生产过程产生的pH值为11～13的废碱水。
其中，步骤d中所述的好氧生化处理为先进行活性污泥法处理，后进行生物接触氧化法处理的两级好氧生化处理。
其中，步骤e中所述的絮凝剂是聚合氯化铝与聚丙烯酰胺中的至少一种。
本发明浆粕废水处理方法的简要流程为：浆粕黑液-锅炉烟气调节pH值-IC厌氧反应器行厌氧处理-酸析沉淀-废碱水回调pH值-与中段废水混合-两级好氧生化处理-化学絮凝-达标排放。
本发明浆粕废水处理方法采用锅炉烟气降低浆粕黑液pH值。该方法原理为利用烟气中的SO2及CO2与浆粕黑液中的强碱性物质起中和反应而降低黑液的pH值，反应过程为SO2+NaOH→Na2SO3，CO2+NaOH→Na2CO3，整个过程为吸收过程，按反应原理可以很容易地控制好气液比，以使浆粕黑液pH值降低到要求值。使用锅炉烟气降低浆粕黑液pH值时所采用的装置可用一套普通的烟气洗涤塔(和烟气脱硫塔类似)，不存在大量的土建问题，投资较低。一种优化的方案是对烟气洗涤塔的洗涤喷淋装置进行调整，提高黑液与烟气的接触效率。另一种优化的方案是在烟气洗涤塔内部设置传质效率高的填料及均匀布水的喷头，能加快黑液的吸收速率，缩短停留时间，降低运行成本。整个烟气降pH值处理系统运行很稳定，也给后续厌氧处理的稳定运行提供前提保证，能以废治废，降低运行费用及减少烟气排污费；环境效益表现在黑液pH值得到降低，根据其原理可知，在处理的过程中SO2被黑液吸收，同步脱硫，减少SO2的排放量，有效改善大气环境。
本发明浆粕废水处理方法步骤b中所述的厌氧生化反应过程中，优选荷兰帕克公司研发的IC厌氧反应器，其反应器的容积负荷为10～15kgCOD/(m3.d)，设有专门的沼气收集及处理装置，安全性能好，还可加以利用。使用高效、浓度高、抗负荷性能好的厌氧颗粒污泥，在反应器内呈流化状态，泥龄(SRT)较长，大于废水在反应器中的停留时间(HRT)，延长了厌氧污泥与废水的接触时间，与废水接触更为充分，加速废水中有机物分解，使得处理效果稳定，且无需设置沉淀池。再次，该IC厌氧反应产生的剩余厌氧颗粒污泥还可以出售作为其他污水场的接种污泥，有一定的经济效益。
本发明步骤e中所添加的絮凝剂可以是本领域常规的絮凝剂，优选为聚合氯化铝与聚丙烯酰胺，其添加量为氯化铝PAC在200～500mg/L；聚丙烯酰胺PAM在1～3mg/L。
经本发明处理过程中产生的木素(主要是木质素、半纤维素、及少量悬浮胶粒等)可以用于堆肥或用作为锅炉燃料；产生的污泥经检测合格后可以外运用于锅炉燃料或直接填埋；本发明方法处理后的废水经检测后符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)(COD≤100mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤70mg/L)的要求并进行排放。
本发明的有益效果在于：本发明方法对浆粕废水中的浆粕黑液和中段废水采用分段处理的方法，提高了处理效率，节约了成本；同时在处理过程中以锅炉烟气、酸性废水及废碱水等常规的污染物做为处理原料，并能产生有经济效益的产物，实现了以废治废的综合协同处理。实践证明，本发明简便有效，可靠性高，能持续稳定地处理浆粕废水，排放产物均符合国家相关标准。能大大节约企业的运行成本，有利减轻环境水体受污染的程度，改善厂区周边居民的生活环境，具有很好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明浆粕废水综合处理方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例一用本发明棉浆粕废水综合处理方法处理棉浆粕废水
1、将pH值范围为12～14，COD量约为13000mg/L，SS含量范围为350～500mg/L棉浆粕黑液用泵抽送到污水场黑液调节池，池前设有100目普通尼龙过滤网对其进行过滤，除去黑液中搀杂的悬浮纤维素。
2、用泵将浆粕黑液提升至烟气洗涤塔中，浆粕黑液从塔内上方均匀布下，烟气由引风机从塔下通入，气液比控制在200∶1左右，使浆粕黑液的pH值降低至7.8-8.0。
3、然后将浆粕黑液送入预酸化池中，在池中计量加入微生物生长所需的尿素和磷酸盐，按COD∶N∶P为350～500∶5∶1的量添加，均匀混合；然后用纯CO2将浆粕黑液的pH值微调至pH值为6.8～7.2。
4、将预酸化后的浆粕黑液泵入IC厌氧反应器内，在反应器内厌氧颗粒污泥作用下，分解其中有机物，此时IC反应器容积负荷可达到15kgCOD/m3.d，停留时间为12小时。COD去除率达50％。
5、将经过IC厌氧生化反应后的浆粕黑液，再通过污水泵抽送到酸析池中，与纺丝产生的pH为1.0左右的粘胶纤维去酸水在框式搅拌机搅拌下反应，转速为6r/min，反应时间为10-20分钟，使pH值进一步降低至4以下，浆粕黑液中的木质素析出，并在后续木素沉淀池中沉淀木质素通过浓缩、离心脱水后干燥用于锅炉焚烧发电；上清液流入综合调节池内。
6、酸析后上清液在综合调节池内与纺丝生产过程中产生的废碱水(COD400mg/L，pH 12～13)反应，将强酸性上清液的pH值回调至中性，满足进行好氧生化反应的要求；此时，浆粕中段废水也通过100目普通尼龙过滤网滤掉悬浮的纤维素，再与调节后的黑液均匀混合，整体进入两级好氧生化池进行好氧生化处理。
7、综合调节池的综合废水通过泵送至由前端活性污泥好氧生化池和后端接触氧化好氧生化池构成的两级好氧生化池中进行好氧生化反应。活性污泥好氧生化池采用传统的、曝气管好氧曝气方式；接触氧化好氧生化池设有弹性填料，利用微生物的挂膜作用，提高好氧污泥负荷；并设有污泥回流装置，回流比50％；采用离心式鼓风机进行好氧曝气，维持池中溶解氧控制在1～3mg/L之间，污泥浓度控制在3～4g/L之间，水力停留时间为20小时，生化池出水流入两座沉淀池中完成固液分离，上清液流入下一工序絮凝反应池中；好氧生化产生的剩余污泥排入污泥浓缩池，经过带式压滤机脱水后变成75～80％左右的泥饼，与厂区内自备电站用煤混合进行锅炉焚烧，消除污泥的二次污染。
8、经过好氧生化处理、沉淀后的上清液流入絮凝反应池中，计量加入PAC和PAM，采用三段框式搅拌方式，转速分别为10.8r/min，7.5r/min及5.2r/min，使废水的悬浮颗粒充分与PAC和PAM接触、絮凝；其中PAC浓度配制为10％，吨废水加入量为0.2～0.5kg；PAM浓度配制为0.1％，吨废水加入量1～3g；废水中悬浮颗粒与PAC接触反应后，出现较大絮体，再在PAM絮凝作用下，絮体逐渐增大，并在后续终沉池沉淀；产生的污泥与好氧生化产生的剩余污泥一起进入浓缩、脱水系统进行处理后，送入锅炉焚烧。经检测，处理后的浆粕废水中：COD≤100mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤70mg/L，pH＝6～9，色度≤50倍，达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准，按规定进行了排放。实施例二使用本发明棉浆粕废水综合处理方法处理棉浆粕废水
1、将COD量为13000mg/L，pH值为12～14，SS含量为400～500mg/L的棉浆粕黑液用泵抽送到污水场黑液调节池，池前设有80目普通尼龙过滤网对其进行过滤，除去黑液中搀杂的悬浮纤维素。
2、用泵将浆粕黑液提升至布置有圆柱形多孔高传质填料的烟气洗涤塔中，浆粕黑液从塔内上方均匀布下，烟气出引风机从塔下通入，在填料中充分接触、反应，气液比控制在100～300∶1，从而将浆粕黑液的pH值降低至7.5～9.0。
3、然后将浆粕黑液送入预酸化池中，在池中计量加入微生物生长所需的营养盐(尿素和磷酸盐；用量按照COD∶N∶P＝500∶5∶1添加，均匀混合；用纯CO2对浆粕黑液的pH值进行微调到6.8～7.2之间。
4、将预酸化后的浆粕黑液泵入UASB厌氧生化反应器内，在反应器内厌氧污泥作用下，分解其中有机物，此时UASB反应器容积负荷可达到2.5kgCOD/m3.d，停留时间为12小时，COD去除率达30％；出水在沉淀池沉淀，上清液流入酸析池；并设有污泥回流装置，回流比为50％；厌氧污泥经过浓缩、压榨脱水后用于锅炉焚烧，消除二次污染。
5、经过UASB厌氧生化反应器处理后的浆粕黑液，再通过污水泵抽送到酸析池中，与工业用硫酸产生的强酸性废水在框式搅拌机搅拌下反应，转速为6r/min，反应时间为30分钟，使pH值进一步降低至2.0以下，浆粕黑液中的木质素析出，并在后续木素沉淀池中沉淀，木质素通过浓缩、离心脱水后干燥用于锅炉焚烧发电；上清液流入综合调节池内。
6、酸析后上清液在综合调节池内与含浓NaOH的碱性废水反应，将pH值调至中性，满足进行好氧生化反应的要求；此时，将浆粕中段废水通过80目普通尼龙过滤网滤掉悬浮的纤维素，再与调节后的黑液均匀混合，进入好氧生化池进行好氧生化处理。
7、综合调节池的综合废水通过泵送至好氧生化池中，采用的是传统的活性污泥法，直接对废水进行曝气，好氧污泥与废水充分接触，消耗其中的可生物降解性COD，并设有污泥回流装置，回流比50％；曝气装置采用箩茨鼓风机，维持废水中的溶解氧控制在2～4mg/L之间，污泥浓度控制在2～3g/L之间，水力停留时间为12小时，生化池出水流入二沉池中完成固液分离，上清液流入下一工序絮凝反应池中；好氧生化产生的剩余污泥排入污泥浓缩池，经过带式压滤机脱水后变成75～80％左右的泥饼，与厂区内自备电站与煤混合进行锅炉焚烧，消除污泥的二次污染。
8、经过好氧生化处理、沉淀后的上清液流入絮凝反应池中，计量加入PAC和PAM，采用三段框式搅拌方式，转速分别为10.8r/min，7.5r/min及5.2r/min，使废水的悬浮颗粒充分与PAC和PAM接触、絮凝。其中PAC浓度配制为5％，吨废水(干物质)加入量为0.5～1.0kg；PAM浓度配制为0.2％，吨废水(干物质)加入量0.5～2.0g。废水中悬浮颗粒与PAC接触反应后，出现较大絮体，再在PAM絮凝作用下，絮体逐渐增大，并在后续终沉池沉淀；产生的污泥与好氧生化产生的剩余污泥一起进入浓缩、脱水系统进行处理后，送入锅炉焚烧。经检测，处理后的浆粕废水中：通过该工艺处理后的浆粕废水，其中：COD≤300mg/L，BOD5≤100mg/L，SS≤150mg/L，pH＝6～9，色度≤80倍达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级排放标准；按规定进行了排放。
本发明实施例中黑液经过IC厌氧反应后，运行过程中其有机物被微生物分解产生沼气，同时又产生有经济价值的颗粒污泥，每去除1kgCOD，可产生约0.31m3沼气，其中甲烷含量为60％～80％。每m3沼气具有6000～8000千卡热值。且产生的颗粒污泥是有价值的接种产品：去除1kgCOD，IC厌氧反应器可产生0.02kg厌氧颗粒污泥，可作为其它污水生化处理的接种污泥，按照市场价10元/kg，也有很大的经济效益。通过对核算电费、试剂费、人工费、等运行费用，如果按一年运行350天计，使用本发明方法处理浆粕废水，其处理每吨浆粕废水的费用可以至1.489元。
由上述实例可知本发明方法简便有效，可靠性高，能持续稳定地处理浆粕废水，排放产物军符合国家相关标准。能大大节约企业的运行成本，有利减轻环境水体受污染的程度，改善厂区周边居民的生活环境，具有很好的经济效益和社会效益。

Claims (6)

1.一种浆粕废水处理方法，其特征在于包括以下步骤：
a、使锅炉烟气通过浆粕黑液，将浆粕黑液的pH值降至7～8；
b、将经过步骤a处理的浆粕黑液进行厌氧生化反应，去除浆粕黑液中40％～50％的COD；
c、在经过厌氧生化处理后的浆粕黑液中加入酸性废水使其pH值降低至2～4，析出木质素，并去除25％～30％的COD；
d、用碱性废水将经过步骤c处理的浆粕黑液调节pH值至6以上，与浆粕中段废水混合后再进行好氧生化处理；
e、在经过好氧生化处理后的浆粕废水中添加絮凝剂，进行化学絮凝处理至各指标达标，排放。
2.根据权利要求1所述的浆粕废水处理方法，其特征在于：步骤b中所述的厌氧生化反应是使用IC厌氧生化反应器进行。
3.根据权利要求1所述的浆粕废水处理方法，其特征在于：步骤c中所述的酸性废水是纺丝生产过程产生的pH值小于2的粘胶纤维去酸水。
4.根据权利要求1所述的浆粕废水处理方法，其特征在于：步骤d中所述的碱性废水是纺丝生产过程产生的pH值为11～13的废碱水。
5.根据权利要求1所述的浆粕废水处理方法，其特征在于：步骤d中所述的好氧生化处理为先进行活性污泥法处理，后进行生物接触氧化法处理的两级好氧生化处理。
6.根据权利要求1所述的浆粕废水处理方法，其特征在于：步骤e中所述的絮凝剂是聚合氯化铝与聚丙烯酰胺中的至少一种。
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