CN101445297B

CN101445297B - 一种造纸污水深度处理的方法

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Publication number: CN101445297B
Application number: CN200810233845XA
Authority: CN
Inventors: 刘崇喜; 夏春林; 林广学; 李红亮
Original assignee: MCC KHOR PAPER CO Ltd
Current assignee: MCC KHOR PAPER CO Ltd; MCC Meili Paper Industry Co Ltd
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2028-12-30
Also published as: CN101445297A

Abstract

本发明涉及一种造纸污水深度处理的方法，该方法是指将经碱回收、中段水处理达标后的造纸污水，通过人工调配投配到多级氧化塘处理单元中进行厌氧、兼氧和好氧处理，达到初步处理效果后，配套相应的排灌系统将这批处理后的污水引入按处理负荷要求设计的一定面积、一定坡度和一定尺寸的人工地床上。本发明建立了一种“氧化塘-人工湿地污水处理”典型模式，创造出了一种基于低动力消耗、低成本、高去处率的造纸废水生态处理新工艺，使造纸企业大量经过碱回收和中段水处理而初步净化的中段造纸废水真正达到安全有效处理和资源化循环利用之目的。

Description

一种造纸污水深度处理的方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，特别是涉及一种造纸污水深度处理的方法。

背景技术

目前，国内外成熟的造纸污水深度处理技术路线主要有三条：一是强氧化脱色，二是大剂量投加混凝、絮凝药剂，三是活性炭吸附。从调查结果看，上述三种方式处理效果都十分不理想。以国内山东省的中冶银河为例，该厂采用大剂量投加混凝、絮凝药剂的方法，为尽力达到国家新标准不断加大投药量，不仅使每吨污水处理成本上升至4元以上，而且产生的污泥量比以前增加2倍(由药物转化而来)，变成了新的污染物。即使如此，污水中CODcr值仍然在200mg/以上，无法满足国家即将实施的新标准的要求。作为中国最大造纸企业之一的晨鸣纸业集团采取的是活性炭吸附工艺，该工艺仅在短时间(1～1.5年)内处理效果能够达到国家即将实施的新标准的要求。但超过这个寿命周期后，活性炭系统因吸附饱和，并因无法及时酸化再生而失效，处理效果急剧下降，此法与加药法相比不仅寿命比较短而且处理成本更高，故也非理想工艺路径。强氧化脱色采用酸析的方法，不仅处理成本高，次生污染严重，占用土地面积大而且处理污水量也受到限制，也没有发展前途。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种低动力消耗，低成本，高去处率，二次污染率低的造纸污水深度处理的方法。

本发明的主要技术内容是在沙漠荒地中按净化功能和处理污水量的要求，设计构筑相应容量的多级氧化塘，把经碱回收、中段水处理后污染物含量达到GB3544-2001标准的造纸污水，通过人工调配、有控制地投配到不同作用机理、不同处理效果的氧化塘处理单元中，进行厌氧、兼氧、好氧处理，达到处理效果后，配套相应的排灌系统将这批处理后的污水引入按处理负荷要求设计的一定面积、一定坡度和一定尺寸的人工地床。人工地床根据处理要求培育根系密度、深度，植物特性(对无机盐有较好吸收)等符合造纸污水处理要求的植物群落，使污水在土壤-植物结构系统中通过该系统的运行，利用微生物-藻类-土壤-植物系统的生物、化学、物理的净化功能对投配造纸污水中的可降解污染物加以净化，对污水中的水资源和N、P资源加以利用，实现对造纸污水的无害化、资源化生态处理。本发明所指人工氧化塘是指通过挖掘、筑坝、防渗、种植水草等人工工程构筑的符合污水净化功能的塘体。

本发明技术优势体现在如下几点：

1、本发明建立了一种“氧化塘-人工湿地污水处理”典型模式，使相关技术可以快速大规模推广应用。

2、创造出了一种基于低动力消耗、低成本、高去处率的造纸废水生态处理新工艺，使造纸企业大量经过碱回收和中段水处理而初步净化的中段造纸废水真正达到安全有效处理和资源化循环利用之目的。

3、有效降低工业用自来水和地下水使用的成本。实现水资源在企业内部及周边一定区域内的封闭循环利用。

造纸废水经压榨提取、碱回收中段水氧化物化处理后，可达到GB3544-2001排放标准：COD≤450mg/l、BOD≤150SS≤200等污染物含量达到了排放标准，详见下表：

项目

PH

CODcr

BODs

SS

硫化物

全盐量

色度

氯化物

单位

mg/l

指标

6.5-8

≤75

≤10

≤30

≤0.3

≤720

≤15

≤71.5

本发明可以使造纸污水中的主要污染物CODcr、BODs、SS的去除率达分别到83％、90％和70％以上，使处理废水质PH＝6.5～8、CODcr≤75mg/l、BODs≤10mg/l、SS≤30mg/l、全盐量≤700mg/l(系统最终处理效果)，达到或接近造纸工业用水的指标(详见下表)，真正实现造纸废水深度处理的低成本和资源化循环利用。

项目

PH

CODcr

BODs

SS

硫化物

全盐量

色度

氯化物

单位

mg/l

指标

6～9

≤450

≤100

≤1.0

≤1320

≤80

≤250

附图说明

图1为本发明的工艺框图。

具体实施方式

在沙漠荒地按净化功能和处理污水量的要求，设计构筑相应容量的四级氧化塘，具体为一级厌氧塘，二级兼性塘，三级好氧塘和四级曝气水生生物氧化塘，其中

(1)一级厌氧塘

厌氧塘适宜于处理高浓度有机废水，其平均水深设计为5.5～7.5m，库容263万立方米。塘的表面形成浮渣层，塘水溶解氧极低，塘内基本没有藻类生长，主要靠厌氧微生物活动将有机物分解成CH₄(碳)和CO₂。

表1厌氧塘设计参数

名称	参数	备注
			塘中平均水深(m)	5.5～7.5

停留时间(d)	30～50	春-秋季
			有机负荷(BOD)g/m².d	35～56
藻类浓度(mg/L)	0
			BOD去除率(90)	50～70

(2)兼性塘

二级为兼性塘平均设计水深1～2.5m，库容63立方米。塘内不同深度水域分别进行好氧与厌氧反应：上层0.5m水深段，阳光穿透，大量藻类生长，溶解氧丰富，是好氧微生物的活动区域；中层溶解氧数量较少(0.2mg/L)，为兼性微生物活动区域；下层溶解氧浓度为零，为厌氧微生物活动区域。

兼性塘厌氧发酵的液态产物如氨基酸、脂肪酸等与塘水混合；气态产物如CO₂、CH₄等则逸出水面或为藻类和好氧微生物所吸收。兼性塘使用效果好坏与营养素、光照、温度、产氧量等变量有关。

表2兼性塘主要设计技术参数表

名称	参数	备注
			塘中平均水深(m)	1～2.5
停留时间(d)	7～50
			有机负荷(BOD)g/m².d	2～8
BOD去除率(％)	70～95
			BOD分解形式	好氧分解
污泥分解形式	厌氧分解

(3)好氧塘

三级为好氧塘，设计水深小于1m，库容9.08万立方米。阳光透过水层，塘内由藻类、好氧性细菌和原生动物组成共生体系。好氧性微生物的代谢活动分解有机物，产生CO₂作为藻类的碳源，藻类利用太阳光进行光合作用吸收CO₂合成细胞并放出O₂，供微生物和原生动物利用。好氧塘的适宜条件：①常年阳光充足、气温适宜；②有足够的容积；③水深浅，负荷低；④塘前有预处理过程(如沉淀池、厌氧塘等)；⑤严格控制藻类和好氧细菌生长繁殖及代谢，严格仰制各种有害、有毒物质的入塘量。好氧塘的出水需采用自然沉淀，混凝沉淀、过滤等进行除藻处理。

表3好氧塘主要技术参数表

名称	参数	备注
			塘中平均水深(m)	0.15～0.45
停留时间(d)	2～6
			有机负荷(BOD)g/m².d	10～20
BOD去除率(％)	80～95
			温度范围(℃)	5～30
最适宜温度(℃)	20
			藻类含量(mg/L)	100～200

(4)曝气-水生生物氧化塘

四级为曝气-水生生物氧化塘，库容503万立方米。曝气塘部分水深2.5～5米。曝气混合仅限于塘的上层，要求塘水有一定的溶解氧，但不要求污泥全部处于悬浮状态，部分污泥沉于塘低，在缺氧状态下进行厌氧分解。

表4兼性曝气塘主要技术参数表

名称	参数	备注
			塘中平均水深(m)	2.5～5.0
停留时间(d)	7～20
			BOD负荷(g/m².d)	4～10
BOD去除率(％)	70～80

水生生物氧化塘是在普通氧化塘内种植具有净化功能的水生植物或培殖水生动物，以强化氧化塘的净化功能。常见的水生植物主要是水葫芦、水浮莲、芦苇等，它们有较强的吸收、分解有机物的作用，有利提高氧化塘的处理能力。放入的水生动物是鱼、蚌、螺等和鸭、鹅等家禽。它们以藻类、菌、浮游生物为食物链，对多种污染物进行生化降解、迁移、转化、净化，实现污水资源化，但塘中不能含有重金属及其它难以降解的有机化合物，否则会在生物体内富集而危害人类健康。

在由四级氧化塘系统之间布设工艺管道和人工渠道，在适当位置加装阀门(或闸门，)通过进出水管道阀门、渠道闸门控制(其中管道阀门可以是自动控制的电脑阀，也可以是手动阀门)把经碱回收、中段水处理后污染物含量达到GB3544-2001排放标准的造纸污水(COD≤450mg/l、BOD≤150SS≤200)，根据系统处理水质的需要调整进出水量、作用时间、进出污水浓度、流速等参数，有控制地投配到上述不同作用机理、不同处理效果的四级氧化塘处理单元中，进行厌氧、兼氧、好氧处理，至出水CODcr达到90～250mg/L(初步处理效果)时，由相应配套的排灌系统将这批处理后的污水引入按处理负荷要求设计的一定面积、一定坡度和一定尺寸的人工地床系统。人工地床(人工湿地单元)根据处理要求培育根系密度、深度，植物特性(对无机盐有较好吸收)等符合造纸污水处理要求的植物群落，具体结构设计如下：

(一)土地结构

人工湿地地床从整体到局部，分众多单元，每一单元分“方”、“档”、“块”、“畦”四级。

1、“方”。以被纵横交通干道包围的边界范围为一“方”，每“方”控制面积约500～1000亩，每“方”辖若干自高而低的“档”。

2、“档”。在每“方”中，用长埂(或农渠)将“方”分割成若干间隔，每一间隔俗称一“档”，档距50～100米，长度依“方”的地形而定，每“档”辖若干田“块”。

3、“块”。“块”于“档”中，每“块”(田)控制面积约1～1.5亩，视地形起伏程度决定，每“块”以田埂相隔，“块”间标高不尽相同，但田面必须持平，以便于淌水和耕耘。

4、“畦”。“畦”位于“块”中，每“畦”面积约0.2亩，“畦”间以畦埂相隔，畦的长宽比例为10∶1，以保持水流有足够的渗径。

(二)水利结构

1、每“方”上游侧均备配水斗渠一条，自支渠取水，平行等高线展布，砼板衬砌，为所辖农渠供水。

2、每“档”设农渠一条，垂直等高线布置，间距100～200m，砼板衬砌，设固定取水农口。如地形较陡，则需配置陡坡或跌水，农渠负责向毛渠供水。

3、每“块”田备毛渠引水口一座，敞开式或暗管。毛渠为土渠，自上而下给每“畦”放水。

4、每“畦”无固定受水口，配水时只须将土埂挖开一个水口即可。每“畦”受水深度约15～25厘米，持续时间以保证污水有充分的净化过程为止。

每“畦”渗漏之水，通过畦尾无砂砼管或毛沟泄入“档”末排水斗沟。如该“方”污水处理效果还不能真正实现“零”排放，则斗沟所排之水可引入下级“方”同法再处理。

(三)生物结构

1、生物品类：芦苇、蒲草、浮萍、水葫芦，其中芦苇是世界上最为常用的首选品种。当然适宜宁夏水田生长的冰草、三棱草等也可试用。

2、树种品类：矮杆小叶杨。

3、林、草布局：矮杆小叶杨植于畦埂之上，株距1.0米，主要是减少风浪。林中空地撒播蒲草、浮萍或水葫芦。

在沙质地床中设计一些低于地床水平面的集水池塘，。浇灌后的污水经地表渗透和植物根系吸收、降解、留滞后自然汇集至集水池塘中，其CODcr≤75mg/l，基本上达到造纸用水的要求，然后经絮凝过滤后泵送进入工业回用系统。

Claims

1.一种造纸污水深度处理的方法，其特征是：将经碱回收、中段水处理达标的造纸污水，通过人工调配投配到多级氧化塘处理单元中进行厌氧、兼氧和好氧处理，至出水初步效果CODcr达到90～250mg/L后，配套相应的排灌系统将这批处理后的污水引入按处理负荷要求设计的一定面积、一定坡度和一定尺寸的人工地床上；

所述的氧化塘处理单元有四级，其中一级为厌氧塘，其塘中平均水深5.5～7.5米，污水停留时间30～50天，有机负荷35～56g/m²·d，BOD去除率50～70％，塘内基本无藻类生长；二级为兼性塘，其塘中平均水深1～2.5米，污水停留时间7～50天，有机负荷2～8g/m²·d，BOD去除率70～95％，塘内大量藻类生长；三级为好氧塘，其塘中平均水深0.15～0.45米，污水停留时间2～6天，有机负荷10～20g/m²·d，BOD去除率80～95％，塘内藻类含量100～200mg/L；四级为曝气水生生物氧化塘，其塘中平均水深2.5～5.0米，污水停留时间7～20天，有机负荷4～10g/m²·d，BOD去除率70～80％，塘内种植具有净化功能的水生植物，培植水生动物和微生物；

人工地床是指在干旱地带根据地形和地势特征开凿的种植地。

2.按照权利要求1所述的造纸污水深度处理的方法，其特征是：上述经碱回收、中段水处理达标的造纸污水的污染物含量达到GB3544-2001排放标准。

3.按照权利要求1所述的造纸污水深度处理的方法，其特征是：所述的人工调配是指在由多级氧化塘和人工地床组成的系统之间布设工艺管道和人工渠道，根据处理水质的需要调整进出水量、作用时间、进出污水浓度和流速，以满足处理效果的要求。

4.按照权利要求1所述的造纸污水深度处理的方法，其特征是：所述的水生植物为水葫芦、水浮莲、蒲草和芦苇中的一种或多种。

5.按照权利要求1所述的造纸污水深度处理的方法，其特征是：所述的水生动物为鱼、蚌、螺、鸭和鹅中的一种或多种。

6.按照权利要求1所述的造纸污水深度处理的方法，其特征是：在所述人工地床中设计有低于其水平面的集水池塘，浇灌后的污水经地表渗透和植物根系吸收、降解、留滞后自然汇集至集水池塘中，然后经絮凝过滤后泵送进入工业回用系统。