CN101708916A

CN101708916A - 造纸废水封闭循环与零排放工艺

Info

Publication number: CN101708916A
Application number: CN200910023902A
Authority: CN
Inventors: 王森; 张安龙; 杜飞; 景立明; 任涛; 樊砥钢; 肖�琳
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2029-09-14
Also published as: CN101708916B

Abstract

本发明公开了一种造纸废水封闭循环与零排放工艺，本发明采用超效气浮装置+厌氧+好氧生化处理工艺流程，出水COD_Cr、BOD₅、悬浮物SS、浊度的平均值(10d)分别为65.9mg/L、26.7mg/L、38.7mg/L、23NTU，完全满足国家标准进行回用或排放。不仅能有效地降低废水处理负担，确保废水的处理效果，而且能有效地减少纤维损失，降低生产成本，可为企业带来巨大的环境、经济效益。

Description

造纸废水封闭循环与零排放工艺

技术领域

本发明是用制浆造纸过程中水的封闭循环技术，特别涉及造纸废水封闭循环与零排放工艺。

背景技术

废水的封闭循环和“零排放”技术，其实质是通过不断采取改进设计、采用先进的工艺和设备、改善和加强管理、综合利用等措施，减少水的用量以及全面提高水资源的利用效率，从而达到经济效益和社会效益“双赢”的目标。它是近年来造纸企业为提高用水效率，最大限度减少因污水排放造成的环境污染而采取的一种先进技术，也是一种先进的管理理念。对于非脱墨废纸造纸废水处理相对于传统造纸工业工艺以及含脱墨废纸造纸废水流程，可以大大简化，出水水质也大为改善。因此，寻找到此类废水的治理方法，降低甚至是消除此类废水对于环境的污染，达到零排放，从而最大程度地降低废水的处理成本，产生良好的环境、经济和社会效益成为所要解决的首要问题。

我国的废纸造纸厂大多采用国产的气浮设备或简单的沉淀方法，从实际运行状况看，处理效果不太理想，处理后的废水依然对环境造成一定的影响。并且处理后的废水回用于生产会出现COD累积、水质发臭等问题。实现二次纤维制浆造纸废水封闭循环，不但可以降低对环境的污染，同时也可以减少用水量，降低生产成本。相对其他二次纤维原料，OCC、ONP、MOW废纸制浆造纸废水的污染负荷要小，更适合处理后循环使用，这在国外已有应用先例，但目前国内在这方面的研究甚少。

在2000年，南方有两个大型废纸造纸厂实现了零排放。一个厂年产纸18.5万t，废纸废水经粗筛、细筛、微滤、气浮，又经絮凝和三道粉煤灰过滤后，处理水全部回用，实现了零排放，据称每吨纸的零排放费用仅为15元。另一个厂年产纸量8万t，废纸废水经格栅、缓冲池、斜筛、絮凝，斜管沉淀后清水全部回用，沉淀污泥则脱水处理。报道称絮凝剂、电耗、人工设备折旧相加，吨水处理成本为0.35元，十分低廉。但这两个厂零排放都没有选用生物处理技术，这是和国外零排放技术比较最大的差异，因此可能会存在有机污染物积累、BOD难以下降、生产操作和产品质量等一系列问题。

目前，国外废纸制浆设备都有配套的废水处理系统，而且许多二次纤维造纸废水已经实现了封闭循环。不少已实现“零排放”，即完全没有废水的排放。在北美，对零排放采取的是五级处理流程即一级澄清，沉淀物送去压榨脱水；二级生化处理；三级过滤，使得TSS＜30mg/L，过滤后的水55％返回脱墨系统；四级微滤，TSS进一步降至1mg/L；五级反渗透，四、五级处理可除去80％的钠离子和85％的总可溶性固形物。在欧洲，废纸废水则是通过气浮先去除细小纤维，再澄清去除较重的固体物，厌氧很容易去除脂肪酸和Ca²⁺离子，再好氧降解其余有机污染物。最后经砂滤，出水悬浮物已小于10mg/L，适于回用，实现了零排放。美国、加拿大曾经详细调查了25家废纸造纸厂废水处理状况，结果已有10家工厂实现了“零排放”。上世纪70年代，欧洲制浆造纸业的废水污染使生态环境受到严重威协，迫使造纸界重视废水处理，开发新技术，尽量减少清水用量。把它视作“生命工程”，投入大量资金研究新技术，开发新设备，采用各种废水处理设施，使生产过程用水循环回用，达到每生产一吨产品(纸及纸板)的清水用量从1975年的100m³降低到2000年的40m³。芬兰Myllykoski公司新建的莱茵(Rhein)造纸厂与德国的帕尔姆(Palm)公司新建的Worth造纸厂，均是以废纸作为原料制浆造纸，他们全部生产废水经处理后循环使用，均已实现了“零排放”。随着世界资源可持续发展战略日益受到人们的关注，造纸废水的封闭循环与“零排放”问题将重新成为热点。

目前，国内外对废纸造纸废水多采用物化+好氧处理工艺对造纸废水进行处理，最大的不足之处在于有机污染物浓度积累、盐的积累和对设备的腐蚀、二次胶粘物对纸抄造和质量的影响等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种造纸废水封闭循环与零排放工艺，采用物化+厌氧+好氧+深度处理的方法对废纸制浆造纸废水进行处理并使之回用于生产之中，从而实现废水的封闭循环与“零排放”。

本发明的技术方案是这样实现的：

废水首先经过格栅截除水中的纸屑、泡沫纸、塑料纸及大颗粒杂物进入集水调节池停留时间HRT为0.5h，再用水泵将水提升至斜网回收纤维，斜网一般为60～100目，角度为45～60度，之后废水自流进入浅层气浮池停留3～5min进行絮凝气浮反应，池深450～600mm，表面负荷8～12m3/m2.h，溶气水量即溶气水∶废水为1∶3～4，溶气量即空气量∶溶气水为1∶20～25，投加混凝剂为聚丙烯酰胺PAM和聚合氯化铝PAC，PAM加入量为1～5mg/L，而PAC加入量为50～200mg/L，从气浮池出来的清液分为两部分，一部分直接到回用清水池，回用到制浆车间进行洗浆、打浆和调节浆浓之用。

另外一部分清液进入厌氧折流板反应器池停留时间为5～8h进行水解酸化处理，此反应器水力负荷0.5～2.5m³/m²，容积负荷为5kgCOD/m³.d，池内水温15～30℃，营养物质一般添加比例为COD∶N∶P＝600∶5∶1，添加频率为2～3天投加一次，流速最高可达2m/h，之后废水自流经生物选择池停留时间0.5h进入曝气池停留时间20～40h进行好氧生化处理，曝气池有机负荷0.50kgBOD/m^3.d，混合液污泥浓度3000～6000mg/L，污泥回流浓度8000～10000mg/L，溶解氧DO2～4mg/l，营养物质添加比例为COD∶N∶P＝350∶5∶1，添加频率为1天投加一次，池内水温在15～30℃之间，出曝气池废水经二沉池停留4～6h进行泥水分离，沉淀池直径约10～20m，池直径与有效水深之比≤3，上流速度为0.3～0.5mm/s，中心管下流速度＜30mm/s，单周边刮泥机驱动电机功率0.75kw，之后废水进入半地下式快滤池，水力停留时间1h，滤速u＝8～10m/h，反冲洗强度1.2m^3./m^2.min，反冲洗历时5min，经快滤池过滤后废水悬浮物去除率最高可达80％以上；出水可低于50mg/L，此水完全回用于生产车间，实现零排放的目的。

整个废水处理系统产生的污泥经过浓缩、压滤处理回用，污泥浓缩池采用半地下式，单周边刮泥机驱动电机功率1.1kw，水力停留时间在4～6h。

本发明采用超效气浮装置+厌氧+好氧生化处理工艺流程，充分发挥各自的优点，是处理废纸造纸废水行之有效的办法。研究结果表明，经过此工艺流程处理过的造纸废水，出水COD_Cr、BOD₅、悬浮物SS、浊度的平均值(10d)分别为65.9mg/L、26.7mg/L、38.7mg/L、23NTU，完全满足国家标准进行回用或排放。经综合比较，采用废水循环回用-综合治理-再回用的模式与方法，不仅能有效地降低废水处理负担，确保废水的处理效果，而且能有效地减少纤维损失，降低生产成本，可为企业带来巨大的环境、经济效益。

本发明对造纸废水实行封闭循环与“零排放”技术，可大大降低生产成本和减轻企业的环保压力。

附图说明

附图是本发明的废水处理工艺流程图。

下面结合附图对本发明的具体内容作进一步详细说明。

具体实施方式

参照附图所示，废水首先经过格栅截除水中的纸屑、泡沫纸、塑料纸及大颗粒杂物进入集水调节池，调节水量、均匀水质，再用水泵将水提升至斜网回收纤维，之后废水自流进入浅层气浮池进行絮凝气浮反应，它通过动态出水静态出水，上浮路程减至最小，且不受出水流速影响，使浮悬体在相对静止的环境中垂直浮至水面，同时按一定量(视水质情况而定)添加絮凝药剂聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝(PAC)，池深仅需约450mm，污水在气浮中的滞留时间仅3～5min(传统气浮需40～60min)，这样在很大程度上减少了反应时间和改善了出水水质。从气浮池出来的清液分为两部分，一部分直接到回用清水池，回用到制浆车间进行洗浆、打浆和调节浆浓之用，洗浆就是通过清液把从碎浆机中出来的粗浆进行洗涤，把浆浓从4％左右洗涤浓缩到15％左右，以除去一些粗大杂质和洗去废液，之后在进行打浆处理，以提高纤维强度，改善纸张性质，打浆度从20％左右提高到40％左右，打浆完毕上纸机进行抄纸之前必须要调节浆浓至1％以下，这几个工段用水都可以使用气浮出水，以节约清水用量和降低废水处理成本。另外一部分清液进入厌氧折流板反应器(ABR)池进行水解酸化处理，废水进入此反应器内沿导流板上下折流前进，依次通过每个反应室的污泥床，废水中的有机物通过与微生物充分接触而得到去除，借助废水流动的作用，反应室中的污泥上下运动，由于导流板的阻挡作用和污泥的自身沉降性能，大量厌氧污泥被截留在反应室内，清液从上部流出，这部分的主要作用是解决整个生产系统用水零排放给生产所带来一些问题，如浓度积累、微生物生长、盐的积累和腐蚀问题、二次胶粘物等问题，这样有利于下一步的生物处理。之后废水自流经生物选择池进入曝气池，通过微生物的新陈代谢作用，废水中主要有机物得到去除，经二沉池沉降分离(停留时间一般为4～6h)后进入快滤池(停留时间一般为1h左右)对细小悬浮物进行补充处理，使得处理后废水水质更佳，随后回用于生产车间。

浅层气浮池污泥和二沉池剩余污泥以及过滤池少量悬浮物进入污泥池浓缩池进行浓缩处理，污泥在池内一般停留在4h以上，以降低污泥的含水量至80％左右，减少储泥池体积，之后浓缩污泥经压滤机脱水后回用或外运，压滤液回流到集水池。

废纸造纸废水封闭循环与零排放技术研究表明，废纸再生造纸废水经处理后完全可以回用于生产，但在封闭循环回用过程中也存在很多的问题，同时对生产也会产生很多不良的影响，这就需要我们在处理工艺的选择上一定要适合，从而完全或者尽量避免这些负面影响，真正实现废水的封闭循环与零排放。

主要构筑物参数及其功能介绍

(1)集水池：收集废水，调节水质、水量，HRT＝0.5h。

(2)浅层气浮池：气浮池是污水处理中一个重要的处理单元。加入絮凝剂PAC和PAM去除大量固体悬浮物，以消除SS对生物处理的不利影响，保证生物处理的效果，但加入药剂的量要根据水质水量而定。废水通过中心进水总管上的径向布水管向气浮池均匀布水，废水进入澄清区进行泥水分离，澄清水通过排水管排出，上浮污泥由旋转刮泥机刮到池中心集泥区流到集泥池。本单元可消减COD约50～60％，消减SS约90～95％。

(3)ABR厌氧池：调节水质、水量，对废水进行水解酸化作用，使废水中纤维素及半纤维素的降解产物在水解酸化菌的作用下发生水解，变成小分子的有机酸，提高废水的可生化性有利于下一步的好氧生物处理。容积负荷为5kgCOD/m³.d，营养物质一般添加比例为COD∶N∶P＝600∶5∶1。

(4)生物选择池：是按照活性污泥种群组成动力学的规律而设置的，创造合适的微生物生长条件并选择出絮凝性细菌，还可有效地抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高生物系统运行的稳定性。HRT＝0.5h。

(5)氧化沟：形式为完全混合式的环形曝气池，根据该废水易起泡的特点，采用高效供气式低压射流曝气工艺。在曝气池内，借助于好氧微生物的吸附、分解有机物的作用，使废水的BOD₅、CODcr降低。鉴于造纸废水中缺氮、缺磷，为使生物污泥中的微生物能良好地生长繁殖，保持较高的生物活性，需要向废水中投加一定量的含有氮、磷的营养物质，一般添加比例为COD∶N∶P＝350∶5∶1。HRT＝30小时，有机负荷：0.50kgBOD/m^3.d；DO：2～4mg/l；水温一般保持在15～30℃之间最为合适；内设低压射流曝气系统。

(6)二沉池：是使活性污泥从混合液中分离出来并将污泥浓缩。沉降到二沉池底部的活性污泥采用刮泥机刮出排到污泥回流池，用泵送到生物选择池与来自ABR的废水混合后流入氧化沟，剩余污泥排到污泥浓缩池进行浓缩。其采用半地下式幅流沉淀池，HRT＝4小时，根据二沉池的污泥性质，采用单周边刮泥机1台，驱动电机功率0.75kw。

(7)快滤池：为确保水质即使在冬季条件下也可以达标回用，利用微混凝过滤原理对废水中剩余的SS和COD进行过滤、捕捉、吸附处理，使处理后出水水质达标回用生产车间，保证废水处理系统的稳定运行。采用半地下式，HRT＝1小时，滤速u＝8m/h。

(8)污泥浓缩池：收集浓缩系统污泥。采用半地下式。单周边刮泥机1台，驱动电机功率1.1kw，HRT＝4小时以上

Claims

1.造纸废水封闭循环与零排放工艺，其特征在于，包括以下步骤：

废水首先经过格栅截除水中的纸屑、泡沫纸、塑料纸及大颗粒杂物进入集水调节池停留时间HRT为0.5h，再用水泵将水提升至斜网回收纤维，斜网为60～100目，角度为45～60度，之后废水自流进入浅层气浮池停留3～5min进行絮凝气浮反应，池深450～600mm，表面负荷8～12m³/m².h，溶气水量即溶气水∶废水的体积比为1∶3～4，溶气量即空气量∶溶气水的体积比为1∶20～25，投加混凝剂为聚丙烯酰胺PAM和聚合氯化铝PAC，PAM加入量为1～5mg/L，而PAC加入量为50～200mg/L，从气浮池出来的清液分为两部分，一部分清液直接到回用清水池，回用到制浆车间进行洗浆、打浆和调节浆浓之用；

另外一部分清液进入厌氧折流板反应器池停留时间为5～8h进行水解酸化处理，此反应器水力负荷0.5～2.5m³/m²，容积负荷为5kgCOD/m³.d，池内水温15～30℃，营养物质添加比例为COD∶N∶P＝600∶5∶1，添加频率为2～3天投加一次，流速最高可达2m/h，之后废水自流经生物选择池停留时间0.5h进入曝气池停留时间20～40h进行好氧生化处理，曝气池有机负荷0.50kgBOD/m³.d，混合液污泥浓度3000～6000mg/L，污泥回流浓度8000～10000mg/L，溶解氧DO2～4mg/l，营养物质添加比例为COD∶N∶P＝350∶5∶1，添加频率为1天投加一次，池内水温在15～30℃之间，出曝气池废水经二沉池停留4～6h进行泥水分离，沉淀池直径约10～20m，池直径与有效水深之比≤3，上流速度为0.3～0.5mm/s，中心管下流速度＜30mm/s，单周边刮泥机驱动电机功率0.75kw，之后废水进入半地下式快滤池，水力停留时间1h，滤速u＝8～10m/h，反冲洗强度1.2m³./m².min，反冲洗历时5min，此水完全回用于生产车间。