CN101781049A - 草浆造纸废水中水回用处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种草浆造纸废水中水的回用处理系统及处理方法。该系统是由调节池、一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池、中间水池、超滤膜处理装置、反渗透膜处理装置、臭氧接触氧化塔、活性炭吸附塔、酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池、产水池依次或分别连接形成的中水回用处理系统。该系统将混凝沉淀处理、高级氧化处理、臭氧催化氧化处理和超滤膜、纳滤膜处理的有机结合，通过物理、化学的处理技术和分流处理、合并出水的处理工艺及方式对草浆造纸废水中水进行处理，在保证低运行成本的前提下，能够保证大规模草浆造纸工业中水经过处理后达到回用水要求，且不对造纸工艺及纸产品产生任何影响，处理后的反渗透浓水达到行业排放标准。

Description

草浆造纸废水中水回用处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种对草浆造纸废水进行深度处理的中水回用处理系统及处理方法。

背景技术

目前，针对草浆造纸废水中水的回用处理采用的方法很多，主要分为物理方法和化学方法。

通过混凝沉淀、吸附、化学氧化等治理措施，中水中的溶解性固体、色度、化学需氧量、电导率等水质指标仍难以完全消除，未完全净化的中水因水质较劣在生产上不能回用，对外排放时往往造成周围生态环境的污染和危害。一些较为先进的处理工艺首先使用化学方法，投入硫酸铝和高分子混凝剂，混凝剂同废水反应生成絮状物将废水中的有机物吸咐，形成絮状的悬浮物，这些悬浮物随水进入调节池后，再泵进一种过滤机过滤。这些中水经上述化学还原和凝聚反应后，再通过高效过滤，其含有的各种有机物大部分被过滤成滤泥，使废水达到固、液分离及净化的目的。但这种只通过混凝和过滤的技术已经无法满足水质指标严格的处理要求。由于造纸工业消耗的水量巨大，如果采用吸附方法处理中水，则需要大量的吸附剂，这些吸附剂吸附饱和之后还有经过复杂的再生工艺，操作困难，且难于实现。而采用化学氧化的方法，如高级氧化技术，虽然对有机物、色度的去除效果较好，但是运行成本也较高，且对溶解性固体和电导率没有去除，无法达到工业回用水的水质要求。

膜技术是较为成熟的废水深度处理工艺，膜过滤后出水水质可以完全达到回用的要求，但是仍然有10％～25％的浓水问题没有办法解决，这部分水的可生化性更差，且其中的污染物浓度较高，仍然需要进行处理，这就使膜处理工艺无法单独完成深度处理的要求，如果再添加其它处理设施必然会使原本就较高的处理费用继续增加。而且对于造纸中水而言，废水中会存在很多细小的纤维和硅酸盐类溶解性固体，这些纤维和硅酸盐结垢很容易堵塞膜孔，它们不同于普通的钙镁结垢，清洗非常困难，使得膜组件的寿命急剧缩减，折旧成本增高，甚至无法正常运行。

由于造纸废水的水量大、水质复杂，现有的单一处理工艺无法达到中水回用的处理要求，而如何尽可能地实现膜处理技术在草浆造纸废水中水回用中的应用，减少运行成本、浓缩水水量及处理费用，是目前需要解决的难题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施方式提供一种草浆造纸废水中水回用处理系统及处理方法，以物理、化学处理、分流处理与合并出水的处理工艺相结合对草浆造纸废水中水进行处理，使大规模草浆造纸废水中水经处理后达到造纸行业回用水标准。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种草浆造纸废水中水回用处理系统，该系统包括：

调节池、一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池、中间水池、超滤膜处理装置、反渗透膜处理装置、臭氧接触氧化塔、活性炭吸附塔、酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池、清水池和产水池；

所述调节池依次与一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池和中间水池连接；所述中间水池的出水端分为两路输出，第一路输出经所述超滤膜处理装置与所述反渗透膜处理装置连接，第二路输出经所述臭氧接触氧化塔与所述活性炭吸附塔连接；所述反渗透膜处理装置好水出水端与所述活性炭吸附塔的出水端均与所述产水池连接；所述反渗透膜处理装置的浓缩水出水端经酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池与清水池连接。

本发明实施例还提供一种草浆造纸废水中水回用处理方法，采用上述的处理系统，该方法包括：

一级混凝沉淀处理：使生化处理后的草浆造纸中水在处理系统的一级混凝沉淀池中进行混凝沉淀处理，混凝沉淀处理过程中向所处理中水中干法投加三氯化铁粉末或聚合硫酸铁的任一种作为混凝剂；

二级混凝沉淀处理：经所述一级混凝沉淀处理后的出水进入二级高效混凝沉淀池中进行再混凝处理；

超滤膜处理：所述二级混凝沉淀处理后的出水经中间水池后分为两路输出，一路输出出水总流量65％的出水进入超滤膜处理装置中进行超滤膜处理，分离水中的悬浮颗粒物、大分子胶体和蛋白质；

反渗透处理：所述超滤膜处理后的出水进入反渗透膜处理装置进行反渗透处理，去除水中的氨氮、色度和可溶解性固体；

臭氧接触氧化处理：所述二级混凝沉淀处理后的出水经中间水池后两路输出中另一路输出出水总流量35％的出水进入臭氧接触氧化塔中进行氧化处理，使溶解臭氧后的水溶液直接与颗粒活性炭表面接触氧化；

活性炭吸附处理：所述臭氧接触氧化处理后的出水进入活性炭吸附塔进行吸附处理；

高级氧化处理：使所述反渗透处理后的浓缩水出水经酸调节池进入高级氧化反应池中进行高级氧化处理，处理时向高级氧化反应池中投加硫酸亚铁粉末和双氧水作药剂，对水中的有机物进行氧化分解，出水进入中和沉淀池；

产水池混合处理：使反渗透处理后的好水出水和经活性炭吸附处理后的出水共同进入产水池，通过混合搅拌处理后作为回用的好水。

由上述本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式通过将高效混凝沉淀处理、超滤膜处理、反渗透膜处理、臭氧接触氧化处理、活性炭吸附处理和高级氧化处理相结合，对草浆造纸废水中水进行深度处理，该系统将物理、化学的处理技术和分流处理、合并出水的工艺方式有机结合，针对处理各阶段中水中不同分子结构和分子量的有机物，不同物化性质的无机物、颗粒物，采用具有针对性的处理方式，对难生物降解的有机物通过高效混凝沉淀处理，臭氧催化氧化处理、反渗透膜处理、高级氧化处理和吸附处理等技术进行分离和降解，可以有效去除中水中的高聚物，如木质素、半木质素、单宁以及一些造纸过程中必须的添加剂，如油墨、驻留剂、消泡剂等。对容易导致超滤膜、反渗透膜结垢污染，使通量迅速减小的无机物，采用连续两级高效混凝沉淀处理，可以去除中水中大部分的总硬度以及硅酸盐类溶解性固体，极大地缓解了膜处理系统的结垢和污染问题。该系统结合相应的处理方法具有深度处理大规模草浆造纸废水中水的能力，产水完全满足造纸行业回用水要求，可操作性强，运行稳定，成本较低，中水回用率达到85％，具有方便管理和易于维护，现代化程度高等特点。

附图说明

图1为本发明实施例一的处理系统各部分连接示意图；

图2为本发明实施例二的处理方法流程图；

图1中各标号分别为：1、调节池；2、一级高效混凝沉淀池；3、二级高效混凝沉淀池；4、中间水池；5、超滤膜处理装置；6、反渗透膜处理装置；7、臭氧接触氧化塔；8、活性炭吸附塔；9、酸调节池；10、高级氧化反应池；11、中和沉淀池；12、清水池；13、产水池。

具体实施方式

为便于理解，下面结合附图和具体实施例对本发明实施过程进行说明。

实施例一

本实施例一提供一种草浆造纸废水中水回用处理系统，如图1所示，该系统由一级高效混凝沉淀池(预混凝池、混凝反应池、混凝沉淀池)、二级高效混凝沉淀池(预混凝池、混凝反应池、混凝沉淀池)、中间水池(砂滤)、超滤膜处理装置、反渗透膜处理装置、臭氧接触氧化塔、活性炭吸附塔、酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池、清水池和产水池共同组成；

其中，调节池依次与一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池和中间水池连接，调节池是草浆造纸废水生化池出水的收集池，停留时间为8～12小时，在调节池内设有潜水搅拌机，用于均匀混合进入调节池内的废水；一级高效混凝沉淀池与二级高效混凝沉淀池结构基本相同，均由预混凝池、混凝反应池和混凝沉淀池依次连接而成；其中，预混凝池设有混凝剂投入口，预混合池内设有搅拌装置，用于对其中处理的废水进行搅拌，使投加的混凝剂均匀分散到废水中，达到使废水混凝的较好效果；混凝反应池设有助凝剂投入口，混凝反应池内设有搅拌装置；混凝沉淀池的底部设有污泥回流口和污泥排出口，污泥回流口还通过回流管经回流泵回连至混凝反应池底部，所述污泥排出口经排泥管和剩余污泥泵连接至系统外部；二级高效混凝沉淀池的混凝沉淀池的出水与所述中间水池连接，中间水池的出水端分为两路输出，第一路输出经所述超滤膜处理装置与所述反渗透膜处理装置连接，第一路输出的出水量为65％，第二路输出经所述臭氧接触氧化塔与所述活性炭吸附塔连接，第二路输出的出水量为35％；所述反渗透膜处理装置好水出水端与所述活性炭吸附塔的出水端均与内部设有搅拌器和产水池连接；其中的超滤膜处理装置包括：进水泵、膜框架、超滤膜组件、反洗泵、化学清洗系统和仪器仪表；所述超滤膜组件设置在膜框架内，包括中空纤维膜和承压膜壳；所述中空纤维膜为外压式膜，膜材料为聚偏氟乙烯，过滤孔径0.1微米；超滤膜处理装置的进水在外部压力下透过中空纤维膜进入中空纤维膜管中心区域，行成产水，定期采用反洗泵或化学清洗系统进行超滤膜组件的清洗和维护，而反渗透膜处理装置包括：进水泵、高压泵、循环泵、膜框架、反渗透膜组件、反洗泵、加药系统、化学清洗系统和仪器仪表；所述反渗透膜组件设置在在膜框架内，包括卷式反渗透膜和承压膜壳；所述反渗透膜为卷式膜，膜材料为聚酰胺复合膜，单支膜标准脱盐率99.5％，反渗透膜处理装置的进水在外部压力下，透过卷式膜进入中心区域，行成产水。定期采用反洗或化学清洗系统进行反渗透膜组件的清洗和维护；反渗透膜处理装置的浓缩水出水端经酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池与清水池连接；其中的酸调节池内设置搅拌器和加药装置；高级氧化反应池内设有经过防腐处理的搅拌器和两组加药装置；中和沉淀池内设有搅拌器和一组加药装置；

中间水池的第二路输出进入的臭氧接触氧化塔采用非均相催化氧化反应装置，该装置内设有催化剂为：果壳颗粒活性炭，其投加量为水量20％。臭氧发生器采用空气气源产生臭氧，水体在臭氧接触氧化塔中的停留时间为20分钟；臭氧接触氧化塔后连接的活性炭吸附塔内设有果壳颗粒活性炭填料，活性炭吸附塔的接触停留时间为40分钟。

下面结合上述系统对草浆造纸废水经生化法处理后的中水进行处理的过程对上述系统作进一步说明：

通过上述的处理系统对草浆造纸废水中水(一般为草浆造纸废水经生化法处理后的中水)进行处理时，废水进水首先进入一级高效混凝沉淀池的预混凝池，投加一种混凝药剂(一般采用三氯化铁粉末或聚合硫酸铁)，水力搅拌混合时间为1～2分钟，之后依次通过混凝反应池和混凝沉淀池(一般采用斜管沉淀池，底部设有浓缩刮泥机)，在混凝反应池中需要投加一定浓度的助凝剂，并将混凝沉淀池中的污泥部分回流到反应池，增大产生的絮体粒径，使其快速沉淀；通过砂滤装置后进入中间水池，中间水池的水分流为两部分，65％的水量进入超滤膜处理装置，然后进入反渗透膜处理装置，通过膜的特效截留作用，将绝大部分的溶解性固体、有机物截留，优质产水进入产水池，浓缩水进入酸调节池；35％的水量进入臭氧接触氧化塔，然后进入活性炭吸附塔，通过臭氧的强氧化作用和与颗粒活性炭的协同作用，将绝大部分色度和大部分有机物去除、所有出水都进入产水池与反渗透膜处理装置的产水混合，其混合后的水作为中水回用的回用水取水点。反渗透膜的浓缩水进入酸调节池，加酸调节pH至3.5～4.0，然后进入高级氧化反应池，加入两种药剂，分别为硫酸亚铁和双氧水(芬顿试剂)，搅拌器搅拌时间为30分钟。出水进入中和沉淀池，加碱中和到pH8.0沉淀铁离子，出水外排。

上述方法通过将四项处理过程有机结合，形成将混凝沉淀、膜处理、氧化处理和吸附处理的合理组合及应用，达到了对草浆造纸废水中水进行深度处理和回用的目的，能够达到行业回用标准和国家排放标准。

本实施例中的处理系统，可以采用多种灵活的方式进行设置，具体如下：

(1)对于规模较大的废水处理量，可以采用分流处理，合并出水的运行模式，其主要优点是增大回用水量，使吨水处理成本反而较低，减少膜的投资成本和更换费用，减少浓缩液的排放量和处理成本，通过PLC控制可以完全实现高自动化的运行模式。

(2)对于规模较小的处理量，通过二级高效混凝沉淀的出水，可以不必分流，全部采用超滤膜和纳滤膜处理设备，对于反渗透膜的浓缩液采用高级氧化反应池。优点是操作简单，便于管理和维护，工程占地面积小。

实施例二

本实施例提供一种草浆造纸废水中水回用处理方法，可以采用上述实施例一中的处理系统，对草浆造纸废水经生化法处理后的中水进行处理，该处理方法包括下述步骤：

一级混凝沉淀处理：使生化处理后的草浆造纸中水在处理系统的一级混凝沉淀池中进行混凝沉淀处理，混凝沉淀处理过程中向所处理中水中干法投加三氯化铁粉末或聚合硫酸铁的任一种作为混凝剂；

处理时，向所述一级高效混凝沉淀池的预混凝池处理的中水中干法投加三氯化铁粉末或聚合硫酸铁的任一种，投加量为0.08g～0.16g/L，搅拌混合时间为2分钟；预混凝池出水进入混凝反应池进行混凝反应处理，向废水中添加浓度为0.1％的助凝剂聚丙烯酰胺，投加量为1～2mg/L，停留时间为7～8分钟；混凝反应处理后的出水进入混凝沉淀池进行混凝沉淀处理，沉淀时间为60～120分钟，将沉淀的污泥浓缩后一部分回流至混凝反应池底部继续反应，回流量为进水量的10％～25％，另一部分剩余污泥外送脱水；

二级混凝沉淀处理：经所述一级混凝沉淀处理后的出水进入二级高效混凝沉淀池中进行再混凝处理；

处理时，出水先进入所述二级高效混凝沉淀池的预混凝池中进行预混凝，以湿法向预混凝池投加混凝药剂氢氧化钙液体或熟石灰粉末的任一种，投加量为0.1g～0.5g/L，水力搅拌混合时间为2分钟；预混凝处理后的出水进入混凝反应池进行混凝反应处理，向混凝反应池的废水中添加助凝剂聚丙烯酰胺，投加量为1～2mg/L，停留时间为7～8分钟；混凝反应处理后的出水进入混凝沉淀处理阶段，沉淀时间为60～120分钟，将沉淀的污泥浓缩后一部分回流至混凝反应池底部继续反应，回流量为进水量的10％～25％，另一部分剩余污泥外送脱水；

超滤膜处理：所述二级混凝沉淀处理后的出水经中间水池后分为两路输出，一路输出出水总流量65％的出水进入超滤膜处理装置中进行超滤膜处理，分离水中的悬浮颗粒物、大分子胶体和蛋白质；

反渗透处理：所述超滤膜处理后的出水进入反渗透膜处理装置进行反渗透处理，使进水中的化学需氧量、氨氮、色度、可溶解性固体、电导率等水质指标得到明显去除，其产水水质可直接达到回用水水质标准，浓缩液进入酸调节池；

臭氧接触氧化处理：所述二级混凝沉淀处理后的出水经中间水池后两路输出中另一路输出出水总流量35％的出水进入臭氧接触氧化塔中进行氧化处理，使溶解臭氧后的水溶液直接与颗粒活性炭表面接触氧化；

上述臭氧接触氧化处理时，所述颗粒活性炭的碘值为1000mg/g，所述臭氧的投加浓度为50mg/L；使溶解臭氧后的水溶液直接与颗粒活性炭表面接触氧化的总反应时间为15分钟；

活性炭吸附处理：所述臭氧接触氧化处理后的出水进入活性炭吸附塔进行吸附处理；所处理废水在活性炭吸附塔内的停留时间为40分钟；

高级氧化处理：使所述反渗透处理后的浓缩水出水经酸调节池进入高级氧化反应池中进行高级氧化处理，废水在酸调节池采用硫酸调节中水pH值至3.5～4.0；处理时向高级氧化反应池中投加的药剂为硫酸亚铁粉末和双氧水(30％H₂O₂)，硫酸亚铁粉末的投加量以Fe²⁺计为40～80mg/L，双氧水的投加量以H₂O₂计为200～400mg/L；通过硫酸亚铁和过氧化氢的反应，产生具有极强氧化能力的羟基自由基、对中水中的有机物进行氧化分解，高级氧化处理时间30分钟，出水进入中和沉淀池，废水在中和沉淀池采用烧碱或熟石灰调节中水pH值至8.0，沉淀铁离子；

产水池混合处理：使反渗透处理后的好水出水和经活性炭吸附处理后的出水共同进入产水池，通过混合搅拌处理，处理时间为60分钟，使处理后出水达到回用标准，作为回用好水。

下面结合图2所示的对草浆造纸废水的处理流程，对上述方法作进一步说明：

混凝沉淀处理：对草浆造纸废水进行预混凝处理，向所述一级高效混沉池的预混凝处理的废水内干法投加混凝药剂，混凝药剂采用三氯化铁粉末，投加量为0.08g～0.16g/L；二级高效混凝沉淀预混凝处理中投加的混凝药剂为氢氧化钙液体和熟石灰粉末中的任一组；其中，熟石灰粉末投加量为0.1g～0.5g/L；搅拌混合时间为2分钟；预混凝处理后的中水进入混凝反应处理阶段，向废水中添加助凝剂聚丙烯酰胺(0.1％)，投加量为1～2mg/L，停留时间为7～8分钟；混凝反应处理后的出水进入混凝沉淀处理阶段，在水体中形成大而坚实的絮体，以保证能够快速有效地沉淀；混凝反应处理后的出水进入混凝沉淀处理，沉淀处理时间为60～120分钟，絮体基本沉淀在沉淀池底部，通过浓缩刮泥机将沉淀的污泥进行浓缩，一部分通过回流泵从新注入到混凝反应区内，回流量为进水量的10％～25％，另一部分外排；

超滤处理：孔径为0.1μm的超滤膜能截留草浆造纸废水中水中的胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，允许小分子物质和溶解性固体等通过，为反渗透膜处理装置的运行安全进行有效的前处理。聚偏氟乙烯材质化学稳定性好，寿命长；

反渗透处理：反渗透是一种反向迁移运动，在压力(高压泵)驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶质与溶剂分离，反渗透处理可以将原水中的无机离子、有机物和胶体等杂质去除，以获得高质量的产水。

臭氧接触氧化处理：在臭氧接触氧化处理中溶解臭氧后的水溶液直接与颗粒活性炭表面接触氧化，总反应时间为20分钟。利用臭氧的高氧化特性可以去除水体中色度，部分有机物；

活性炭吸附处理：臭氧接触氧化处理后的出水进入活性炭吸附塔，所述吸附塔内有颗粒活性炭填料，塔内停留时间为40分钟，颗粒活性炭对有机物具有很强的吸附能力；

高级氧化处理：使上述反渗透处理后的浓缩水进入酸调节池，然后进入高级氧化处理，通过硫酸亚铁和过氧化氢的反应，产生具有极强氧化能力的羟基自由基、对中水中的有机物进行氧化分解，高级氧化处理时间30分钟，出水进入中和沉淀池；

实际中，活性炭吸附具有一定的吸附容量，当活性炭吸附饱和以后，活性炭吸附塔就失去了吸附处理的能力，但在溶解了臭氧的水体氧化的条件下，这一过程将会变得缓慢。

所述的臭氧接触氧化处理中的催化剂为果壳颗粒活性炭(杏壳)催化剂，催化剂投加量为进水流量的20％(质量百分数)；

上述处理方法中通过将高效混凝沉淀处理、超滤膜和反渗透膜处理、高级氧化处理、臭氧接触氧化处理和活性炭吸附处理等多种处理方式有机结合起来，形成了物理和化学相结合的处理方法，对废纸制浆造纸废水进行处理，可以有效去除其中难降解的木质素、半木质素、单宁以及一些造纸过程中必须的添加剂，如油墨，驻留剂，消泡剂等，其中各处理步骤具有下述优点：

(1)混凝沉淀处理：

高效混凝池分为预混凝池，混凝反应池和混凝沉淀池。

预混凝处理是高效混凝沉淀处理中的重要步骤，本实施例在预混凝处理中采用机械搅拌，即依靠外部机械供给能量，使预混凝处理时的废水的水流产生紊流，这种机械搅拌的优点具有混合快速，水头损失小、混合效果好，节省混凝药量20％～30％等优点。一级混凝沉淀投加的药剂(混凝剂)采用三氯化铁，三氯化铁具有很好的混凝作用，不但可以去除悬浮物、部分有机物，同时可以去除硅酸盐类溶解性固体，防止其对膜造成严重的结垢污染；二级混凝沉淀投加的药剂采用熟石灰，熟石灰中的钙离子可以同单宁形成沉淀，可以深度去除硅酸盐类溶解性固体以及碱度，同时调节溶液的pH值，使溶液中的胶体颗粒脱稳沉淀，对后续的超滤膜处理和反渗透膜处理，对臭氧接触氧化处理都具有很好的预处理作用，使草浆中的硅酸盐类可溶解固体导致的膜结构问题得到极大改善，使超滤膜和反渗透膜处理大规模草浆造纸废水中水的技术得以推广和应用；

混凝反应池是混凝沉淀处理中的核心工艺，将经过预混凝处理后的出水引入到混凝反应池底板的中央，在混凝反应池内部设置一个搅拌用的叶轮，该叶轮位于中心稳流型的圆筒内，该叶轮的作用是使反应池内水流均匀混合，并为絮凝和聚合电解质的分配提供所需的动能量，通过在叶轮下面的加药系统加入助凝剂(如聚丙烯酰胺)，使混合反应池中悬浮絮状或晶状固体颗粒的浓度始终保持在最佳状态，通过从混凝沉淀池中回流沉淀浓缩污泥的外部再循环系统使混凝反应池中污泥浓度得以保障；

混凝沉淀处理中的沉淀过程是将有机物与水分离的重要环节，分离的状况直接影响了出水水质，该处理中采用斜管沉淀池作为混凝沉淀池，并在其中设置浓缩刮泥机，使两者结合应用，通过浓缩刮泥机使污泥聚集和浓缩在斜管沉淀池底部，通过污泥回流泵，将浓缩后的污泥部分回流到反应池内，通过接触实现混凝的快速和高效，并将没有完全反应的药剂反应完全，通过斜管沉淀原理保障出水水质稳定。

(2)超滤膜和反渗透膜处理：

超滤(Ultra filtration，简称UF)处理通常可理解成与膜孔大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水、无机盐及小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质通过，以达到溶液的净化、分离与浓缩的目的。超滤作为反渗透的预处理系统，可以有效的提高反渗透的进水水质，可以延长反渗透系统的使用寿命；超滤系统自动化控制程度高，可以降低劳动强度和劳动成本并降低运行费用，是新一代的高效水处理系统。

反渗透(Reverse Osmosis，简称RO)处理是一种反向迁移运动，在压力(高压泵)驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶质与溶剂分离，反渗透处理可以将原水中绝大部分的无机离子、有机物和胶体等杂质去除，以获得高质量的产水。由于反渗透技术具有无相变、组件化、流程简单、操作方便、占地面积小、投资省、耗电低等优点，因此在水处理中得到了大量的运用。

(3)臭氧接触氧化处理：

随着臭氧生产成本的降低，臭氧技术被普遍用于水处理中，然而部分有机物难以通过臭氧氧化得到有效降解，导致臭氧单独使用的效率不高。本实施例使用了以颗粒活性炭作为臭氧催化剂的接触臭氧化法进行氧化处理的后续工艺，通过臭氧和活性炭的协同作用来氧化分解水中的有机物，降解有机物的效率更高，并且去除绝大部分的色度。这项技术也被称为多相催化臭氧氧化技术。对于多相催化臭氧氧化处理而言，固体催化剂的选择是该技术是否具有高效氧化效能的关键。

在本发明实施例中，设备和工艺主要是采用接触塔催化氧化反应装置，将溶解臭氧后的溶液直接与催化剂表面接触氧化，形成催化氧化反应体系。解决了臭氧单独使用氧化有机物效率不高的问题，提高臭氧的整体氧化效率，减少副反应的能源消耗和可能产生的有毒有害副产物，减少臭氧的投加量和投加时间，从而不仅提高出水水质，而且减少运行成本。

(4)活性炭吸附处理：

活性炭吸附具有一定的吸附容量，但是在经过生化法处理，高效混凝沉淀处理，臭氧接触氧化处理后，中水的有机物含量已经较低，因此饱和吸附的时间相对较长，在本发明实施例中选用果壳颗粒活性炭(杏壳)，果壳颗粒活性炭对水体中的浓度较小的有机物具有很高的吸附性能，同时具有容易分离，不易损失，更换方便等有优点。当溶解臭氧的中水进入活性炭吸附塔后，在活性炭的还原作用下被还原，同时活性炭中吸附的有机物也在臭氧的作用下得到分解，使活性炭得到一定程度地再生，从而增加了活性炭的使用寿命，降低了运行成本。

实施例三

本实施例以采用实施例一所述的处理系统，结合实施例二中所述的处理方法，对某一草浆造纸厂排出的经生化处理后的出水进行具体处理过程，对本发明实施方式作进一步说明，将该草浆造纸厂的生化反应池出水，通过一级提升进入一级高效混凝沉淀处理的预混凝部分，通过干粉投加器投加三氯化铁粉末，干粉投加量为0.08～0.16g/L，以实现对悬浮颗粒物、有机物、硅酸盐类溶解性固体等的有效去除，由于铁的水解作用，导致水体pH降低。经过搅拌后溶液直接进入一级高效混凝沉淀处理的混凝反应池中，向混凝反应池中投加聚丙烯酰氨，并通过设置在混凝反应池中的叶轮进行搅拌，反应后形成粒径较大的絮体进入高效混凝沉淀区的沉淀池，在混凝沉淀池实现絮体和水的分离，形成的污泥部分回流到混凝反应池，以提高反应池的污泥浓度，增加接触絮凝和碰撞的效率，部分则定期外排；

经过一级高效混凝沉淀池的出水自流进入到二级高效混凝沉淀池预混凝池，通过加药装置投加熟石灰干粉或溶液，投加量为0.1～0.5g/L，以实现对悬浮颗粒物、单宁类有机物、硅酸盐类溶解性固体和碱度的有效去除，同时，加入碱量过大时会使水体pH偏碱性，可能会导致膜的结垢问题。

经过二级高效混凝沉淀处理的水需要经过一个普通的砂滤装置，然后进入中间水池：中间水池的65％水量通过泵连接到超滤膜处理装置，超滤膜处理装置采用的是0.1μm的聚偏氟乙烯膜，通过外压式进水，使颗粒物、微生物、大分子有机物、蛋白质、胶体等被分离出去，产水进入反渗透膜处理装置。反渗透膜处理装置采用卷式聚酰胺复合膜，脱盐率达到99％以上，使绝大部分电导率得以去除。

35％的水量进入臭氧接触氧化塔进行高级氧化处理，通过投加臭氧以及臭氧同颗粒活性炭的催化氧化，将溶液中的难于生物降解的有机污染物彻底分解为CO₂或H₂O，或将大分子有机物氧化分解为中等分子或小分子有机物，从而使水质得到较大改善；

使投加剩余的臭氧和反应后的水溶液一同进入活性炭吸附塔进行活性炭吸附处理，和剩余臭氧催化氧化处理，利用多种催化剂的特性和表面较大的比表面积，将中等分子有机物进行吸附氧化，在这一步骤中，多于的臭氧得到了进一步利用，将吸附在颗粒活性炭表面的中等分子有机物进行直接氧化；

经过反渗透膜处理的浓缩水进入浓缩水处理部分，浓缩水处理部分采用高级氧化法中的芬顿试剂(亚铁离子和过氧化氢)氧化法。浓缩水先进入酸调节池，用硫酸调节pH至3.5～4.0，然后进入到所述高级氧化反应池，高级氧化反应池内设搅拌器和加药设备，所加药剂为硫酸亚铁粉末和双氧水液体，加药量分别为40～80mg/L(以Fe²⁺计)和200～400mg/L(以H₂O₂计)，反应停留时间为30min，出水进入中和沉淀池，采用片碱或熟石灰，调节pH至8.0混凝沉淀铁离子，使出水达到外排标准后外排。

综上所述，本发明实施例的处理系统及处理方法能够有效去除草浆造纸废水中水中的木质素类高聚物，单宁类以及一些造纸过程中必须的添加剂，如油墨，驻留剂，消泡剂等难生物降解的有机物，同时对导致反渗透膜损害严重的硅酸盐类溶解性固体具有较好的去除效果，使反渗透膜在大规模草浆造纸废水工程中的应用成为可能，它还具有下述优点：

(1)将物理和化学方法有机结合，针对处理各阶段不同分子结构和分子量的有机物，采用具有针对性的处理技术，且每种处理技术都是较为先进和成熟，它们之间的有效的组合是基于对有机物反应机理的深入研究得出的。其中一级和二级高效混凝沉淀池中，创新性地投加了三氯化铁粉末和熟石灰，混凝效果好，悬浮颗粒物和化学需氧量均有明显去除，更重要的是对硅酸盐类溶解性固体的有效去除，解决了反渗透膜处理过程中的硅结垢的难题，使反渗透膜处理装置得以稳定和长期的运行。

(2)对于大规模的草浆造纸中水回用处理，一方面为了保障回用水对电导率的要求，需要采用反渗透膜处理，以保障出水电导率；另一方面，反渗透膜具有一定的回收率，完全采用反渗透膜处理，膜的投资和更换费用巨大，而且产生大量的浓缩水，同时反渗透处理后的出水的水质也要比要求的水质好很多，无形中造成材料和能耗的浪费，因此，采用分流处理和合并出水的运行工艺不仅可以增加回用水的水量，减少浓缩水的水量和处理费用，而且还能减少膜的投资和更换费用30％，对于大规模的中水回用工程具有重大的意义。

(3)采用多相臭氧催化氧化技术，不但可以增加臭氧的使用效率，对中水中的色度、有机物等具有很好的去除效果，此外，经过臭氧接触氧化塔后的剩余臭氧还增加了活性炭吸附塔的吸附容量，延长了其使用周期，降低了运行成本。臭氧接触氧化塔中采用的果壳颗粒活性炭，具有过流速度大，吸附容量大，容易分离和更换，无毒无害等优点。

(4)本发明可以同其它处理工艺相结合，针对不同的处理目标进行改进和优化，将有望同时应用于医院废水、印染废水、制革废水、屠宰厂废水等的深度处理和回用。从而实现应用范围广，工艺技术安全可靠之优势。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，各实施例之间的前后次序关系也不对本发明造成任何限制，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，该系统包括：

调节池、一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池、中间水池、超滤膜处理装置、反渗透膜处理装置、臭氧接触氧化塔、活性炭吸附塔、酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池、清水池和产水池；

所述调节池依次与一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池和中间水池连接；所述中间水池的出水端分为两路输出，第一路输出经所述超滤膜处理装置与所述反渗透膜处理装置连接，第二路输出经所述臭氧接触氧化塔与所述活性炭吸附塔连接；所述反渗透膜处理装置好水出水端与所述活性炭吸附塔的出水端均与所述产水池连接；所述反渗透膜处理装置的浓缩水出水端经酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池与清水池连接。

2.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述调节池内设有潜水搅拌机。

3.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述一级高效混凝沉淀池与二级高效混凝沉淀池结构相同，均包括：

预混凝池、混凝反应池和混凝沉淀池，三者依次连接；其中，所述预混凝池设有混凝剂投入口，预混合池内设有搅拌装置；所述混凝反应池设有助凝剂投入口，混凝反应池内设有搅拌装置；所述混凝沉淀池的底部设有污泥回流口和污泥排出口，所述污泥回流口还通过回流管经回流泵回连至混凝反应池底部，所述污泥排出口经排泥管与剩余污泥泵连接。

4.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述中间水池内设有砂滤和反洗装置，中间水池出水端两路输出中的第一路输出的出水量为中间水池出水总流量的65％，第二路输出的出水量为中间水池出水总流量的35％。

5.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述超滤膜处理装置由进水泵、膜框架、超滤膜组件、反洗泵、化学清洗系统和仪器仪表连接构成；所述超滤膜组件设置在膜框架内，包括中空纤维膜和承压膜壳；所述中空纤维膜为外压式膜，膜材料为聚偏氟乙烯，过滤孔径0.1微米。

6.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述反渗透膜处理装置由进水泵、高压泵、循环泵、膜框架、反渗透膜组件、反洗泵、加药系统、化学清洗系统和仪器仪表连接而成；所述反渗透膜组件设置在膜框架内，包括卷式反渗透膜和承压膜壳；所述反渗透膜为卷式膜，膜材料为聚酰胺复合膜，单支膜标准脱盐率为99.5％。

7.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述臭氧接触氧化塔采用非均相催化氧化反应装置，该装置内设有臭氧发生器和作为催化剂的果壳颗粒活性炭。

8.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述活性炭吸附塔内设有果壳颗粒活性炭填料。

9.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述酸调节池内设置搅拌器和加药装置；

所述高级氧化反应池内设有经过防腐处理的搅拌器和两组加药装置；

所述中和沉淀池内设有搅拌器和一组加药装置；

所述产水池内设有搅拌器。

10.一种草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，采用上述权利要求1～9任一项所述的处理系统，该方法包括：

一级混凝沉淀处理：使生化处理后的草浆造纸中水在处理系统的一级混凝沉淀池中进行混凝沉淀处理，混凝沉淀处理过程中向所处理中水中干法投加三氯化铁粉末或聚合硫酸铁的任一种作为混凝剂；

二级混凝沉淀处理：经所述一级混凝沉淀处理后的出水进入二级高效混凝沉淀池中进行再混凝处理；

超滤膜处理：所述二级混凝沉淀处理后的出水经中间水池后分为两路输出，一路输出出水总流量65％的出水进入超滤膜处理装置中进行超滤膜处理，分离水中的悬浮颗粒物、大分子胶体和蛋白质；

反渗透处理：所述超滤膜处理后的出水进入反渗透膜处理装置进行反渗透处理，去除水中的氨氮、色度和可溶解性固体；

臭氧接触氧化处理：所述二级混凝沉淀处理后的出水经中间水池后两路输出中另一路输出出水总流量35％的出水进入臭氧接触氧化塔中进行氧化处理，使溶解臭氧后的水溶液直接与颗粒活性炭表面接触氧化；

活性炭吸附处理：所述臭氧接触氧化处理后的出水进入活性炭吸附塔进行吸附处理；

高级氧化处理：使所述反渗透处理后的浓缩水出水经酸调节池进入高级氧化反应池中进行高级氧化处理，处理时向高级氧化反应池中投加硫酸亚铁粉末和双氧水作药剂，对水中的有机物进行氧化分解，出水进入中和沉淀池；

产水池混合处理：使反渗透处理后的好水出水和经活性炭吸附处理后的出水共同进入产水池，通过混合搅拌处理后作为回用的好水。

11.根据权利要求10所述的草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，所述一级混凝沉淀处理具体包括：对生化处理后的草浆造纸中水进行混凝处理时，向所述一级高效混凝沉淀池的预混凝池处理中水中干法投加三氯化铁粉末或聚合硫酸铁的任一种作为混凝剂的投加量为0.08g～0.16g/L，搅拌混合时间为2分钟；预混凝池出水进入混凝反应池进行混凝反应处理，向废水中添加浓度为0.1％的助凝剂聚丙烯酰胺，投加量为1～2mg/L，停留时间为7～8分钟；混凝反应处理后的出水进入混凝沉淀池进行混凝沉淀处理，沉淀时间为60～120分钟，将沉淀的污泥浓缩后一部分回流至混凝反应池底部继续反应，回流量为进水量的10％～25％，另一部分剩余污泥外送脱水。

12.根据权利要求10所述的草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，所述二级混凝沉淀处理具体包括：对一级混凝沉淀处理后的出水进行再混凝处理时，出水先进入所述二级高效混凝沉淀池的预混凝池中进行预混凝，以湿法向预混凝池投加混凝药剂氢氧化钙液体或熟石灰粉末的任一种，投加量为0.1g～0.5g/L，水力搅拌混合时间为2分钟；预混凝处理后的出水进入混凝反应池进行混凝反应处理，向混凝反应池的废水中添加助凝剂聚丙烯酰胺，投加量为1～2mg/L，停留时间为7～8分钟；混凝反应处理后的出水进入混凝沉淀处理阶段，沉淀时间为60～120分钟，将沉淀的污泥浓缩后一部分回流至混凝反应池底部继续反应，回流量为进水量的10％～25％，另一部分剩余污泥外送脱水。

13.根据权利要求10所述的草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，所述臭氧接触氧化处理中，所述颗粒活性炭的碘值为1000mg/g，所述臭氧的投加浓度为50mg/L；使溶解臭氧后的水溶液直接与颗粒活性炭表面接触氧化的总反应时间为20分钟。

14.根据权利要求10所述的草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，所述活性炭吸附处理中，所处理废水在活性炭吸附塔内的停留时间为40分钟。

15.根据权利要求10所述的草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，所述高级氧化处理中，总时间为30分钟，废水在酸调节池采用硫酸调节中水pH值至3.5～4.0；处理时向高级氧化反应池中投加作为药剂的硫酸亚铁粉末和双氧水中，硫酸亚铁粉末的投加量以Fe²⁺计为40～80mg/L，双氧水的投加量以H₂O₂计为200～400mg/L；废水在中和沉淀池采用烧碱或熟石灰调节中水pH值至8.0，沉淀铁离子。

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