CN102092894B

CN102092894B - 一种提高造纸废水可生化性的工艺方法

Info

Publication number: CN102092894B
Application number: CN 201010580979
Authority: CN
Inventors: 王森; 张安龙; 李新平; 梁艳; 杜飞
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: CN102092894A

Abstract

本发明公开了一种提高造纸废水可生化性的工艺方法，高得率制浆废水经过沉淀池泥水分离后，废水量采用进水计量泵计量后经进水口进入，分离后的水与反应器内循环水一起经过循环泵、管道混合器与二氧化氯进入主反应器内进行催化氧化反应，废水与二氧化氯经管道混合器混合进入主反应器后，首先向上流经已安装陶粒的池体，然后向下流，之后通过导流板再次改变水流方向，以延长反应时间，处理后废水由反应器出水口排出，催化氧化过程完成，废水进入下个环节再次进行生化处理，从而达标排放或回用。本发明使废水在生化处理前进行二氧化氯氧化预处理以提高此废水的可生化性，为后续生化处理提供有利的条件，从而使得生化处理效果得到明显改善。

Description

一种提高造纸废水可生化性的工艺方法

技术领域

本发明本发明属环境工程领域，特别涉及一种提高造纸废水可生化性的工艺方法。

现有技术

速生材高得率制浆技术是近年来发展较为迅速的一种制浆手段，随着这项技术的不断发展，随之而来的环境问题也日益引起了人们的关注。相比较传统的化学制浆方法，高得率制浆技术具有磨浆耗能低，废水排放量少、污染小，纸浆得率高和强度好等特点。但是，这种制浆方法所排放的废水浓度和色度仍旧很高，废水中的污染负荷随化学药剂用量的增加而增大，随制浆得率的升高而减小。随着国家对纸浆造纸行业的排放标准的日趋严格，对高得率制浆废水深度处理的研究也成为了难点和热点。而此类废水经过二级生化处理后，可生化性大幅度下降，对于继续利用生物法对此废水进行深度处理，效果肯定会受到影响，所以在深度处理前对此废水进行预处理以提高可生化性就显得尤为重要。目前，提高废水可生化性的方法有：混凝法、氧化法、电化学法、生物法和膜分离法等。

3.1混凝法

制浆造纸废水部分污染物以胶体形态存在于废水之中。这些带负电的胶体状污染物分散在水中，形成水的色度和浊度，其中有部分胶体物质也属于水中耗氧物质。混凝法就是向废水中投人一定量的混凝剂包括无机和有机物质，使废水中难以自然沉淀的胶体状污染物和一部分细小悬浮物经过脱稳、凝聚、架桥等反应过程，形成具有一定大小的絮凝体，再在后续沉淀池中沉淀分离，从而使胶体状污染物得以从废水中分离出来的方法。通过混凝，能够降低废水的浊度、色度，去除高分子物质、呈悬浮状或胶体状的有机污染物和某些重金属物质。制浆造纸废水处理中常用的混凝剂主要有硫酸铝、硫酸镁、2价或3价的铁盐、氧化铝、氧化钙、硫酸、磷酸、聚酞胺类有机高聚物(如聚丙烯酞胺)等。

3.2微电解法

微电解工艺是利用废铁屑在酸性溶液中形成原电池产生还原性极强的原子[H]，其可与水中的污染物发生氧化还原作用，提高污水的可生化性。同时电极反应生Fe²⁺，Fe²⁺进而被氧化成Fe³⁺，形成Fe(OH)₃沉淀，该沉淀可吸附大分子和溶解度较小的有机物，从而降低污水的COD和色度；在废铁屑中按一定的铁炭比掺入活性炭或者焦炭，能够增强电化学反应，强化处理效果，并有保持填料间孔隙率，防止发生铁屑板结作用；曝气能够增大微电解的电势差，强化微电解技术就是在传统微电解工艺基础上投加H₂O₂，微电解产生的Fe²⁺能够和H₂O₂形成Fenton试剂，同时，生成的Fe²⁺、Fe³⁺都是良好的絮凝剂，碱性条件下能够产生良好的沉淀效果。

3.3水解酸化预处理

厌氧水解酸化预处理工艺是根据厌氧微生物对有机污染物的氧化代谢机理，利用将厌氧微生物控制在水解酸化的环境条件下将难生物降解高分子复杂有机底物转化为易生物降解的低分子简单有机物，改善和提高废水可生化性的功能，使之与不同形式的好氧处理工艺组合应用，从而达到对难降解有机废水有效处理的目的。

3.4电化学法

电化学法是通过电极反应来产生活性很强的新生态自由基，废水中的发色有机物在这些自由基的作用下发生氧化还原反应，降解为无色的小分子物质或者形成絮凝体沉淀下来，处理后水的色度和都得到了降低。英国率先提出用电极处理污水，并在城市污水处理中实施美国随后对含油废水进行了电化学法处理，但因能耗及成本偏高而未受重视。随着电化学和电力工业的发展，各种高效反应器的出现使得处理成本大幅度下降，电化学法又重新被人们所重视。

2008年6月25日国家环保、国家质量监督检验检疫总局联合发布了排放标准更为严格的新标准GB3544-2008代替GB3544-2001，这使得广大制浆造纸企业倍感压力，现有的污水处理设施大多已经不能满足新的排放标准，而行业激烈的竞争和席卷全球的金融危机也将企业的利润空间近一步的降低，中段废水深度处理的难度大、处理费用高，又增加了企业的生产成本。因此，研究开发适合我国国情的简易、高效、低耗污水深度处理新技术是解决我国目前所面临的水环境污染和水资源短缺问题的有效途径，而对废水进行预处理，提高废水的可生化性对于生化处理效果的好坏就显得尤为重要。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术不足，提供一种提高造纸废水可生化性的工艺方法，对废水进行二氧化氯氧化预处理以提高此废水的可生化性，为后续生化处理提供有利的条件，从而使得生化处理效果得到明显改善和提升。

本发明的技术方案是这样实现的：

本实验采用序批式方式运行，在固定床反应塔中进行。

高得率制浆PRC-APMP废水经过沉淀池泥水分离后，去除掉废水中的固体悬浮物及细小纤维，经进水口进入反应器内，该废水与反应器内循环水一起经过循环泵、管道混合器与二氧化氯一起进入反应塔进行氧化反应，进水量控制在10～12L/min，然后调节pH值为2～3、水温25～30℃，在循环泵前装一个进水阀，循环泵后装一管道混合器，用于吸进二氧化氯实现均匀混合，二氧化氯产生量为10g/h，二氧化氯投加量为1000～1500mg/L，反应塔底部安装一台蠕动泵，使反应塔中水样循环；

在反应器内，废水首先向上流经已安装填料的池体，水流速度为3mm/s，然后向下流，之后通过导流板的作用再次改变水流方向，以延长反应时间，二氧化氯与废水在反应器内接触反应时间40～60min，处理后废水由反应器出水口排出到出水槽，催化氧化过程完成，废水进入下个环节再次进行生化处理，从而达标排放或回用。

本发明采用二氧化氯催化氧化工艺对高得率制浆废水进行预处理。试验结果表明：(1)确定二氧化氯预处理最佳条件为：在进水COD_cr为2861mg/L，BOD₅为826mg/L，色度360倍条件下，二氧化氯投加量为1200mg/L，与废水接触反应时间为60min，pH值为2.0，水温28℃，废水的可生化性由原来的0.289提高到最高的0.403，提高了39.5％，完全符合生化法处理处理时的设计参数取值范围。(2)废水经二氧化氯催化氧化预处理后再经过生化处理，COD_cr的去除率比起没有经过二氧化氯预处理提高了近20％，达到了85％左右，其色度去除率也有不同程度的升高，出水COD_cr和色度一直保持在150mg/L和60倍以下，完全符合国家新出台的制浆造纸工业水污染排放标准(GB3544-2008)。(3)经过经济成本分析，增加二氧化氯预氧化处理的废水处理成本只增加了4.8元/KgCOD，与其它预氧化方法相比运行成本较为低廉，可为广大制浆造纸企业所接受，应用前景十分广阔。

附图说明

附图是本发明的二氧化氯催化氧化处理废水工艺流程图。

1.二氧化氯发生器 2.流量计 3.文丘里管 4.循环泵 5.阀门6.蠕动泵 7.填料 8.固定床反应塔 9.导流板 10.出水槽

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

1.以亚氯酸钠和盐酸为原料采HZ-10型高压直供二氧化氯发生器产生所需二氧化氯。

2.试验用二氧化氯氧化固定床反应塔，主要确定其各个部分的设计参数。主要包括：反应器的容积、高度、平面形状、布水系统、出水系统、循环系统、上升流速、固体填料的密度和厚度等。

3.通过正交试验确，从极差大小分析得出影响二氧化氯预氧化效果的因素主次顺序，投加量＞pH值＞接触反应时间＞水温。然后再根据影响因素主次顺序，对其进行单因素试验，从而确定出二氧化氯氧化高得率制浆((PRC-APMP))废水以提高废水可生化性的最佳工艺参数。

4.在最佳工艺条件下的处理效果，以及处理成本核算。

催化氧化实验采用序批式方式运行，在固定床反应塔中进行，参照附图所示，高得率制浆(PRC-APMP)废水经过沉淀池泥水分离后，废水量采用计量泵计量后经固定床反应塔预进水口进入。该废水与反应器内循环水一起经过计量泵、文丘里管与臭氧一起进入反应塔内进行氧化反应，在计量泵前装一个进水阀，用于吸入进水泵打进的污水，泵后装一文丘里管，用于吸进二氧化氯实现混合，提高氧化效率，二氧化氯通过发生器产生，加入量通过流量计来计量，二氧化氯投加量为1000～1500mg/L。反应塔底部安装一台蠕动泵，用蠕动泵使反应塔中水样循环以提高传质效率。在反应器内，调节废水pH值为2～3、水温25～30℃，废水首先向上流经已安装填料的池体，填料延长催化氧化时间的作用，以提高二氧化氯的利用效率。然后向下流，之后通过导流板的作用再次改变水流方向，以延长反应时间，提高容积的利用率，二氧化氯与废水在反应器内接触反应时间40～60min，处理后废水由反应器出水口排出到出水槽，催化氧化过程完成，废水进入下个环节再次进行生化处理，从而达标排放或回用。

本工艺流程所用的主要设备如下：

二氧化氯发生器：10g/h，装机容量2.0KW；催化陶粒：

二氧化氯氧化反应器：700mm×500mm×1200mm；填料高度：25cm，出水收集槽：500mm×200mm×300mm；流量计：Q_max＝1500g/h；蠕动泵：Q＝5L/min，1KW；计量泵：Q＝15L/min；塔体：1000mm×500mm×1500mm。

Claims

1.一种提高造纸废水可生化性的工艺方法，其特征在于，按以下步骤进行：

在反应器内，废水首先向上流经已安装填料的池体，水流速度为3mm/s,然后向下流，之后通过导流板的作用再次改变水流方向，以延长反应时间，二氧化氯与废水在反应器内接触反应时间40～60min，处理后废水由反应器出水口排出到出水槽，催化氧化过程完成，废水进入下个环节再次进行生化处理，从而达标排放或回用。