CN102372395A

CN102372395A - 造纸废水处理设备

Info

Publication number: CN102372395A
Application number: CN2010102598416A
Authority: CN
Inventors: 张健; 陈百强; 王波; 骆伟鉴; 王成
Original assignee: Vinda North Paper Beijing Co Ltd
Current assignee: Vinda North Paper Beijing Co Ltd; Vinda Paper Jianmeng Co Ltd
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-03-14

Abstract

一种造纸废水处理设备，该废水处理设备包括原水池、DAF气浮池、白水池、过滤器、调节池、缺氧生物滤池、曝气生物滤池、清水池、储水池和若干配套使用的暖气风机、反洗风机和水泵；上述各池之间和气浮池与过滤器之间、白水池与过滤器之间通过管道连接，并且各池也与其配套使用的暖气风机、反洗风机和水泵通过管道连接。本发明中所公开的废水处理装置通过气浮池，过滤器将废水中的纤维物质过滤出去，再通过缺氧生物池和曝气生物池的联合作用消除废水中的有机物质，可以有效的去除造纸废水中的绝大部分污染物，使废水达到排放标准。

Description

造纸废水处理设备

技术领域

本发明设计一种废水处理设备，尤其是造纸废水处理设备。

背景技术

造纸工业是能耗、物耗高，对环境污染严重的行业之一，其污染特性是废水排放量大，其中COD、悬浮物(SS)含量高，色度严重。

废水处理要解决的主要问题：造纸废水的SS、COD浓度较高，COD则由非溶解性COD和溶解性COD两部分组成，通常非溶解性COD占COD组成总量的大部分，当废水中SS被去除时，绝大部分非溶解性COD同时被去除。因此，废纸造纸废水处理要解决的主要问题是去除SS和COD。

现有技术中的处理方法：

1、气浮或沉淀法

采用气浮或沉淀方法，通过投加混凝剂，可去除绝大部分SS，同时去除大部分非溶解性COD及部分溶解性COD和BOD。其典型的处理工艺流程如下：

废水→筛网→集水池→气浮或沉淀→排放

2、物化与生化处理相结合

对于吨纸废水排放量较低、废水含COD较高的大中型废纸造纸企业，期望通过单级气浮或沉淀的物化方法达到国家一级排放标准有较大的难度，因为可溶性COD、BOD主要需通过生化方法才能有效去除。一般，采用物化加生化的处理方法。典型工艺流程如下：

废水→筛网→调节→沉淀或气浮→接触氧化→二沉池→排放

上述现有技术中的两个方法，虽然可以处理造纸废水，但效果都不甚理想，并且设备复杂，维护起来十分费力。

发明内容

针对现有技术中废水处理设备所存在的问题，本发明提供一种废水处理设备，该设备将气浮法与生物方法相结合对造纸废水进行处理，废水处理设备包括原水池、DAF气浮池、白水池、过滤器、调节池、缺氧生物滤池、曝气生物滤池、清水池、储水池和若干配套使用的暖气风机、反洗风机和水泵；上述各池之间和气浮池与过滤器之间、白水池与过滤器之间通过管道连接，并且各池也与其配套使用的暖气风机、反洗风机和水泵通过管道连接。

进一步，所述缺氧生物滤池包括布水装置和反应池。

进一步，所述曝气生物滤池包括反应池，空气管和布水装置。

进一步，所述反应池包括缓冲配水区、承托层和滤料层、出水区及出水槽。

进一步，所述布水装置包括滤头、滤板、反冲气管、冲洗管道和冲洗水泵。

进一步，设置在所述滤料层中的滤料为：上层陶粒，下层滤料为卵石，所述陶粒上附着碱性微生物。

进一步，所述碱性微生物为水解-产酸菌。

进一步，设置在所述滤料层中的滤料为：上层陶粒，下层滤料为卵石，所述陶粒上附着生物膜。

进一步，所述陶粒为表观不规则的颗粒，内外孔隙率为80％。

进一步，所述过滤器包括纤维球过滤器和旋转过滤器两种。

本发明中所公开的造纸废水处理设备利用生物降解的方法中的欺负法和生物方法中的好氧生物和厌氧生物相结合处理造纸废水中的有害物质，消耗少、效率高、成本低、工艺操作管理方便可靠和无二次污染。

附图说明

图1为缺氧生物滤池结构示意图；

图2为曝气生物滤池结构示意图；

图3为造纸废水处理设备工艺流程图。

具体实施方式

根据造纸废水的特性，并考虑到设备在生产中稳定可靠，管理简单等因素，本发明中对造纸废水通过缺氧生物滤池+曝气生物滤池工艺进行处理，本发明中所公开的造纸废水处理设备主要包括：原水池、DAF气浮池、白水池、过滤器、调节池、缺氧生物滤池、曝气生物滤池、清水池、储水池和若干配套使用的暖气风机、反洗风机和水泵构成，上述各池之间通过管道连接，并且各池均通过管道与其配套使用的暖气风机、反洗风机和泵相连接。其中缺氧生物滤池和曝气生物滤池结构相似，为本设备的关键结构。

原水池的作用为存储从造纸机中排出的废水，并将废水通过原水泵输入到DAF气浮池中。并在原水池与DAF气浮池之间设置加药泵，使用加药泵在废水由原水池流向DAF气浮池的过程中向废水中添加絮凝剂和聚合氯化铝，两者的加入量应根据原水泵的流量设定。通常，絮凝剂即聚丙烯酰胺的每次加入的溶液浓度为一般为0.5‰～1.5‰，加入速度为150L/h～500L/h，总量为0.80～1.2Kg。聚合氯化铝的每次加入的溶液浓度为2‰～5‰加入速度为250L/h。

加入絮凝剂和聚合氯化铝后的废水，进入DAF气浮池，气浮处理的原理为：利用高度分散的微小气泡作为载体粘附于废水中的悬浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液分离；由气浮处理后的废水水质澄清，无肉眼可见纤维。

经过气浮处理后的废水，漂浮在液面上的废渣由刮渣设备刮出，并送进废渣罐中，然后通过带式压榨过滤器，将废渣和水分离，分离后的废渣将被回收再利用，而分离出的水则将进入原水池。经过气浮处理后的废水进入白水池，并通过加压泵加压，将废水输入纤维球过滤器中进行过滤，然后再进入旋转式过滤器进一步过滤，过滤后的废水进入白水池储存，然后进入调节池。

调节池作用为收集造纸车间过来的废水，并控制待处理废水流入缺氧生物池中的流量。

如图1所示，缺氧生物滤池6包括布水装置61、反应池621，反冲气管733，冲洗管道734、冲洗水泵735和布水装置61，其中反应池621包括缓冲配水区301、承托层302和滤料层303，出水区304及出水槽305。经过调节池配水配气(配水配气与后面提到的布水布气是同一管网)后的废水，进入缺氧生物滤池6，在缺氧生物滤池6中利用厌氧消化中的水解和酸化两个反应阶段对废水进行生物处理。滤料层303上设置滤料，上层滤料为轻质陶粒滤料306a，下层滤料为卵石306b。上层的轻质陶粒滤料306a，也可以采用其它性能相类似的滤料，例如：火山岩生物滤料等。轻质陶粒滤料306a上附着生长着高浓度的碱性微生物：水解-产酸菌；该碱性微生物能将废水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留并吸附。在缺氧条件下，在大量水解-产酸菌作用下，被截留下来的有机物质中的不溶性有机物被水解为溶解性物质；将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质。缺氧生物滤池6中碱性微生物与废水中的物质反应原理为：1、水解：是指有机物进入微生物细胞前，在细胞外进行的生物化学反应，微生物通过释放细胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。2、酸化：是一类型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。在缺氧生物滤池6中水解和酸化两种反应相互作用，通过兼氧性水解、酸化的微生物进行高效分解，使在好氧条件下难以降解的有机物得到分解，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理的高效运行。另外，缺氧生物滤池的工艺从机理上讲是采用了厌氧消化的水解和酸化两个反应阶段进行生物处理，并且省略了在厌氧消化过程中对环境条件要求十分苛刻、微生物繁殖缓慢的产甲烷阶段，使厌氧处理装置的容积大大减小，同时设备中也不必设置气体回收利用系统，大大减少了设备成本。

如图2所示，曝气生物滤池7(BAF)是一种新型高负荷淹没式三项反应器，其结构与缺氧生物池基本相同，其不同点就是在滤料层下方增设空气管732。污水由缓冲配水区均匀流过滤池；待处理的污水在向上流过滤料层时，经滤料上附着生长的微生物膜净化处理后，经过出水区和出水槽由管道排出。在待处理污水进入曝气生物滤池7时开始，由鼓风机并通过空气管732向池内供给微生物膜代谢所需要的空气(氧源)，生长在滤料上的微生物膜从污水中吸取可溶性有机污染物为其生活活动所需的营养物质，在代谢过程中将有机污染物分解，使废水得到净化。

曝气生物滤池7中对废水处理采用的是曝气生物法，该方法兼有活性污泥法和生物膜法两者优点，并且该池是将生化反应与吸附过滤两种处理过程合并在同一设备中完成。曝气生物法的基本原理是以颗粒状填料及其上浮着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食作用，实现在同一单元反应器内将污染物去除。

缺氧生物滤池和曝气生物滤池中的布水装置61主要包括滤头611(水帽)、滤板612(布水板)。其中，滤头611主要用于滤池进水时均匀布水以及气水反冲洗时均匀布气布水。滤板：滤板在滤池中起到承载滤料层过滤和反冲洗布水布气的双重作用。滤板采用钢模浇制，按设计要求计算开孔比，并在其中预埋套管。

滤头611由过滤帽、滤帽底板、滤杆组成，滤头611的滤帽表面上均匀开有长条细缝，既能够防止滤料漏出，又能确保布气和布水的均匀。滤杆是一根塑料管，顶端开有一个小孔，靠近其底部有两条进气孔，滤帽底板和滤帽设置在滤杆的一端，滤杆插入滤板612中预设的套管中，滤头朝上，与滤料层相接触。处理废水时，废水由滤池下方进入滤池，通过滤杆由滤帽表面上的细缝均匀进入滤料层，经过滤料层的过滤和生化反应，处理后的废水有滤池上部排出滤池。

在反冲洗时，首先，进行气反冲洗，压缩空气进入滤板下面的空间后，缓慢形成空气层，并逐渐变厚，空气层下面的水面不断下降，直到水面降至滤杆下部的进气孔处时，空气开始经进气孔流入滤杆。当流进的空气流量与经滤帽缝隙流走的流量相等时，水面停止下降，稳定在一定位置上，进入的空气经滤杆上升，通过滤帽的缝隙喷射到滤料层中，由滤头喷出的空气可使滤料产生大幅度震动，使滤料颗粒反复碰撞摩擦，剧烈搅拌，能够有效的破坏截留物所形成泥球，然后，进行水反冲洗，将脱落的物质去除，迅速恢复滤料的过滤功能。由于多个滤筒的交叉喷射，可使喷出的压缩空气在滤料层中均匀分布，达到良好的反冲洗效果。气反冲洗完毕后，再进行水反冲洗，将由废水处理后得到的清水或其它清水，使用与处理废水相同的程序对滤池进行清洗。对滤池进行反清洗的频率可根据实际情况确定，通常24小时进行一次。

现有技术中，缺氧生物池和曝气生物滤池中所使用的滤料为火山岩生物滤料，因为这种滤料完全依赖进口，故成本较高。本发明中两个池中所采用的滤料是生物陶粒滤料，为火山岩经过加工而成，其主要成分为：硅、铝、钙、钠、镁、钛、锰、铁、镍、钴和钼等十几种矿物质和微量元素，是一种表观不规则的颗粒，多孔质轻，颗粒粒径可根据不同要求进行生产。该滤料表面粗糙多孔的特点特别适合于微生物在其表面生长繁殖，形成生物膜。生物陶粒滤料的特点：1、生物化学稳定性：抗腐蚀性能强，在生产过程中不参与生物膜的生物化学反应；2、表面电性与亲水性：火山岩生物滤料表面带有正电荷，有利于微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快；3、作为生物膜的载体，火山岩生物滤料对所固定的微生物无害、无抑制性作用，并且通过实践证明其不影响微生物的活性。生物陶粒滤料的水力学特性：孔隙率：内外平均孔隙率在80％左右；比表面积：因为孔隙率大，所以生物陶粒滤料的比表面积也很大。滤料形态与水的流态：由于生物陶粒滤料是无尖粒状，并且孔径较大，所以使用时该滤料对水流的阻力小，节约能耗。该滤料不仅仅可用于处理市政污水，以及可生化的有机工业废水，生活杂排水，为污染水源水等，还可以用于市政供水的给水处理中作为过滤介质使用。

如图3所示，本发明的工艺流程为，首先废水流入原水池中，原水池中的水通过原水泵的加压被输入到DAF气浮池中，在原水池与气浮池之间还设置有PAM泵，用于添加絮凝剂等药剂，气浮池与白水池相连，通过气浮池处理后的废水进入到白水池中，气浮池还连接有废渣罐，由气浮池中排出的废渣进入到废渣罐中等待下步处理；白水池中的废水经过加压泵加压后进入到过滤器(包括纤维球过滤器和旋转式过滤器)中再次过滤，得到的澄清的废水将通过调节池进入到缺氧生物滤池中，经过缺氧生物滤池中过滤并与池中的微生物进行反应去除废水中的有机污染物，废水在该池中反应时间为3～4小时；经缺氧生物滤池处理后的废水进入到曝气生物池中进行进一步的生物处理以及过滤，废水在该池中反应时间为3～4小时；最后经过上述步骤处理后的废水进入到清水池中，清水池中的水可达到《北京市水污染物排放标准》(DB11307-2005)二级限值的要求；或进一步深度处理后回用。为保证缺氧滤池和曝气生物滤池的工作效率，还需定期对两池进行反洗，反洗后的出水排入储水池，经储水池沉淀后，上面清液输送至调节池，再随着废水进行下一轮的净化过程。整个系统中的污泥定期清理，根据实际操作统计，一季度需清理一次。

最后，还可将清水池中的水进行深度处理，深度处理采用的是臭氧强氧化活性炭过滤吸附处理组合工艺，通过该工艺杀灭水中的微生物，氧化部分剩余有机物，吸附去除水中的颜色和不快味道。

上述的调节池、缺氧生物滤池、曝气生物滤池、清水池、储水池的容积和数量可根据具体的废水处理量设计建造，与其配套使用的原水池、DAF气浮池、白水池、过滤器、暖气风机、反洗风机和水泵等也可根据具体的废水处理量及各个池的容量来选择功率和数量。

本发明中所公开的设备的一个具体实施例：造纸废水处理设备包括1个调节池、3个缺氧生物滤池、3个曝气生物滤池、1个清水池和1个储水池，原水池、DAF气浮池、白水池、过滤器的数量和大小可根据缺氧生物滤池与曝气生物池的处理能力确定；其中调节池的体积为：5.53m×6.0m×4m，其主要配套设备：水泵：1台，Q＝40m³/h，H＝12m，N＝2.2Kw，浮动取水装置：1套；缺氧生物滤池：5.53m×6.0m×4.6m；曝气商务滤池：5.53m×8.0m×4m，主要配套设备：罗茨风机：2台Q＝4.0m³/h，P＝0.35Kgf/m³，N＝5.5Kw；1台反洗风机：Q＝7.25m³/h，P＝0.4Kgf/m³，N＝11Kw；清水池：5.53m×2.83m×4m，1台反洗水泵：Q＝200m³/h，H＝13m，N＝11Kw。本实施例中所公开的设备每天可处理污水1000吨。在设备运行24小时后，开始对各池进行反洗，所有滤池的反洗均遵循以下步骤：气反洗5分钟-气水联合反洗5分钟-水反洗5分钟。需要注意的是设备中每个池的反洗都是单独进行的，当一个池子进行反洗的时候，其他池仍旧保持在工作状态。另外，反洗间隔时间以及反洗工序中的每个步骤的时间都可根据实际情况来调整，而并不局限于上述实施例中所用时间。

本发明中所公开的废水处理装置通过气浮池，过滤器将废水中的纤维物质过滤出去，再通过缺氧生物池和曝气生物池的联合作用消除废水中的有机物质，可以有效的去除造纸废水中的绝大部分污染物，使废水达到排放标准。

Claims

1.一种造纸废水处理设备，其特征是，所述废水处理设备包括原水池、DAF气浮池、白水池、过滤器、调节池、缺氧生物滤池、曝气生物滤池、清水池、储水池和若干配套使用的暖气风机、反洗风机和水泵；上述各池之间和气浮池与过滤器之间、白水池与过滤器之间通过管道连接，并且各池也与其配套使用的暖气风机、反洗风机和水泵通过管道连接。

2.根据权利要求1中所述造纸废水处理设备，其特征是，所述缺氧生物滤池包括布水装置和反应池。

3.根据权利要求1中所述造纸废水处理设备，其特征是，所述曝气生物滤池包括反应池，空气管和布水装置。

4.根据权利要求2或3中所述造纸废水处理设备，其特征是，所述反应池包括缓冲配水区、承托层和滤料层、出水区及出水槽。

5.根据权利要求2或3中所述造纸废水处理设备，其特征是，所述布水装置包括滤头、滤板、反冲气管、冲洗管道和冲洗水泵。

6.根据权利要求2中所述造纸废水处理设备，其特征是，设置在所述滤料层中的滤料为：上层陶粒，下层滤料为卵石，所述陶粒上附着碱性微生物。

7.根据权利要求6中所述造纸废水处理设备，其特征是，所述碱性微生物为水解-产酸菌。

8.根据权利要求3中所述造纸废水处理设备，其特征是，设置在所述滤料层中的滤料为：上层陶粒，下层滤料为卵石，所述陶粒上附着生物膜。

9.根据权利要求6或8中所述造纸废水处理设备，其特征是，所述陶粒为表观不规则的颗粒，内外孔隙率为80％。

10.根据权利要求1中所述造纸废水处理设备，其特征是，所述过滤器包括纤维球过滤器和旋转过滤器两种。