CN104591485B - 一种造纸废水处理及回用工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废水处理系统，尤其涉及一种造纸废水处理及回用工艺。其废水收集池后依次连接调节兼氧池、高效气浮池、水解池和A/O池；调节兼氧池与高效气浮池之间设置有提升泵，A/O池后依次连接有沉淀池、生化废水收集池、多介质过滤器、袋式过滤器和第一循环系统；第一循环系统包括形成内循环回路的超滤装置和循环泵；超滤装置分别连接超滤反洗泵和超滤产水池；超滤产水池后依次连接高压泵、膜浓缩装置、浓水池和过滤器反洗泵，过滤器反洗泵出路与多介质过滤器相通，多介质过滤器、第一循环系统、第二循环系统、高压泵、膜浓缩装置、浓水池和过滤器反洗泵构成循环回路的第三循环系统。本发明能高效去除废水中COD、色度、悬浮物且能减小超滤膜污染。

Description

一种造纸废水处理及回用工艺

技术领域

本发明涉及废水处理系统，尤其涉及一种造纸废水处理及回用工艺。

背景技术

“十二五”规划以来，与电镀、皮革、化工、造纸等污染严重行业相关的减排关键技术的研究越来越深入，上述行业工艺过程中废气、废水、废物资源化回收利用技术成为相关领域研究人员的研究重点之一。这些行业的生产废水成分一般都比较复杂、污染物种类繁多，通常具有CODcr高、BOD₅高、SS浓度高、NH₃-N浓度高、色度高等特点，是最难处理的工业废水之一。

一般采用传统的物化+生化处理工艺进行处理，只能去除废水中的SS、COD等物质，其他污染物去除效果不佳，如氨氮浓度一般在200mg/L以上，无法达到污水排放标准；而随着膜分离技术的发展，以超滤+反渗透为核心的膜分离技术可以实现对工业废水中各项污染物的去除，但为了保障膜出水水质以及膜的使用寿命，必须对膜的入水水质进行严格控制，操作难度增加，处理效果受到限制，成本也大大提高。

CN103130376A（2013.06.05）公开了一种化工企业综合污水的深度处理与回用工艺技术。整个处理工艺包括预处理单元、生物处理单元以及深度处理单元。其中预处理单元主要包括格栅、曝气沉砂池、隔油沉淀池、调节池、气浮，生物处理单元包括A/O、二沉池、曝气生物滤池，深度处理单元包括纤维束过滤器、超滤、反渗透。化工废水经本工艺处理后可以实现多目标回用，反渗透出水可以作为化工企业生产工艺用水，反渗透产生的浓水可以用于冲渣及场地清洗。

以上技术采用了超滤膜技术和反渗透膜与常规的废水处理方法相结合，理论上应当能够彻底消除污染问题，但由于成本原因，以及技术上的原因，给超滤膜技术和反渗透膜技术在处理上不仅带来了成本高的问题，而且还使处理时手段复杂，容易造成严重二次污染。

另外，针对工业废水的处理技术，如CN102765849A（2012.11.07）中技术人员通过向待处理的工业废水中添加好氧剩余活性污泥，利用好氧剩余活性污泥工业废水进行吸附和改性处理；处理后的工业废水进行水解酸化预处理；预处理后的工业废水依次进行固定化生物处理和膜超滤处理，完成工业废水的深度处理。但该方案可能引起超滤装置污堵，需要频繁进行人工化学清洗，且超滤膜使用寿命短的状况发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种能高效去除废水中COD、色度、悬浮物且能减小超滤膜污染的造纸废水处理及回用工艺。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种造纸废水处理及回用工艺，包括用于收集造纸废水的废水收集池，其所述废水收集池后依次连接调节兼氧池、高效气浮池、水解池和A/O池；所述废水收集池与所述调节兼氧池之间设置有提升泵，所述调节兼氧池与所述高效气浮池之间设置有提升泵，

所述A/O池后依次连接有沉淀池、生化废水收集池、多介质过滤器、袋式过滤器和第一循环系统；所述第一循环系统包括形成内循环回路的超滤装置和循环泵；

所述超滤装置每运行半小时进行一次自动反洗；冲洗通量控制在100-120L/m2·hr；反洗压力≤0.2MPa；反洗时间20-40秒；

所述超滤装置为外压式中空纤维膜，其膜丝内外径之比为1:1.5-2.5，超滤组件装填密度800~1200m²/m³；

所述超滤装置分别连接有超滤反洗泵和超滤产水池，且所述超滤装置、超滤反洗泵和超滤产水池构成循环回路的第二循环系统；

所述超滤产水池后依次连接有高压泵、膜浓缩装置、浓水池和过滤器反洗泵，所述过滤器反洗泵出路与所述多介质过滤器相通，所述多介质过滤器、第一循环系统、第二循环系统、高压泵、膜浓缩装置、浓水池和过滤器反洗泵构成循环回路的第三循环系统。

超滤利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质，膜壁密布微孔，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子有机物透过膜壁为滤出液，而较大分子的有机物被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程，大分子有机物、固形物被膜壁阻隔，随浓缩液流出膜组件，膜不易被堵塞，可连续长期使用。过滤过程可在常温、低压下运行，无相态变化，高效节能；

本发明设计一种调节池+高效气浮+水解池+A/O池+沉淀池的综合前处理工艺，最大可能去除废水中COD、色度、悬浮物等。其中采用高效气浮池替换初沉池，与传统沉淀池相比，COD去除效率高，约30%-60%。

沉淀池设计较低的表面负荷。较低的表面负荷，污染物在池中停留的时间就越长，出水水质越好；

通过第一、第二和第三循环系统，可有效处理和回收造纸废水，废水回用率达90%以上，溶解性固体含量去除率≥90%，浊度≤1，PH：6-8、COD≤25mg/L，COD的去除率≥95%，回用水运行成本≤3元/m³。

作为优选，所述超滤装置超滤膜丝为PVDF膜丝。针对现有回用系统超滤装置污堵严重，需要频繁进行人工化学清洗，超滤膜使用寿命短，本发明1、采用材质为TIPS法聚偏氟乙烯（PVDF）的超滤膜材料，相比其他材质的超滤膜，具有强度大（600~1000g），化学耐受性范围广（PH1~13），化学稳定性优异（耐受氧化剂能力是聚醚砜、聚砜等材料的10倍以上）。2、更宽泛的超滤组件进水流道：将膜丝与膜丝之间的进水流道加宽，污染物不容易堵塞在流道内。

作为优选，多介质过滤器浓缩液出口连接至废水池，所述废水池连接至废水泵且最终经纳管排放。

作为优选，膜浓缩装置产水口连接有纯水池。

作为优选，所述生化废水收集池与多介质过滤器之间设置有提升泵。

作为优选，所述废水收集池前设置有格栅。

作为优选，所述膜浓缩装置为反渗透装置。

作为优选，所述沉淀池为辐流式沉淀池。

作为优选，调节兼氧池的总停留时间为20-28h，分别包括调节时间10-16h和兼氧时间4-18h；

所述水解池停留时间为10-14h。

作为优选，所述A/O池中的厌氧工艺停留时间为0.8-1.2h；

所述沉淀池的表面负荷为0.3-0.6m3/m2.h。

针对现有回用系统超滤装置污堵严重，需要频繁进行人工化学清洗，超滤膜使用寿命短，本发明增加超滤装置内循环系统：增加一台内循环泵，增大膜表面流速，使污染物不容易附着在膜丝上面。

增加超滤装置化学循环清洗系统，系统设置每48小时进行一次化学循环清洗。在循环泵进口放置3台加药装置（NaOH、次氯酸钠、盐酸），当需要清洗时，超滤系统的阀门关闭，开启内循环泵及加药泵，将化学药剂注入超滤组件内部，循环加药一段时间，使内部药剂浓度达到一定的程度后停机，浸泡30分钟后用清水冲洗完毕，整个过滤全自动运行。

附图说明

图1是造纸废水处理及回用装置示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

如图1所示，造纸废水处理及回用工艺，包括用于收集造纸废水的废水收集池2，废水收集池2后依次连接调节兼氧池3、高效气浮池4、水解池5和A/O池6；废水收集池2与调节兼氧池3之间设置有提升泵0，调节兼氧池3与高效气浮池4之间设置有提升泵0，A/O池6后依次连接有沉淀池7、生化废水收集池8、多介质过滤器9、袋式过滤器10和第一循环系统11；第一循环系统11包括形成内循环回路的超滤装置111和循环泵112；超滤装置111分别连接有超滤反洗泵121和超滤产水池122，且超滤装置111、超滤反洗泵121和超滤产水池122构成循环回路的第二循环系统12。

超滤装置每运行半小时进行一次自动反洗；冲洗通量控制在100L/m2·hr；反洗压力≤0.2MPa；反洗时间20秒；超滤装置为外压式中空纤维膜，其膜丝内外径之比为1:1.5，超滤组件装填密度800m²/m³。调节兼氧池3的总停留时间为20-28h，分别包括调节时间10h和兼氧时间4h；水解池5停留时间为10h。A/O池6中的厌氧工艺停留时间为0.8h；沉淀池7的表面负荷为0.3m3/m2.h。

超滤产水池122后依次连接有高压泵131、膜浓缩装置132、浓水池133和过滤器反洗泵134，过滤器反洗泵134出路与多介质过滤器9相通，多介质过滤器9、第一循环系统11、第二循环系统12、高压泵131、膜浓缩装置132、浓水池133和过滤器反洗泵134构成循环回路的第三循环系统13。

多介质过滤器9浓缩液出口连接至废水池14，废水池14连接至废水泵15且最终经纳管排放。膜浓缩装置132产水口连接有纯水池16。生化废水收集池8与多介质过滤器9之间设置有提升泵0。为了提高废水处理效果，废水收集池2前设置有格栅1。膜浓缩装置132为反渗透装置；沉淀池7为辐流式沉淀池。

实施例二

同实施例一，不同的是超滤装置每运行半小时进行一次自动反洗；冲洗通量控制在120L/m2·hr；反洗压力≤0.2MPa；反洗时间40秒；超滤装置为外压式中空纤维膜，其膜丝内外径之比为1:2.5，超滤组件装填密度1200m²/m³。调节兼氧池3的总停留时间为28h，分别包括调节时间10h和兼氧时间18h；水解池5停留时间为14h。A/O池6中的厌氧工艺停留时间为1.2h；沉淀池7的表面负荷为0.6m3/m2.h。

实施例三

根据电镀、皮革、化工、造纸等污染严重行业工业废水浓度较高、水质多变的特点，结合高浓度工业废水处理的实践经验，宜采用物化、生化、膜法相结合的处理工艺，本系统分为生化系统和回用系统两部分。

生化处理考虑调节池+高效气浮+水解池+A/O池+沉淀池的综合工艺。工业废水进入收集池，通过提升泵打入调节兼氧池，调节池前设格栅井，可将废水中的粗、长、颗粒去除。为缓解废水水量变化和COD浓度变化的冲击，设置较大容积的调节池，废水进入调节池总停留时间约为24小时，分别为调节14小时和兼氧10小时，兼氧预处理既能提高废水生化比，还能降低有机物负荷突变的冲击。调节后的废水由提升泵打入高效气浮池，气浮主要是利用废水中的颗粒的疏水性，通过在气浮池中向废水中通入一定尺寸的气泡，是废水中的污染物吸附在气泡上而得以去除。此外，为了降低废水PH值，改善废水的生化比，特设置水解池，停留时间大约为12小时，根据厌氧三段论，厌氧过程需要经过水解、酸化和甲烷化三个过程，各过程的主要微生物分别为发酵型细菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌。前两个过程的主要微生物不需要严格的厌氧环境，水解酸化池就是尽可能多的培养发酵性细菌和产氢产乙酸菌，使得池中主要进行水解和酸化反应。

工业废水中的浆料，是稳定的聚合大分子结构，在好氧条件下，这些分子的半衰期很长，而在厌氧条件下，发生各种断链、开环反应，形成在好氧条件下易被分解的物质。活性浆料是偶氮浆料，是一种缺电子的结构，好氧容易失电子而被破坏，相反，厌氧条件，易得到电子的发生基团的解体。通过水解酸化池，可以改善B/C比，去除部分有机污染物、降低废水PH,消化部分污泥，减少污泥产量。

为了得到良好的处理效果，本系统设置“A/O”工艺,A段停留时间大约1小时，可有效防止污泥膨胀，确保系统稳定运行。O段采用低负荷延时曝气法，具有处理效果好，污泥产量少和运行费用低等优点。此生化过程COD的去除率高达95%。最后废水进入辐流式沉淀池，沉淀一段时间后，上清液进入生化废水收集池。

本回用系统工艺为多介质过滤器+超滤+反渗透。生化废水由提升泵经多介质过滤器进行预处理，多介质过滤器是一种高效多介质过滤器，是针对造纸废水的特点而专门设计的多介质过滤器，常规内填无烟煤和和多级配水处理专用石英砂，自上而下粒径逐级分配，利用深层过滤原理，属于反粒度过滤，增加过滤层的截污能力，产水能力大，杂质穿透深，在保证出水水质的前提下提高过滤速度。其特点是能有效去除水中的机械颗粒和胶体，能节留尘埃和大分子基团，去除水中的悬浮物、胶体、有机物，使其出水浊度达到UF进水要求，其特点是阻力小、流速大、过滤精度高、寿命长等优点。为进一步更好的预处理，将废水进行超滤处理，它利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质，膜壁密布微孔，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子有机物透过膜壁为滤出液，而较大分子的有机物被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程，大分子有机物、固形物被膜壁阻隔，随浓缩液流出膜组件，膜不易被堵塞，可连续长期使用。过滤过程可在常温、低压下运行，无相态变化，高效节能。为达到出水水质要求，系统通过反渗透装置进一步脱盐处理，使系统出水水质达到或优于自来水标准。

表1经济效益分析

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种造纸废水处理及回用工艺，包括用于收集造纸废水的废水收集池（2），其特征在于：

所述废水收集池（2）后依次连接调节兼氧池（3）、高效气浮池（4）、水解池（5）和A/O池（6）；所述废水收集池（2）与所述调节兼氧池（3）之间设置有提升泵一（0），所述调节兼氧池（3）与所述高效气浮池（4）之间设置有提升泵二，

所述A/O池（6）后依次连接有沉淀池（7）、生化废水收集池（8）、多介质过滤器（9）、袋式过滤器（10）和第一循环系统（11）；所述第一循环系统（11）包括形成内循环回路的超滤装置（111）和循环泵（112）；

所述超滤装置（111）分别连接有超滤反洗泵（121）和超滤产水池（122），且所述超滤装置（111）、超滤反洗泵（121）和超滤产水池（122）构成循环回路的第二循环系统（12）；

所述超滤装置每运行半小时进行一次自动反洗；冲洗通量控制在100-120L/m2·hr；反洗压力≤0.2MPa；反洗时间20-40秒；

所述超滤装置为外压式中空纤维膜组件，其膜丝内外径之比为1:1.5-2.5，超滤组件装填密度800~1200m²/m³；

所述超滤产水池（122）后依次连接有高压泵（131）、膜浓缩装置（132）、浓水池（133）和过滤器反洗泵（134），所述过滤器反洗泵（134）出路与所述多介质过滤器（9）相通，所述多介质过滤器（9）、第一循环系统（11）、第二循环系统（12）、高压泵（131）、膜浓缩装置（132）、浓水池（133）和过滤器反洗泵（134）构成循环回路的第三循环系统（13）。

2.根据权利要求1所述的一种造纸废水处理及回用工艺，其特征在于：多介质过滤器（9）浓缩液出口连接至废水池（14），所述废水池（14）连接至废水泵（15）且最终经纳管排放。

3.根据权利要求2所述的一种造纸废水处理及回用工艺，其特征在于：膜浓缩装置（132）产水口连接有纯水池（16）。

4.根据权利要求3所述的一种造纸废水处理及回用工艺，其特征在于：所述生化废水收集池（8）与多介质过滤器（9）之间设置有提升泵三。

5.根据权利要求4所述的一种造纸废水处理及回用工艺，其特征在于：所述废水收集池（2）前设置有格栅（1）。

6.根据权利要求5所述的一种造纸废水处理及回用工艺，其特征在于：所述膜浓缩装置（132）为反渗透装置。

7.根据权利要求6所述的一种造纸废水处理及回用工艺，其特征在于：所述沉淀池（7）为辐流式沉淀池。

8.根据权利要求7所述的一种造纸废水处理及回用工艺，其特征在于：调节兼氧池（3）的总停留时间为20-28h，分别包括调节时间10-16h和兼氧时间4-18h；

所述水解池（5）停留时间为10-14h。

9.根据权利要求8所述的一种造纸废水处理及回用工艺，其特征在于：所述A/O池（6）中的厌氧工艺停留时间为0.8-1.2h；

所述沉淀池（7）的表面负荷为0.3-0.6m³/m²·h。

10.根据权利要求8所述的一种造纸废水处理及回用工艺，其特征在于：所述超滤装置（111）超滤膜丝为PVDF膜丝。