CN106904770A - 一种造纸废水处理系统及处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种造纸废水处理系统及处理工艺,所述系统包括顺次连接的浓水pH值调节池、净水剂专用反应器、气浮分离机、浅层过滤器、活性炭‑臭氧反应器、重力无阀过滤器和污泥池,所述浓水pH值调节池和净水剂专用反应器之间设有一级提升泵,所述平流气浮装置和浅层过滤器之间设有二级提升泵,并且气浮分离机、浅层过滤器也均与污泥池连接,该系统能够有效的将造纸废水处理到国家规定的排放标准,并且能够大部分回用,小部分排放。
Description
技术领域
本发明属于造纸废水处理领域,具体涉及一种造纸废水处理系统及处理工艺。
背景技术
我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位,造纸工业对水环境的污染最为严重,它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题,也是全国工业废水进行达标处理和节水的首要问题。如何消除造纸废水污染并使废液中的宝贵资源得到利用是一项具有重大社会意义和经济价值的工作,应当十分重视。随着经济的发展,我国日益面临淡水资源短缺、原料匮乏的问题,而另一方面,水污染也越来越严重。近年来,经多方不懈努力,造纸工业水污染防治已经取得了一定的成绩,虽然纸及纸板产量逐年增加,但是排放废水中的COD却逐年降低。但是,目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理,造纸废水处理后再循环利用的更是少之又少,因此,造纸废水污染防治和循环使用任务艰巨。
目前申请企业内建有一套污水处理站及中水回用处理系统。污水处理站主要处理来自生产车间排出的造纸废水,采用“气浮+生化处理”工艺,中水回用系统原水来自污水系统达标排放污水,采用“超滤+反渗透”工艺,出水回用于生产。超滤、RO在运行过程中产生一定量的浓水,其中CODcr约100~200mg/1,不能直接外排,需进行深度处理至CODcr≤50mg/l。也就是说现有技术中的造纸废水处理系统存在浓水无法深度处理而直接浓排放的问题,不符合国家最严格的排放标准,对环境影响比较大,因此急需一种可以对造纸浓水深度处理的系统来对高浓高盐等难以进行生化降解的浓水进行进一步处理后达到国家最严格的排放标准进行排放或回用。
发明内容
针对目前存在的问题,本发明提供一种新的造纸废水处理系统及处理工艺,该系统和处理工艺能够有效的将造纸废水处理到国家规定的排放标准,并且能够大部分回用,小部分排放。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种造纸废水处理系统,所述系统包括顺次连接的浓水pH值调节池、净水剂专用反应器、气浮分离机、浅层过滤器、活性炭-臭氧反应器(GAC反应器)、重力无阀过滤器和污泥池,所述浓水pH值调节池和净水剂专用反应器之间设有一级提升泵,所述平流气浮装置和浅层过滤器之间设有二级提升泵,并且气浮分离机、浅层过滤器也均与污泥池连接。
进一步地,所述系统还包括碱加入装置,所述碱加入装置与浓水pH值调节池相连。其中所采用的碱可选NaOH,使用时事先对NaOH进行溶解,形成一定浓度的NaOH溶液,根据所要达到的pH值要求加入适量的NaOH溶液。
上述造纸废水处理系统中,净水剂可以手动加入,还可以通过系统自动加入,自动加入时造纸废水处理系统还包括净水剂加入装置,所述净水剂加入装置与净水剂专用反应器连接。还包括PAC加入装置,所述PAC加入装置也与净水剂专用反应器连接。
上述造纸废水处理系统中,还包括PAM加入装置,所述PAM加入装置与气浮分离机相连。
更进一步地,所述系统还包括臭氧发生器,所述臭氧发生器与活性炭-臭氧反应器连接。
优选地,所述系统还包括废水再利用系统和原污水站的污泥处理系统,所述废水再利用系统与重力无阀过滤器相连,原污水站的污泥处理系统与污泥池相连。
利用上述造纸废水处理系统处理废水的工艺,其具体步骤包括:
(1)将需要处理的造纸浓水引入浓水pH值调节池,然后加入碱溶液对浓水的pH值进行调节;
(2)pH值调节后的浓水再通过一级提升泵泵入净水剂专用反应器中,与此同时,净水剂加入装置中的净水剂和PAC加入装置中的PAC均加入到净水剂专用反应器中对浓水进行反应处理;
(3)经过步骤(2)处理后的浓水进入气浮分离机,与此同时,PAM加入装置中的PAM加入到气浮分离机中初步进行固液分离,分离出来的固体进入污泥池,液体经过二级提升泵继续进入浅层过滤器进行物理过滤;
(4)经过浅层过滤器过滤分离出来的固体进入污泥池,液体继续进入活性炭-臭氧反应器进行氧化反应;
(5)氧化后的水继续进入重力无阀过滤器进行物理过滤,保证末段SS的去除,达标后的进入废水再利用系统进行重新利用,不达标的废水继续进入原污水站的污泥处理系统进行下一轮的处理。
上述处理工艺中,在浓水pH值调节池中将浓水的pH值调为8~9。
优选地,所述净水剂为螯合剂,COD降解通过吸附、螯合、絮凝沉降等作用去除废水中的有机物,该药物的螯合剂能与该废水中多种有机物发生螯合反应。净水剂的用量为150~200ppm;PAC的用量为20~50ppm,PAM的用量为2~3ppm。
优选地,上述处理工艺中,所述臭氧的投加量为20~40g/吨水。
本发明所采用的活性炭-臭氧(GAC)工艺是利用颗粒活性炭表面官能团激发臭氧分解的链式反应,以促进臭氧氧化水中有机物,其总体反应为:
Q3+Cπ+3H2O+2e-→Cπ-H3O++O2+3OH-
这是颗粒活性炭对臭氧的催化作用。机理上是活性炭官能团的存在增加了π电子,从而增加了活性炭和水分子产生OH-离子的相互作用,更多的OH-存在。OH-离子通过和臭氧反应产生更多的自由基·OH(O3+H2O→O2+2OH-)。
在弱碱状态下,臭氧分解成活泼的羟基自由基,活性炭在整个降解过程中起到吸附剂和激发剂两种主要作用。作为吸附剂,颗粒活性炭把有机物吸附在其表面;而作为激发剂,它促进了臭氧通过形成·OH自由基的转移过程。·OH自由基催化臭氧能将生物降解化合物分解比原来的分子尺寸更小的氧化副产物,最终分解成H2O、CO2。
本发明所采用的净水剂专用反应器,通过加入合适量的净水剂,对经过pH值调解的浓水进行处理。
气浮机:浓水经加药反应后,进入气浮机,高度分散的微小气泡附着在悬浮物颗粒上利用浮力原理实现固液分离。并设置浅层过滤,尽量减少进入后级GAC反应器的SS,防止设备的淤积污泥堵塞。
浅层过滤器:由若干个过滤单元并列组合而成。当系统处于过滤状态时,未经过滤的水通过独特的布水器均匀布水,水以层流状态通过滤器内的填料层(精制均粒石英砂/石榴石)。当水流过填料层时,杂质被截留在填料层内。过滤器底部有多个均匀分布的集水器,将过滤后的水均匀地收集并引出,平流过滤,可以使过滤器在高流速下过滤,仍可达到较好过滤的效果。
随着杂质在填料层中不断聚积,内部压头损失将不断增大。当进、出水压头损失达到设定值时,系统将自动激活定压装置使其转换至反洗状态,当此台反洗结束,水力阀改变给水方向从而实现逐台反洗,更便于清洗聚积起来的杂质。
当单个罐体处于反洗状态时,其它罐体过滤仍然继续。过滤后的清洁水部分用来反洗标准单元砂缸,其余仍送到用户处。反冲洗污水则通过水力阀的反洗排水口被排出。在高速砂缸高效过滤系统中,特殊的集水器设计可使填料之间填料相互搓洗,最大限度地提高反冲洗效率,减少所需的反洗水(清洁水),同时反洗时没有跑料现象。一个标准单元砂缸反洗为2-3分钟,反冲洗结束,标准单元砂缸内部压头损失减小到合理范围,定压装置给出复原信号,水力阀恢复到过滤状态,下一个标准单元砂缸则准备进入反洗状态。
重力无阀过滤器:经过GAC高级氧化的污水进入重力无阀过滤器进行物理过滤,保证末段SS的去除,达标后排放。
重力无阀过滤器是一种利用石英砂或白煤、矿石等粒状滤料对污水进行快速过滤而达到截留水中悬浮固体和部分细菌、微生物等目的设备。本过滤器以自身清水区的水量,在虹吸水头作用下进行反冲洗,因此无需像其他过滤器那样必需设置反冲泵。
本发明的有益效果是:
本发明采用在平流气浮之前加入净水剂和PAC进行处理,能够有效地去除废水中的有机物,然后采用气浮+浅层过滤+GAC高级氧化+无阀过滤器依次对其进行处理,最终能够达到出水COD≤50mg/L,BOD≤10,SS≤10mg/L,氨氮≤5mg/L。该系统能够有效的将造纸废水处理到国家规定的排放标准,并且能够大部分回用,小部分排放。
附图说明
图1是本发明造纸废水处理系统框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式,然所述描述乃以说明书的一般原则为目的,并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
实施例1
一种造纸废水处理系统,所述系统包括顺次连接的浓水pH值调节池、净水剂专用反应器、气浮分离机、浅层过滤器、活性炭-臭氧反应器、重力无阀过滤器和污泥池,所述浓水pH值调节池和净水剂专用反应器之间设有一级提升泵,所述平流气浮装置和浅层过滤器之间设有二级提升泵,并且气浮分离机、浅层过滤器也均与污泥池连接。
所述系统还包括碱加入装置、净水剂加入装置、PAC加入装置、PAM加入装置、臭氧发生器,所述碱加入装置与浓水pH值调节池相连,所述净水剂加入装置和PAC加入装置均与净水剂专用反应器连接,所述PAM加入装置与气浮分离机相连,所述臭氧发生器与活性炭-臭氧反应器连接。
更进一步地,所述系统还包括废水再利用系统和原污水站的污泥处理系统,所述废水再利用系统与重力无阀过滤器相连,原污水站的污泥处理系统与污泥池相连。
本发明造纸废水的具体处理过程如下:
将需要处理的造纸浓水引入浓水pH值调节池,然后加入一定浓度的碱溶液对浓水的pH值进行调节,再通过一级提升泵将浓水泵入净水剂专用反应器中,与此同时,净水剂加入装置中的净水剂和PAC加入装置中的PAC将根据实际需要加入到净水剂专用反应器中对浓水进行反应处理,然后进入气浮分离机,与此同时,PAM加入装置中的PAM加入到气浮分离机中初步进行固液分离,分离出来的固体进入污泥池,液体经过二级提升泵继续进入浅层过滤器进行物理过滤,同样分离出来的固体进入污泥池,液体继续进入活性炭-臭氧反应器进行氧化反应,利用颗粒活性炭表面官能团激发臭氧分解的链式反应,促进臭氧氧化水中有机物达到去除有机物的目的,氧化后的水继续进入重力无阀过滤器进行物理过滤,保证末段SS的去除,达标后的进入废水再利用系统进行重新利用(用以造纸车间湿法除尘、办公生活区域冲厕、道路喷洒等),不达标的废水继续进入原污水站的污泥处理系统进行下一轮的处理。
实施例2一种造纸废水处理工艺,其具体步骤包括:
(1)将需要处理的造纸浓水引入浓水pH值调节池,然后加入碱溶液对浓水的pH值进行调节;
(2)pH值调节后的浓水再通过一级提升泵泵入净水剂专用反应器中,与此同时,净水剂加入装置中的净水剂加入到净水剂专用反应器中对浓水进行反应处理;
(3)经过步骤(2)处理后的浓水进入气浮分离机,与此同时,PAM加入装置中的PAM加入到气浮分离机中初步进行固液分离,分离出来的固体进入污泥池,液体经过二级提升泵继续进入浅层过滤器进行物理过滤;
(4)经过浅层过滤器过滤分离出来的固体进入污泥池,液体继续进入活性炭-臭氧反应器进行氧化反应;
(5)氧化后的水继续进入重力无阀过滤器进行物理过滤,保证末段SS的去除,达标后的进入废水再利用系统进行重新利用,不达标的废水继续进入原污水站的污泥处理系统进行下一轮的处理。
上述处理工艺中,在浓水pH值调节池中将浓水的pH值调为8.5。
所述净水剂为螯合剂,COD降解通过吸附、螯合、絮凝沉降等作用去除废水中的有机物,该药物的螯合剂能与该废水中多种有机物发生螯合反应。所述净水剂的用量为200ppm;PAC的用量为30ppm,PAM的用量为2ppm。所述臭氧的投加量为20g/吨水。
为了进一步证明本发明的有效性,申请人进行了如下中试试验,具体如下:
一、所采用的主要仪器的规格如下:
1、浓水pH值调节池
2、净水剂专用反应器
3、气浮分离机
4、浅层过滤器
5、活性炭-臭氧反应器(GAC高级氧化器)
6、重力无阀过滤器
7、PAM加入装置
8、净水剂加药装置
9、碱(NaOH)加入装置
10、污泥池
11、设备间
12、配电房
二、中试试验
系统试验的进水水量为1m3/h。净水剂(螯合剂)、PAC、PAM配置的浓度分别为,2%、1%、0.1%。根据实际情况,调节加药量,并且记录每天的加药量。表1为中试试验监测的水质情况。
1、6月15日至6月17日,试验初期只投加臭氧,测得进水CODcr平均值102.45mg/L,出水CODcr平均值60.45mg/L左右,平均去除率约为41%。
2、6月20日,试验初期,净水剂、PAC、PAM投加量处于摸索调整阶段,有机物去除率波动较大,因此当天数据参考价值不大。
3、6月22日至7月13日系统正常运行,RO浓水CODcr平均值约为123.8mg/L,净水剂专用反应器处理后CODcr平均值约为51.68mg/L,活性炭-臭氧反应器(GAC高级氧化装置)处理后CODcr平均值约为33.37mg/L。臭氧、PAM的加药量保持不变,调节净水剂、PAC的投机量,当净水剂的加药量为200ppm、PAC的加药量为30ppm、PAM的加药量为2ppm、臭氧的投加量为20g/t时,处理后的出水COD稳定在40mg/L以下。
表1监测的水质情况
三、实际加药量计算:
设计水量,日处理量为1000吨,按24小时运行,每小时的处理能力为45吨,变化系数K为1.1。
1、净水剂加入量
根据中试结果,按照以下加入量和浓度进行计算:净水剂投加量,200ppm;浓度,2%。
2、PAC的加入量
根据中试结果,PAC投加量为30ppm,浓度为1%
2、PAM加入量
根据中试结果,PAM投加量,2ppm;浓度,0.1%。
由于实际工程与实验会有一定差异,经验上,会在实验投加量的基础上乘以1.5~2的安全系数。
3、臭氧投加量计算:
根据中试,臭氧投加量,20g/吨水。
20×45=900g/H
由于实际工程与实验会有一定差异,经验上,会在实验投加量的基础上乘以1.5~2的安全系数。因此,设计工程臭氧投加量:900×1.5=1350g/H。
4、污泥量计算:
系统产生污泥主要来自气浮污泥,以及浅层过滤器、无阀过滤器反冲排水。
绝干泥为0.188t/d
注:物化污泥含水率,取95%;药剂转化为污泥率,取100%。
四、费用计算
1、耗电计算
根据表2统计,每天耗电共计924度,功率因数按0.85计,
即每天用电=787度。
单价:0.75元/度
电耗:787×0.75=590元
即:0.59元/m3水
表2各部分耗电统计
2、药剂费用计算
(1)PAM:
单价 20元/Kg
总药耗 0.05元/m3
(2NaOH:
单价 1.2元/Kg
总药耗 0.04元/m3
(3)净水剂+PAC:
单价 7元/Kg
总药耗 0.7元/m3
以上总药耗费:0.69元/吨
因此,生产成本基本如表3所示:
表3生产成本
五、处理效果
利用本发明的污水处理工艺,经过此系统处理后,经过各部分处理的效果如表4所示。
表4处理效果
结论:采用“净水剂专用反应器+气浮+浅层过滤+GAC高级氧化+深层过滤”工艺,RO浓水CODcr在100~200mg/L之间,通过调整药剂投加量,出水CODcr能稳定在40mg/L以下,中试处理效果明显,符合中试要求,达到了预期目的。
Claims (9)
1.一种造纸废水处理系统,其特征在于,所述系统包括顺次连接的浓水pH值调节池、净水剂专用反应器、气浮分离机、浅层过滤器、活性炭-臭氧反应器、重力无阀过滤器和污泥池,所述浓水pH值调节池和净水剂专用反应器之间设有一级提升泵,所述平流气浮装置和浅层过滤器之间设有二级提升泵,并且气浮分离机、浅层过滤器也均与污泥池连接,所述系统还包括废水再利用系统和原污水站的污泥处理系统,所述废水再利用系统与重力无阀过滤器相连,原污水站的污泥处理系统与污泥池相连。
2.根据权利要求1所述的造纸废水处理系统,其特征在于,所述系统还包括碱加入装置,所述碱加入装置与浓水pH值调节池相连。
3.根据权利要求1所述的造纸废水处理系统,其特征在于,所述系统还包括净水剂加入装置和PAC加入装置,所述净水剂加入装置和PAC加入装置均与净水剂专用反应器连接。
4.根据权利要求1所述的造纸废水处理系统,其特征在于,所述系统还包括PAM加入装置,所述PAM加入装置与气浮分离机相连。
5.根据权利要求1所述的造纸废水处理系统,其特征在于,所述系统还包括臭氧发生器,所述臭氧发生器与活性炭-臭氧反应器相连。
6.一种利用权利要求1~5任意一项所述的造纸废水处理系统处理废水的工艺,其特征在于,所述工艺包括如下步骤:
(1)将需要处理的造纸浓水引入浓水pH值调节池,然后加入碱溶液对浓水的pH值进行调节;
(2)pH值调节后的浓水再通过一级提升泵泵入净水剂专用反应器中,与此同时,净水剂加入装置中的净水剂和PAC加入装置中的PAC均加入到净水剂专用反应器中对浓水进行反应处理;
(3)经过步骤(2)处理后的浓水进入气浮分离机,与此同时,PAM加入装置中的PAM加入到气浮分离机中初步进行固液分离,分离出来的固体进入污泥池,液体经过二级提升泵继续进入浅层过滤器进行物理过滤;
(4)经过浅层过滤器过滤分离出来的固体进入污泥池,液体继续进入活性炭-臭氧反应器进行氧化反应;
(5)氧化后的水继续进入重力无阀过滤器进行物理过滤,保证末段SS的去除,达标后的进入废水再利用系统进行重新利用,不达标的废水继续进入原污水站的污泥处理系统进行下一轮的处理。
7.根据权利要求6所述的处理废水的工艺,其特征在于,在浓水pH值调节池中将浓水的pH值调为8~9。
8.根据权利要求6所述的处理废水的工艺,其特征在于,所述净水剂为螯合剂,净水剂的用量为150~200ppm;PAC的用量为20~50ppm,PAM的用量为2~3ppm。
9.根据权利要求6所述的处理废水的工艺,其特征在于,所述臭氧的投加量为20~40g/吨水。
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