CN109626718A - 一种造纸生化出水的深度处理装置及应用方法 - Google Patents

一种造纸生化出水的深度处理装置及应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种造纸生化出水的深度处理装置及应用方法，属于造纸废水处理领域，包括依次连接的废水酸化系统、铁碳微电解系统、芬顿反应系统、混凝沉淀系统和曝气生物滤池系统；其中：所述废水酸化系统包括二沉出水装置出水管、加酸装置、酸废水混合塔和超越管，所述铁碳微电解系统包括铁碳微电解塔，所述铁碳微电解塔的顶部设置有溢流堰和出水管，所述铁碳微电解塔的底部设置有气水混合空间，所述混凝沉淀系统包括加药系统、加药混合池、静置沉降池和终沉池。本发明的装置通过将废水酸化系统、铁碳微电解系统、芬顿反应系统、混凝沉淀系统与曝气生物滤池系统的有机结合设置，实现了对造纸生化出水的进一步的深度处理。

Description

一种造纸生化出水的深度处理装置及应用方法
技术领域
本发明涉及造纸废水处理领域，尤其是涉及一种造纸生化出水深度处理装置及应用方法。
背景技术
造纸行业是我国用水及废水产生量大户，给环境造成严重污染。制浆造纸废水水质复杂、色度高、可生化性差，经过传统一、二级处理方法可在很大程度上去除水中悬浮物质以及易生物降解可溶性污染物，出水COD、悬浮物和色度都大幅度下降，但对难生物降解可溶性物质(如木质素及其降解碎片等)处理效率不好，脱色效果也很难达标。目前部分造纸企业废水经过二级生化处理后，其出水部分指标可达到排放标准，但仍含有一些有生物毒性物质，如氯代芳香族化合物和有机氯化物等。通常这类物质对微生物具有毒性或“三致”效应，很难被生物降解。且随着国家的重视和造纸行业污染物排放新标准的颁布和实施，造纸废水深度处理在新形势下逐渐成为一项备受瞩目的环境治理工程。
目前常用芬顿氧化工艺对造纸生化出水进行深度处理，该法是在酸性条件下，利用Fe2+离子催化双氧水生成强氧化性的·OH基团，从而氧化去除污染物，虽然具有较高去除效率，但在调节pH过程中需要耗费大量酸和碱，运行费用昂贵，大幅增加造纸废水处理成本，不利于推广应用，需要寻求一种高效、经济的工艺来满足污水处理需求。
因此，现有的造纸废水深度处理装置和方法均不能满足不断提高的造纸废水排放的处理需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题：现有的造纸废水深度处理装置和方法均不能满足不断提高的造纸废水排放的处理需求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种造纸生化出水的深度处理装置，其特征在于，包括废水酸化系统、铁碳微电解系统、芬顿反应系统、混凝沉淀系统和曝气生物滤池系统；
所述废水酸化系统包括二沉出水装置出水管、加酸装置、酸废水混合塔和超越管；所述加酸装置与所述二沉出水装置出水管的上端连通，所述二沉出水装置出水管的左端与造纸生化出水的管道连通，所述二沉出水装置出水管的右端与所述酸废水混合塔和所述超越管分别连通，所述酸废水混合塔与所述铁碳微电解系统连通，所述超越管与所述曝气生物滤池系统连通；
所述铁碳微电解系统包括铁碳微电解塔，所述铁碳微电解塔的顶部设置有溢流堰和出水管，所述铁碳微电解塔的底部设置有气水混合空间；
所述气水混合空间的上方设置有填料承托层，所述填料承托层的上方设置有填料空间，所述填料空间包括设置在填料承托层上的内部中心筒以及均匀填充在填料空间中的填料；
所述填料承托层和所述内部中心筒上设置有若干气孔，所述气水混合空间内设置有若干微孔曝气器和与所述二沉出水装置出水管连通的进水管，若干所述微孔曝气器连接有曝气泵，所述曝气泵与所述芬顿反应系统和所述曝气生物滤池系统连接；
所述出水管与所述芬顿反应系统连通，所述芬顿反应系统与所述混凝沉淀系统通过管道连通；
所述混凝沉淀系统包括加药系统、加药混合池、静置沉降池和终沉池，所述加药系统和所述加药混合池连通，所述加药混合池与所述静置沉降池连通，所述静置沉降池和所述终沉池连通，所述终沉池与所述曝气生物滤池系统连通。
优选地，所述填料为铁屑与活性炭的混合物，所述铁屑与活性炭的质量比为1：2～2.5。
优选地，所述填料占所述铁碳微电解塔总体积的15～20％。
优选地，所述铁屑粒径为20-50目，所述活性炭为柱状活性炭，直径1～2mm，长度0.3～0.6mm。
优选地，所述铁碳微电解塔的底部还设置有放空阀，所述酸废水混合塔的内壁涂刷有多层防腐层。
优选地，所述防腐层为煤焦油瓷漆、石油沥青、聚乙烯胶粘带、环氧树脂、聚烯烃涂层中的任一种。
优选地，所述加酸装置设置有用于精准控制加酸量的电磁流量计。
优选地，所述加药系统包括加碱装置和加聚丙烯酰胺装置，所述加碱装置与所述管道连通，所述加聚丙烯酰胺装置与所述静置沉降池连通；所述加药混合池和所述静置沉降池的体积比为5～6：1。
优选地，所述曝气生物滤池系统包括曝气生物装置与生物反冲洗装置，所述曝气生物装置与生物反冲洗装置连接。
优选地，所述曝气生物装置包括从下到上依次设置的气水混合层、垫层、生物填料层，所述气水混合层内设置有反洗气入口和反洗水入口，所述生物填料层上部设置有出水堰口；
所述反冲洗装置包括反冲洗罗茨鼓风机、反冲洗水泵和反冲洗出水装置，所述反冲洗鼓风机与所述反洗气入口连通，所述反冲洗水泵与所述反洗水入口连通。
一种使用造纸生化出水的深度处理装置的应用方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、二级生化废水通过所述二沉出水装置出水管进入所述废水酸化系统，所述加酸装置添加稀硫酸，在所述酸废水混合塔中调节将酸废水pH至2～3；
S2、将S1的酸废水进入所述铁碳微电解系统，经过所述气水混合空间和填料承托层进入填料空间并被填料分解，同时微电解产生了芬顿反应所需的催化剂Fe2+，停留时间80～90min；
S3、将S2微电解后的酸废水加入所述芬顿反应系统，同时双氧水投加装置添加双氧水药剂，停留时间30～40min；
S4、将经过S3芬顿反应系统处理的酸废水加入所述混凝沉淀系统，经过加药调节、混合、静置及最终的絮凝沉淀后得到经过处理的废水；
S5、将S4的废水加入曝气生物滤池系统进行过滤和反冲洗处理，废水依次进入气水混合层、垫层、生物填料层，滤池内停留时间为2.0～4.0h，滤池内过滤速度为2～5m/h，最后经曝气生物滤池系统的出水管排出。
优选地，S5是通过高位自流方式将S4的废水加入曝气生物滤池系统中；所述高位自流方式的位差为0.4～0.8米。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)本发明的装置通过将废水酸化系统、铁碳微电解系统、芬顿反应系统、混凝沉淀系统与曝气生物滤池系统的有机结合设置，实现了对造纸生化出水的进一步的深度处理，以满足不断提高的造纸废水的排放需求。
(2)本发明的装置通过废水酸化系统，将废水的pH调至所需范围，为后续的铁碳微电解系统提供了较高的化学反应电动势，有利于催化剂Fe2+的生成，以及后续芬顿反应系统的顺利运行。
(3)本发明的装置通过铁碳微电解系统，使废水依次经过气水混合空间、填料承托层、铁碳填料层、出水堰口，利用原电池反应生成下一步芬顿反应所需要的催化剂Fe2+，省去了常规Fenton反应所添加的药剂FeSO4·7H2O，而替代的则只是消耗一部分“废物”铁屑，以此来达到节省药剂消耗的目的，从而节省了大量的生产成本，有利于大规模的工业化生产。
(4)本发明的装置通过废水酸化系统-铁碳微电解系统-芬顿反应系统的有机结合，只需在芬顿反应系统中额外添加少量的双氧水，充分利用废水酸化系统中获得的较高的化学反应电动势，使得铁碳微电解过程迅速产生Fe2+,并进行芬顿氧化反应，以高效快捷地提高废水可生化性，确保出水的水质稳定。
(5)本发明的装置通过在前述系统的废水处理基础上针对性设置的混凝沉淀系统进一步提高废水的可排放质量。
(6)发明的装置通过在前述系统的废水处理基础上针对性设置的曝气生物滤池系统得到最终满足国家高排放标准的废水。
附图说明
图1是本发明造纸生化出水的深度处理装置的结构示意图；
图2是本发明造纸生化出水的深度处理装置的应用方法的工艺流程图。
[主要元件符号说明]
1、二沉出水装置；
2、加酸装置；
3、酸废水混合塔；
4、铁碳微电解系统；
5、双氧水投加装置；
6、芬顿反应池；
7、加碱装置；
8、加药混合池；
9、加聚丙烯酰胺装置；
10、静置沉降池；
11、终沉池；
12、曝气生物装置；
13、生物反冲洗装置；
B、曝气泵。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明要解决的技术问题是现有的造纸废水深度处理装置和方法均不能满足不断提高的造纸废水排放的处理需求。
如图1所示，为解决上述技术问题，本发明提供一种造纸生化出水的深度处理装置，其特征在于，包括废水酸化系统、铁碳微电解系统4、芬顿反应系统、混凝沉淀系统和曝气生物滤池系统；
所述废水酸化系统包括二沉出水装置1出水管、加酸装置2、酸废水混合塔3和超越管；加酸装置2设置有用于精准控制加酸量的电磁流量计，加酸装置2与二沉出水装置1出水管的上端连通，二沉出水装置1出水管的左端与造纸生化出水的管道连通，二沉出水装置1出水管的右端与酸废水混合塔3和所述超越管分别连通，酸废水混合塔3与铁碳微电解系统4连通，酸废水混合塔3的内壁涂刷有多层防腐层，所述防腐层为煤焦油瓷漆、石油沥青、聚乙烯胶粘带、环氧树脂、聚烯烃涂层中的任一种；所述超越管与所述曝气生物滤池系统连通。
铁碳微电解系统4包括铁碳微电解塔，所述铁碳微电解塔的顶部设置有溢流堰和出水管，所述铁碳微电解塔的底部设置有气水混合空间和放空阀，所述出水管与所述芬顿反应系统连通，所述芬顿反应系统与所述混凝沉淀系统通过管道连通。
所述气水混合空间的上方设置有填料承托层，所述填料承托层的上方设置有填料空间，所述填料空间包括设置在填料承托层上的内部中心筒以及均匀填充在填料空间中的填料；所述填料为铁屑与活性炭的混合物，所述铁屑与活性炭的质量比为1：2～2.5；所述填料占所述铁碳微电解塔总体积的15～20％；所述铁屑粒径为20～50目，所述活性炭为柱状活性炭，直径1～2mm，长度0.3～0.6mm。
所述填料承托层和所述内部中心筒上设置有若干气孔，所述气水混合空间内设置有若干微孔曝气器和与所述二沉出水装置出水管连通的进水管，若干所述微孔曝气器连接有曝气泵B，曝气泵B与所述芬顿反应系统和所述曝气生物滤池系统连接。
所述混凝沉淀系统包括加药系统、加药混合池8、静置沉降池10和终沉池11，其中：所述加药系统包括加碱装置7和加聚丙烯酰胺装置9，加碱装置7与所述管道连通，加聚丙烯酰胺装置9与静置沉降池10连通。
所述加药系统和加药混合池8连通，加药混合池8与静置沉降池10连通，加药混合池8和静置沉降池10的体积比为5～6：1，静置沉降池10和终沉池11连通，终沉池11与所述曝气生物滤池系统连通。
所述曝气生物滤池系统包括曝气生物装置12与生物反冲洗装置13，曝气生物装置12与生物反冲洗装置13连接；曝气生物装置12包括从下到上依次设置的气水混合层、垫层、生物填料层，所述气水混合层内设置有反洗气入口和反洗水入口，所述生物填料层上部设置有出水堰口；反冲洗装置13包括反冲洗罗茨鼓风机、反冲洗水泵和反冲洗出水装置，所述反冲洗鼓风机与所述反洗气入口连通，所述反冲洗水泵与所述反洗水入口连通。
如图1-2所示，一种使用造纸生化出水的深度处理装置的应用方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、二级生化废水通过二沉出水装置1出水管进入所述废水酸化系统，加酸装置2添加稀硫酸，在酸废水混合塔3中调节将酸废水pH至2～3，为后续铁碳微电解系统的微电解提供所需酸废水；
S2、将S1的酸废水进入铁碳微电解系统4，经过所述气水混合空间和填料承托层进入填料空间并被填料分解，同时微电解产生了芬顿反应所需的催化剂Fe2+，停留时间80～90min，生成的催化剂Fe2+不仅能起到FeSO4·7H2O在芬顿反应中的的催化剂效果，而且相对成本低廉；
S3、将S2微电解后的酸废水加入所述芬顿反应系统，同时双氧水投加装置5添加双氧水药剂，停留时间30～40min；
S4、将经过S3芬顿反应系统处理的酸废水加入所述混凝沉淀系统，经过加碱装置7和加聚丙烯酰胺装置9在加药混合池8调节、混合以及和静置沉降池10静置，最终经终沉池11絮凝沉淀后得到经过处理的废水；
S5、将S4的废水加入曝气生物装置12进行过滤和生物反冲洗装置13进行反冲洗处理，使得废水依次进入气水混合层、垫层、生物填料层，滤池内停留时间为2.0～4.0h，滤池内过滤速度为2～5m/h，最后经曝气生物滤池系统的出水管排出。
特别地，S5是通过高位自流方式将S4的废水加入曝气生物滤池系统中；所述高位自流方式的位差为0.4～0.8米。
综上可见，本发明的装置通过将废水酸化系统、铁碳微电解系统、芬顿反应系统、混凝沉淀系统与曝气生物滤池系统的有机结合设置，实现了对造纸生化出水的进一步的深度处理，以满足不断提高的造纸废水的排放需求。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种造纸生化出水的深度处理装置，其特征在于，包括废水酸化系统、铁碳微电解系统、芬顿反应系统、混凝沉淀系统和曝气生物滤池系统；
所述废水酸化系统包括二沉出水装置出水管、加酸装置、酸废水混合塔和超越管；所述加酸装置与所述二沉出水装置出水管的上端连通，所述二沉出水装置出水管的左端与造纸生化出水的管道连通，所述二沉出水装置出水管的右端与所述酸废水混合塔和所述超越管分别连通，所述酸废水混合塔与所述铁碳微电解系统连通，所述超越管与所述曝气生物滤池系统连通；
所述铁碳微电解系统包括铁碳微电解塔，所述铁碳微电解塔的顶部设置有溢流堰和出水管，所述铁碳微电解塔的底部设置有气水混合空间；
所述气水混合空间的上方设置有填料承托层，所述填料承托层的上方设置有填料空间，所述填料空间包括设置在填料承托层上的内部中心筒以及均匀填充在填料空间中的填料；
所述填料承托层和所述内部中心筒上设置有若干气孔，所述气水混合空间内设置有若干微孔曝气器和与所述二沉出水装置出水管连通的进水管，若干所述微孔曝气器连接有曝气泵，所述曝气泵与所述芬顿反应系统和所述曝气生物滤池系统连接；
所述出水管与所述芬顿反应系统连通，所述芬顿反应系统与所述混凝沉淀系统通过管道连通；
所述混凝沉淀系统包括加药系统、加药混合池、静置沉降池和终沉池，所述加药系统和所述加药混合池连通，所述加药混合池与所述静置沉降池连通，所述静置沉降池和所述终沉池连通，所述终沉池与所述曝气生物滤池系统连通。
2.根据权利要求1所述的造纸生化出水的深度处理装置，其特征在于，所述填料为铁屑与活性炭的混合物，所述铁屑与活性炭的质量比为1：2～2.5。
3.根据权利要求1所述的造纸生化出水的深度处理装置，其特征在于，所述填料占所述铁碳微电解塔总体积的15～20％。
4.根据权利要求1所述的造纸生化出水的深度处理装置，其特征在于，所述铁屑粒径为20-50目，所述活性炭为柱状活性炭，直径1～2mm，长度0.3～0.6mm。
5.根据权利要求1所述的造纸生化出水的深度处理装置，其特征在于，所述铁碳微电解塔的底部还设置有放空阀，所述酸废水混合塔的内壁涂刷有多层防腐层。
6.根据权利要求1所述的造纸生化出水的深度处理装置，其特征在于，所述加药系统包括加碱装置和加聚丙烯酰胺装置，所述加碱装置与所述管道连通，所述加聚丙烯酰胺装置与所述静置沉降池连通；所述加药混合池和所述静置沉降池的体积比为5～6：1。
7.根据权利要求1所述的造纸生化出水的深度处理装置，其特征在于，所述曝气生物滤池系统包括曝气生物装置与生物反冲洗装置，所述曝气生物装置与生物反冲洗装置连接。
8.根据权利要求1所述的造纸生化出水的深度处理装置，其特征在于，所述曝气生物装置包括从下到上依次设置的气水混合层、垫层、生物填料层，所述气水混合层内设置有反洗气入口和反洗水入口，所述生物填料层上部设置有出水堰口；
所述反冲洗装置包括反冲洗罗茨鼓风机、反冲洗水泵和反冲洗出水装置，所述反冲洗鼓风机与所述反洗气入口连通，所述反冲洗水泵与所述反洗水入口连通。
9.一种权利要求1-8任一所述的造纸生化出水的深度处理装置的应用方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、二级生化废水通过所述二沉出水装置出水管进入所述废水酸化系统，所述加酸装置添加稀硫酸，在所述酸废水混合塔中调节将酸废水pH至2～3；
S2、将S1的酸废水进入所述铁碳微电解系统，经过所述气水混合空间和填料承托层进入填料空间并被填料分解，同时微电解产生了芬顿反应所需的催化剂Fe2+，停留时间80～90min；
S3、将S2微电解后的酸废水加入所述芬顿反应系统，同时双氧水投加装置添加双氧水药剂，停留时间30～40min；
S4、将经过S3芬顿反应系统处理的酸废水加入所述混凝沉淀系统，经过加药调节、混合、静置及最终的絮凝沉淀后得到经过处理的废水；
S5、将S4的废水加入曝气生物滤池系统进行过滤和反冲洗处理，废水依次进入气水混合层、垫层、生物填料层，滤池内停留时间为2.0～4.0h，滤池内过滤速度为2～5m/h，最后经曝气生物滤池系统的出水管排出。
10.根据权利要求9所述的造纸生化出水的深度处理装置的应用方法，其特征在于，S5是通过高位自流方式将S4的废水加入曝气生物滤池系统中；所述高位自流方式的位差为0.4～0.8米。
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