CN111573998B - 废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统。包括在高效厌氧反应器和好氧池间顺次连接的文丘里管道混合器、水力旋流器、射流曝气池和斜板沉淀池，高效厌氧反应器出口经管道连通至文丘里管道混合器进水口，文丘里管道混合器出水口经管道连通至水力旋流器进水口，水力旋流器出水口经管道连通至曝气池进水口，曝气池出水口经管道连通至沉淀池进水口，沉淀池出水口经管道连通至好氧池。本发明可有效脱除高效厌氧出水中溶解态的二氧化碳和钙离子，产水水质好，可靠性高，且改造方便，适用于废纸造纸废水处理工艺的提标改造。

Description

废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统
技术领域
本发明涉及了一种造纸中水处理系统，尤其是涉及一种废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展，废纸造纸工业发展迅猛，而废纸造纸废水的污染治理问题受到社会各界的广泛关注。众所周知，废纸造纸废水属于高浓有机废水，具有排放量大、化学需氧量高、钙离子浓度高等特点，目前主流的处理工艺为“高效厌氧+好氧+混凝沉淀+膜深度处理”。工程实践研究表明，废纸造纸废水中钙离子可高达2000mg/L，高浓度钙离子对生化处理单元和膜深度处理单元的正常运行均造成了严重威胁，产生了诸如污泥钙化失活、膜结垢、输送设备故障等问题，因此，加强废纸造纸废水的除钙技术研究，具有重要意义。
当前，国内外废纸造纸废水除钙的技术路线主要有三种：化学除钙、高效厌氧控钙、好氧曝气除钙。化学除钙路线为传统路线，主要通过投加碱性药剂将钙离子沉淀去除，该路线除钙效果好，但运行成本高；高效厌氧控钙路线，主要通过控制废水处理负荷、进水pH和塔内废水溶解态二氧化碳浓度，将钙离子控制在重碳酸盐形态，避免结晶析出。目前该路线是国内外研究的重点，已有突破；好氧曝气除钙路线，主要利用好氧池曝气充氧过程辅助脱除高效厌氧出水中溶解态二氧化碳，废水pH随之升高，从而实现Ca(HCO3)2向CaCO3形态转变，结晶析出的CaCO3与好氧污泥一同排除。此路线的除钙性能较好，但好氧污泥的钙化问题却加剧，严重影响了好氧生化处理性能。因此，加强废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙工艺开发，对于解决好氧生化处理单元的污泥钙化问题，保障废纸造纸废水处理系统的正常运行，势在必行。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统，可在高效厌氧出水进入好氧生化单元之前脱除废水中溶解态的二氧化碳和钙离子，产水水质好，增加了好氧活性污泥的活性，可靠性高，且改造方便。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括高效厌氧反应器和好氧池，还包括连接在高效厌氧反应器和好氧池之间的顺次连接的文丘里管道混合器、水力旋流器、射流曝气池和斜板沉淀池，文丘里管道混合器一端设有文丘里管道混合器进水口，另一端设有文丘里管道混合器出水口，文丘里管道混合器变径区的顶部设有文丘里管道混合器进气口；水力旋流器上部设有水力旋流器进水口，顶部设有水力旋流器排气口，下部设有水力旋流器出水口；射流曝气池下部设有曝气池进水口，上部设有曝气池出水口，池底设有射流曝气器；斜板沉淀池上部一侧设有沉淀池进水口，上部另一侧设有沉淀池出水口，底部设有排泥口，内部中间设有斜板；高效厌氧反应器出口经管道连通至文丘里管道混合器进水口，文丘里管道混合器出水口经管道连通至水力旋流器进水口，水力旋流器出水口经管道连通至曝气池进水口，曝气池出水口经管道连通至沉淀池进水口，沉淀池出水口经管道连通至好氧池。
所述的射流曝气池中，气水比为2500～3500，水力停留时间为20min～30min。
所述的斜板沉淀池中的斜板与水平面成45°～60°倾斜安装，且沿垂直于沉淀池进水口到沉淀池出水口方向的方向向下倾斜，设计表面负荷为3.0m3/(m2 .h)～4.0m3/(m2 .h)，水力停留时间为15min～20min。
所述的文丘里管道混合器中，进水压力为0.15Mpa～0.30Mpa，通气量为40m3/h～100m3/h。
所述的水力旋流器中，水力旋流器排气口的分流比为0.40～0.50，大锥段锥角16°～20°。
所述的高效厌氧反应器下部设有厌氧进水口，顶部设有厌氧排气口，上部设有厌氧出水口，厌氧出水口作为高效厌氧反应器的出口。
本发明具有的有益效果是：
(1)脱气除钙效果好。本发明所水处理系统，设置两级脱气单元，利用文丘里管道混合器作为自曝气混合增压单元，水力旋流器作为第一级脱气单元，射流曝气池作为第二级脱气单元，废水中溶解态二氧化碳脱除效率高，并利用斜板沉淀去除结晶析出的CaCO3物质，沉淀时间短，去除效果好。
(2)动力消耗低。本发明水处理系统充分利用了厌氧出水的水力压头，废水输送过程中不需要额外的动力，系统运行费用省。
(3)改造方便。本发明的水处理系统，可在目前主流的“曝气池+沉淀池”工艺基础上进行改造，由于充分利用了已有工程设施，因此工艺改造方便。
由此综合来说，本发明可有效脱除高效厌氧出水中溶解态的二氧化碳和钙离子，产水水质好，可靠性高，且改造方便，适用于废纸造纸废水处理工艺的提标改造。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1-高效厌氧反应器，2-厌氧进水口，3-厌氧排气口，4-厌氧出水口，5-文丘里管道混合器，6-文丘里管道混合器进水口，7-文丘里管道混合器进气口，8-文丘里管道混合器出水口，9-水力旋流器，10-水力旋流器进水口，11-水力旋流器排气口，12-水力旋流器出水口，13-射流曝气池，14-曝气池进水口，15-曝气池出水口，16-射流曝气器，17-斜板沉淀池，18-沉淀池进水口，19-斜板，20-沉淀池出水口，21排泥口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作出进一步说明。
如图1所示，本发明具体实施包括依次连接的高效厌氧反应器1、文丘里管道混合器5、水力旋流器9、射流曝气池13、斜板沉淀池17和好氧池，即高效厌氧反应器1、文丘里管道混合器5、水力旋流器9、射流曝气池13、斜板沉淀池17、好氧池顺次相连。
高效厌氧反应器1下部设有厌氧进水口2，顶部设有厌氧排气口3，上部设有厌氧出水口4，厌氧出水口4作为高效厌氧反应器1的出口，厌氧进水从厌氧进水口2进入，厌氧所产沼气从厌氧排气口3排出。文丘里管道混合器5一端设有文丘里管道混合器进水口6，另一端设有文丘里管道混合器出水口8，文丘里管道混合器5变径区的顶部设有文丘里管道混合器进气口7；水力旋流器9上部设有水力旋流器进水口10，顶部设有水力旋流器排气口11，下部设有水力旋流器出水口12；射流曝气池13下部设有曝气池进水口14，上部设有曝气池出水口15，池底设有射流曝气器16；斜板沉淀池17上部一侧设有沉淀池进水口18，上部另一侧设有沉淀池出水口20，底部设有排泥口21，内部中间设有斜板19。
高效厌氧反应器1出口的厌氧出水口4经管道连通至文丘里管道混合器进水口6，文丘里管道混合器出水口8经管道连通至水力旋流器进水口10，水力旋流器出水口12经管道连通至曝气池进水口14，曝气池出水口15经管道连通至沉淀池进水口18，沉淀池出水口20经管道连通至好氧池。
本发明废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统的工作原理过程如下：
厌氧进水经厌氧进水口2泵入高效厌氧反应器1进行厌氧生化处理，厌氧所产沼气通过厌氧排气口3排出，厌氧出水通过厌氧出水口4排出，经文丘里管道混合器的进水口6进入文丘里管道混合器5。
在文丘里管道混合器变径区，由于管道直径变小，废水流速变大，此时在变径区形成负压，空气由文丘里管道混合器进气口7吸入并与废水进行气液混合，然后废水通过文丘里管道混合器出水口8排出，经水力旋流器进水口10进入水力旋流器9。
水力旋流器9借助高速流体螺旋流动产生的离心力，将密度小的气体游离到水力旋流器的中心，而将密度大的水甩到外壁，并通过在高压下保持底流，迫使旋涡中心的气体逆流，经水力旋流器排气口11排出，而脱气后的废水通过水力旋流器出水口12，经曝气池进水口14进入射流曝气池13。
射流曝气池13通过池底的射流曝气器16进行空气曝气，废水中的溶解氧浓度上升，大部分溶解态的二氧化碳被曝气脱除，废水pH呈上升趋势，废水中溶解态的Ca(HCO3)2向CaCO3转变，同时有CaCO3晶体析出，曝气后的废水通过曝气池出水口15排出，经沉淀池进水口18进入斜板沉淀池17。
斜板沉淀池17内装设有一组斜板19，板与水平面成45°～60°安装，斜板沉淀增大了沉淀面积，也缩短了沉淀时间，并同时使得板间的水流也由紊流变为层流，这样有效提高了沉淀效率，沉淀析出的CaCO3物质在自重力作用下滑入沉淀池底部泥斗，经排泥口21定期排出，脱气除钙后的废水经沉淀池出水口20排出泵入好氧池。
本发明在厌氧和好氧处理之间依次布置了文丘里管道混合器5、水力旋流器9、射流曝气池13和斜板沉淀池17，四个连贯连续的处理过程构成了整体的技术方案，相比其他多种工艺处理组合的过程能更有效脱除高效厌氧出水中溶解态的二氧化碳和钙离子。
并且在文丘里管道混合器5和水力旋流器9之间，废水因在文丘里管道混合器5中吸入空气而增加了压力，文丘里管道混合器5的排水压力越大，水力旋流器9的脱气效率越高。
并且在水力旋流器9和射流曝气池13之间，采用水力旋流器9作为第一级脱气单元，采用射流曝气池13作为第二级脱气单元，在水力旋流器9和射流曝气池13的连续水处理下，水力旋流器9的脱气效率越高，那么射流曝气池13的二氧化碳去除效果越好，废水pH上升得越高，CaCO3晶体就析出得越快。
并且在射流曝气池13和斜板沉淀池17之间，射流曝气池13的二氧化碳脱除效果越好，CaCO3晶体析出越快，而斜板沉淀池17中CaCO3的沉淀效率越高，系统除钙效果越好。
由此能通过上述“文丘里管道混合+水力旋流+射流曝气+斜板沉淀”的连续布置和处理能实现厌氧出水的深度脱气除钙目标。
实施例1
具体实施中，本发明进行浙江省嘉兴市某废纸造纸厂高效厌氧出水脱气除钙，实验实施工艺为“文丘里管道混合+水力旋流+射流曝气+斜板沉淀”，废水处理规模为20m3/d，文丘里管道混合器进水压力为0.15Mpa，通气量为40m3/h，水力旋流器排气口分流比为0.40，大锥段锥角17°，射流曝气池气水比为2500，水力停留时间为30min，斜板沉淀池的斜板安装角度60°，设计表面负荷为4.0m3/(m2.h)，水力停留时间为20min，厌氧出水水质为：化学需氧量(CODCr)为973mg/L，无机碳(IC)浓度为482mg/L，钙离子(Ca2+)浓度为1100mg/L，pH为7.21；斜板沉淀池出水水质为：CODCr为895mg/L，IC浓度为248mg/L，Ca2+浓度为674mg/L，pH为7.36。
实施例2和对比实施
本发明还在浙江省平湖市某造纸企业高效厌氧出水脱气除钙工艺技术改造情况下进行了对比实施，原工艺为“表面曝气+普通沉淀”，废水处理规模为10000m3/d。厌氧出水水质为：CODCr为961mg/L，IC浓度为482mg/L，Ca2+浓度为1088mg/L，pH为7.21；曝气沉淀池出水水质为：CODCr为875mg/L，IC浓度为338mg/L，Ca2+浓度为881mg/L，pH为7.33。
对比实施的好氧池出水水质为：CODCr为145mg/L，IC浓度为174mg/L，Ca2+浓度为610mg/L，pH为7.53。
采用本发明的系统和方法在上述对比实施基础上进行技术改造，脱气除钙工艺为“文丘里管道混合+水力旋流+射流曝气+斜板沉淀”，废水处理规模同样为10000m3/d。文丘里管道混合器进水压力为0.25Mpa，通气量为100m3/h；水力旋流器排气口分流比为0.44，大锥段锥角18°；射流曝气池气水比为2500，水力停留时间为20min；斜板沉淀池的斜板安装角度60°，设计表面负荷为3.5m3/(m2.h)，水力停留时间为20min，斜板沉淀池水出水质为：CODCr为688mg/L，IC浓度为243mg/L，Ca2+浓度为606mg/L，pH为7.46。
本发明实施例还进一步对比好氧池出水水质为：CODCr为112mg/L，IC浓度为148mg/L，Ca2+浓度为483mg/L，pH为7.68。
最终对比水处理结果可见本发明系统在相同情况下的水处理，能更有效的脱除厌氧出水中溶解的二氧化碳，析出的CaCO3去除效果好，水质更好。
由上述实施可见，本发明的技术方案下，厌氧出水的脱气除钙效率高、产水水质好。
这样本发明充分利用文丘里管道混合器、水力旋流器和射流曝气池连续依次组成的两级脱气单元，有效脱除了废水中溶解态二氧化碳，促进了废水中溶解态Ca(HCO3)2向CaCO3的化学转变，并利用斜板沉淀高效去除了废水中的CaCO3，有力保障了后续好氧生化反应的稳定进行；并且还充分利用了厌氧出水的水力压头，节省了废水输送过程中的动力消耗费用。
上述具体实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和原则要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统，包括高效厌氧反应器(1)和好氧池，其特征在于：还包括连接在高效厌氧反应器(1)和好氧池之间的顺次连接的文丘里管道混合器(5)、水力旋流器(9)、射流曝气池(13)和斜板沉淀池(17)，文丘里管道混合器(5)一端设有文丘里管道混合器进水口(6)，另一端设有文丘里管道混合器出水口(8)，文丘里管道混合器(5)变径区的顶部设有文丘里管道混合器进气口(7)；水力旋流器(9)上部设有水力旋流器进水口(10)，顶部设有水力旋流器排气口(11)，下部设有水力旋流器出水口(12)；射流曝气池(13)下部设有曝气池进水口(14)，上部设有曝气池出水口(15)，池底设有射流曝气器(16)；斜板沉淀池(17)上部一侧设有沉淀池进水口(18)，上部另一侧设有沉淀池出水口(20)，底部设有排泥口(21)，内部中间设有斜板(19)；高效厌氧反应器(1)出口经管道连通至文丘里管道混合器进水口(6)，文丘里管道混合器出水口(8)经管道连通至水力旋流器进水口(10)，水力旋流器出水口(12)经管道连通至曝气池进水口(14)，曝气池出水口(15)经管道连通至沉淀池进水口(18)，沉淀池出水口(20)经管道连通至好氧池；
所述的射流曝气池(13)中，气水比为2500~3500，水力停留时间为20 min ~30 min；
所述的高效厌氧反应器(1)下部设有厌氧进水口(2)，顶部设有厌氧排气口(3)，上部设有厌氧出水口(4)，厌氧出水口(4)作为高效厌氧反应器(1)的出口。
2.根据权利要求1所述的一种废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统，其特征在于：所述的斜板沉淀池(17)中的斜板(19)与水平面成45°～60°倾斜安装，且沿垂直于沉淀池进水口(18)到沉淀池出水口(20)的方向向下倾斜，设计表面负荷为3.0 m3/(m2.h)~4.0m3/(m2.h)，水力停留时间为15min ~20 min。
3.根据权利要求1所述的一种废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统，其特征在于：所述的文丘里管道混合器(5)中，进水压力为0.15 Mpa~0.30 Mpa，通气量为40 m3/h ~100m3/h。
4.根据权利要求1所述的一种废纸造纸废水高效厌氧出水脱气除钙系统，其特征在于：所述的水力旋流器(9)中，水力旋流器排气口(11)的分流比为0.40~0.50，大锥段锥角16°~20°。
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