CN1279212A - 用石灰处理污水的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用石灰处理主要含小于毫米级悬浮物颗粒、胶体颗粒和以真溶液形式存在的有机污染物,CODcr值大于120,需要排放、回用、进一步生化处理或化学处理的城市污水和工业废水的方法,除按化学计量向污水或废水中投加使其pH值提高到9的石灰外,其特征在于还包括下述步骤:(1)继续投加石灰并充分搅拌,继续投加石灰的量为:K₁×SS+K₂×CODcr+C,其中,K₁的值=0.1～1;K₂的值=0.1～3;C为石灰的溶解度;SS为废、污水中的总悬浮物;(2)将沉淀固体与液体分离。用本发明上述方法就能将废、污水中小于毫米级的悬浮颗粒、胶体颗粒和某些以真溶液形式存在的有机污染物与水分离。

Description

用石灰处理污水的方法和设备

本发明涉及用石灰处理污水的方法和设备。更具体地说，本发明涉及用石灰处理主要含有颗粒小于毫米级的悬浮物、胶体颗粒和以真溶液形式存在的有机污染物的城市污水和工业废水的方法和设备。

自上世纪人类社会关注水体污染，且逐渐立法约束自己保护水体以来，在造成水污染的各个领域，人们一直探寻新方法，采取新措施，防治水污染。由此，污水处理也逐渐发展成博大精深的实用技术。理论上讲，处理污水就是将污水中的污染物分离出来，或者在污水中消耗掉；使处理后的水能够再用，或者能够排放，经过自然净化后再使用。要处理的水量很大，因此，经济性是评价污水处理方法的重要因素。经济因素主要是从一次性投资和日常运行费用两方面考虑。

模仿自然界水体依靠微生物自净化的方法，首先得到应用。然后，人为地给微生物提供条件，使其能够尽快生长繁殖，尽可能快地消耗污水中的有机污染物的生物化学处理方法，得到广泛的应用。对于污水中以真溶液形式存在的有机污染物，包括厌氧和好氧的生化处理方法一直是最经济、最可靠、应用最广泛的实用技术。通过曝气，促进好氧微生物尽快消耗水中的有机污染物；发挥才智，构筑各种适合好氧微生物生长、繁殖的池体；利用载体，增加好氧微生物的浓度；研究厌氧微生物的生长、繁殖条件，逐渐完善、发展厌氧反应器；筛选、分离、驯化能够消化不同有机污染物的微生物；几代人的辛勤劳动，创造了处理城市污水和有机工业废水中使用最广泛的生化方法。在污水进行生化处理之前，用格栅，筛网式过滤器将毫米级颗粒的有机悬浮物滤掉；添加一定量的石灰和混凝剂，混凝掉部分小于毫米级的有机悬浮颗粒，同时将污水的PH值调到6—9；一般认为是降低生化处理负荷、提高污水可生化性的必要步骤。

近年来，很多人引用自来水厂使用的混凝剂和絮凝剂处理污水，絮凝沉淀出污水中的悬浮颗粒和胶体颗粒。毫无疑问，在生化处理前，先进行絮凝沉淀处理，除去污水中的悬浮和胶体有机污染物颗粒，会明显地降低生化处理的负荷、提高污水的可生化性。常用的无机混凝剂有三价铝和铁的化合物，可溶性镁盐。这些无机混凝剂常和石灰一起使用，石灰的作用在于调整污水的PH值，保证这些混凝剂的功效。常用的还有有机絮凝剂，如阳离子形的聚丙烯酰胺、阴离子形的聚丙烯酰胺，天然的有机絮凝剂，如海藻酸盐、明胶等。为提高絮凝效果，无机混凝剂经常和有机絮凝剂一起使用，一般是先加无机混凝剂，后加有机絮凝剂。由于污水中的悬浮物远比自来水源中的悬浮物多，分离沉淀污泥，处理污泥的一次性投资和日常运行费用成为广泛使用这种方法的关键因素。

在混凝和絮凝沉淀的过程中，普遍添加石灰，控制污水的PH值在6—9之间。没有人向污水中添加更多的石灰，过高地提高污水的PH值。传统的观点认为，石灰是一种强碱，是酸性污水的中和剂。因此，广泛地使用石灰调整污水和废水的PH值。同时，也用石灰沉淀污水中的磷、氟离子和碳酸根。中国建筑工业出版社1985年10月出版，由贝拉G·利普泰克主编的“环境工程师手册”一书中，关于石灰的论述代表了传统观点。该书683页第7行至第12行叙述道“关于石灰处理能脱稳胶体悬浊液的化学机理是一项没有很好发展的技术。但是根据实验室和生产性厂的运行结果，还是可以作出某些有关的观测。在废水中投加熟石灰Ca(OH)₂，仅仅提高了溶液的PH值。”在该书中，只把石灰当作强碱性中和剂论述，没有一处把石灰当作混凝剂论述。

美国加利福尼亚洲南塔霍湖回收水厂，是世界上最大最完善的处理厂。其工艺为：“第一步是常规的一次沉淀加活性污泥法，排出的污泥经离心、脱水后，焚化成灰。处理的第二步是投加石灰进行混凝，以沉析磷酸盐和提高水的PH值。”该厂投加石灰的量为：400毫克／升水。该厂投加石灰的目的是提高水的PH值，促进在水中的、在第一步活性污泥法处理时没有消耗掉的大分子有机污染物水解，以利于以后用活性炭吸收。

造纸厂废水一直是公认的大污染源，它可分为两种，第一是蒸煮黑液，第二是洗浆、漂白和抄纸剩余白水，又称“中段水”。目前，中段水主要是用絮凝法处理，使用足量的混凝剂和絮凝剂能够达到行业排放标准。缺点在于工艺步骤多，污泥最终处理难，药剂价格贵，日常运行费用高。在排放标准要求高的地区，需要进一步进行生化处理。

蒸煮黑液是指在蒸球内蒸煮制浆产生的废水。黑液中的污染物质能占到造纸产生污染物总量的90％。废水中的主要有机污染物是悬浮的、胶体形式的及溶解的木质素、半纤维素和纤维素以及其蒸煮水解产物，主要是糖类和有机酸。随向蒸球投加的药品不同，废水中的无机污染物不同。对碱法黑液，最好的处理方法是碱回收。传统的碱回收法，一般是先将黑液蒸发浓缩，再将浓黑液送入碱回收炉内燃烧。有机物燃烧产生的热能回用，燃烧后的无机物用水浸，溶解出碳酸钠，加消石灰苛化，澄清液中的回收碱再用于蒸煮。苛化产生的沉淀物主要成分是碳酸钙，可煅烧成石灰，再用于苛化。其优点是完全焚烧掉有机污染物，而且回收了碱。其缺点是一次性投资太大；工艺步骤多，操作管理复杂；技术要求高；而且对草浆黑液蒸发浓缩时硅结垢的问题，不好解决。以至于，这些技术上的缺点造成事实上的偏见：“谈碱变色。”“年产量在17000吨以下的草浆厂，上碱回收是不合算的。”“中小草浆厂的污染问题无法解决。”等等。

另一类高浓度有机废水是以植物的种子、果实及地下茎为原料；以肉、禽、蛋、奶、鱼为原料；加工处理过程中所产生的废水。这类废水中的主要污染物是淀粉、糖类、蛋白质及其水解产物，其可生化性好，主要要进行生化处理。但是在生化处理前，也进行絮凝沉淀处理，目的是减轻生化处理的负荷，提高废水的可生化性。产生这类废水的行业有酿酒厂、啤酒厂、淀粉厂、制糖厂、葡萄糖厂、味精厂、屠宰厂、罐头厂、乳制品厂及某些生物制药厂等。目前，处理这类废水的方法也是用石灰调整PH值，用常规的絮凝沉淀法沉淀，再用生化法处理。

纺织印染行业产生的废水中，也有大量的有机污染物。污染物在废水中的存在形式，也是以悬浮物形式、胶体颗粒形式和真溶液形式。因此，现有的处理方法，也是用石灰调整PH值，用混凝剂和絮凝剂沉淀悬浮物和胶体颗粒，再用生化法处理高浓度以真溶液形式存在的有机污染物。

本发明人在实验用石灰浆中和某生物制药厂的酸性废水时发现，体系的PH值很难控制。因而采用先加过量的石灰，再用二氧化碳中和的方法调整PH值，效果很好，PH值稳定在6—7之间。同时，意外地发现：在体系中有过量的石灰存在的条件下，经充分搅拌，只用石灰就能将体系中所有的悬浮物和胶体颗粒全部沉淀，而且沉淀速度非常快，固液很容易分离。液体为清澈透明、只含真溶液形式有机污染物的饱和石灰水。测定COD，发现COD降低40％。接着用二氧化碳中和清液，生成的碳酸钙也很容易沉淀，固液分离后再测清液的COD，其值继续降低。

本发明人进一步用制浆黑液、造纸厂中段水、城市污水、棉浆厂的制浆黑液和综合废水、啤酒厂污水、淀粉厂污水和庆大酶素废水进行实验，都得到很好的结果。本发明人又进一步研究工业规模实施这一方法的构筑物和设备，估算了一次性投资和日常运行费用，并且与现在流行的絮凝沉淀法进行了比较，得出从经济、技术指标、可靠性和环境效益上都具有明显优势的结论。

因此，本发明目的之一，旨在提供一种用石灰处理城市污水和工业废水的方法。用此方法能全部除去污水和废水中以悬浮物和胶体颗粒形式存在的污染物，而且能够明显地降低以真溶液形式存在的有机污染物的含量。

本发明目的之二，旨在提供使用石灰法、结合生化法处理城市污水的方法。

本发明目的之三，旨在提供使用石灰处理制浆黑液，同时回收碱的方法。

本发明目的之四，旨在提供使用石灰处理造纸厂综合废水的方法。

本发明目的之五，旨在提供先使用石灰、再用生化法处理高浓度有机废水的方法。

本发明目的之六，旨在提供按本发明的方法使用石灰处理污水和废水的设备。

本发明的方法概述如下：

用石灰处理主要含小于毫米级悬浮物颗粒、胶体颗粒和以真溶液形式存在的有机污染物，CODcr值大于120，需要排放、回用、进一步生化处理或化学处理的城市污水和工业废水的方法，除按化学计量向污水或废水中投加使其PH值提高到9的石灰外，其特征在于还包括下述步骤：

(1)继续投加石灰并充分搅拌，继续投加石灰的量为：

K₁×SS+K₂×CODcr+C，

其中，K₁的值=0．1～1；K₂的值=0．1～3；

C为石灰的溶解度；SS为废、污水中的总悬浮物；

(2)将沉淀固体与液体分离。

用本发明上述方法就能将废、污水中小于毫米级的悬浮颗粒、胶体颗粒和某些以真溶液形式存在的有机污染物与水分离。

对于固液分离后，液体中有机污染物的浓度已经符合法定排放标准、或者进一步的处理需要将液体的PH值调整到中性的情况，上述方法还包括步骤(3)，在步骤(3)中使步骤(2)分离出来的液体与二氧化碳反应至其PH值到中性，然后将反应产生的固体沉淀与液体分离。

经过步骤(3)处理之后，符合法定排放标准的液体可直接排放；需要进一步生化处理的液体，再进行生化处理。

本文所述的石灰是指任何主要化学成分是CaO，或Ca(OH)₂的物质，包括商品石灰、电石灰、回收石灰和含镁石灰。除非另有说明，本文中石灰的量是按分子式Ca(OH)₂计算。

本文中石灰的溶解度的计量单位按每升毫克计。

本文所述的城市污水是指任何准许排入城镇污水网的污水，其中包括城镇污水处理厂入口污水、生活污水、准许排放的工业废水，以及经过生化法处理后，还需要按本发明的方法进一步处理的污水。

本文所述的工业废水是指任何主要含耗氧有机污染物太多，也就是CODcr值太高，不准许排放的工业废水，以及已经经过生化法或物化法处理后，还需要按本发明的方法进一步处理的废水。

本文所述的CODcr值是指用重铬酸钾测定的化学耗氧量，其计量单位是毫克／升。

本文所述的“小于毫米级悬浮物颗粒”是指污水或废水经过格栅和滤网没有除掉的悬浮物颗粒。

本文所用的K₁和K₂的值是在本文中定义的。鉴于各种污水或废水中所含的悬浮颗粒和胶体颗粒的数量和物质不同，所以完全沉淀这些颗粒所占用的石灰量不同。为了确实保证体系有足量的石灰，而且又不能滥用石灰，所以对不同的污水或废水使用不同的K₁和K₂的值，K₁和K₂的值是本发明的经验值。K₁的值与废、污水中以SS表示的总悬浮物的量对应，K₂的值与胶体形式存在的有机污染物的量，及以真溶液形式存在、且能与钙离子反应的有机污染物的量相关。

本文中所说的“沉淀渗滤池”是本发明推荐一种固液分离构筑物。

本发明的方法中，步骤(2)分离出来的固体沉淀物的主要成分是熟石灰和沉淀下来的有机污染物。步骤(3)分离出来的固体沉淀物的主要成分是碳酸钙和少量的有机污染物。在污水处理行业，这些固体沉淀物统称为污泥。将污泥在800～900℃煅烧，其中的熟石灰和碳酸钙又变成生石灰，同时放出水蒸气和二氧化碳；其中的有机污染物燃烧，放出热量，变成二氧化碳和水蒸气。回收煅烧产生的气体，作为二氧化碳的一个来源。将污泥煅烧，不但回收了石灰和二氧化碳，而且完全彻底地处理了污泥，不再产生二次污染。

本发明的方法使用的二氧化碳是煅烧上述污泥和石灰石产生的二氧化碳，也可使用燃烧煤气、天然气、燃料油和煤产生的二氧化碳。

本发明的方法步骤(3)中所述的液体与二氧化碳反应，可以在任何现有的反应设备中进行，也可以在本发明推荐的塔中进行。

本发明的方法适合处理酸性、中性、弱碱性和碱性的污水和废水。对PH值很高，且钠离子较多的强碱性废水，按本发明用添加过量的石灰的方法进行沉淀处理后，用二氧化碳不能将其中和到PH值9以下。

在本发明的方法中，投加石灰、充分搅拌和固液分离的设备和技术可以采用任何现有的设备和技术，也可以采用本文推荐的方法和设备。液体与二氧化碳反应，就是饱和石灰水与二氧化碳反应。对完成这一反应，现有的设备和技术并不多，建议采用本发明推荐的塔。煅烧石灰石几乎是家俞户晓的技术。但是，煅烧本文所述的污泥，就要考虑到煅烧后的产物是粉末，用普通立式石灰窑煅烧污泥，可能造成堵塞。另外，在设计煅烧炉时，还应考虑到：怎样将尾气引入吸收塔。回转窑适合煅烧粉末状物质，是造纸行业煅烧白泥的通用设备，按照能够将尾气顺利送入塔底部考虑，更改设计，就能够适应本发明方法的需要。

本发明的方法适合用于一级处理的城镇污水处理厂。对规划成这一处理分级的城镇污水处理厂，只采用本发明的方法，就可达到GJ3025—93所规定的排放标准。一级城镇污水处理厂的进水水质按照GJ—18规定的标准考虑，其出水水质按GJ3025—93规定的标准考核。推荐的具体实施方案如下：

(一)工艺步骤：

(1)城镇污水经市政污水管线进入污水处理厂后，经过格栅网除去大颗粒杂质和漂浮物，自动沉淀掉粗泥沙，贮存在集水池。

(2)将污水从集水池泵入搅拌池的一端。搅拌池是长形池体，一端为入口，另一端为出口，其长宽比最少为3，池内沿池体长方向最少设两台旋转浆式搅拌器。同时，从污水入口的同一端添加石灰乳。石灰乳按其中所含的Ca(OH)₂计量。对每升污水，添加Ca(OH)₂的量为：

K₁×SS+K₂×CODcr+C，

其中，SS、CODcr、和C的意义如前述，K₁=0．1～1，K₂=0．1～2。对于正常情况下的城镇生活污水，添加石灰的量为1．8～5千克／立方米污水，最好是2～3千克／立方米污水。石灰乳和污水在搅拌池中混合后，至少进行3分钟的充分搅拌，然后流入沉淀渗滤池。

(3)在沉淀渗滤池中，污泥沉淀在池底，大部分清液从池顶堰出，少部分清液从池底渗滤出。两股清液都流入同一集水池，由集水池泵到塔顶，清液为饱和石灰水。鉴于石灰和污水生成的污泥沉降性能好，且能够自然渗滤；因此，污泥可以在同一个池体完成沉淀分离和渗滤浓缩。经过24小时自然渗滤的污泥含水率低于90％，可直接运送到煅烧炉煅烧，也可使用板框压滤机之类的机械脱水设备进一步使污泥脱水后，再送煅烧炉煅烧。至少需要两个沉淀渗滤池交替使用。

(4)在塔内，由塔顶进入的饱和石灰水与由塔底进入的二氧化碳充分接触，且迅速反应，生成碳酸钙和PH值为7左右的中性水。进入塔中、不溶于水的其它气体，主要是氮气由塔顶排空。水和碳酸钙流入又一组沉淀渗滤池。

(5)在碳酸钙沉淀渗滤池内，大部分水从池顶堰出，少部分由池底渗滤出，两股水汇合后排放或再处理后回用。至少需要两个碳酸钙沉淀渗滤池交替使用。经过渗滤后，沉淀在池底的碳酸钙的含水率低于50％，直接运送到煅烧炉煅烧，也可作为商品沉淀碳酸钙出售。

(6)在煅烧炉内，沉淀渗滤池送来的污泥和碳酸钙经煅烧变成生石灰，同时放出二氧化碳。煅烧炉的尾气从塔底送入塔内，与饱和石灰水反应。煅烧出来的生石灰循环使用。可以用煤作为煅烧炉的燃料，按由无水碳酸钙煅烧成的氧化钙的重量计，煅烧碳酸钙的煤量为20～25％；煅烧污泥的煤量为无水污泥重量的5～10％。由格栅网拦截出来的漂浮物，也送入煅烧炉烧掉。

(二)主要工艺设备和构筑物

(1)生石灰消和器。其功能是使生石灰和水反应，得到石灰浆。同时将石灰中的杂质，主要是沙石滞留在消和器底部，定期清除出去。其容积为日处理污水量的0．5％左右，材质为碳钢或钢筋混凝土结构，内设搅拌器。如规模大，应利用生石灰和水反应的热能。

(2)搅拌池，其长宽比最少为1比3，以1比6为好，沿池体长方向顺序设2～4台搅拌器。搅拌池的容积为日处理水量的1～2％，水的滞留时间为10～30分钟。池体结构为钢筋混凝土。

(3)沉淀渗滤池，其容积最少为日处理水量的2．5％，以5％为好，水的滞留时间以30分钟～2小时为好。池深以1～2米为宜，最好是1～1．5米。其功能与平流式沉淀池相似，唯其底部不是平面，三面高一面低，低的一面是两头高，中间低，高点与低点的位差不超过0．5米。在池底铺上碎石，碎石上铺上水泥或碳钢格栅，格栅空隙处填充细沙后，渗滤水能够穿过细沙和碎石从低处流出。格栅的作用主要是保护沙层和滤料层，防止清除污泥时，破坏沙滤层；用机械刮板清除污泥，可用钢轨代替格栅。池体的一面比其它面低，澄清的饱和石灰水能从该面堰出。其结构为钢筋混凝土。

(4)石灰水集水池。其容积为日处理水量的0．5～2％，钢筋混凝土结构。

(5)二氧化碳和石灰水反应塔。碳钢结构筛板塔，塔高10～20米，塔径根据日处理水量计算。塔径的估算可粗按日处理一千吨水，塔径为一米估算。筛板数目要使二氧化碳与石灰水的接触时间在30秒以上，以保证从塔底流出的水为中性。筛孔的大小要比普通的筛板孔大，以防止碳酸钙沉淀堵塞。石灰水由塔顶淋下，二氧化碳由塔底的侧面引入，反应后的水和碳酸钙由塔底流出。

(6)煅烧炉可由回转窑改造。煅烧炉的煅烧温度在800～900℃，煅烧炉的日产量要根据污泥和碳酸钙的量估算。在改造回转窑的炉膛时，要充分考虑怎样使炉膛内明显分成燃烧区和预热干燥区，预热干燥区的功能是利用尾气的热量，使污泥进一步脱水、预热，同时降低尾气的温度，有利于给尾气加设引风和送风装置。可在其燃烧区和物料入口处之间设置环形物料滞留板或滞留栅，滞留栅可由耐高温材料构成。尾气出口可加设引风装置，在炉膛燃烧区的位置，炉膛周围可设置二次进风口。

(7)碳酸钙沉淀渗滤池的结构与污泥沉淀渗滤池相同。但因碳酸钙的量比污泥少，所以只用两个池体就足够了。

(8)两次提升使用的泵及备台。

(9)将含水率低于90％的污泥和碳酸钙从沉淀渗滤池取出，及运送到煅烧炉的设备和进一步脱水设备。

(三)经济估算

(1)一次性投资

假定日处理水量为1万立方米，进行一次性投资估算。构筑物的总容积不超过日处理水量的30％，约为3000立方米，按300元／立方米计。

3000×300=90万元

二氧化碳和石灰水的反应塔三台，两用一备。每台高15米，直径2米，25层塔盘，每台用钢材不超过20吨。其每台造价不应超过20万元，三台不超过60万元。

每天煅烧50吨污泥的煅烧炉的造价不超过50万元，一用一备，共计两台。按100万元估算。

污泥和石灰的运送设备及进一步脱水设备不超过50万元。

管道阀门和控制设备不超过30万元。

电气设备按20万元估算。

调研及设计费按50万元估算。

不可预见费按25万元估算。

以上小计为425万元。再加上办公、维修、化验和生活辅助设施，总投资无论如何也低于500万元，折合成处理吨水投资为500元。另外，由于构筑物的容积相对较小，所以整个污水处理厂的占地面积小。

(2)物料和能量

以日处理量为1万吨污水估算，日添加到污水中的石灰量为30吨，在处理过程中每天损失3．3％的石灰，即损失1吨石灰；用石灰沉淀的每升污水中，污泥内有500毫克的有机污染物，有机污染物的热值为2000大卡／千克。

每天需要补充能烧成1吨石灰的石灰石；按60元计。

每天煅烧炉需要的煤量为：

(1吨+12吨×25％+18吨×10％—(0．5千克／吨×10000×2000／5000)=3．25+1．8—1．3=3．75吨；

按200元／吨计，为750元。

每天污水提升5米一次，用电15千瓦；提升20米一次，用电45千瓦；按每度电0．50元计，提升电费为每天720元。

石灰消和及搅拌器共配6台2．2千瓦电机，每天电费160元。

煅烧炉回转用电22千瓦，每天电费265元。

运送污泥、碳酸钙及生石灰及污泥进一步脱水用电22千瓦，每天电费250元。

以上小计每天费用为2205元。

人工费按每天1000元计，不算设备折旧，总运行费约为0．3205元／吨水。

(四)污水处理厂的排放物

(1)符合GJ3025—93所规定的排放标准的处理后的水。

(2)集水池沉降的泥沙和石灰消和池底的砂石。

(3)可作为商品出售的沉淀碳酸钙。

用本发明的方法与生化法配合，能够适用于二级城市污水处理厂，达到GJ3025—93所规定的二级污水处理厂的排放标准。本发明的方法配合生化法时，可以先用本发明的方法处理污水，然后再用生化法处理。本发明推荐的处理步骤是先用活性污泥法处理，再用本发明的方法处理。具体推荐的处理步骤如下：

(1)城市污水经市政管线进入污水处理厂后，经过格栅网除去大颗粒杂质和漂浮物后，沉淀掉粗泥沙，贮存在集水池。

(2)将污水泵入活性污泥曝气池，曝气0．5～4小时。

(3)带有活性污泥的污水从曝气池堰出，从一端进入活性污泥沉降池；部分污泥沉降到池底，由污泥回流泵将其泵回曝气池；带有另一部分污泥的污水从污泥沉降池的另一端堰出，进入搅拌池，与石灰乳接触并混合，经充分搅拌后，进入沉淀渗滤池，进行固液分离。在搅拌池中，对每立方米污水，添加石灰的量为1．8～5千克，最好是2．5～3．5千克。

(4)经固液分离出来的清液经过二氧化碳中和后，可直接排放。

(5)经固液分离出来的污泥，可直接送煅烧炉煅烧，也可经过进一步脱水再送煅烧炉煅烧，煅烧后的产物是生石灰，经消化后送搅拌池回用；煅烧炉产生的二氧化碳用于中和清液。

本发明的方法用于二级城市污水处理厂，污泥全部焚烧，省掉传统活性污泥法需要处理污泥的全部投资。经过石灰处理的水，已经除去了大肠菌，可省掉消毒步骤。与上述一级城市污水处理厂所用的构筑物和设备相比，二级城市污水处理厂要增加下述构筑物和设备，日处理污水量仍按10000吨计。

(1)曝气池，其容积为日处理污水量的10～15％，按1500立方米计；

(2)活性污泥沉降池，其容积为日处理污水量的3％，按300立方米计，以上构筑物共计1800立方米，造价约为54万元；

(3)鼓风机两台，一用一备，其供氧量按每升去除300毫克BOD计，估计要投资45万元；

(4)曝气管道和曝气头，按15万元计；

(5)提升泵、活性污泥回流泵及管道按10万元计；

(6)设计费按10万元计；

以上小计134万元，总增加投资不超过150万元。

(7)增加的运行费用不超过0．1元／吨水。

综上所述，用本发明的方法处理二级城市污水处理厂的污水，不排放二次污染物，而且总投资在吨水700元以下，日常运行费用在吨水0．45元以下。沉淀碳酸钙是可以作为商品出售的无机填料，作为建筑业的内墙涂料的填料，市场价格在每吨200元左右。如果能够出售沉淀碳酸钙，污水处理厂的运行费用还要低。

用本发明的方法，也能处理造纸厂的碱法制浆黑液和浆粕厂的制浆黑液，同时回收碱。以麦草、稻草、龙须草、芦苇，蔗渣、茅竹和芒杆为原料的中小造纸厂的制浆量，占到我国总制浆量的85％。按本行业常规，每生产一吨纸浆，需要2．3吨的草浆原料和300千克碱。除纸浆变成产品外，其它都变成污染物，混在废水中；制浆黑液中的污染物占到总量的90％，其余的10％混在中段水中。黑液中污染物的浓度一般都在5％以上，有的可达12％。浆粕厂的黑液与造纸黑液相似，唯其原料是棉短绒。用本发明的方法处理这类黑液，不但能够彻底消除黑液的污染，而且能够回收大部分碱液，回收碱液的价值远远超过运行费用。而且，按本发明的方法处理黑液，一次性投资少，大约为传统碱回收法的25～35％。具体的工艺步骤如下：

(1)蒸煮后的浆料用现有洗浆机提取黑液，“黑液提取率”应尽可能高。将提取的黑液置于搅拌反应器中，同时在每立方米的黑液中添加按分子式CaO计，30～150千克，最好是30～80千克的生石灰；加热，最好加热到80～100℃，并充分搅拌0．5～5小时后，将混合物固液分离。

(2)固液分离后的液体清澈透明，其中的杂质主要是以真溶液形式存在的碱和半纤维素水解产物，主要是糖类，及少量没有反应完的可溶性木素。此清液可直接送蒸煮工段回用。

(3)固液分离后的固体沉淀可直接送煅烧炉煅烧，也可进一步脱水后再送煅烧炉煅烧。在煅烧炉中，有机物全部燃烧掉。燃烧后的产物是主要量的生石灰、次要量的碱、二氧化硅和少量可能有的其它杂质；此燃烧产物作为生石灰送回搅拌反应器回用。

在上述工艺过程中，主要是生石灰的燃烧产物中含有碱和二氧硅等杂质；在搅拌反应器中回用，增加了反应后清液的含碱量，同时也增加了下一步燃烧产物所含杂质的量。当其中的杂质量大到一定的程度，就应当更换新生石灰。更换掉的燃烧产物仍然含有大量的石灰和有回收价值量的碱，为此可用水浸渍，回收其中的碱和石灰。浓碱水可用于蒸煮；稀碱水可用于洗涤；石灰浆用于处理中段水；抛弃杂质。

理论上讲，用本发明上述方法处理黑液、回收碱的流程对于碱来说近似封闭流程。在煅烧炉内、搅拌反应器内，碱都不会流失；只是在操作过程中的跑、冒、滴、漏和更换掉燃烧产物的机会，才可能造成碱流失。因此，尽可能地降低原料和黑液中的含硅量，减少更换石灰的次数，将能提高碱回收率。建议采用蒸煮同步除硅技术和干湿法备料。

提高“黑液提取率”是提高碱回收率的关键步骤。传统的碱回收方法，要用多效蒸发器浓缩稀黑液，这是一个消耗大量热能的工艺步骤。为减少蒸发量，希望提取尽可能浓的黑液；对于草浆黑液，既要黑液浓又要提取率高，难度较大。用本发明的方法处理黑液、回收碱可以略放松对黑液浓度的要求，以追求更高的“黑液提取率”，提高碱回收率。对于浓度略低的黑液，可以重复按本发明上述工艺步骤处理黑液。其补充的具体步骤如下：

(4)将上述步骤(2)固液分离后得到清液引入另一搅拌反应器内。同时将与清液量相对应量的燃烧产物添加到此搅拌反应器内；加热，最好加热到80～100℃，并充分搅拌0．5至3小时后，固液分离。

(5)固液分离后的清液送蒸煮工段回用；固体送煅烧炉煅烧，燃烧产物送搅拌反应器回用。

经过这样一次重复操作，提高了回用清液中的碱含量，减少了回用清液的体积，同时也使清液中少量没有反应完的可溶性木素的量变得更少。与传统碱回收方法相比，回用的清液中除含有回收的碱外，还含有半纤维素的水解产物，主要是糖类物质。这类物质对蒸煮工序的影响，还没有可靠的经验。从理论上讲，这类物质在蒸煮过程中会抑制半纤维素水解，可增加成品浆中的半纤维素的比例，提高成品浆的质量和收率。总之，按本发明的方法处理黑液、回收碱，减少了一次性投资，缩短了工艺流程，节约了能源，提高了经济效益，以至于年产量低于17000吨的草浆厂也能承担碱回收的一次性投资。

本发明的方法也适用于处理用石灰法制浆的小型造纸厂产生的废水。这类造纸厂的蒸煮废水是与制浆、洗浆、漂白和抄纸工序产生的废水混合在一起，没有提取黑液的程序。废水中含有大量的悬浮物，呈深土黄色。将废水引入设有搅拌器的搅拌池中，同时按10～80千克／立方米废水的数量，向搅拌池中添加石灰，至少使废水经过3分钟的充分搅拌。然后，将混合物引入沉淀渗滤池中，使固体沉淀与液体在沉淀渗滤池中分离。分离出来的液体泵入反应塔中，与从塔底引入的二氧化碳反应后，再将混合物引入碳酸钙沉淀渗滤池中。在该池中，清液与碳酸钙沉淀分离后排放或者回用。碳酸钙沉淀和上述固体沉淀一起送煅烧炉煅烧，煅烧产生的二氧化碳送入反应塔，煅烧产生的生石灰添加到搅拌池。

本发明的方法适合用于处理造纸厂的中段水。中段水一般指打浆、洗浆漂白和抄纸工序所产生的综合废水。其中主要的有机污染物是悬浮和胶体颗粒大小的纤维，也有少量的溶解木素及半纤维素水解产物，故其COD值很高，但BOD值并不太高。只用本发明的方法处理，就可达到工业排放标准。就日处理废水量5000吨的造纸厂中段水处理装置，推荐实施方案如下。

(一)主要构筑物和设备

1．搅拌池3×15×1．5立方米，其内设四台搅拌器，钢筋混凝土结构。参考造价4万元。

2．沉淀渗滤池5×20×1．5立方米，钢筋混凝土结构，三池交替使用。参考造价15万元。

3．清液集水池1×20×3立方米，钢筋混凝土结构。参考造价2万元。

4．反应塔高15米，直径2米，碳钢结构，一用一备，参考造价40万元。

5．碳酸钙沉淀渗滤池6×30×1．5立方米，钢筋混凝土结构，两池交替使用。参考造价12万元。

6．提升泵流量300立方米／小时，扬程7米，一用一备，按1．5万元计。

7．提升泵流量300立方米／小时，扬程25米，一用一备，按3万元计。

8．立式煅烧炉两台炉膛高7米，炉膛内径5米，砖结构，钢材附件。参考造价30万元。

9．污泥、石灰运送及进一步脱水设备40万元。

10．电器设备及材料15万元。

11．控制仪表及检测化验设备15万元。

12．管道、阀门、生石灰消和及其它15万元。

13．设计费20万元。

14．安装运输费10万元。

15．开车调试费5万元。

16．不可预见费10万元。

综合上述各项费用为237．5万元，一次性投资不超过250万元。处理每吨废水的一次性投资不超过500元。

(二)工艺流程

1．中段水废水集中后泵入搅拌池，同时添加石灰；石灰的量按Ca(OH)₂计，对每立方米的中段水添加1．8～5千克；充分搅拌3～30分钟后，将混合物引入沉淀渗滤池。

2．混合物由沉淀渗滤池的一端引入，在流向另一端的过程中，固体沉淀物沉降到池底，大部分清液从另一端堰出，进入清液集水池；也有小部分液体从沉淀在池底的固体间的缝隙中、再经过置于池底的砂石缝隙渗滤出来，经过明沟也流入清液集水池。

3．当此沉淀渗滤池中的固体沉淀物沉积的太多、堰出去的清液不清时，将混合物引入另一个沉淀渗滤池，重复上述过程。在沉淀渗滤池中的水、及固体沉淀物包藏的水分逐渐从池底渗滤出，流入清液集水池；池内的固体沉淀物含水量逐渐降低，经约24小时渗滤，其含水率可降到85％以下，再将其运送到煅烧炉煅烧。

4．用泵将清液集水池中的清液泵到反应塔顶，清液从塔顶淋下。在塔内借助于塔盘，清液与由塔底引入的煅烧炉尾气中的二氧化碳充分接触并反应，生成碳酸钙颗粒和水；液、固混合物从塔底流出，进入碳酸钙沉淀渗滤池，尾气中的氮气从塔顶排放。

5．流入碳酸钙沉淀渗滤池的混合物由池体的一端进入，向另一端流动，在流动的过程中，固体碳酸钙沉降到池底，大部分清液从池体的另一端堰出，小部分清液从沉积在池底的碳酸钙颗粒间的缝隙中、再经过置于池底的砂石间的缝隙渗滤出。渗滤出的清液与堰出清液汇合后回用或者排放，其PH值在7左右，COD值低于250。

6．在此池内沉积在池底的碳酸钙太多时，启用另一个碳酸钙沉淀渗滤池。在此池内的水及沉积碳酸钙包藏的水分逐渐从池底渗滤出去，当固体碳酸钙的含水率低于50％时，将碳酸钙运送到煅烧炉煅烧。

(三)经济估算

1．耗电量

搅拌器电机：1千瓦×4=4千瓦

提升泵电机：15千瓦

塔前泵电机：37千瓦

其它：      13千瓦

小计：      70千瓦

每天电费=70×24×0．50元=840元

折核成吨水费用：0．164元

2．煅烧炉耗煤

原中段水COD值按1200计，石灰的投加量按每立方米中段水3千克计。

每天沉淀渗滤池的污泥量：

(1．2—0．3)×5000+(3—1．2)×5000=13．5

碳酸钙的量：

100／74×1．2×5000=7．5吨，折成CaO：7．5×56／100＝4吨

煅烧炉耗煤：13．5×10％+4×25％=2．35吨

煤价按每吨200元计，费用为200×2．35=470元

折核成吨水费用：0．1元

人工费：按吨水0．1元计，总运行费用为吨水0．364元。

在轻、纺工业中有些工业废水，如木材厂、纤维板厂、毛纺厂、棉纺印染厂及某些食品加工厂的废水，都能按本发明，用类似处理中段水的方法处理。还有更多种类的高浓度有机废水，如啤酒厂、淀粉厂、水果罐头厂、水产加工厂、酿酒厂、乳制品厂和糖厂等的工业废水，都不能只用本发明的方法处理。必须采用生化法处理，消化废水中的以真溶液形式存在的有机污染物。但是，如采用本发明的方法作为预处理步骤，能够降低生化处理的负荷，节省日常运行费用。另外，用本发明的方法预处理，还能去除废、污水中的重金属离子和某些有害的阴离子，例如磷酸根离子、氟离子等。

在本发明的方法中，废污水中的有机污染物随石灰沉淀后，最终焚烧掉。因此，不再排放有机污染物，没有二次污染。用本发明的方法作为生化法处理高浓度有机废水和城市污水的最终步骤，将生化污泥用石灰沉淀后，全部焚烧掉，即节省了一次性投资，又避免了污泥最终处理的麻烦。总之，本发明的方法仅仅是将废、污水中的部分有机污染物从废、污水中沉淀分离出来后，焚烧掉的一个工艺步骤，给博、大、精、深的废、污水处理技术提供了一点补充。

煅烧用石灰处理污水或废水所产生的污泥、饱和石灰水与二氧化碳反应生成的碳酸钙、以及小颗粒的天然石灰石，也可选用本发明推荐的煅烧炉。由回转窑改造的煅烧炉一次性投资较大，而且运行时耗电量也较大。石灰产地的立式石灰窑造价低，运行时不耗电，但其只能以千克级重量的石灰石块为原料，不能煅烧小颗粒的原料，更没有煅烧过含有水份的原料。更改立式石灰窑的结构，就能煅烧按本发明方法处理污水产生的污泥，同时也能焚烧城市垃圾。

在立式石灰窑圆柱、圆台形组合的炉膛内至少加设一层总体形状为圆环形、圆环的外圆周与炉膛内壁相接、其内圆周悬在炉膛内、其外圆周的水平位置高于内圆周的外支撑盘；外支撑盘可以是表面无空洞的板，最好是由倾斜的径向线状体组成的格栅式的圆台侧表面，此处所说的圆台侧面是指翻转圆台的侧面，即大园面在上、小园面在下的圆台侧面。同时，在与外支撑盘保持适当竖直距离处至少加设一层内支撑盘，内支撑盘的总体形状是圆锥面或圆台的侧面加小园面；其中心与炉膛中心重合，其圆周边悬于炉膛内；其表面既可以是板，也可以是倾斜的径向线状体组成的格栅表面。

内、外支撑盘的层数要根据煅烧炉的容量、炉膛的总高及炉膛的内径确定。在炉膛的高径比较大时，可多加层数；高径比小时，少加层数。

一般情况下，内、外支撑盘的层数各在3～6之间。

内、外支撑盘之间的竖直距离要根据煅烧物料的疏松程度、炉膛的内径确定。物料疏松，内、外支撑盘之间的距离可以大一些；炉膛的内径越大，距离越大。

炉膛顶部和底部的内支撑盘的外园半径可比外支撑盘的内园半径大。而炉膛内的内支撑盘的外园半径应当与外支撑盘的内园半径相接进，比较好的是内支撑盘的外园半径等于或者略小于外支撑盘的内园半径。

内、外支撑盘的材质可选用任何适用的材料，如无机耐火材料、铸铁、耐高温的钢材等，也可使用中间通水的金属管材，如钢管。

内、外支撑盘可以用任何常规方法固定在炉膛内。比较好的方法是外支撑盘固定在炉膛内壁上；炉膛上部的内支撑盘固定在由炉顶中心伸到炉膛内的金属轴上，炉膛下部的内支撑盘固定在由炉底中心伸到炉膛内的金属轴上。金属轴外可用耐火材料保护，也可用通水夹套保护。

由炉顶和炉底中心伸到炉膛内的金属轴可以带动内支撑盘旋转，旋转的动力可以是人力，也可以是电力。

将由内通循环水的钢管组成的内、外支撑盘置于炉膛内适当的位置，依靠循环水吸热，降低该位置及该位置以上炉膛的温度，使其温度低于物料中可燃物的火点；这样就将炉膛内分成高温区和低温区；物料在高温区燃烧，在低温区预热干燥。

在高温区经过煅烧的物料，只剩下生石灰，体积缩小，靠重力和内支撑盘旋转下落，离开炉膛。但是其颗粒小，颗粒间的空隙也小，容易造成堵塞，使燃烧区缺氧。为此，可在炉膛内外壁之间、由炉底中心伸到炉膛内的金属轴保护套内预埋送风管，送风管的出口分布在炉膛的燃烧区，其入口可用风泵送风，也可置于煅烧炉下的通风处，自然送风。

具体的实施方案的示意图编为附图1。

图中编号1表示煅烧炉的炉壁，由耐火材料构成。编号2表示煅烧炉顶壁，也由耐火材料构成。编号3表示进料口，燃料和要煅烧的污泥由此进入煅烧炉。编号4表示气体出口，煅烧产生的二氧化碳、水蒸气和空气中的氮气由此口离开煅烧炉。编号5表示出灰口，煅烧产生的生石灰和其它固体杂质由此口离开煅烧炉。编号9表示自然进入煅烧炉的空气入口。编号6表示转动轴，它由变频交流电机或者电机变速器带动，图中没有示出电机。编号7表示内支撑盘，炉底部的内支撑盘的中心处于低位，其园周边处于高位。编号8表示外支撑盘。编号10表示的区域为燃烧区。

物料由编号3表示的进料口进入煅烧炉，落在顶部内支撑盘上。内支撑盘旋转，将物料分配在编号8表示的顶部外支撑盘上。其后，物料依次下落，直至经过煅烧后，从编号5表示的出灰口离开煅烧炉。空气由编号9表示的自然入口进入煅烧炉，达到燃烧区后，其中的氮气与生成的二氧化碳和水蒸气一起穿过固体物料中的缝隙，向上运动，直至从编号4表示的气体出口离开煅烧炉。在其运动的过程中，将没有到达燃烧区的物料加热干燥。

在本发明中，从水中分离用石灰沉淀的有机污染物所用的沉淀渗滤池，据有浓缩污泥的作用。由于石灰沉淀的有机污染物具有透水性，所以它本身就是适用的滤料。用碎石和细沙作为支撑物，构筑适当的构筑物，组成既有沉降分离作用，又有渗滤分离作用的沉淀渗滤池。其结构示意于附图2。

附图2的上部是平面图，下部是立剖面图。其中编号1表示沉淀渗滤池的四壁。编号2表示集水池的壁，沉淀渗滤池与集水池之间的壁低于编号1表示的壁。编号3表示从沉淀渗滤池渗滤出来的液体出口。编号4表示连通液体出口与编号10表示的集水池之间的明沟或管道。编号5表示沉淀渗滤池的倾斜底面。编号6表示沉淀渗滤池底铺置的碎石层。编号7表示在碎石层上铺置的砂层。编号8表示在砂层上沉积的由石灰沉淀的有机污染物，它本身具有透水性，作为滤料使用；而碎石层和砂层作为透水承载层。编号9表示沉淀渗滤池的主要容积。编号10表示集水池的主要容积。编号11表示沉淀渗滤池的进口管道。编号12表示集水池的出口管道。

污水和石灰经过搅拌后，通过编号11表示的进口管道进入沉淀渗滤池，向集水池缓缓移动，其中的沉淀物逐渐沉积到池底的砂层上，部分污水穿过砂石层、编号3表示的出口和编号4表示的明沟进入集水池。向集水池移动的污水最终堰过集水池和沉淀渗滤池之间的壁，进入集水池。随着时间推移，沉积在池底的有机污染物越来越多，从池底渗滤的水量减少，从壁顶堰出、进入集水池的水量增加。当沉淀渗滤池中的污泥足够多时，从壁顶堰出的水开始浑浊时，停止进水，更换使用另一个沉淀渗滤池。存留在此沉淀渗滤池中的水分逐渐从池底渗滤出，直至池中剩下浓缩污泥。

在本发明中，饱和或不饱和的石灰水，就是从污泥沉淀渗滤池中分离出来的清液与二氧化碳的反应，建议在本发明推荐的反应塔中进行。用于气、液反应的吸收塔是众所周知的常规技术。但是，石灰水与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀，使用常规的吸收塔，固体碳酸钙会在塔内堵塞。为此，本发明推荐使用筛板上孔径较大的筛板塔，孔径5～20毫米，最后是8～15毫米。筛板塔的内壁和筛板表面涂布憎水材料层，例如石蜡层、硅塑料层等，避免碳酸钙沉积。

实施例1

某生物制药厂废水，其PH值1～2，COD值为15000毫克／升，BOD₅的值约为7000毫克／升，悬浮物5000毫克／升，颜色棕黑，不透明，有恶嗅。

多年生药用植物黄姜和穿地龙的地下茎含大量淀粉、聚淀粉、纤维和木质素及少量药用成分。将原料粉碎，加适当量的盐酸后，用蒸汽蒸煮后水洗，其中的大量有机物溶解，即产生上述废水。

在烧瓶中，用石灰调整该废水的PH值，当调到中性时，有少量沉淀物析出；再静置沉淀30分钟后，倒出液体，观察沉淀物为棕红色，液体颜色不变，仍不透明。测量其COD值，仍在13000以上。

在另一个烧瓶中，放入完全相同的废水，添加过量的石灰，同时搅拌；当石灰的添加量约达到15克／升废水时，发现，只要停止搅拌，固体石灰沉淀后，液体变得清澈透明，颜色变成橙黄色。测量COD，其值9000左右。

实施例2

某城市流向污水处理厂的市政管网内污水，PH值为7～7．5，测其COD值为132毫克／升，表面有黑色漂浮物，略显浑浊。将200毫升污水置于锥形瓶内，一边搅拌，一边逐渐添加刚从马福炉煅烧过的石灰粉。开始添加的石灰粉很快溶解，当添加的石灰粉的量刚刚不能完全溶解时，污水没有明显变化。继续搅拌并添加石灰粉。当添加石灰粉的量大约是污水能溶解的石灰量的二倍时，污水内产生矾花，停止搅拌，沉淀物很快沉淀到烧瓶底部；污水变得清澈透明。测量其COD，其值降到49毫克／升，COD去除率为63％。

将沉淀物从锥形瓶内取出，用滤纸过滤后晾干。然后，将其置于马福炉中煅烧，煅烧后的产物为白色粉末，其主要成分是生石灰。

实施例3

北京某高校污水井污水，浑浊腥臭，表面有黑色漂浮物，测PH值为7～7．5，COD值为256。取该污水250毫升置于锥形瓶内，再将1克刚经过马福炉煅烧的生石灰粉末添加到锥形瓶中。搅拌3分钟后，静置1小时。经过静置的锥形瓶内，固液分成两相，下层固相为灰色，上层液相清澈透明，略显黄色。测量清液的COD值，其值为118，去除率为54％。

将灰色固相物质用滤纸过滤后，置于马福炉内煅烧。煅烧后的产物是白色粉末，其主要成分是生石灰。

实施例4

河北省某棉浆厂(浆粕厂)“黑液”，颜色棕黑，不透明且十分浑浊，略显粘稠，PH值在8～9之间，COD值为20000毫克／升。

取该黑液200毫升，置于锥形瓶内，再向其中添加20克石灰，充分搅拌30分钟后，再静置30分钟，固体沉淀完全沉积在瓶底。将清液倒出，观察清液和沉淀固体。沉积在瓶底的固体沉淀的表面呈棕黄色，表面以下基本为白色，略显黄。清液清澈透明，为棕黄色。测量COD，其值在6000毫克／升左右，PH值在12～13之间。用过量的二氧化碳中和清液，清液的PH值降低7左右，清液仍是棕黄色。

将此棕黄色清液置于另一个锥形瓶中，再向其中添加15克石灰，充分搅拌30分钟后，静置30分钟，再将清液倒出，观察清液和沉淀。沉积在瓶底的沉淀固体基本呈白色，只是表面略显黄色。清液仍为棕黄色，颜色变得略浅，PH值在12～13之间。用过量二氧化碳中和清液后，清液的PH值降低到7左右，清液仍是棕黄色，测量COD，其值降至5500毫克／升。

取完全相同的黑液200毫升，置于锥形烧瓶中，再向其中添加20克石灰。将烧瓶置于电炉上加热到沸腾，同时进行充分搅拌，保持烧瓶内混合物的温度在80～100℃，搅拌2小时后，使其自然冷却沉淀。将清液倒出后，仔细观察沉淀固体和清液。沉淀固体颜色均匀，呈土黄色；清液清澈透明，略显黄色。暴露在空气中，清液表面变浑浊。其PH值接近14，无论怎样用过量二氧化碳中和清液，其PH值也将不到9以下。用滴定法测定清液的碱浓度为2．6％。

实施例5

山东某造纸厂碱法麦草浆黑液，颜色为黑色，浑浊且不透光，较粘稠，测其PH值在8～9之间。

取该黑液250毫升，置于锥形瓶内，再向其中添加30克刚从马福炉煅烧过的石灰粉。将锥形瓶置于沸腾的水浴中，保持水浴一直处于沸腾温度并不停地搅拌3小时。将锥形瓶从水浴中取出，室温冷却后静置5小时。观察到锥形瓶内明显分成固液两相，将液体倒出，仔细观察固体，其颜色为深咖啡色，细腻均匀。倒出的液体清澈透明，呈棕红色。测其PH值在13～14之间，滴定其碱浓度为2．2％。

再取同样的黑液250毫升，置于锥形瓶内。将深咖啡色的固体干燥后，置于马福炉中煅烧2小时后成白色粉末，将35克这样的白色粉末也添加到锥形瓶中。然后，将锥形瓶置于水浴中，保持水浴一直处于沸腾温度并不停地搅拌3小时。取出锥形瓶冷却，静置5小时后，分离出液体。液体仍为棕红色清澈透明清液，其PH值接近14，滴定其碱浓度为2．8％。

将100毫升碱浓度为2．8的棕红色清液置于锥形瓶中，再将10克由深咖啡色固体煅烧而来的石灰粉末也添加到锥形瓶中。然后，在水浴中保持锥形瓶的温度在80～100℃之间，搅拌2小时，冷却、静置5小时后，将液体倒出。液体仍为棕红色透明清液，测其PH值接近14，滴定其碱浓度为3．6％。

实施例6

河北某石灰法制浆造纸厂废水，其中含有大量深土黄色悬浮物，废水也呈土黄色。将该废水250毫升置于锥形瓶中，再添加20克生石灰粉末，搅拌5分钟后，静置30分钟。观察锥形瓶，底层为深土黄色固体沉淀，上层为略显黄色的透明清液。将清液倒入另一锥形瓶后，通入二氧化碳中和清液。待清液的PH值达到7后，静置30分钟。然后，取上层清液，测其COD的值为220，已经达到排放标准。

将深土黄色固体沉淀进一步脱水后，置于马福炉中煅烧2小时。煅烧后的产物是白色粉末，其主要成分是生石灰。

实施例7

某城市污水处理厂活性污泥曝气池中间段的污水，其中含大量悬浮状态的活性污泥和没有消化完的有机污染物。取该污水250毫升置于锥形瓶内，再向其中添加1．5克生石灰粉，搅拌3分钟后，静置30分钟。锥形瓶内已经分成两相，上层为清澈透明的水相，下层为灰黑色固体沉淀。倾到出水相，再用二氧化碳中和到PH值为7。测其COD值为78。

灰黑色固体沉淀用滤纸过滤后，置于马福炉中煅烧。煅烧后的产物是白色粉末，其主要成分是生石灰。

实施例8

用直径3厘米、长23厘米的玻璃管作为二氧化碳中和石灰水的反应塔。玻璃管内用一根16厘米长、直径5毫米螺杆穿上10层2毫米厚的橡胶园片，橡胶园片之间的距离为1．5厘米，橡胶园片的外边缘与玻璃管内壁紧密配合。在每层橡胶园片上开8个直径3．5毫米的园孔，橡胶园片作为筛板塔的塔板，园孔作为塔板上的筛孔。玻璃管顶用橡皮塞塞住，橡皮塞上开两个孔，一个插上分液漏斗，另一个插上一根放空管。玻璃管底也用橡皮塞塞住，橡皮塞也开两个孔，每个孔上插上一根玻璃管；其中一根玻璃管作为液体出口，通向收集液体的烧杯；另一根玻璃管作为二氧化碳的进口，与装有石灰石和盐酸、产生二氧化碳的启普发生器相连。

将饱和石灰水倒入分液漏斗，滴加两滴酚酞，液体呈浅红色。开启分液漏斗，让液体流下；同时让二氧化碳从塔底进入。塔底流出的液体为无色液体，带有白色的碳酸钙沉淀，测其PH值为7．2。经过1小时的运转后，停止实验，取出橡胶园片观察。发现橡胶园片表面和筛孔内壁都沉积了一层白色碳酸钙粉末。

将石蜡溶于溶剂油后，涂在橡胶塔板的表面和筛孔内壁。然后，重新组装成塔，重复上述实验。经过2小时的运转，停止实验，取出橡胶园片观察，在塔板表面和筛孔内壁都看不到白色沉淀。

上述实施例只是进一步说明本发明的构思。不能理解为本发明只限于上述实施例的范围。

Claims (12)

1．用石灰处理主要含小于毫米级悬浮物颗粒、胶体颗粒和以真溶液形式存在的有机污染物，CODcr值大于120，需要排放、回用或进一步生化处理的城市污水和工业废水的方法，除按化学计量向污水或废水中投加使其PH值提高到9的石灰外，其特征在于还包括下述步骤：

(1)继续投加石灰并充分搅拌，继续投加石灰的量为：

K₁×SS+K₂×CODcr+C

其中，K₁的值=0．1～1，K₂的值=0．1～3，

C为石灰的饱和溶解度，SS为废、污水中的总悬浮物；

(2)将沉淀固体与液体分离。

2．权利要求1所述的方法，其特征在于，其中还包括步骤(3)，在步骤(3)使步骤(2)中固液分离后的液体与二氧化碳反应至其PH值到中性，然后将反应产生的固体沉淀与液体分离。

3．权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所说的废、污水是指城市污水或造纸厂“中段水”，其中所说充分搅拌是用搅拌器至少搅拌3分钟；添加石灰的量为1．8～10千克／立方米水；沉淀固体与液体的分离在沉淀渗滤池中进行。

4．权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所说的废、污水是指造纸厂或浆粕厂的制浆“黑液”；其中所说充分搅拌是用搅拌器在加热的条件下搅拌0．5～5小时；添加石灰的量按生石灰计，为30～150千克／立方米黑液。

5．权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所说的废、污水是指用石灰法制浆的造纸厂废水；其中所说的充分搅拌是用搅拌器至少搅拌3分钟；添加石灰的量按生石灰计，为10～80千克／立方米废水；沉淀固体与液体的分离是在沉淀渗滤池中进行；分离出来的液体与二氧化碳反应是在反应塔中进行；分离出来的沉淀固体送到煅烧炉煅烧，煅烧产生的生石灰回用。

6．权利要求1所述的方法，其中所说的城市污水和工业废水是以真溶液形式存在的有机污染物含量太高，造成COD值太高的高浓度有机废水；其特征在于，在步骤(2)将沉淀固体与液体分离后，再用包括生化法的其它方法处理液体。

7．权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所说的城市污水和工业废水是以真溶液形式存在的有机污染物含量太高，造成COD值太高的高浓度有机废水；在步骤(1)之前，已经用好氧生化法处理过。

8．用石灰处理“黑液”，同时回收碱的方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)将黑液置于搅拌反应器中，同时在每立方米黑液中添加含有效CaO的量为30～150千克的生石灰，加热到80～100℃并充分搅拌0．5～5小时后，将混合物固液分离；

(2)固液分离后的清液直接送蒸煮工段回用；

(3)固液分离后的固体送煅烧炉煅烧，固体中的有机物全部燃烧掉，燃烧产物作为生石灰送回搅拌反应器回用。

9．二级城市污水处理厂污水先经格栅，再沉淀掉粗泥沙后，用活性污泥和石灰处理的方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)将污水置于容积负荷高于1千克BOD₅／立方米·天的曝气池中，曝气0．5～4小时；

(2)经曝气后，带有活性污泥的污水从曝气池顶堰出，从一端进入活性污泥沉降池，部活性污泥沉降到池底，由活性污泥回流泵将其泵回曝气池，带有其余部分活性污泥的污水从沉降池的另一端堰出，进入搅拌池；

(3)在搅拌池，对每立方米污水添加1．8～5千克石灰，经最少3分钟的充分搅拌后，混合物进入沉淀渗滤池；

(4)在沉淀渗滤池中，固体污泥沉积在池底，大部分清液从池顶堰出，小部分清液从池底渗滤出，两股清液汇合后泵到反应塔顶；

(5)在反应塔内，清液从塔顶淋下，借助塔板，清液与由塔底引入的二氧化碳充分接触并反应，生成碳酸钙颗粒和PH值为中性的水，此固液混合物进入碳酸钙沉淀渗滤池；

(6)在碳酸钙沉淀渗滤池中，碳酸钙颗粒沉积在池底，大部分水从池顶堰出，小部分水从池底渗滤出，汇合后排放，定期清除沉积在池底的碳酸钙颗粒，送煅烧炉煅烧或进一步脱水干燥后出售；

(7)定期清除沉积在沉淀渗滤池底的固体污泥，送煅烧炉煅烧，在煅烧炉内，固体污泥中的活性污泥残骸和有机污染物燃烧掉，固体燃烧产物是生石灰和无机杂质，气体燃烧产物是二氧化碳和水蒸气，将其引入反应塔与上述清液反应。

10．煅烧用石灰沉淀的有机污染物和碳酸钙颗粒所使用的、炉膛形状由圆柱和圆台组合成形的立式煅烧炉，其特征在于，

(1)在炉膛内至少加设一层总体形状为圆环形、圆环的外圆周与炉膛内壁相连、其内圆周悬在炉膛内、其外圆周的水平位置高于内圆周的外支撑盘；

(2)在与外支撑盘保持适当竖直距离处，至少加设一层总体形状是圆锥面或者是圆台的侧面加小园面、其中心与炉膛中心重合、其圆周边悬与炉膛内、能够以中心为轴旋转的内支撑盘。

11．从水中分离用石灰沉淀废、污水中有机污染物所产生的污泥的沉淀渗滤池，其特征在于，该沉淀渗滤池的滤料是用石灰沉淀的污泥。

12．煅烧炉尾气中的二氧化碳与用石灰沉淀出污泥后的废污水反应所使用的筛板塔，其特征在于，筛板塔的塔盘表面和筛孔内壁涂布憎水材料层。

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