CN206266392U - 一种造纸污水零排放处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种造纸污水零排放处理系统，包括依次连接的高密度澄清池、高密池产水箱、一级多介质过滤器、臭氧氧化塔、生物炭池、生物炭池产水箱、二级多介质过滤器、弱酸阳床、弱酸阳床产水箱、脱碳塔、脱碳塔产水箱、电渗析装置组件，所述电渗析装置组件包括电渗析装置，所述电渗析装置连接有淡水箱、电极液箱、浓水箱、电渗析产水箱，所述脱碳塔产水箱通过提升泵与所述淡水箱连接，所述电渗析产水箱通过高压水泵与反渗透装置连接，所述反渗透装置设有回用水出口和浓水回流出口。该系统预处理工艺选择合理，盐浓缩效率高，产水水质良好，可以大大节省后端浓盐水蒸发浓缩的投资和运行成本，是造纸污水零排放的较佳处理系统。

Description

一种造纸污水零排放处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理系统，尤其涉及一种造纸污水零排放处理系统。

背景技术

我国造纸工业用水量大，是污染水环境的主要行业。环境污染问题日益成为制约造纸企业发展的瓶颈，因此建立新型水资源利用模式，探索行之有效的废水处理及回用综合处理技术，实现污水零排放，对我国造纸企业发展至关重要。造纸废水的零排放是指进入系统的清水和原料中水分应等于蒸发汽化水、成品纸中水分、筛渣及污泥中水分的综合。零排放是实现制浆造纸企业清洁生产的重要途径，是我国造纸企业废水治理的发展方向。

造纸工艺产生的废水包括：制浆废水、中段废水和纸机白水，其中采用碱法制浆蒸煮产生的黑液是制浆厂的主要污染源，主要成分包含单糖、木质素、纤维素及氢氧化钠等，中段水污染物复杂，含有木质素、纤维素和树脂酸盐等，浓度高且较难生物降解，纸机白水相对污染物浓度较低。因此造纸废水具有水量大、浓度高、色度深、含纤维悬浮物多等特点。

国内造纸行业常见的零排放技术分为两种，一是采用短流程循环，不设终端处理；二是在工艺流程内采用针对悬浮物的高效净化，终端设有污水二级生化处理系统，经处理后的中水再回用到工艺流程中。前一种方法一般适用于以废纸为原料生产低端产品的企业，后一种一般为制浆造纸联合企业所采用。但仍存在以下问题，即使设置二级生化处理，回用污水仍会存在微生物积累、盐分积累、悬浮物积累等问题，造成设备积垢、腐蚀，纸产品质量下降等问题。因此开发产水更洁净，污染物去除效率更高的造纸污水综合处理技术，才能实现真正意义上的可持续的零排放。

针对造纸行业二级生化处理的出水，需要对污水中残余的有机物、悬浮物、钙硅离子、盐分、微生物等各类污染物进一步去除，因此造纸污水零排放需要综合利用污水软化预处理、膜分离、蒸发结晶或干燥等物理、化学过程，将污水中的盐分及固体杂质浓缩至极高浓度(90％以上)，大部分水循环回用，剩余少量水封存在固体废料中。目前大部分含盐污水零排放工艺实行两步走的方式进行，首先对低含盐量的污水进行低能耗的高倍浓缩，再对浓缩后的高含盐量的污水进行高能耗的蒸发结晶处理，从而可以在很大程度上降低总体零排放的处理费用。

低盐水处理段常用的处理技术为机械过滤+脱钙镁技术+膜浓缩，其中机械过滤的目的是进一步去除废水中悬浮物和胶体；脱钙、硅技术，主要目的是实现钙、硅的去除，防止后续处理段结垢；膜浓缩是将盐水浓缩进一步提高水的回用率。高含盐量的污水进入下一阶段，该段常用处理技术为机械蒸发或蒸发塘，其中机械蒸发是利用蒸汽实现盐的结晶，蒸发塘是利用太阳能，在自然条件下将高浓盐水逐渐蒸发，实现盐的结晶。目前，浓盐水固化多采用蒸发结晶，主要包括多效蒸发技术和机械蒸汽再压缩技术，这两类技术工艺成熟，可根据实际情况，选择合适的蒸发技术。因此本实用新型涉及的污水零排放处理系统着重在低盐水处理阶段。此阶段的主要目的是尽可能的将废水的盐分提高，减小后续蒸发器的规模，降低投资和运行成本。

目前，低盐水的除盐方法有离子交换法、膜分离法(主要指超滤-反渗透的双膜法)、电渗析法等。同时，为实现以上脱盐设备的有效稳定运行，还需要对来水进行一定的预处理，例如采用混凝沉淀、多介质过滤、活性炭吸附等工艺，目的是去除来水中的悬浮物、胶体物质，当采用膜法作为脱盐工艺时，还需要对来水进行软化处理，去除污水中的钙、镁、硅等物质，抑制此类物质对膜的污染。

上述现有技术的缺点；

离子交换法存在着设备占地面积大、系统操作维护频繁复杂的问题。并且，离子交换树脂一旦吸附饱和，就需要再生，产生大量的再生废液，出水水质也因此呈周期性波动，再生时需要投加絮凝剂和耗费大量的酸碱，不利于环境保护；同时，离子交换器多为直径较大的罐体，体积大、重量大，不便于运输及安装调试，施工周期长。

膜分离法对膜的质量和来水的要求很高，首先需要将有机物含量降到很低，否则有机物会在膜浓缩中形成污堵，使膜寿命缩短、产水量下降，废水的硬度会在膜浓缩中升高，易结晶，并在膜上结垢，使膜失去浓缩能力。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种流程合理、处理效果稳定、成本低廉、操作简便、易于管理的造纸污水零排放处理系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的造纸污水零排放处理系统，包括依次连接的高密度澄清池、高密池产水箱、一级多介质过滤器、臭氧氧化塔、生物炭池、生物炭池产水箱、二级多介质过滤器、弱酸阳床、弱酸阳床产水箱、脱碳塔、脱碳塔产水箱、电渗析装置组件，所述电渗析装置组件包括电渗析装置，所述电渗析装置连接有淡水箱、电极液箱、浓水箱、电渗析产水箱，所述脱碳塔产水箱通过提升泵与所述淡水箱连接，所述电渗析产水箱通过高压水泵与反渗透装置连接，所述反渗透装置设有回用水出口和浓水回流出口。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的造纸污水零排放处理系统，流程合理、处理效果稳定、成本低廉、操作简便、易于管理。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的造纸污水零排放处理系统的结构示意图。

图中：

1-高密度澄清池，2-搅拌，3-高密池产水箱，4-一级多介质过滤器，5-臭氧氧化塔，6-生物炭池，7-生物炭池产水箱，8-二级多介质过滤器，9-弱酸阳床，10-弱酸阳床产水箱，11-脱碳塔，12-脱碳塔产水箱，13-电渗析装置，14-淡水箱，15-电极液箱，16-浓水箱，17-电渗析产水箱，18-高压水泵，19-反渗透装置。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型的造纸污水零排放处理系统，其较佳的具体实施方式是：

包括依次连接的高密度澄清池、高密池产水箱、一级多介质过滤器、臭氧氧化塔、生物炭池、生物炭池产水箱、二级多介质过滤器、弱酸阳床、弱酸阳床产水箱、脱碳塔、脱碳塔产水箱、电渗析装置组件，所述电渗析装置组件包括电渗析装置，所述电渗析装置连接有淡水箱、电极液箱、浓水箱、电渗析产水箱，所述脱碳塔产水箱通过提升泵与所述淡水箱连接，所述电渗析产水箱通过高压水泵与反渗透装置连接，所述反渗透装置设有回用水出口和浓水回流出口。

所述高密度澄清池前端的混合区和反应区分别设置搅拌装置，沉淀分离区设置斜管沉淀装置，集泥斗的出泥管与所述反应区相连，高密池出水由出水堰收集后通过出水口与所述高密池产水箱相连；

所述高密池产水箱与一级多介质过滤器之间设有提升泵；

所述一级多介质过滤器内部填装包括鹅卵石、石英砂、锰砂的多介质滤料；

所述生物炭池内设有颗粒活性炭，底部设置曝气装置；

所述生物炭池产水箱与二级多介质过滤器之间设有提升泵；

所述弱酸阳床内部填充弱酸性阳离子交换树脂；

所述弱酸阳床产水箱与脱碳塔之间设有提升泵；

所述脱碳塔内部填充填料，底部设有风机，顶部设有尾气排出口。

所述淡水箱的出水口通过泵与所述电渗析装置的各淡水室连接，所述淡水室的出水口与所述淡水箱和电渗析产水箱分别连接，所述浓水箱的出水口通过泵与所述电渗析装置的各浓水室连接，所述浓水室的出水口与所述浓水箱和浓缩水排水口分别连接，所述电极液箱的硫酸钠电极液出口通过泵与所述电渗析装置的阴极室和阳极室连接，所述阴极室和阳极室的电极液回流口与所述电极液箱连接。

所述反渗透装置设置浓水回流口和回用水出口。

本实用新型的造纸污水零排放处理系统，针对造纸污水的特点，及造纸污水零排放的要求，采用“混凝澄清-多介质过滤-臭氧氧化+生物活性炭(O3+BAC)-多介质过滤-弱酸阳床-脱碳塔”的预处理系统，可以最大限度的将污水中的有机物、悬浮物、结垢物质等杂质去除，采用“电渗析-反渗透”的主体脱盐系统可以将进水中的盐分浓缩到较高浓度，并且保证产水水质良好。该污水零排放处理系统预处理工艺选择合理，盐浓缩效率高，产水水质良好，可以大大节省后端浓盐水蒸发浓缩的投资和运行成本，是造纸污水零排放的较佳处理系统。流程合理、处理效果稳定、成本低廉、操作简便、易于管理。

本实用新型是通过以下处理系统实现对造纸污水进行深度处理的：

该系统包括多高密度澄清池、多介质过滤器、臭氧氧化、生物活性炭池、弱酸阳床、脱碳塔、电渗析和反渗透装置。造纸污水经过一级预处理和二级生化处理后出水进入本实用新型涉及的高密度澄清池内，高密度澄清池由混合区、反应区和沉淀/浓缩区组成，在混合区和反应区设置机械搅拌，在混合区投加絮凝剂、助凝剂、碳酸钠、除硅镁剂等药剂，完成悬浮物、钙硅等物质的同步去除，污水与药剂混合进入反应区，在一定频率的搅拌作用下完成混凝反应，悬浮物、胶体以及污水中显色物质絮凝，钙硅等离子形成沉淀析出，形成矾花；矾花进入沉淀区，沉淀区采用逆流式协管沉淀方式，在此完成泥水分离，污泥一部分回流到反应区内维持反应区的污泥浓度，一部分外排。

高密度澄清池的出水与高密池水箱相连，由提升泵将污水泵入一级多介质过滤器，过滤器内填充滤料，污水中残留的悬浮物和浊度进一步降低；多介质过滤器出水与臭氧氧化塔进水口相连，在臭氧氧化塔内通入一定量的臭氧，经氧化的出水与生物活性炭池的进水口相连，生物活性炭池内投加颗粒活性炭，底部设置曝气装置，生物活性炭池出水与生物炭池产水箱相连。

生物炭池产水箱由泵提升至二级多介质过滤器再次过滤，多介质过滤器出水与弱酸阳床相连，弱酸阳床内填装弱酸性阳离子交换树脂，进一步去除污水中剩余的钙镁等阳离子。多介质过滤器设置气水反冲洗系统；弱酸阳床设置离子交换树脂再生系统。

弱酸阳床出水进入弱酸阳床产水罐，由提升泵将污水泵入脱碳塔，在脱碳塔内用盐酸将污水pH降低后，采用空气吹脱的方式将污水中的二氧化碳、碳酸根的浓度降低，减缓后续装置结垢。脱碳塔出水进入脱碳塔产水罐。

脱碳塔产水由提升泵泵入电渗析装置的淡水箱中，淡水箱出水由高压泵泵入电渗析的淡水室，淡水室出水一部分回流到淡水箱中，一部分作为电渗析产水进入电渗析产水罐。浓水箱的浓缩水由高压泵泵入电渗析的浓水室，浓水室出水一部分回流到浓水箱，一部分作为浓盐水进入蒸发结晶工序。电极液箱的电极液由泵打入阳极室和阴极室，再从阳极室和阴极室循环回流至电极液箱中。电渗析各室之间由阴、阳离子透过膜相隔。阳极室和阴极室分别设置电极材料。在电极上加直流电场，使淡水室的阴阳离子实现定向迁移，完成盐水的高倍浓缩和分离。

电渗析产水进入产水罐后通过高压泵加压泵入反渗透装置。在高压泵提供的满足反渗透运行的压力作用下，大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入产水箱；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出回到前端生化系统内。在反渗透装置停运时，由程序控制自动冲洗3～5分钟，以免浓水侧污染物、盐分等沉积在膜表面，使反渗透膜在停机时能够得到有效的保养。反渗透膜经过长期运行后，会积累某些难以冲洗的污垢，如有机物、无机盐结垢等，造成反渗透膜性能下降。这类污垢必须使用化学药品进行清洗才能去除，以恢复反渗透膜的性能。

与现有技术相比，本系统具有以下有益的技术效果：

以“高密度澄清池-多介质过滤器-弱酸阳床-脱碳塔”为主体的预处理系统，可以有效的去除包含有机物、悬浮物、胶体、钙、硅等各类杂质，可以有效的减缓后端电渗析膜和反渗透膜的污堵。

以“电渗析-反渗透”为主体的盐浓缩和分离系统，可以最大限度的将原水盐分浓缩到较高程度，与传统电渗析过程不同，本系统在正常运行生产过程中，原料水进入淡水槽，经泵输入电渗析膜堆，而后返回淡水槽，在溢流侧形成脱盐水产品；在电渗析膜堆中电场作用下，盐分离子和水分子迁移进入浓水室，随着循环浓缩水返回浓水槽，溢流形成浓缩水产品，而浓水槽则无需原料水补充。

具体实施例：

以下将结合附图，对本实用新型较佳实施例进行较为详细的说明。

见图1，本实用新型的造纸污水零排放系统主体设备，包括高密度澄清池1、高密池产水箱3、一级多介质过滤器4、臭氧氧化塔5、生物炭池6、生物炭池产水箱7、二级多介质过滤器8、弱酸阳床9、弱酸阳床产水箱10、脱碳塔11、脱碳塔产水箱12、电渗析装置13～16、电渗析产水箱17、高压水泵18和反渗透装置19。高密度澄清池1前端的混合区和反应区分别设置搅拌装置2，沉淀分离区设置协管沉淀，集泥斗的出泥管与反应区相连，可由泵将集泥斗污泥回流到反应区内，高密池出水由出水堰收集后从出水口流出，出水口与高密池产水箱3相连。高密池产水箱出水口连接提升泵，提升泵出口与一级多介质过滤器4的进水口相连，多介质过滤器4内部填装鹅卵石、石英砂、锰砂作为多介质滤料，经过滤后的出水口与臭氧氧化塔5的进水口相连，臭氧氧化塔5内部通入一定流量的臭氧，臭氧氧化塔5的出口与生物炭池6的进水口相连，生物炭池投6加颗粒活性炭，底部设置曝气装置，生物碳池6出水口与生物炭池产水箱7相连，生物炭池产水由泵提升到二级多介质过滤器8，经过滤后出水与弱酸阳床9相连，弱酸阳床9内部填充弱酸性阳离子交换树脂，弱酸阳床9的出水口与弱酸阳床产水箱10相连。弱酸阳床产水箱10出水口连接提升泵，提升泵出水口与脱碳塔11顶部进水口相连，在脱碳塔11内部填充填料，由风机向脱碳塔11底部鼓风，吹脱后的尾气从脱碳塔11顶部排出，脱碳塔11底部出水管与脱碳塔产水箱12相连。脱碳塔产水箱12出水口与提升泵相连，提升泵的出水口与电渗析装置的淡水箱14相连，淡水箱14出水由泵打入电渗析装置13的各淡水室内，从淡水室出水管一部分回流到淡水箱14，一部分作为电渗析产水进入电渗析产水箱17，电渗析浓水箱16出水由泵打入到电渗析装置13的各浓水室内，从浓水室出水管一部分回流到浓水箱16，一部分作为浓缩水排水进入蒸发结晶工序；在电极液箱15中配置硫酸钠电极液，电极液由泵打入到阴极室和阳极室内，从阴极室和阳极室出来的电极液回流到电极液箱15中。电渗析产水箱17的出水口与高压泵18相连，高压泵18的出水进入反渗透装置19中，反渗透出水作为产水回用，反渗透的浓水通过管线回流到前端生化处理系统内。

本实用新型的特点及优点是：

本实用新型采用“高密度澄清池-一级多介质过滤-臭氧氧化-生物炭池-二级多介质过滤-弱酸阳床-脱碳塔”的预处理系统，可以为后面的电渗析-反渗透的主体脱盐系统创造良好的条件，减缓电渗析的阴阳离子膜和反渗透的反渗透膜的污染和堵塞，从而提高系统的稳定性。另外，电渗析作为该系统的膜浓缩单元，具有可以保持连续运行、投资费用省，运行能耗低，不需消耗蒸汽，低温低压条件下实现高倍浓缩，操作维护简单，占地面积小等特点。反渗透作为该系统最终的处理单元，其产水水质良好，可以直接回用于生产。

经试验证明，该系统用于造纸污水的零排放处理，污染物在电渗析段被高倍浓缩，大大降低了后段蒸发浓缩工序的投资和运行费用，反渗透产水的总悬浮固体可达到300mg/L以下，达到回用的水质要求。是造纸污水零排放过程的较佳技术方案。

本实用新型以“高密度澄清池-一级多介质过滤-臭氧氧化-生物炭池-二级多介质过滤-弱酸阳床-脱碳塔”为主体的预处理+以“电渗析-反渗透”为主的盐浓缩和膜分离装置处理造纸污水，实现此类污水的零排放。采用高密度澄清池可集絮凝、沉淀，去除悬浮物、胶体和钙硅离子于一身，在经过臭氧氧化和生物炭池可以将污水中难降解有机物去除，弱酸阳床的离子交换及脱碳，可以将大部分对膜有污堵的物质去除。另外，电渗析装置的特征在于原料水进入淡水槽，经泵输入电渗析膜堆，而后返回淡水槽，在溢流侧形成脱盐水产品；在电渗析膜堆中电场作用下，盐分离子和水分子迁移进入浓水室，随着循环浓缩水返回浓水槽，溢流形成浓缩水产品，而浓水槽则无需原料水补充。电渗析+反渗透的组合一方面提高浓缩水的盐分，另一方面可保证产水水质。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种造纸污水零排放处理系统，其特征在于，包括依次连接的高密度澄清池、高密池产水箱、一级多介质过滤器、臭氧氧化塔、生物炭池、生物炭池产水箱、二级多介质过滤器、弱酸阳床、弱酸阳床产水箱、脱碳塔、脱碳塔产水箱、电渗析装置组件，所述电渗析装置组件包括电渗析装置，所述电渗析装置连接有淡水箱、电极液箱、浓水箱、电渗析产水箱，所述脱碳塔产水箱通过提升泵与所述淡水箱连接，所述电渗析产水箱通过高压水泵与反渗透装置连接。

2.根据权利要求1所述的造纸污水零排放处理系统，其特征在于：

所述高密度澄清池前端的混合区和反应区分别设置搅拌装置，沉淀分离区设置斜管沉淀装置，集泥斗的出泥管与所述反应区相连，高密池出水由出水堰收集后通过出水口与所述高密池产水箱相连；

所述高密池产水箱与一级多介质过滤器之间设有提升泵；

所述一级多介质过滤器内部填装包括鹅卵石、石英砂、锰砂的多介质滤料；

所述生物炭池内设有颗粒活性炭，底部设置曝气装置；

所述生物炭池产水箱与二级多介质过滤器之间设有提升泵；

所述弱酸阳床内部填充弱酸性阳离子交换树脂；

所述弱酸阳床产水箱与脱碳塔之间设有提升泵；

所述脱碳塔内部填充填料，底部设有风机，顶部设有尾气排出口。

3.根据权利要求2所述的造纸污水零排放处理系统，其特征在于，所述淡水箱的出水口通过泵与所述电渗析装置的各淡水室连接，所述淡水室的出水口与所述淡水箱和电渗析产水箱分别连接，所述浓水箱的出水口通过泵与所述电渗析装置的各浓水室连接，所述浓水室的出水口与所述浓水箱和浓缩水排水口分别连接，所述电极液箱的硫酸钠电极液出口通过泵与所述电渗析装置的阴极室和阳极室连接，所述阴极室和阳极室的电极液回流口与所述电极液箱连接。

4.根据权利要求3所述的造纸污水零排放处理系统，其特征在于，所述反渗透装置设置浓水回流口和回用水出口。