申请日2015.12.23
公开(公告)日2016.05.18
IPC分类号C02F9/14; C02F103/28
摘要
本实用新型公开了一种造纸废水、污泥生态资源化系统，属于生态处理领域。包括污水预处理站和芦苇湿地，其中，污水预处理站包括调节池、初沉池、UASB池、好氧池、二沉池和污泥池，调节池、初沉池、UASB池、好氧池、二沉池和污泥池依次连接，二沉池分别与调节池和芦苇湿地连接，芦苇湿地包括芦苇污泥床、生态塘、表面流湿地和水平流湿地，二沉池和污泥池均与生态塘连接，生态塘、表面流湿地和水平流湿地依次连接，污水预处理站的布泥管均匀分布到芦苇污泥床上。它减少污水和污泥处理和排放建设和运行费用、提高能源的利用率、节约水资源、进而实现造纸行业的可持续发展。
摘要附图
权利要求书
1.一种造纸废水、污泥生态资源化系统，包括污水预处理站，其特征在于，还包括芦苇湿地，其中，污水预处理站包括调节池、初沉池、UASB池、好氧池、二沉池和污泥池，调节池、初沉池、UASB池、好氧池、二沉池和污泥池依次连接，二沉池分别与调节池和芦苇湿地连接，芦苇湿地包括芦苇污泥床、生态塘、表面流湿地、水平流湿地和芦苇污泥床，二沉池与生态塘连接，污泥池与芦苇污泥床连接，生态塘、表面流湿地和水平流湿地依次连接，污水预处理站的布泥管均匀分布到芦苇污泥床上。
2.根据权利要求1所述的一种造纸废水、污泥生态资源化系统，其特征在于，调节池底部设有穿孔管曝气系统。
3.根据权利要求1所述的一种造纸废水、污泥生态资源化系统，其特征在于，初沉池和二沉池均采用辐流式。
4.根据权利要求1所述的一种造纸废水、污泥生态资源化系统，其特征在于，生态塘岸边、表面流湿地、水平流湿地和芦苇污泥床上均种植芦苇。
5.根据权利要求2所述的一种造纸废水、污泥生态资源化系统，其特征在于，水平流湿地出水进入造纸企业配浆池;对生态塘、表面流湿地、水平流湿地和芦苇污泥床中的芦苇进行收割，收割后芦苇用于车间制浆。
6.根据权利要求4所述的一种造纸废水、污泥生态资源化系统，其特征在于，芦苇污泥床的滤料层的不均匀系数Cu小于4.0。
说明书
一种造纸废水、污泥生态资源化系统
技术领域
本发明涉及生态处理领域，尤其涉及一种造纸废水、污泥生态资源化系统。
背景技术
造纸企业一直是废水排放和污染排放的大户，所排放的造纸废水具有难降解有机物高、可生化性差、成分组成复杂。造纸企业废水和污泥排放面临巨大压力：一方面，2008年国家出台并实施了《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)排放标准要求COD≤60mg/L，氨氮≤5mg/L，总氮≤10mg/L，TP≤0.5mg/L，吨纸排水量≤15m3/t。明确规定了污染物的排放浓度和废水产生量。另一方面，国家加大了对废弃固体排放物的治理力度，污泥的处理处置显得尤为重要。此外，由于受经济转型影响，造纸企业技术短缺、资金不足，急需要适合企业特点的清洁生产和废水、污泥处理技术，进而实现投资低、运行成本小的可持续废水和污泥循环利用技术。
废水的深度处理与回用是解决污染的最有效途径，重点在于提高循环用水率，减少用水量和排放量，并能够充分利用废水中可再生资源。目前造纸废水处理及深度处理的方法主要有物理法、化学法、氧化法、生物法以及生态法等。其中生态法具有投资运行成本低、环境友好、处理效果稳定的特点，越来越受到关注。
芦苇(PhragmitesAustralis)是湿地中主要的植物，具有污染物去除效果好，耐盐分、耐低温等特点。并且是一种非常良好的非木材资源。因此，以芦苇代替木材进行制浆造纸，是解决目前木材资源短缺，促进造纸行业发展的必经之路。现有技术中虽然存在利用芦苇制浆造纸，但对于造纸产生的污水、污泥处理并没有有效的解决途径。
中国实用新型专利，授权公告号：CN202671346U，授权公告日：2013.01.16，一种造纸废水处理系统，发明了包括依次连通的物化处理单元、厌氧处理单元、生物选择单元、第一好氧处理单元、第二好氧处理单元和沉降单元;物化处理单元设有混凝剂投加装置;第一好氧处理单元设有微生物菌剂投加装置;第二好氧处理单元设有后生动物培养投加槽;第一好氧处理单元和第二好氧处理单元底部均设有与鼓风设备连通的曝气管网;沉降单元设有连通厌氧处理单元和生物选择单元的污泥回流管路。其不足之处在于，该发明中重点是达标排放，并未涉及污水和污泥回用，物化处理单元采用PAC，将会则增加系统的盐分，不便利于系统长期稳定运行，污水完全通过生化和物化方法处理，不仅仅投资和运行成本高，污水和污泥资源回收效果差。
中国发明专利，申请公布号：CN102259966A，申请公布日：2011.11.30，一种处理以废纸为原料造纸废水的方法，利用复合改性矿物粉体作为水处理剂处理造纸废水的方法。水处理剂具有除臭、脱色、提高固液分离速率，降低水中氨、氮、磷等的效果，处理造纸废水工艺简单、设备投资成本低、占地面积小，不仅可以实现废水100%的循环利用，还可将废水污泥用于再生纸板填料，改善纸张性能，实现污泥固体物的再利用。其不足之处在于，该发明的处理过程中存在短小纤维，在污泥中会引起发臭，系统难以长期稳定运行，水处理剂成本高，增加运行成本。
中国发明专利，授权公告号：CN103864266B，授权公告日：2015.11.04，公开了一种废纸造纸废水、污泥循环回用方法，提出了资源提取-产品加工-废物排放-再生利用过程，从废水处理工艺和车间回用上解决污水、污泥问题。其不足之处在于，该发明针对的是废纸造纸废水、污泥回用，同时在处理过程中加入了硅藻土混凝剂，增加了运行成本，污泥处理投资费用高，废水虽然进行了回用，但仍会造成造纸过程中新鲜水的用量增加，用水的成本增加。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术的造纸污水和污泥处理能耗高、低效率和二次污染的问题，本发明提供了一种造纸废水、污泥生态资源化系统。它实现了污水、污泥低能耗、高效率、低排放和生态化。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种造纸废水、污泥生态资源化系统，包括污水预处理站和芦苇湿地，其中，污水预处理站包括调节池、初沉池、UASB池、好氧池、二沉池和污泥池，调节池、初沉池、UASB池、好氧池、二沉池和污泥池依次连接，二沉池分别与调节池和芦苇湿地连接，芦苇湿地包括芦苇污泥床、生态塘、表面流湿地和水平流湿地，二沉池和污泥池均与生态塘连接，生态塘、表面流湿地和水平流湿地依次连接，污水预处理站的布泥管均匀分布到芦苇污泥床上。
优选地，调节池底部设有穿孔管曝气系统。
优选地，初沉池和二沉池均采用辐流式。
优选地，生态塘岸边、表面流湿地、水平流湿地和芦苇污泥床上均种植芦苇。
优选地，水平流湿地出水进入造纸企业配浆池;对生态塘、表面流湿地、水平流湿地和芦苇污泥床中的芦苇进行收割，收割后芦苇用于车间制浆。
优选地，芦苇污泥床的滤料层的不均匀系数Cu小于4.0。
一种造纸废水、污泥生态资源化方法，其步骤为：
A、构建以上所述的一种造纸废水、污泥生态资源化系统;
B、造纸企业排放的废水通过污水管道收集至污水预处理站进行预处理;
C、在污水预处理站内经过初沉池后的水，一部分作为低端水回用至打浆，另一部分继续进入UASB池处理;其中，低端水回用水量和进入UASB池处理水量比例为1.5-2.5:1;
D、依次经过UASB池、好氧池和二沉池处理后的污水输送到芦苇湿地生态处理;
E、二沉池排出的污泥一部分输送到调节池内，另一部分输送到芦苇湿地生态处理;
F、通过回用管道将芦苇湿地处理后的作为高端回用水输送至造纸车间，将收割后的芦苇用于车间制浆，实现循环使用。
优选地，污水预处理站对造纸企业排放的废水处理至pH值6-9，COD≤350mg/L，BOD5≤100mg/L，SS≤150mg/L，盐分5000-8000mg/L;其步骤如下：
a.造纸企业排放的废水通过污水管道收集至调节池进行水质水量调节;
b.调节池出水通过水泵提升进入初沉池，通过初沉池去除大纤维，大纤维回用至打浆;初沉池出水一部分作为低端水回用至打浆，另一部分继续进入UASB池处理，其中，低端水回用水量和进入UASB池处理水量比例为1.5-2.5:1;
c.初沉池出水自流进入UASB池，将B/C提高至0.30以上，UASB池COD容积负荷为3.0-5.0kg/(m3·d)，上升流速0.6-0.9m/h;
d.UASB池出水进入好氧池，在好氧条件下去除大部分有机物和氨氮，好氧池停留时间HRT=18-24h，污泥浓度3500-4000mg/L，污泥负荷0.2-0.3kgCOD/kgMLSS·d;
e.好氧池出水进入二沉池，二沉池的作用是进行泥水分离，二沉池的污泥分别回流至调节池和污泥池;将二沉池产生的污泥一部分回流至调节池进行消化，另一部分进入污泥池，其中，二沉池回流至调节池的污泥和排放至污泥池的污泥比例为1:4-9;
f.二沉池出水全部进入芦苇湿地进一步处理;
g.污泥在污泥池中进行均质和消化，然后进入芦苇湿地进行生态处理。
优选地，芦苇湿地的水质处理过程为：
a)污水预处理站的二沉池的出水通过管道输送至生态塘，在生态塘内停留时间为1-2d;
b)生态塘出水自流进入表面流湿地进行复氧，停留时间10-20d;
c)表面流湿地出水进入水平流湿地，停留时间20-100d;水平流湿地通过配水渠闸门控制水平流湿地进水时间和干涸时间，进水时间周期和干涸时间周期比例为1：5-15，处理污水进水间隔时间7-15d，每次进水时间20-40min。
d)水平流湿地出水作为高端水送入造纸车间;
e)冬季对生态塘、表面流湿地、水平流湿地和芦苇污泥床中的芦苇进行收割，收割后芦苇用于造纸企业车间制浆。
优选地，芦苇湿地的污泥处理过程为：将预处理站的污泥池的污泥通过布泥管均匀分布到芦苇污泥床上，进行污泥生态化的处理;芦苇污泥床进泥和干涸周期为1-2月，每次进泥时间为40-80min，通过布泥管采用进泥阀门控制芦苇污泥床的进泥时间和次数，收割后的芦苇用于制浆。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明改进了传统的造纸废水“废水-处理-达标排放”和“污泥-脱水-外运处理”处理模式，提供了一种用于“废水-生物处理-生态处理-回用”和“污泥-均质-生态处理-回用”新模式，这种方法可以解决传统意义上的造纸企业污水、污泥处理后直接排放，大大降低了投资和运行成本和污染物排放更造成环境污染。从高消耗、低效率、高排放发展模式转变成低能耗、高效率、低排放发展模式，实现了企业水资源、污泥高效使用和循环利用，进而实现废纸企业可持续发展;
(2)本发明中造纸废水、污泥经过污水预处理站适度处理低端回用至造纸企业配浆池和芦苇湿地实现了高端回用至造纸企业蓄浆池，废水和污泥的全部回用，节约用水、降低纸浆的用量，进而降低企业废水和污泥处理成本，同时减少废水和污泥排放，充分实现节能减排;
(3)本发明中芦苇湿地中的芦苇100%作为造纸企业车间制浆原料，资源回收利用率高并且生态环境好，实现环境效益和经济效益的统一;
(4)本发明提供了造纸企业排放的废水经过污水预处理站进行预处理，大的纤维和低端回用水可直接回用至造纸车间打浆，出水水质达到pH值6-9，COD≤350mg/L，BOD5≤100mg/L，SS≤150mg/L，不使用混凝剂，处理过程中的不增加盐分，降低投资和处理成本，并提高预处理效果的稳定性。UASB-好氧工艺为主的生化处理工艺，有效降低影响废水循环的COD和氨氮浓度，初沉池中大纤维100%回用，初沉池出水一部分进入造纸企业作为低端水回用至打浆，一部分进入UASB池继续处理并最终进入芦苇湿地进一步处理;低端水回用水量和进入UASB池处理并最终芦苇湿地生态处理水量比例为1.5-2.5:1;最大限度的实现系统内的污泥减量化和污水适度处理，因此，投资省、运行费用低、见效快，推广应用价值高;
(5)本发明提供了预处理后的废水全部输送至芦苇湿地继续生态处理;经过芦苇湿地处理后水质达到pH值7.5-8.5，COD≤100mg/L，BOD5≤50.0mg/L，SS≤50.0mg/L。芦苇湿地出水全部回用至造纸车间，实现了污水处理低能耗、高效率、低排放和生态化，尤其是大大减少了造纸废水盐分的累计，降低对产品质量产生的影响，显著降低运行和投资费用，保证回用系统长期稳定;
(6)本发明提供了预处理过程中产生的污泥除了回用至调节池以外的全部污泥输送至芦苇湿地中进行处理，实现了污泥低能耗、高效率、低排放和生态化;
(7)本发明的结构原理简单、制作成本低、易于实现。