申请日2010.07.15
公开(公告)日2012.04.25
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种化学机械制浆废水的生物处理减排方法，待处理造纸废水经过固形物减排和利用、3S-AR厌氧和好氧生物处理以及化学氧化混凝处理后得到符合GB3544-2008规定的排放要求的上清液，经过固形物减排处理的上清液首先进入电化学反应器，与其中的填料机械加工金属剩余物进行0.5～4h的电化学反应对滤液进行减毒和改善可生化性处理，反应条件控制为pH 6.5～7.5、温度20～50℃，然后再进行3S-AR厌氧和好氧生物处理;所述的电化学反应器内填料机械加工金属剩余物包括铁屑和铜屑，铁屑为铸铁材质，碳含量大于0.1%wt，质量比为铁屑∶铜屑=(10-20)∶1。可以高效低成本深度处理高浓有机废水。
翻译权利要求书
1.一种化学机械制浆废水的生物处理减排方法，待处理造纸废水经过固形物减排和利 用、3S-AR三阶段三循环厌氧反应器厌氧和连续SBR好氧反应器好氧生物处理以及化学 氧化混凝处理后得到符合GB3544-2008规定的排放要求的上清液，其特征在于，经过固形 物减排处理的上清液首先进入电化学反应器，与其中的填料机械加工金属剩余物进行 0.5～4h的电化学反应对滤液进行减毒和改善可生化性处理，反应条件控制为pH 6.5～7.5、 温度20～50℃，然后再进行3S-AR三阶段三循环厌氧反应器厌氧和好氧生物处理;
所述的电化学反应器内填料机械加工金属剩余物包括铁屑和铜屑，其中铁屑为铸铁材 质，碳含量大于0.1%wt，铁屑与铜屑的质量比为铁屑∶铜屑=(10-20)∶1。
2.根据权利要求1所述的化学机械制浆废水的生物处理减排方法，其特征在于，所 述的固形物减排和利用是：待处理造纸废水以0.07～0.14m/min的流速通过滤网，过滤回 收大于80～120目的纤维，过滤后的废水和好氧剩余污泥混合，进入沉淀池在沉淀池中的 停留时间为6～10h，然后再进行下一步处理。
3.根据权利要求1所述的化学机械制浆废水的生物处理减排方法，其特征在于，所 述的3S-AR三阶段三循环厌氧反应器厌氧和好氧生物处理是指：经电化学反应器处理后 的废水进入3S-AR三阶段三循环厌氧反应器中，废水依次通过3S-AR三阶段三循环厌氧 反应器的三个反应单元的污泥床，上升流速保持1～2.5m/h范围内，废水在3S-AR三阶段 三循环厌氧反应器中的停留时间为8～20h，然后废水进入连续SBR好氧反应器，在连续 SBR好氧反应器中废水的停留时间为5～18h，气水比控制在8～20m3/m3废水。
4.根据权利要求1或3所述的化学机械制浆废水的生物处理减排方法，其特征在于， 所述的3S-AR三阶段三循环厌氧反应器由三个独立的生物反应单元组成，三个反应单元 的体积比为1∶1∶2。
5.根据权利要求3所述的化学机械制浆废水的生物处理减排方法，其特征在于，所 述的SBR好氧反应器是一个由三个单元池串联成的矩形反应池，三个单元池之间水力连 通，每个单元池设有曝气装置，在外侧的两个单元池设有出水堰和剩余污泥排放口。
6.根据权利要求1所述的化学机械制浆废水的生物处理减排方法，其特征在于，所 述的化学氧化混凝处理是指：经3S-AR三阶段三循环厌氧反应器厌氧和好氧生物处理完 的废水采用深度处理药剂进行氧化混凝处理，经固液分离后，上清液即达到GB3544-2008 规定的排放要求。
7.根据权利要求2所述的化学机械制浆废水的生物处理减排方法，其特征在于，过滤 回收大于80～120目的纤维作为原料返回造纸车间。
说明书
一种化学机械制浆废水的生物处理减排方法
技术领域
本发明涉及一种有机废水的处理方法，特别涉及一种高浓制浆废水的处理工艺。
背景技术
据统计，2008年，造纸工业废水年排放量为49亿吨，占全国工业废水排放总量的17 %，COD排放量占全国工业废水排放总量的32%，均居统计行业的第一位。可见，我国制 浆造纸行业废水的污染物排放量占全国总量比重之大，也进一步说明该行业节能减排任务 巨大。制浆造纸技术和装备的迅速发展，造纸行业正朝高原料利用率、低能耗、节水、清 洁型产业发展。近年来，作为清洁高效制浆技术的化学机械浆，在世界范围内得到了广泛 的应用，发展速度极其迅速。我国林纸一体化工程主要以BCTMP制浆技术和P-RC APMP制浆 技术为首选。先后上马了几十条化学机械浆生产线，年产能达到680万吨以上，并以每年 平均约13%的速度在递增。制浆用水量已从传统的120立方米/吨浆下降到20立方米以下。 国外目前采用膜技术或蒸发焚烧技术处理高浓废液，因此在发达国家林纸行业不再是污染 型产业。但是上述技术在有效处理污染物的同时，仍然存在设备投资巨大，维护和运行成 本高，根据我国企业的经营规模和经济实力，在较长的时间内无法采用同类技术。
从高浓化机浆废水特点来说，具有悬浮物(SS)含量高，COD浓度高，色度高，水温 高等特征，单独使用某种方法很难使废水达标排放，在实际生产过程中需要将两种或多种 方法联合起来处理废水。我国新建的诸多制浆造纸废水处理工程中，目前厌氧处理工段一 般采用UASB，IC或EGSB等反应装置，新建工程多以第三代厌氧反应器为主，取得了一定的 效果，但由于化机浆废水浓度较高，特别是针叶木废水中含量较多的生物毒性成份，处理 该类废水时，厌氧装置均不同程度的存在处理效率低，甚至出现厌氧装置运行失败的问题。 导致后续处理负荷偏高。
废水的好氧处理工艺，是利用微生物群体组成的生物聚集体——活性污泥，经过曝气 充氧，并使之与废水充分混合，活性污泥吸收废水中可生化的有机污染物质(BOD和一部分 COD)，作为生命活动的能量，进行新陈代谢，废水中的有机物被转化为稳定的H2O和CO2等 无机物质，使废水得到净化。与此同时，微生物本身利用废水中的有机物作为食物繁衍增 殖，活性污泥得到增长。随着生化反应的进行，曝气池中活性污泥量逐步增多，多余的活 性污泥需及时从废水处理系统中排出，排出的活性污泥被称之为剩余污泥。生物污泥主要 由微生物聚集体(即活性污泥菌胶团)、废水带入的无机性沉渣、少量未降解的有机物和大 量的游离水组成，含水率高达99.5%～99.8%，比重仅为1.006g/cm3～1.010g/cm3。 每天，一个造纸企业废水处理产生的生物污泥可达数百m3，这些生物污泥都被排入污泥浓 缩池浓缩，浓缩泥加药剂调理后再机械脱水成干泥，干泥外运填埋。
物化处理目前一般采用聚合氯化铝(PAC)或聚合硫酸铁等净水剂进行混凝处理，由 于前期生化处理效率不同，三级处理的废水浓度较高，为确保达标排放，投药量过高，不 仅加大了运行成本，企业难以承受，也加剧了排放水的加入性化学污染。为配合我国节能 减排政策的实施，企业花费动辄几千万的投资配套环保设施，尽管能够实现减排和达标排 放的目标。但是居高的投资费用和运行成本严重地削弱了企业的市场竞争力，不利于造纸 行业健康和可持续发展。因此，进一步提高处理设施的净化能力和效果，降低运行成本， 实现高效低成本处理已成为企业的当务之急。
因此，我国造纸行业需要既可以有效解决高浓制浆废水厌氧效率低的问题，又能减少 生化后续运行成本的减排成套技术，以满足越来越严格的环保排放标准。
发明内容
为了克服现有技术存在的厌氧处理效率不高，有氧处理无法满足新排放标准 (GB3544-2008)要求、三级物化处理成本高等缺点，本发明提供了一种化学机械制浆废 水的生物处理减排方法，可以高效低成本深度处理高浓有机废水。
本发明的技术方案为：一种化学机械制浆废水的生物处理减排方法，待处理造纸废水 经过固形物减排和利用、3S-AR三阶段三循环厌氧反应器厌氧和连续SBR好氧反应器好 氧生物处理以及化学氧化混凝处理后得到符合GB3544-2008规定的排放要求的上清液，经 过固形物减排处理的上清液首先进入电化学反应器，与其中的填料机械加工金属剩余物进 行0.5～4h的电化学反应对滤液进行减毒和改善可生化性处理，反应条件控制为pH 6.5～7.5、温度20～50℃，然后再进行3S-AR三阶段三循环厌氧反应器厌氧和好氧生物处理;
所述的电化学反应器内填料机械加工金属剩余物包括铁屑和铜屑，其中铁屑为铸铁材 质，碳含量大于0.1%wt，铁屑与铜屑的质量比为铁屑∶铜屑=(10-20)∶1。
所述的固形物减排和利用是：待处理造纸废水以0.07～0.14m/min的流速通过滤网， 过滤回收大于80～120目的纤维，过滤后的废水和好氧剩余污泥混合，进入沉淀池在沉淀 池中的停留时间为6～10h，然后再进行下一步处理。
所述的3S-AR三阶段三循环厌氧反应器厌氧和好氧生物处理是指：经电化学反应器 处理后的废水进入3S-AR三相三循环厌氧反应器中，废水依次通过3S-AR三阶段三循环 厌氧反应器的三个反应单元的污泥床，上升流速保持1～2.5m/h范围内，废水在3S-AR三 阶段三循环厌氧反应器中的停留时间为8～20h，然后废水进入连续SBR好氧反应器，在 连续SBR好氧反应器中废水的停留时间为5～18h，气水比控制在8～20m3/m3废水;
所述的3S-AR三阶段三循环厌氧反应器由三个独立的生物反应单元组成，三个反应 单元的体积比为1∶1∶2。
所述的SBR好氧反应器是一个由三个单元池串联成的矩形反应池，三个单元池之间 水力连通，每个单元池设有曝气装置，在外侧的两个单元池设有出水堰和剩余污泥排放口。
所述的化学氧化混凝处理是指：经3S-AR三阶段三循环厌氧反应器厌氧和好氧生物 处理完的废水采用深度处理药剂进行氧化混凝处理，经固液分离后，上清液即达到 GB3544-2008规定的排放要求。
过滤回收大于80～120目的纤维作为原料返回造纸车间。
该减排工艺与现有的处理方法相比，改进主要表现在引入电化学处理提高废水生物处 理效率，同时降低废水存在的毒性;其次，三阶段三循环厌氧反应器(3S-AR)可避免厌 氧处理易酸败等问题;再通过专用水处理药剂进行氧化混凝处理，氧化破坏胶体稳定性， 在通过电中和混凝实现泥水的分离，从而在较低成本下达到新的排放标准(GB3544-2008)。
有益效果：
1.通过滤网过滤回收细小纤维，可将部分浆料回用生产线，节约原材料;同时降低 沉淀池的负荷，减少SS对后续厌氧生物处理的不利影响。
2.滤液减毒和改善可生化性：包括沉淀处理和废水水质改善处理，水质改善处理段 特别针对不易降解的部分化学机械浆废水，如针叶木BCTMP高浓废水或APMP高浓废水 等，通过电化学反应器处理改善废水的可生化性。电化学反应器内装填料，为机械加工厂 边角料，不仅可取得较好的改善废水的可生化性，还可以减少废水存在的生物毒性，同时 以废治废，降低运行成本。减轻了后续二级生物处理有机物的负荷量，节省曝气量，降低 废水处理的费用。
3.3S-AR三阶段三循环厌氧生物反应器采用三级生物相分离设计，具有良好的系统缓 冲能力和宽pH适应能力，可克服目前生物反应器对进水pH敏感，易受冲击导致酸败等不足。 不仅可省略处理化学机械浆废水里调碱的费用，同时具有稳定的处理能力。
4.好氧处理采用动态好氧处理技术，能在处理过程中创造不同的溶解氧水平，以利 于多个微生物菌群协同作用，提高处理效果。另外不仅可实现全自动控制，还可以省略污 泥回流系统。