申请日2010.03.03
公开(公告)日2010.07.21
IPC分类号C02F103/28; C02F9/08
摘要
本发明公开了一种草浆造纸废水中水的回用处理系统及处理方法。该系统是由调节池、一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池、中间水池、超滤膜处理装置、反渗透膜处理装置、臭氧接触氧化塔、活性炭吸附塔、酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池、产水池依次或分别连接形成的中水回用处理系统。该系统将混凝沉淀处理、高级氧化处理、臭氧催化氧化处理和超滤膜、纳滤膜处理的有机结合，通过物理、化学的处理技术和分流处理、合并出水的处理工艺及方式对草浆造纸废水中水进行处理，在保证低运行成本的前提下，能够保证大规模草浆造纸工业中水经过处理后达到回用水要求，且不对造纸工艺及纸产品产生任何影响，处理后的反渗透浓水达到行业排放标准。
权利要求书
1.一种草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，该系统包括：
调节池、一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池、中间水池、超滤膜处理装置、反渗透膜处理装置、臭氧接触氧化塔、活性炭吸附塔、酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池、清水池和产水池;
所述调节池依次与一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池和中间水池连接;所述中间水池的出水端分为两路输出，第一路输出经所述超滤膜处理装置与所述反渗透膜处理装置连接，第二路输出经所述臭氧接触氧化塔与所述活性炭吸附塔连接;所述反渗透膜处理装置好水出水端与所述活性炭吸附塔的出水端均与所述产水池连接;所述反渗透膜处理装置的浓缩水出水端经酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池与清水池连接。
2.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述调节池内设有潜水搅拌机。
3.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述一级高效混凝沉淀池与二级高效混凝沉淀池结构相同，均包括：
预混凝池、混凝反应池和混凝沉淀池，三者依次连接;其中，所述预混凝池设有混凝剂投入口，预混合池内设有搅拌装置;所述混凝反应池设有助凝剂投入口，混凝反应池内设有搅拌装置;所述混凝沉淀池的底部设有污泥回流口和污泥排出口，所述污泥回流口还通过回流管经回流泵回连至混凝反应池底部，所述污泥排出口经排泥管与剩余污泥泵连接。
4.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述中间水池内设有砂滤和反洗装置，中间水池出水端两路输出中的第一路输出的出水量为中间水池出水总流量的65%，第二路输出的出水量为中间水池出水总流量的35%。
5.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述超滤膜处理装置由进水泵、膜框架、超滤膜组件、反洗泵、化学清洗系统和仪器仪表连接构成;所述超滤膜组件设置在膜框架内，包括中空纤维膜和承压膜壳;所述中空纤维膜为外压式膜，膜材料为聚偏氟乙烯，过滤孔径0.1微米。
6.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述反渗透膜处理装置由进水泵、高压泵、循环泵、膜框架、反渗透膜组件、反洗泵、加药系统、化学清洗系统和仪器仪表连接而成;所述反渗透膜组件设置在膜框架内，包括卷式反渗透膜和承压膜壳;所述反渗透膜为卷式膜，膜材料为聚酰胺复合膜，单支膜标准脱盐率为99.5%。
7.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述臭氧接触氧化塔采用非均相催化氧化反应装置，该装置内设有臭氧发生器和作为催化剂的果壳颗粒活性炭。
8.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述活性炭吸附塔内设有果壳颗粒活性炭填料。
9.根据权利要求1所述的草浆造纸废水中水回用处理系统，其特征在于，所述酸调节池内设置搅拌器和加药装置;
所述高级氧化反应池内设有经过防腐处理的搅拌器和两组加药装置;
所述中和沉淀池内设有搅拌器和一组加药装置;
所述产水池内设有搅拌器。
10.一种草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，采用上述权利要求1～9任一项所述的处理系统，该方法包括：
一级混凝沉淀处理：使生化处理后的草浆造纸中水在处理系统的一级混凝沉淀池中进行混凝沉淀处理，混凝沉淀处理过程中向所处理中水中干法投加三氯化铁粉末或聚合硫酸铁的任一种作为混凝剂;
二级混凝沉淀处理：经所述一级混凝沉淀处理后的出水进入二级高效混凝沉淀池中进行再混凝处理;
超滤膜处理：所述二级混凝沉淀处理后的出水经中间水池后分为两路输出，一路输出出水总流量65%的出水进入超滤膜处理装置中进行超滤膜处理，分离水中的悬浮颗粒物、大分子胶体和蛋白质;
反渗透处理：所述超滤膜处理后的出水进入反渗透膜处理装置进行反渗透处理，去除水中的氨氮、色度和可溶解性固体;
臭氧接触氧化处理：所述二级混凝沉淀处理后的出水经中间水池后两路输出中另一路输出出水总流量35%的出水进入臭氧接触氧化塔中进行氧化处理，使溶解臭氧后的水溶液直接与颗粒活性炭表面接触氧化;
活性炭吸附处理：所述臭氧接触氧化处理后的出水进入活性炭吸附塔进行吸附处理;
高级氧化处理：使所述反渗透处理后的浓缩水出水经酸调节池进入高级氧化反应池中进行高级氧化处理，处理时向高级氧化反应池中投加硫酸亚铁粉末和双氧水作药剂，对水中的有机物进行氧化分解，出水进入中和沉淀池;
产水池混合处理：使反渗透处理后的好水出水和经活性炭吸附处理后的出水共同进入产水池，通过混合搅拌处理后作为回用的好水。
11.根据权利要求10所述的草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，所述一级混凝沉淀处理具体包括：对生化处理后的草浆造纸中水进行混凝处理时，向所述一级高效混凝沉淀池的预混凝池处理中水中干法投加三氯化铁粉末或聚合硫酸铁的任一种作为混凝剂的投加量为0.08g～0.16g/L，搅拌混合时间为2分钟;预混凝池出水进入混凝反应池进行混凝反应处理，向废水中添加浓度为0.1%的助凝剂聚丙烯酰胺，投加量为1～2mg/L，停留时间为7～8分钟;混凝反应处理后的出水进入混凝沉淀池进行混凝沉淀处理，沉淀时间为60～120分钟，将沉淀的污泥浓缩后一部分回流至混凝反应池底部继续反应，回流量为进水量的10%～25%，另一部分剩余污泥外送脱水。
12.根据权利要求10所述的草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，所述二级混凝沉淀处理具体包括：对一级混凝沉淀处理后的出水进行再混凝处理时，出水先进入所述二级高效混凝沉淀池的预混凝池中进行预混凝，以湿法向预混凝池投加混凝药剂氢氧化钙液体或熟石灰粉末的任一种，投加量为0.1g～0.5g/L，水力搅拌混合时间为2分钟;预混凝处理后的出水进入混凝反应池进行混凝反应处理，向混凝反应池的废水中添加助凝剂聚丙烯酰胺，投加量为1～2mg/L，停留时间为7～8分钟;混凝反应处理后的出水进入混凝沉淀处理阶段，沉淀时间为60～120分钟，将沉淀的污泥浓缩后一部分回流至混凝反应池底部继续反应，回流量为进水量的10%～25%，另一部分剩余污泥外送脱水。
13.根据权利要求10所述的草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，所述臭氧接触氧化处理中，所述颗粒活性炭的碘值为1000mg/g，所述臭氧的投加浓度为50mg/L;使溶解臭氧后的水溶液直接与颗粒活性炭表面接触氧化的总反应时间为20分钟。
14.根据权利要求10所述的草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，所述活性炭吸附处理中，所处理废水在活性炭吸附塔内的停留时间为40分钟。
15.根据权利要求10所述的草浆造纸废水中水回用处理方法，其特征在于，所述高级氧化处理中，总时间为30分钟，废水在酸调节池采用硫酸调节中水pH值至3.5～4.0;处理时向高级氧化反应池中投加作为药剂的硫酸亚铁粉末和双氧水中，硫酸亚铁粉末的投加量以Fe2+计为40～80mg/L，双氧水的投加量以H2O2计为200～400mg/L;废水在中和沉淀池采用烧碱或熟石灰调节中水pH值至8.0，沉淀铁离子。
说明书
草浆造纸废水中水回用处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种对草浆造纸废水进行深度处理的中水回用处理系统及处理方法。
背景技术
目前，针对草浆造纸废水中水的回用处理采用的方法很多，主要分为物理方法和化学方法。
通过混凝沉淀、吸附、化学氧化等治理措施，中水中的溶解性固体、色度、化学需氧量、电导率等水质指标仍难以完全消除，未完全净化的中水因水质较劣在生产上不能回用，对外排放时往往造成周围生态环境的污染和危害。一些较为先进的处理工艺首先使用化学方法，投入硫酸铝和高分子混凝剂，混凝剂同废水反应生成絮状物将废水中的有机物吸咐，形成絮状的悬浮物，这些悬浮物随水进入调节池后，再泵进一种过滤机过滤。这些中水经上述化学还原和凝聚反应后，再通过高效过滤，其含有的各种有机物大部分被过滤成滤泥，使废水达到固、液分离及净化的目的。但这种只通过混凝和过滤的技术已经无法满足水质指标严格的处理要求。由于造纸工业消耗的水量巨大，如果采用吸附方法处理中水，则需要大量的吸附剂，这些吸附剂吸附饱和之后还有经过复杂的再生工艺，操作困难，且难于实现。而采用化学氧化的方法，如高级氧化技术，虽然对有机物、色度的去除效果较好，但是运行成本也较高，且对溶解性固体和电导率没有去除，无法达到工业回用水的水质要求。
膜技术是较为成熟的废水深度处理工艺，膜过滤后出水水质可以完全达到回用的要求，但是仍然有10%～25%的浓水问题没有办法解决，这部分水的可生化性更差，且其中的污染物浓度较高，仍然需要进行处理，这就使膜处理工艺无法单独完成深度处理的要求，如果再添加其它处理设施必然会使原本就较高的处理费用继续增加。而且对于造纸中水而言，废水中会存在很多细小的纤维和硅酸盐类溶解性固体，这些纤维和硅酸盐结垢很容易堵塞膜孔，它们不同于普通的钙镁结垢，清洗非常困难，使得膜组件的寿命急剧缩减，折旧成本增高，甚至无法正常运行。
由于造纸废水的水量大、水质复杂，现有的单一处理工艺无法达到中水回用的处理要求，而如何尽可能地实现膜处理技术在草浆造纸废水中水回用中的应用，减少运行成本、浓缩水水量及处理费用，是目前需要解决的难题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施方式提供一种草浆造纸废水中水回用处理系统及处理方法，以物理、化学处理、分流处理与合并出水的处理工艺相结合对草浆造纸废水中水进行处理，使大规模草浆造纸废水中水经处理后达到造纸行业回用水标准。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施例提供一种草浆造纸废水中水回用处理系统，该系统包括：
调节池、一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池、中间水池、超滤膜处理装置、反渗透膜处理装置、臭氧接触氧化塔、活性炭吸附塔、酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池、清水池和产水池;
所述调节池依次与一级高效混凝沉淀池、二级高效混凝沉淀池和中间水池连接;所述中间水池的出水端分为两路输出，第一路输出经所述超滤膜处理装置与所述反渗透膜处理装置连接，第二路输出经所述臭氧接触氧化塔与所述活性炭吸附塔连接;所述反渗透膜处理装置好水出水端与所述活性炭吸附塔的出水端均与所述产水池连接;所述反渗透膜处理装置的浓缩水出水端经酸调节池、高级氧化反应池、中和沉淀池与清水池连接。
本发明实施例还提供一种草浆造纸废水中水回用处理方法，采用上述的处理系统，该方法包括：
一级混凝沉淀处理：使生化处理后的草浆造纸中水在处理系统的一级混凝沉淀池中进行混凝沉淀处理，混凝沉淀处理过程中向所处理中水中干法投加三氯化铁粉末或聚合硫酸铁的任一种作为混凝剂;
二级混凝沉淀处理：经所述一级混凝沉淀处理后的出水进入二级高效混凝沉淀池中进行再混凝处理;
超滤膜处理：所述二级混凝沉淀处理后的出水经中间水池后分为两路输出，一路输出出水总流量65%的出水进入超滤膜处理装置中进行超滤膜处理，分离水中的悬浮颗粒物、大分子胶体和蛋白质;
反渗透处理：所述超滤膜处理后的出水进入反渗透膜处理装置进行反渗透处理，去除水中的氨氮、色度和可溶解性固体;
臭氧接触氧化处理：所述二级混凝沉淀处理后的出水经中间水池后两路输出中另一路输出出水总流量35%的出水进入臭氧接触氧化塔中进行氧化处理，使溶解臭氧后的水溶液直接与颗粒活性炭表面接触氧化;
活性炭吸附处理：所述臭氧接触氧化处理后的出水进入活性炭吸附塔进行吸附处理;
高级氧化处理：使所述反渗透处理后的浓缩水出水经酸调节池进入高级氧化反应池中进行高级氧化处理，处理时向高级氧化反应池中投加硫酸亚铁粉末和双氧水作药剂，对水中的有机物进行氧化分解，出水进入中和沉淀池;
产水池混合处理：使反渗透处理后的好水出水和经活性炭吸附处理后的出水共同进入产水池，通过混合搅拌处理后作为回用的好水。
由上述本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式通过将高效混凝沉淀处理、超滤膜处理、反渗透膜处理、臭氧接触氧化处理、活性炭吸附处理和高级氧化处理相结合，对草浆造纸废水中水进行深度处理，该系统将物理、化学的处理技术和分流处理、合并出水的工艺方式有机结合，针对处理各阶段中水中不同分子结构和分子量的有机物，不同物化性质的无机物、颗粒物，采用具有针对性的处理方式，对难生物降解的有机物通过高效混凝沉淀处理，臭氧催化氧化处理、反渗透膜处理、高级氧化处理和吸附处理等技术进行分离和降解，可以有效去除中水中的高聚物，如木质素、半木质素、单宁以及一些造纸过程中必须的添加剂，如油墨、驻留剂、消泡剂等。对容易导致超滤膜、反渗透膜结垢污染，使通量迅速减小的无机物，采用连续两级高效混凝沉淀处理，可以去除中水中大部分的总硬度以及硅酸盐类溶解性固体，极大地缓解了膜处理系统的结垢和污染问题。该系统结合相应的处理方法具有深度处理大规模草浆造纸废水中水的能力，产水完全满足造纸行业回用水要求，可操作性强，运行稳定，成本较低，中水回用率达到85%，具有方便管理和易于维护，现代化程度高等特点。