申请日2009.11.05
公开(公告)日2010.04.28
IPC分类号C02F9/14; C02F103/28; C02F3/30
摘要
本发明公开了一种造纸废水的处理方法及其处理设备，废水处理方法包括将废水依次进行厌氧降解处理和好氧反应处理;废水处理设备包括顺次连接的折流式厌氧处理装置和好氧处理装置，其中所述的厌氧处理装置内设置附着厌氧菌的生物膜第一填料(9)，所述好氧处理装置内设置附着好氧菌的生物膜第二填料(19)。本发明方法的处理时间短，处理效率高，COD除去率达到95%～97%，SS的去除率达到96%～97%;废水处理设备结构紧凑、利于厌氧菌、好氧菌附着，污泥 浓度高，处理效果好，出水满足《GB3544-2008制浆造纸工业水污染排放标准》中现有制浆和造纸联合企业造纸废水排放标准。
权利要求书
1.一种造纸废水的处理设备，包括顺次连接的如下装置：
预处理装置(1A)，具有顺序连接的对废水进行初过滤的格栅渠(1)、存储格栅渠(1)中流出的废水的调节池(3)和用于沉淀经过初过滤后废水中污泥的初沉池(5);
厌氧处理装置(7A)，具有厌氧处理反应器(70)和厌氧降解沉降室(80)，对废水进行厌氧生物降解处理;
好氧处理的装置(22A)，具有好氧生物反应器(22)和二沉池(23)，对废水进行好氧生物降解处理。
2.如权利要求1所述的处理设备，其特征是：
所述厌氧处理装置(7A)的厌氧处理反应器(70)由溢流墙(707)将其分成至少3个厌氧反应室(701、702、703)，所述厌氧反应室内部设置有附着厌氧污泥的第一填料(9)，第一填料(9)的底部距离厌氧反应器底(708)的高度为2000-4000mm。
3.如权利要求2所述的处理设备，其特征是：所述厌氧反应室内的第一填料(9)的高度为800-1200mm。
4.如权利要求1至3任一所述的处理设备，其特征是：
所述好氧处理装置(22A)内设置竖向隔板(221)，将好氧生物反应器(22)分隔成至少2个彼此串联的好氧反应室(222、223)，好氧反应室内设置附着好氧污泥的第二填料(19)，第二填料(19)的底部距离好氧生物反应器底(225)的高度为2000-4000mm。
5.如权利要求4所述的处理设备，其特征是：所述好氧反应室内的第二填料(19)的高度为1000-1500mm。
6.如权利要求4所述的处理设备，其特征是：
所述的好氧处理装置(22A)内还安装有向好氧处理装置提供氧气的供气装置，其中所述供气装置包括顺序连接的空压机(16)、供氧管路(17)和曝气器(18)，所述曝气器(18)距离好氧生物反应器底(225)的高度为200-500mm。
7.如权利要求1至3任一所述的处理设备，其特征是还包括：
污泥处理装置(27A)，具有与预处理装置(1A)、厌氧处理装置(7A)、好氧处理装置(22A)通过管道相连的污泥浓缩池(27)、对污泥浓缩池(27)中收集的污泥进行脱水处理的污泥脱水系统(28)。
8.一种利用权利要求1-7任一所述处理设备处理造纸废水的处理方法，包括如下顺序进行的步骤：
1)预处理
造纸废水通过管路流进预处理装置(1A)中，过滤、初步沉淀，进行固液初步分离，得到预处理废水;
2)厌氧降解处理
预处理废水进入厌氧处理装置(7A)中，在厌氧反应器(70)内，通过厌氧污泥中的厌氧生物进行厌氧生物降解处理，得到厌氧降解废水;
3)好氧降解处理
厌氧降解废水流入好氧处理装置(22A)中，在好氧反应器(22)内，通过好氧污泥中的好氧生物和曝气器(18)输送的氧气的共同作用下，进行好氧生物降解处理，得到好氧降解水。
9.如权利要求8所述的处理方法，其特征是，步骤2)中所述厌氧污泥的高度为4-5m，废水在厌氧生物处理装置内的停留时间为8-24小时;步骤3)中所述的好氧污泥浓度为6.5-8.5g/L，废水在好氧处理装置内的停留时间为12-24小时。
10.如权利8或9所述的处理方法，其特征是，步骤3)中所述好氧处理装置中废水与曝气器(18)提供的氧气的体积之比为1∶10-15。
说明书
一种麦草浆造纸中段废水处理方法及处理设备
技术领域
本发明涉及一种废水生物处理方法及其处理设备，尤其涉及一种好氧和厌氧工艺联合处理废水的方法和处理设备。
背景技术
随着社会经济的发展，对纸张的需求日益增长，造纸过程中产生的麦草浆造纸废水对环境的污染日趋严重，对造纸过程中产生的麦草浆造纸废水进行有效处理，减少其COD和SS对环境特别是对水体的污染，以及降低COD和SS的排放早已提到了议事日程，各种处理麦草浆造纸废水的工艺和设备都得到了发展，解决了麦草浆造纸废水排放中的很多问题，但也存在许多不足，特别是麦草浆造纸废水还没有较好的处理工艺。就目前废水处理工艺而言，主要核心工艺技术有五类：包括好氧生物处理工艺，厌氧生物处理工艺，混凝和好氧生物处理工艺，水解酸化工艺和好氧生物处理工艺以及厌氧生物处理和好氧生物处理联合工艺。
好氧生物处理工艺包括(1)活性污泥法(氧化沟工艺、微孔(微管)曝气工艺)和(2)生物膜法(生物滤池工艺，生物转盘工艺，生物接触氧化工艺)。其中，活性污泥法处理麦草浆造纸废水经一级处理系统除去硬渣、沙石和部分纤维等悬浮物，进入装有曝气设备和有由多种细菌组成的多孔胶体絮状污泥的活性污泥曝气池，通过对水中进行机械强制通风供氧、活性污泥的吸附和细菌的代谢作用，完成麦草浆造纸废水中大部分可溶性有机物的降解;生物膜法处理麦草浆造纸废水是在曝气池中利用好氧细菌或原生动物等在滤料或载体生长发育形成的膜状生物活性污泥——生物膜，完成麦草浆造纸废水中可溶性有机物的降解。好氧生物处理工艺中水力停留时间48小时，COD除去率70%～87%。
厌氧生物处理工艺包括利用折流式厌氧生物处理反应器(ABR)，上流式污泥膨胀床厌氧生物处理反应器(UASB)等厌氧处理工艺。麦草浆造纸废水经一级处理系统除去硬渣、沙石和部分纤维等悬浮物，进入厌氧反应器，在厌氧条件下，在多种厌氧微生物的共同作用下，将麦草浆造纸废水中的有机物转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢、好氨或分解成小分子有机物，完成对麦草浆造纸废水中污染物的脱除。厌氧生物处理工艺操作简单，无能耗，运行稳定，耐负荷冲击好看提高麦草浆造纸废水的可生化性，厌氧生物处理水力停留时间24小时，COD除去率40%～80%。
混凝和好氧生物处理联合工艺是在好氧生物处理工艺中，为提高处理效率和降低处理系统能耗而发展出的一种处理工艺。该工艺通过在好氧生物处理之前增加絮凝沉淀处理单元，利用添加絮凝剂去除麦草浆造纸废水中的部分有机物，从而降低好氧生物处理工艺的能耗，缩短处理时间和提高系统的处理效率。好氧生物处理水力停留时间30小时，COD除去率70%～87%。
水解酸化和好氧生物处理联合工艺是在好氧生物处理工艺中，为提高处理效率和降低系统能耗而发展出的另一种处理工艺。该工艺通过在好氧生物处理工艺前增加水解酸化处理单元，利用产酸微生物将麦草浆造纸废水中的大分子有机物降水解成小分子有机物，从而提高好氧生物处理工艺的处理效率。好氧生物处理水力停留时间30小时，COD除去率70%～90%。
厌氧生物处理和好氧生物处理联合工艺包括将废水进行厌氧降解反应和好氧降解反应，厌氧反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床(USB)系统，其中的污泥可以是以颗粒化或絮状形式存在。水流依次通过反应室内的污泥床层，进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除，好氧反应器中经过厌氧生物处理除去大分子有机物的废水与好氧反应器提供的大量的氧气在好氧菌的作用下进行降解反应，从而提高废水的粗粒效率。
废水处理方法日益收到社会的关注，目前利用好氧和厌氧生物处理联合工艺处理废水或污水的方法繁多，但是这些处理方法的处理时间长，处理废水的系统的能耗高，废水的处理效果差，COD除去率低。
例如：公开号为CN1541956A的中国专利申请公开了一种一体式高浓度有机废水的处理装置，该装置将厌氧折流板反应器、集水沉淀池、好氧反应池或生物接触氧化池、沉淀池依次用垂直的折流板连通起来，分格式结构及推流式流态使得每个反应室中驯化培养出与流至该反应室中的污水水质、环境条件相适应的微生物群落，进行厌氧生物处理和好氧生物处理;公开号为CN101007693A的中国专利申请公开了一种厌氧好氧颗粒污泥处理高浓度造纸法烟草薄片废水的方法，该方法包括混凝预处理、厌氧降解、好氧处理、脱色处理等步骤，其中厌氧降解是经混凝处理后的废水抽送进入厌氧复合反应器降解处理，厌氧复合反应器污泥浓度为30～40g/L，COD负荷为12～18kg COD/m3.d，温度为35～37℃;好氧处理是采用间歇好氧颗粒污泥法处理：进水1小时，微孔曝气管曝气为8～16小时，反应器中污泥浓度为7～12g/L，COD负荷1.2～1.5kg/(m3.d);公开号为CN1289730C的中国专利公开了一种将垂直折流生化反应器根据处理污水种类不同和要求不同而组成厌氧-好氧串联工艺过程，用于处理高浓度有机废水，特别是含硫酸盐及其它硫化物的高浓度有机废水，厌氧段采用生物气搅拌及循环脱硫化氢工艺;公开号为CN1850655C的中国专利公开了一种折流板反应器及使用折流板反应器实现好氧-厌氧微生物反复耦合处理污水的方法，反应器包括长方体及曝气装置、分隔挡板、导流挡板，一端有进水口，另一端设置出水口，在长方体沿水流方向上设置有若干垂直的分隔挡板和导流挡板;实现反应器在沿水流方向上有曝气装置的好氧单元和无曝气装置的厌氧单元的反复出现。污水从进水口进入反应器以折流的方式反复经历若干个好氧单元-厌氧单元的耦合，通过出水口排出反应器。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种造纸废水处理方法及其处理设备，造纸废水处理方法采用将折流式厌氧生物处理反应器(ABR)生物处理工艺与好氧生物处理工艺相结合的处理方式处理麦草浆造纸中段废水，废水处理时间短，处理效率高;废水处理设备结构紧凑、利于厌氧菌、好氧菌附着，污泥浓度高，处理能力大，操作简便。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种造纸废水的处理设备，包括顺次连接的如下装置：
预处理装置，具有顺序连接的对废水进行初过滤的格栅渠、存储格栅渠中流出的废水的调节池和用于沉淀经过初过滤后废水中污泥的初沉池;
厌氧处理装置，具有厌氧处理反应器和厌氧降解沉降室，对废水进行厌氧生物降解处理;
好氧生物处理的装置，具有好氧生物反应器和二沉池，对废水进行好氧生物降解处理。
其中，所述预处理装置的初沉池中具有固液分离作用的第一布水器，第一布水器安装在初沉池的中部，对废水进行初步的固液分离;初沉池的底部设有预处理排泥管道和与泵相连的废水进水口，预处理排泥管道用于排出初沉池中沉淀的污泥;初沉池处理后废水流入厌氧处理装置。
其中，所述厌氧处理装置的厌氧处理反应器由溢流墙将其分成至少3个厌氧反应室，所述厌氧反应室内部设置有附着厌氧污泥的第一填料，第一填料的底部距离厌氧反应器底的高度为2000-4000mm，优选为3000-3200mm。
特别是，所述厌氧反应室为3-6个;所述第一填料的高度为800-1200mm，优选为800-1000mm。
其中，所述厌氧反应室内固定安装的折流板将厌氧反应室分成下降段和升流段，下降段与升流段的容积之比为1∶2-5，优选为1∶3;
特别是，第一填料固定安装在厌氧反应室的升流段内，将升流段分成上升流段和下升流段。
特别是，所述第一填料包括聚丙烯纤维或尼龙、聚氯乙烯(PVC)塑料圆片和固定在PVC塑料圆片上的维纶醛化纤维(即聚乙烯醇缩甲醛纤维)。
其中，以聚丙烯纤维或尼龙为中心绳，在其上串联直径为150-200mm的PVC塑料园片，PVC塑料园片之间的距离为80-100mm，并且在PVC塑料园片上有供维纶醛化纤维(即聚乙烯醇缩甲醛纤维)通过的小孔，维纶醛化纤维穿过小孔固定在PVC塑料圆片上，构成所述的第一填料。
特别是，所述第一填料的密度为25-44串/m3，比表面积为260-310m2/m3，干重量为2.8-3.2kg/m3，成膜重量为40-80kg/m3。
其中，各个厌氧反应室的升流段的中下部各开设有一个排泥孔，排泥孔距离厌氧处理反应器底的高度为1500-2000mm、孔径是100-150mm。特别是，厌氧反应室内填充厌氧污泥，污泥床层的高度为4-5m，污泥内主要含有梭状芽孢杆菌(Clostridium sp.)、索氏产甲烷丝菌(Methanithrix sp.)、甲烷菌。
特别是，排泥孔与厌氧排泥管道相连，排出厌氧处理反应器内的污泥，控制厌氧处理反应器内的污泥床层的高度，排出的污泥经过排泥管道将污泥送入污泥处理装置中进行污泥处理。
其中，所述厌氧反应装置的顶部密封，在所述厌氧处理反应器顶部设置气体收集孔，用于收集厌氧处理产生的沼气等气体。
其中，所述厌氧降解沉降室内固定安装的挡渣挡水板将厌氧降解沉降室分成沉降室下降段和沉降室升流段，所述的沉降室下降段和沉降室升流段的容积比为1∶1-2，优选为1∶1。
特别是，挡渣挡水板的高度为300-500mm。
其中，在沉降室下降段的下部开设有沉降排泥孔，用于排出沉降室的污泥，其中，沉降排泥孔距离厌氧处理装置底部的高度为200-300mm、孔径是100-150mm。
特别是，从沉降排泥孔中排出的污泥经过污泥回流管道回流到废水厌氧处理装置中。
其中，所述好氧处理装置内设置竖向隔板，将好氧生物反应器分隔成至少2个彼此串联的好氧反应室，好氧反应室内设置附着好氧污泥的第二填料，第二填料的底部距离好氧生物反应器底的高度为2000-4000mm，优选为3000-4000mm。
特别是，所述好氧反应室为2-4个;所述好氧反应室内的第二填料的高度为1000-1500mm。其中，第二填料将好氧反应室分成好氧处理上段和好氧处理下段。
特别是，所述第二填料包括聚丙烯纤维或尼龙绳、聚氯乙烯(PVC)塑料圆片和固定在PVC塑料圆片上的维纶醛化纤维(即聚乙烯醇缩甲醛纤维)。
其中，以聚丙烯纤维或尼龙为中心绳，在其上串联直径为150-200mm的PVC塑料园片，PVC塑料园片之间的距离为80-100mm，并且在PVC塑料园片上有供维纶醛化纤维通过的小孔，维纶醛化纤维穿过小孔固定在PVC塑料圆片上，构成所述的第二填料。
特别是，所述第二填料的密度为25-44串/m3，比表面积为260-310m2/m3，干重量为2.8-3.2kg/m3，成膜重量为40-80kg/m3。
其中，所述的好氧处理装置的竖向隔板的下部距离好氧生物反应器底的高度为0-100mm处开设供水流从反应器下部通过的水流通孔，水流通孔距离好氧生物反应器底的高度优选为100mm，水流通孔的孔径为100-150mm。
其中，所述的好氧处理装置内还安装有为好氧处理装置提供氧气的供气装置，所述供气装置包括顺序连接的空压机、供氧管路和曝气器，所述曝气器距离好氧生物反应器底的高度为200-500mm，优选为200-300mm;空压机安装在好氧反应室的外面。
其中，好氧反应室内填充好氧污泥，好氧污泥浓度为6.5-8.5g/L;
特别是，好氧污泥主要含有细菌：菌胶团、丝状菌，真菌：镰刀霉菌、地霉菌和各类酵母菌，原生动物，后生动物。
其中，所述好氧处理装置的二沉池内部设置有布水器、底部设有废水进水管道、污泥排出管道以及设在上部的出水堰。
特别是，所述好氧处理装置还包括收集从二沉池的出水堰溢流的好氧处理后的废水的第一集水井。
其中，造纸废水处理设备还包括污泥处理装置，其中，污泥处理装置具有与预处理装置、厌氧处理装置和好氧处理装置通过管道相连的污泥浓缩池、对污泥浓缩池中收集的污泥进行脱水处理的污泥脱水系统和第二集水井。
本发明另一方面提供一种利用上述废水处理设备处理造纸废水的处理方法，包括如下顺序进行的步骤：
1)预处理
造纸废水流进预处理装置中，过滤、沉淀，进行固液初步分离，得到预处理废水;
2)厌氧降解处理
预处理废水进入厌氧处理装置中，首先，在厌氧反应器内，通过厌氧污泥中的厌氧生物进行所述的厌氧生物降解处理，然后，废水在厌氧降解沉降室进行沉降，固液分离，得到厌氧降解废水;
3)好氧降解处理
厌氧降解废水流入好氧处理装置中，首先，在好氧反应器内，通过好氧污泥中的好氧生物和曝气器输送的氧气的共同作用下，进行所述的好氧生物降解处理，然后，废水在二沉池中进行沉降，固液分离，得到好氧降解水。
其中，步骤2)中所述厌氧污泥的高度为4-5m，废水在厌氧生物处理装置内的停留时间为8-24小时;步骤3)中所述的好氧污泥浓度为6.5-8.5g/L，废水在好氧处理装置内的停留时间为12-24小时。
特别是，所述厌氧污泥内含有梭状芽孢杆菌(Clostridium sp.)、索氏产甲烷丝菌(Methanithrix sp.)、甲烷菌。
其中，步骤2)中所述废水在厌氧降解沉降室沉降后的厌氧污泥回流到厌氧反应器内与预处理废水混合后继续进行所述的厌氧生物降解处理;
其中，步骤3)中所述好氧污泥内含有不动杆菌属(Acinetobater sp.)，纤维单胞菌属(Cellulomonas sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、假丝酵母属(Candidas sp.)、藻类如：绿藻(chlorophycophyta)、拟裸藻(Euglenophycophyta)、硅藻(Diatoma)，原生动物如：草履虫(Paramecium)、喇叭虫(Stentor)、变形虫(Amoeba)等好氧微生物。
特别是，步骤3)中所述的好氧生物降解处理后的废水在二沉池中固液分离后的好氧污泥，其中一部分回流到好氧反应器内与厌氧降解废水混合后继续进行所述的好氧生物降解处理。
其中，步骤3)中所述好氧处理装置中废水与曝气器提供的氧气的体积之比为1∶10-15。
其中，所述造纸废水是麦草浆造纸中段的废水。
本发明的废水处理方法和处理设备具有如下优点：
1、本发明的废水处理方法采用折流式厌氧(ABR)生物处理和好氧生物处理的联合工艺处理废水，处理设备的结构简单、运行稳定、生产处理废水的效率高、处理效果好，COD除去率高，达到95%～97%，SS的去除率高，达到96%～97%，降低了生产成本。
2、本发明的废水处理设备的厌氧生物降解装置和好氧生物降解装置中采用醛化纤维和聚丙纤维的组合填料，用于附着厌氧菌和好氧菌，提高了反应的接触时间和污泥浓度，缩短了废水处理时间，提高设备的处理能力和处理效率，设备的处理能力可达到1万m3水/天以上。
3、本发明的废水处理方法工艺操作简单，处理后的出水质量稳定，处理后的废水达到GB3544-2008制浆造纸工业水污染排放标准。
4、采用本发明的废水处理设备处理废水的能耗低、生物处理效率高、耐水力负荷冲击力强。
5、采用本发明的废水处理设备处理麦草浆造纸中段废水先通过预处理单元去除水中的SS以及大分子量的纤维等，通过折流式厌氧处理单元(ABR)中的产酸微生物将部分大分子有机物降解成小分子有机物，并通过产甲烷微生物去除水中部分可生物降解有机物，大幅度提高废水的可生化性，再通过好氧处理单元中的好氧微生物高效去除废水中可生物降解有机物，处理时间短，废水厌氧生物处理过程中水力停留时间8-24小时，好氧生物处理过程水力停留时间12-24小时。