申请日2018.07.11
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号C02F9/14; C02F3/10; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种瓦楞纸箱厂废水处理系统，包括依次贯通的预处理单元、废水调节池、厌氧MBBR池、好氧MBR池以及回用水池，其中预处理单元包括3个处理单元，分别是水墨废水处理单元、淀粉废水处理单元和厂区生活污水处理单元，所述水墨废水处理单元包括第一格栅井、水墨废水调节池、第一管道混合器以及溶气气浮池，所述淀粉废水处理单元包括第二格栅井、淀粉废水调节池、第二管道混合器以及涡凹气浮池，所述厂区生活污水处理单元包括厕所废水支路、食堂废水支路以及玻璃钢化粪池和集水池。本发明得到的一种瓦楞纸箱厂废水处理系统，其具备占地面积小，处理效率高，出水水质能达到回用水标准的特点。
权利要求书
1.一种瓦楞纸箱厂废水处理系统，其特征在于：包括依次贯通的预处理单元、废水调节池(13)、厌氧MBBR池(14)、好氧MBR池(15)以及回用水池(16)，其中预处理单元包括3个处理单元，分别是水墨废水处理单元、淀粉废水处理单元和厂区生活污水处理单元;
所述水墨废水处理单元包括第一格栅井(1)、水墨废水调节池(2)、第一管道混合器(3)以及溶气气浮池(4)，所述淀粉废水处理单元包括第二格栅井(5)、淀粉废水调节池(6)、第二管道混合器(7)以及涡凹气浮池(8)，所述厂区生活污水处理单元包括厕所废水支路、食堂废水支路以及玻璃钢化粪池(11)和集水池(12)，其中厕所废水支路和食堂废水支路同时与玻璃钢化粪池(11)连接，所述厕所废水支路包括第三格栅井(9)，所述食堂废水支路包括油水分离器(10);
所述第一管道混合器(3)和第二管道混合器(7)上均设有两个投加口，一个用于投加混凝剂，另一个用于投加助凝剂，其中混凝剂为5%的PAC溶液，助凝剂为0.1%的PAM溶液;
所述水墨废水调节池(2)、淀粉废水调节池(6)内均设置有预曝气系统;
所述厌氧MBBR池(14)底部安装穿孔布水管，内部设置潜水搅拌机，同时在厌氧MBBR池(14)内部投加球形悬浮生物填料和粉末活性炭，其中球形悬浮生物填料的比重为0.92-0.95g/cm3，比表面积为500-800m2/m3，投料比为池容的50-70%，粉末活性炭目数为200-300目，充填比重为0.4-0.45g/cm3，投料比为池容的3-5%;
所述好氧MBR池(15)内部设置MBR膜组件，外部安装鼓风曝气设备。
2.根据权利要求1所述的瓦楞纸箱厂肺水肿处理系统，其特征在于：所述溶气气浮池(4)、涡凹气浮池(8)、厌氧MBBR池(14)和好氧MBR池(15)同时连接有污泥浓缩池(17)，所述污泥浓缩池(17)连接有污泥脱水机(18)，另外污泥浓缩池(17)和污泥脱水机(18)还同时与集水池(12)相连接。
3.根据权利要求1所述的瓦楞纸箱厂废水处理系统，其特征在于：所述淀粉废水调节池(6)内还设有pH计，同时配套液碱投加装置。
4.根据权利要求1所述的瓦楞纸箱厂废水处理系统，其特征在于：所述水墨废水、淀粉废水和厂区生活污水的水流量比例为1:2:7，厂区生活污水占比不低于70%。
5.根据权利要求1所述的瓦楞纸箱厂废水处理系统，其特征在于：所述厌氧MBBR池(14)内部的球形悬浮生物填料，包括呈球形的壳体(51)，所述壳体(51)内还套接有一个可纵向旋转的圆球体(52)，在圆球体(52)内套接有可横向旋转的椭圆体(53);所述壳体(51)上分布有镂空的孔洞(54)，所述圆球体(52)上分布有镂空的小孔(55)，所述椭圆体(53)上分布有鳍片(56)，每个鳍片(56)之间分布有通槽(57);所述壳体(51)、圆球体(52)和椭圆体(53)的材质是改性聚丙烯或者改性聚乙烯中的任一种。
6.根据权利要求1所述的瓦楞纸箱厂废水处理系统，其特征在于：所述第一格栅井(1)的格栅栅距为5毫米，材质为不锈钢;第二格栅井(5)的格栅栅距为8毫米，材质为不锈钢。
7.一种如权利要求1-6所述的瓦楞纸箱厂废水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
水墨废水预处理：对印刷车间产生的水墨废水进行单独收集，先经过第一格栅井(1)，隔除大块悬浮物，然后进入水墨废水调节池(2)，废水经过提升泵提升进入第一管道混合器(3)，再进入溶气气浮池(4)，废水经过溶气气浮池(4)泥水分离后进入废水调节池(13);
淀粉废水预处理：对淀粉废水进行单独收集，先经过第二格栅井(5)，隔除大块悬浮物，然后进入淀粉废水调节池(6)，废水经过提升泵提升进入第二管道混合器(7)，再进入涡凹气浮池(8)，废水经过涡凹气浮池(8)泥水分离后进入废水调节池(13);
厂区生活污水预处理：首先对食堂废水进行单独收集，先经过餐饮油水分离器(10)，将废水中的食物残渣和动植物油隔除，然后废水进入玻璃钢化粪池(11)进行厌氧预处理;然后将厕所废水经过第三格栅井(9)处理后直接进入玻璃钢化粪池(11)进行厌氧预处理;最终玻璃钢化粪池(11)处理出水进入集水池(12)，集水池(12)内废水通过提升泵提升进入废水调节池(13)，集水池(12)内设置超声波液位器控制提升泵的启停;
厌氧MBBR池：废水调节池(13)对水墨废水、淀粉废水及生活污水进行综合水质调节，废水调节池出水通过系统进水提升泵进入厌氧MBBR池(14)，废水调节池(13)内设置超声波液位器控制提升泵的启停，提升泵流量根据设计进水量确定，废水经过厌氧MBBR池(14)的处理，废水中的大分子有机物水解成小分子易生化降解的有机物，厌氧MBBR池(14)内部投加球形悬浮生物填料和粉末活性炭;
好氧MBR池：废水中的污染物在富氧的条件下，被好氧MBR池(15)中的好氧微生物高效降解，废水中的其他污染物被MBR膜有效截留，好氧MBR池(15)中净化好的废水通过抽吸泵抽吸进入回用水池(16);
回用水池：回用水池(16)是起暂存回用水的作用，里面的清水通过水泵提升进入生产车间进行回用;
污泥处理：溶气气浮池(4)、涡凹气浮池(8)产生的污泥和厌氧MBBR池(14)、好氧MBR池(15)产生的剩余污泥都进入污泥浓缩池(17)，污泥在污泥浓缩池(17)内浓缩处理，上清液排放至集水池(12)内，浓缩污泥通过污泥泵打入污泥脱水机(18)进行脱水处理，污泥脱水机(18)产生的滤液进入集水池(12)，泥饼干化后外运安全处理。
说明书
瓦楞纸箱厂废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理技术领域，特别是瓦楞纸箱厂废水处理系统及方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，人们对瓦楞纸箱包装需求与日俱增，瓦楞纸箱行业不断发展壮大。据统计瓦楞纸箱产量从2000年的256万吨，大幅增长到2016年的4028万吨，年产值总额达7610亿元。随着瓦楞纸箱产量的剧增，生产产生的废水量也不断增长，对环境的污染影响也越来越大。瓦楞纸箱厂废水可以分为4 类，第一类为印刷水墨废水，印刷设备生产过程中更换油墨颜料时清洗设备产生的水墨废水。该类废水CODcr在6000-25000mg/L，丙烯酸系列的水溶性树脂是废水中COD的主要组成部分，占比达80%以上。水墨废水SS和色度都超高，可生化性较差，排到环境中对环境造成污染严重，是较难处理的工业废水之一;第二类为淀粉废水，纸板瓦型粘糊过程中会产生淀粉废水，淀粉废水CODcr在 1500-3200mg/L，pH值在4-6，SS较高，可生化性较好;第三类为厂区人员冲厕所和洗浴废水，该类废水污染程度低，可直接进行生化处理;第四类为厂区食堂产生的餐饮废水，该类废水含固体悬浮物和油脂较多，因此需要隔油隔渣预处理后方能进行生化处理。
目前全国范围内有超过2000家瓦楞纸箱包装企业，这些企业中中小企业占比达90%以上。中小企业普遍存在对污水处理投入资金不足的现象，同时污水处理设施工艺落后，出水很难达到环保要求。随着人们对环境要求的提高，国家对包装行业提出了更高的环境保护标准。国家提出工业污染源全面达标排放，对不能稳定达标的工业企业进行全面改造，关闭不符合国家产业政策的污染严重的工业企业。全面推进节水型社会建设，加快工业节水改造，加强重点用水单位监管，鼓励一水多用、再生水利用等工程。因此每个纸箱包装行业厂家需要根据自身实际情况，对废水综合治理进行考虑，从而能够选出最佳工艺方法，降低废水治理成本，提高经济效益，减少环境污染。目前纸箱包装厂废水主要处理工艺“混凝沉淀+水解酸化+二级接触氧化+砂滤器”，设计出水标准基本以《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)中的B级标准为主，即CODcr≤500mg/L，BOD5≤350mg/L，NH3-N≤45mg/L，TP ≤8mg/L。该工艺污水处理系统占地面积大，处理效率低，运行费用较高，同时处理出水不能达到回用水标准，造成水资源浪费，增加生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种占地面积小，处理效率高，出水水质能达到回用水标准的瓦楞纸箱厂废水处理系统及方法。
为了实现上述目的，本发明所设计的瓦楞纸箱厂废水处理系统，包括依次贯通的预处理单元、废水调节池、厌氧MBBR池、好氧MBR池以及回用水池，其中预处理单元包括3个处理单元，分别是水墨废水处理单元、淀粉废水处理单元和厂区生活污水处理单元。
所述水墨废水处理单元包括第一格栅井、水墨废水调节池、第一管道混合器以及溶气气浮池，所述淀粉废水处理单元包括第二格栅井、淀粉废水调节池、第二管道混合器以及涡凹气浮池，所述厂区生活污水处理单元包括厕所废水支路、食堂废水支路以及玻璃钢化粪池和集水池，其中厕所废水支路和食堂废水支路同时与玻璃钢化粪池连接，所述厕所废水支路包括第三格栅井，所述食堂废水支路包括油水分离器;
所述第一管道混合器和第二管道混合器上均设有两个投加口，一个用于投加混凝剂，另一个用于投加助凝剂，其中混凝剂为5%的PAC溶液，助凝剂为 0.1%的PAM溶液;具体加药量根据实际进水水质决定。配药加药均由一体化配药加药装置中完成。
所述第一格栅井的格栅栅距为5毫米，材质为不锈钢。第二格栅井的格栅栅距为8毫米，材质为不锈钢。
所述水墨废水调节池、淀粉废水调节池内均设置有预曝气系统。
所述淀粉废水调节池内还设有pH计，同时配套液碱投加装置。
所述厌氧MBBR池底部安装穿孔布水管，内部设置潜水搅拌机，同时在厌氧MBBR池内投加球形悬浮生物填料和粉末活性炭。球形悬浮生物填料的比重为0.92-0.95g/cm3，比表面积为500-800m2/m3，投料比为池容的50-70%，粉末活性炭目数为200-300目，充填比重为0.4-0.45g/cm3，投料比为池容的3-5%。
所述好氧MBR池内部设置MBR膜组件，外部安装鼓风曝气设备。
所述溶气气浮池、涡凹气浮池、厌氧MBBR池和好氧MBR池同时连接有污泥浓缩池，所述污泥浓缩池连接有污泥脱水机，另外污泥浓缩池和污泥脱水机还同时与集水池相连接。
所述水墨废水、淀粉废水和厂区生活污水的水流量比例为1:2:7，厂区生活污水占比不低于70%。
其中厌氧MBBR池内的球形悬浮生物填料，包括呈球形的壳体，所述壳体内还套接有一个可纵向旋转的圆球体，在圆球体内套接有可横向旋转的椭圆体;所述壳体上分布有镂空的孔洞，所述圆球体上分布有镂空的小孔，所述椭圆体上分布有鳍片，每个鳍片之间分布有通槽。所述壳体、圆球体和椭圆体的材质是改性聚丙烯或者改性聚乙烯中的任一种。
所述改性聚丙烯是通过在聚丙烯的表面涂覆上亲水剂制得，所述亲水剂按重量份包括纳米二氧化硅5-10份、烷基酚聚氧乙烯醚10-15份、碳纳米管1-5 份、聚氯乙烯10-15份、乙醇50-60份、异丙醇10-15份、水30-40份。所述亲水剂的制备方法是按重量份将纳米二氧化硅5-10份、烷基酚聚氧乙烯醚10-15 份、碳纳米管1-5份、聚氯乙烯10-15份、乙醇50-60份、异丙醇10-15份、水 30-40份混合搅拌均匀后，静置24小时即可。
所述改性聚乙烯按重量份包括95份聚乙烯和5份改性剂，所述改性剂按重量份包括聚丙烯酸酯50-60份、聚乙二醇20-30份、聚偏氟乙烯10-15份、聚氨酯5-8份、磷酸锆2-3份、稀土1-3份。所述改性剂的制备方法是按重量份将聚丙烯酸酯50-60份、聚乙二醇20-30份、聚偏氟乙烯10-15份、聚氨酯5-8份、磷酸锆2-3份、稀土1-3份放入200-240℃的高温反应炉中，氮气保护下加热1-2h，待冷却后研磨成粉即得。所述改性聚乙烯的制备方法是按重量份将95份聚乙烯和5份改性剂于挤出机中加热熔融挤出，温度为200-220℃。
该球形悬浮生物填料由外至内包括壳体、圆球体和椭圆体，其中圆球体可纵向旋转，椭圆体可横向旋转。通过设置三个球体从而增加填料内部的水体流动性。填料内部水体流动性增加后能有两个有效的作用。第一，增加污水与填料上的生物膜的接触机会，从而增强污水处理效果;第二，使填料内部不容易堵塞，老化的生物膜脱膜容易，延长填料的使用和更换周期。通过设置多个内部结构体，尤其是椭圆体的鳍片，更是提高了填料球的比表面积。
所述壳体、圆球体和椭圆体的材质是改性聚丙烯或者改性聚乙烯中的任一种。这是由于聚丙烯和聚乙烯本体是相对疏水的，不利于污水中的微生物附着在上面形成生物膜，因此需要对其进行改性。
所述改性聚丙烯是通过在聚丙烯的表面涂覆上亲水剂制得，所述亲水剂中的烷基酚聚氧乙烯醚作为主要亲水成分，是一种非离子表面活性剂，它具有性质稳定、耐酸碱和成本低等特征。纳米二氧化硅和碳纳米管可以提高强度，聚氯乙烯作为助剂，提高亲水性。乙醇、异丙醇和水作为溶剂。
所述改性聚乙烯将重量份将95份聚乙烯和5份改性剂于挤出机中加热熔融挤出而得，所述改性剂中的聚丙烯酸酯、聚乙二醇和聚氨酯都可以提高聚乙烯的亲水性，聚丙烯酸酯的分子链上含有许多酯基、酯基，具有亲水性。聚乙二醇的链端羟基亲水，链中的醚键也亲水。聚偏氟乙烯可以提高防腐性，磷酸锆则提高强度，稀土作为催化剂，提高改性剂的亲水性。
本发明还公开了一种瓦楞纸箱厂废水处理方法，包括以下步骤：
a)水墨废水通道：对印刷车间产生的水墨废水进行单独收集，先经过第一格栅井，隔除大块悬浮物，然后进入水墨废水调节池，废水经过提升泵提升进入溶气气浮池，废水经过气浮池泥水分离后进入废水调节池。气浮池前设置两个管道混合器，一个投加混凝剂，另一个投加助凝剂。此处格栅栅距为5毫米，材质为不锈钢。水墨废水调节池内设置预曝气系统，对水墨废水进行预曝气调节，使废水水质均匀。调节池内设置超声波液位器控制提升泵的启停。由于水墨废水中的污染物浓度高，且难生化处理，所以这里选择气浮精度高的溶气气浮池，尽可能的减少油墨进入后续生化处理单元。
b)淀粉废水通道：对淀粉废水进行单独收集，先经过第二格栅井，隔除大块悬浮物，然后进入淀粉废水调节池，废水经过提升泵提升进入涡凹气浮池，废水经过气浮池泥水分离后进入废水调节池。气浮池前管道混合器内投加混凝剂和助凝剂。此处格栅栅距为8毫米，材质为不锈钢。淀粉废水调节池内设置预曝气系统，对淀粉废水进行预曝气调节，使废水水质均匀。调节池内设置pH计，同时配套液碱投加装置。由于淀粉废水pH值在4-6，不适合混凝反应，因此需要投加适量液碱调节淀粉废水pH值到6.5以上方可进行下一步混凝反应。调节池内设置超声波液位器控制提升泵的启停。由于淀粉废水中的污染物可生化性较好，因此这里选择气浮精度稍低，但是结构简单，能耗低的涡凹气浮池，减少废水处理成本。
c)厂区生活污水通道：厂区生活污水又可以分为冲厕所、洗浴废水和食堂餐饮废水，对食堂废水进行单独收集，先经过餐饮油水分离器，将废水中的食物残渣和动植物油隔除，然后废水进入玻璃钢化粪池进行厌氧预处理。其他冲厕所和洗浴废水经过第三格栅井处理后直接进入玻璃钢化粪池进行厌氧预处理。化粪池处理出水进入集水池。集水池内废水通过提升泵提升进入废水调节池。集水池内设置超声波液位器控制提升泵的启停。
d)厌氧MBBR池：废水调节池对水墨废水、淀粉废水及生活污水进行综合水质调节。废水调节池出水通过系统进水提升泵进入厌氧MBBR池。废水调节池内设置超声波液位器控制提升泵的启停，提升泵流量根据设计进水量确定。厌氧MBBR池底部安装穿孔布水管，使系统进水均匀，并起到一定的水力搅拌作用。厌氧MBBR池内设置潜水搅拌机，对池内的废水进行搅拌，增加水力流动性，提高生化处理效果。废水经过厌氧MBBR池的处理，废水中的大分子有机物水解成小分子易生化降解的有机物，提高废水的可生化性。厌氧 MBBR池内投加球形悬浮生物填料和粉末活性炭。球形悬浮生物填料的比重为0.92-0.95g/cm3，比表面积为500-800m2/m3，投料比为池容的50-70%，粉末活性炭目数为200-300目，充填比重为0.4-0.45g/cm3，投料比为池容的3-5%。厌氧MBBR池过水孔设置格栅网防止球形悬浮生物填料流入后面好氧MBR 池。
e)好氧MBR池：好氧MBR池是废水中的污染物去除最主要的场所，废水中的污染物在富氧的条件下，被好氧微生物高效降解。废水中的其他污染物被MBR膜有效截留，好氧MBR池中净化好的废水通过抽吸泵抽吸进入回用水池。好氧MBR池内部设置MBR膜组件，外部安装鼓风曝气设备。
f)回用水池：回用水池是起暂存回用水的作用，里面的清水通过水泵提升进入生产车间进行回用。
g)污泥处理：溶气气浮池、涡凹气浮池产生的污泥和厌氧MBBR池、好氧MBR 池产生的剩余污泥都进入污泥浓缩池。污泥在浓缩池内浓缩处理，上清液排放至集水池内。浓缩污泥通过污泥泵打入污泥脱水机进行脱水处理，脱水机产生的滤液进入集水池。泥饼干化后外运安全处理。
本发明得到的瓦楞纸箱厂废水处理系统及方法，其有益效果如下：
1、本系统用管道混合器代替混凝反应池，用气浮池代替混凝沉淀池，能有效节省构筑物占地面积，加速泥水分离，同时提高混凝反应效果。
2、引入生活污水的重要作用是增加废水的可生化性，对难降解的水墨废水起到稀释作用。同时生活污水中含有大量的氮、磷等营养盐，可以节省后续生化处理单元营养盐的投加量，降低运行成本。
3、采用厌氧MBBR池代替传统的水解酸化池，提高水解效率。MBBR工艺在相同的负荷条件下能比普通工艺节省20-30%的反应容积，因此节省占地面积。4、用好氧MBR池代替传统的两级接触氧化池+沉淀池工艺，节省占地面积，提升出水水质，使系统出水达到高标准的回用水要求。