專利名稱：厭氧－好氧處理實(shí)現(xiàn)廢紙?jiān)旒垙U水零排放處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境工程，水污染控制與節(jié)水技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及實(shí)現(xiàn)造紙工業(yè)廢水的回用與零排放的處理工藝。
背景技術(shù)：
造紙工業(yè)廢水治理工藝一直是國內(nèi)外水污染控制領(lǐng)域重點(diǎn)研究解決的技術(shù)。國內(nèi)外很早已經(jīng)提出了在造紙車間白水封閉循環(huán)的概念，一些歐洲的造紙廠也曾經(jīng)在廢紙為原料的工廠的作了零排放的嘗試。零排放意味著水資源的節(jié)約和水污染的完全控制，也意味著物料和能源的回收，是體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)思想的重要技術(shù)。但是，造紙過程廢水的循環(huán)使用必然導(dǎo)致有害物質(zhì)的積累。在通常生產(chǎn)系統(tǒng)中，對于一定的生產(chǎn)量，廢水的濃度與其排水量成反比，排水越少，濃度越大。而對于完全沒有廢水排放的零排放系統(tǒng)，污染物必然積累到極高的水平，如果沒有合理的循環(huán)水處理消除這種積累，并達(dá)到造紙過程對水質(zhì)量的要求，零排放是不可能實(shí)現(xiàn)的。
與此同時(shí)，廢水的厭氧處理技術(shù)以其運(yùn)行成本低、節(jié)約能源、剩余污泥量少、污泥處置容易等優(yōu)點(diǎn)，在廢水處理中正發(fā)揮著越來越大的作用。目前厭氧處理技術(shù)在國外造紙工業(yè)中主要應(yīng)用的領(lǐng)域包括廢紙制漿造紙廢水、機(jī)械漿和化學(xué)機(jī)械漿(TMP、CTMP和APMP)廢水、半化學(xué)漿(NSSC)廢水以及堿法黑液蒸發(fā)冷凝液。但是，我國造紙行業(yè)廢水處理卻極少應(yīng)用厭氧技術(shù)，厭氧技術(shù)在我國造紙工業(yè)廢水污染控制領(lǐng)域里存在較大差距和很大的發(fā)展空間。
廢紙?jiān)旒堖^程水的循環(huán)使用一般容易產(chǎn)生以下問題(1)微生物生長問題形成粘液和絲狀生長的微生物因能夠附著在器壁而易于生長，成團(tuán)的帶粘液的微生物與纖維一起形成所謂的腐漿，造成紙面的空洞、透明點(diǎn)等紙病，甚至引起抄造斷頭。
微生物的大量生長主要由于封閉循環(huán)后溶解性有機(jī)物質(zhì)大量積累(例如大量的揮發(fā)性脂肪酸)，同時(shí)水溫上升，為微生物生長創(chuàng)造了條件。
(2)膠粘物膠粘物是指工藝過程中形成的具有膠粘性的憎水和部分憎水的物質(zhì)，或者來自廢紙?jiān)现械挠∷⒂湍⒛z粘劑、涂布組分和各類添加劑。膠粘物可以存在于水中，也可沉積于毛布、銅網(wǎng)以及其它設(shè)備表面，危害造紙過程。
(3)陰離子陰離子垃圾是溶解的或膠體的對造紙過程有害的陰離子，它們會導(dǎo)致造紙濕部添加劑用量增加或車速降低。
陰離子主要來自造紙過程的添加劑，例如變性淀粉、羧甲基纖維素、以及紙張的涂布組分。
(4)鹽的積累和腐蝕問題廢水中的CaCO3和大量的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)緩慢反應(yīng)，生成CO2，引起氣泡和泡沫，影響紙機(jī)操作，產(chǎn)生紙病和斷頭。Ca2+還會和VFA、樹脂酸、SO42-在紙機(jī)的表面特別是網(wǎng)部形成樹脂酸鈣和石膏垢層，造成糊網(wǎng)等類似樹脂障礙的操作故障。
鹽的積累還會引起化學(xué)和電化學(xué)腐蝕。SO42-在腐蝕中扮演重要角色，腐蝕也由高濃度VFA引起，細(xì)菌的生長同樣引起腐蝕問題。溫度的上升增加了腐蝕速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種通過厭氧-好氧處理廢紙?jiān)旒垙U水，能夠?qū)崿F(xiàn)造紙廢水的回用和完全的無廢水排放，即零排放，并能夠降低紙張生產(chǎn)成本和廢水處理成本，節(jié)約能源、水資源和原材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的首先，將紙板生產(chǎn)線產(chǎn)生的廢水D即循環(huán)水，經(jīng)園網(wǎng)過濾回收廢水中的纖維，作為造紙?jiān)纤图埌迳a(chǎn)線，園網(wǎng)網(wǎng)目為60目，回收纖維后的廢水順序進(jìn)入一沉池和1#集水池，水的流率控制為每噸紙30-60立方米，1#集水池中40-70％水可作為回用水A供紙板生產(chǎn)線，其余水送入?yún)捬醴磻?yīng)器，在以下控制條件下，通過微生物去除有機(jī)污染物并產(chǎn)生生物軟化作用；負(fù)荷8-12kgCOD/m3.d的條件下，厭氧反應(yīng)器(4)的運(yùn)行條件控制為pH是6.8-7.2、污泥濃度25-30gVSS/L、泥齡150-200日、出水揮發(fā)性脂肪酸小于3mmol/l；其次，將厭氧反應(yīng)器的出水送入好氧池進(jìn)行好氧生物處理，好氧池的容積負(fù)荷為1-2kgCOD/m3.d，好氧處理的條件為pH為7.5-8.0、水力停留時(shí)間10-16小時(shí)、氧含量1-4mg/L，在好氧池內(nèi)，采用供氣式低壓射流曝氣器，好氧處理后的水流入二沉池，二沉池進(jìn)行泥水分離，表面負(fù)荷為1.0-1.2m3/m2.h，下部污泥送回厭氧反應(yīng)器，送回厭氧反應(yīng)器的污泥量為造紙產(chǎn)量的千分之一，上部清水是已經(jīng)除去有機(jī)物并已經(jīng)軟化的循環(huán)水，化學(xué)需氧量COD＜100mg/l，生化需氧量BOD＜30mg/l，它們進(jìn)入2#集水池，其中50-60％作為回用水B回用于紙板生產(chǎn)線，其余部分經(jīng)過快濾池，過濾速度7-8m3/m2.h，進(jìn)入3#集水池，作為回用水C，其懸浮物濃度小于30mg/l，送紙板生產(chǎn)線，厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的污泥送厭氧污泥池，從而完成整個(gè)生產(chǎn)用水的閉路循環(huán)和廢水零排放。
本發(fā)明的技術(shù)效果(1)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)廢紙?jiān)旒堖^程的完全的無廢水排放，清水用量降低到大約2-3米3/噸紙。從而在防治污染、節(jié)約水資源方面具有明顯的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。
(2)本發(fā)明采用的廢水厭氧-好氧生物處理工藝具有運(yùn)行成本低、節(jié)約能源、污泥處置容易等優(yōu)勢。
(3)通過厭氧和好氧反應(yīng)器作用，廢水系統(tǒng)中揮發(fā)性脂肪酸可以容易地在厭氧過程中除去，去除率高達(dá)99％。廢水處理系統(tǒng)中，對化學(xué)需氧量COD、生化需氧量BOD、懸浮物SS和Ca、Mg離子等污染物有很好的去除效果。經(jīng)過處理后，水的粘度下降，BOD和SS下降到很低，澄清度提高，循環(huán)水不再變質(zhì)，腐漿問題不會發(fā)生，水的硬度控制在一定的范圍，完全滿足水回用的需要。本發(fā)明能有效地解決包括封閉循環(huán)和零排放后有機(jī)酸和鹽積累引起的腐蝕、腐漿、產(chǎn)品臭味、操作條件惡化、二次膠粘物引起的樹脂障礙、“陰離子垃圾”引起的濕部添加劑用量增加、鈣積累引起的水硬度上升、設(shè)備結(jié)垢、紙機(jī)斷頭增加的問題。
(4)本發(fā)明通過厭氧和好氧工藝，在去除污染物的同時(shí)，完成循環(huán)水的生物軟化。經(jīng)過生物處理，厭氧反應(yīng)器去除CaCO3的速率達(dá)到0.15kg/m3.d，好氧反應(yīng)器的軟化效率達(dá)到0.21kg/m3.d，廢水的CaCO3硬度維持在4.5mmol/L以下。
(5)本發(fā)明處理工藝，每生產(chǎn)一噸紙僅產(chǎn)生1.2公斤剩余生物污泥，大大節(jié)約了污泥處理費(fèi)用，一般可以不需要污泥濃縮的濃縮池，也不需要污泥脫水的機(jī)械脫水設(shè)備，因此也省略了配套的脫水機(jī)房、脫水劑的溶解計(jì)量和投放設(shè)備和壓濾機(jī)的沖洗泵，成本明顯降低。


附圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明參照圖1所示，將紙板生產(chǎn)線10產(chǎn)生的廢水D即循環(huán)水，經(jīng)園網(wǎng)過濾1回收廢水中的纖維，作為造紙?jiān)纤图埌迳a(chǎn)線10，園網(wǎng)網(wǎng)目為60目，回收纖維后的廢水順序進(jìn)入一沉池2和1#集水池3，水的流率控制為每噸紙30-60立方米，1#集水池3中40-70％水可作為回用水A供紙板生產(chǎn)線10，其余水送入?yún)捬醴磻?yīng)器4，在以下控制條件下，通過微生物去除有機(jī)污染物并產(chǎn)生生物軟化作用，負(fù)荷8-12kgCOD/m3.d的條件下，厭氧反應(yīng)器4的運(yùn)行條件控制為pH是6.8-7.2、污泥濃度25-30gVSS/L、泥齡150-200日、出水揮發(fā)性脂肪酸小于3mmol/l；其次，將厭氧反應(yīng)器4的出水送入好氧池5進(jìn)行好氧生物處理，好氧池5的容積負(fù)荷為1-2kgCOD/m3.d，好氧處理的條件為pH為7.5-8.0、水力停留時(shí)間10-16小時(shí)、氧含量1-4mg/L，在好氧池5內(nèi)，采用供氣式低壓射流曝氣器，好氧處理后的水流入二沉池6，二沉池6進(jìn)行泥水分離，表面負(fù)荷為1.0-1.2m3/m2.h，下部污泥送回厭氧反應(yīng)器4，送回厭氧反應(yīng)器4的污泥量為造紙產(chǎn)量的千分之一，上部清水是已經(jīng)除去有機(jī)物并已經(jīng)軟化的循環(huán)水，化學(xué)需氧量COD＜100mg/l，生化需氧量BOD＜30mg/l，它們進(jìn)入2#集水池7，其中50-60％作為回用水B回用于紙板生產(chǎn)線10，其余部分經(jīng)過快濾池8，過濾速度7-8m3/m2.h，進(jìn)入3#集水池9，作為回用水C，其懸浮物濃度小于30mg/l，送紙板生產(chǎn)線10，厭氧反應(yīng)器4產(chǎn)生的污泥送厭氧污泥池11，從而完成整個(gè)生產(chǎn)用水的閉路循環(huán)和廢水零排放。
在廢水零排放的同時(shí)，每噸紙的生產(chǎn)還要補(bǔ)充大約2-3噸清水，用以平衡紙張干燥的蒸發(fā)過程、廢水處理的曝氣以及紙張篩選等環(huán)節(jié)形成的水分損失。
在此工藝中循環(huán)水的回用根據(jù)用水質(zhì)量要求，采用分段分級回用，在減少用水量的基礎(chǔ)上，進(jìn)入水處理系統(tǒng)的廢水量減少、廢水的濃度增加。采用低污泥的厭氧+好氧處理工藝，只產(chǎn)生少量污泥，甚至可以較長時(shí)間不排泥。厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的厭氧污泥，正常條件下每年排放兩到四次，因此污泥處置系統(tǒng)大為簡化、成本大大降低。厭氧污泥可作為其它反應(yīng)器的接種污泥，也可作為高級的有機(jī)肥。此外由于只有少量的剩余有機(jī)物進(jìn)入好氧處理，好氧池產(chǎn)生的剩余污泥量也很少。在本工藝中，這些少量的好氧剩余污泥，還要進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器內(nèi)進(jìn)一步消化，最終每生產(chǎn)1噸紙得到的總的剩余污泥量只有1.5公斤(絕干)，而且其性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定化的厭氧污泥。這樣大大簡化了運(yùn)行和投資成本，也簡化了操作。
循環(huán)水的處理又分為一、二、三級，以便滿足不同質(zhì)量要求的回用水質(zhì)的要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最低的水處理成本。一級處理即初級處理，主要實(shí)現(xiàn)固液分離，可以通過一沉池完成，回收纖維后的循環(huán)水部分回用，部分進(jìn)入二級處理(即生物處理)。
二級處理是循環(huán)水處理的核心部分，它由厭氧-好氧生物反應(yīng)器組成，其功用是去除大量有機(jī)污染物和實(shí)現(xiàn)水的生物軟化。在這里，廢水先后通過厭氧和好氧生物反應(yīng)器，在微生物的作用下，絕大多數(shù)的污染物(包括引起腐漿和臭味的VFA、對造紙過程不利的陰離子垃圾和膠粘物)被分解為水、二氧化碳等無害物，例如揮發(fā)性脂肪酸(VFA)可以去除99％以上，生化需氧量(BOD)可以去除97％以上。厭氧處理產(chǎn)生大量的CO2，水中CO2的處于過飽和狀態(tài)，從而與水中的Ca+2離子作用產(chǎn)生CaCO3沉淀，水的硬度下降，因此解決了循環(huán)水的Ca+2離子積累問題。CaCO3沉淀部分發(fā)生在厭氧后的好氧處理中，曝氣作用使CO2氣提除去，pH的上升又使部分的CaCO3沉淀發(fā)生。CaCO3的去除量與原料中CaCO3含量有關(guān)，生物處理系統(tǒng)處理后，一般循環(huán)水的濃度在4-5mmol CaCO3/l。經(jīng)過生物處理的循環(huán)水水質(zhì)已滿足絕大部分生產(chǎn)用水要求。
經(jīng)過二級處理的循環(huán)水有一部分進(jìn)入三級處理系統(tǒng)(即深層處理)，以便得到澄清度很高的出水，滿足水質(zhì)要求最高的生產(chǎn)用水要求，例如毛布洗滌、真空泵水封等的要求。
權(quán)利要求
1.厭氧-好氧處理實(shí)現(xiàn)廢紙?jiān)旒垙U水零排放處理工藝，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行首先，將紙板生產(chǎn)線(10)產(chǎn)生的廢水D即循環(huán)水，經(jīng)園網(wǎng)過濾(1)回收廢水中的纖維，作為造紙?jiān)纤图埌迳a(chǎn)線(10)，園網(wǎng)網(wǎng)目為60目，回收纖維后的廢水順序進(jìn)入一沉池(2)和1#集水池(3)，水的流率控制為每噸紙30-60立方米，1#集水池(3)中40-70％水可作為回用水A供紙板生產(chǎn)線(10)，其余水送入?yún)捬醴磻?yīng)器(4)，在以下控制條件下，通過微生物去除有機(jī)污染物并產(chǎn)生生物軟化作用負(fù)荷8-12kgCOD/m3.d的條件下，厭氧反應(yīng)器(4)的運(yùn)行條件控制為pH是6.8-7.2、污泥濃度25-30gVSS/L、泥齡150-200日、出水揮發(fā)性脂肪酸小于3mmol/l；其次，將厭氧反應(yīng)器(4)的出水送入好氧池(5)進(jìn)行好氧生物處理，好氧池(5)的容積負(fù)荷為1-2kgCOD/m3.d，好氧處理的條件為pH為7.5-8.0、水力停留時(shí)間10-16小時(shí)、氧含量1-4mg/L，在好氧池(5)內(nèi)，采用供氣式低壓射流曝氣器，好氧處理后的水流入二沉池(6)，二沉池(6)進(jìn)行泥水分離，表面負(fù)荷為1.0-1.2m3/m2.h，下部污泥送回厭氧反應(yīng)器(4)，送回厭氧反應(yīng)器(4)的污泥量為造紙產(chǎn)量的千分之一，上部清水是已經(jīng)除去有機(jī)物并已經(jīng)軟化的循環(huán)水，化學(xué)需氧量COD＜100mg/l，生化需氧量BOD＜30mg/l，它們進(jìn)入2#集水池(7)，其中50-60％作為回用水B回用于紙板生產(chǎn)線(10)，其余部分經(jīng)過快濾池(8)，過濾速度7-8m3/m2.h，進(jìn)入3#集水池(9)，作為回用水C，其懸浮物濃度小于30mg/l，送紙板生產(chǎn)線(10)，厭氧反應(yīng)器(4)產(chǎn)生的污泥送厭氧污泥池(11)，從而完成整個(gè)生產(chǎn)用水的閉路循環(huán)和廢水零排放。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種厭氧－好氧處理實(shí)現(xiàn)廢紙?jiān)旒垙U水零排放處理工藝，將紙板生產(chǎn)線產(chǎn)生的廢水D即循環(huán)水，經(jīng)圓網(wǎng)過濾回收廢水中的纖維，作為造紙?jiān)纤图埌迳a(chǎn)線，回收纖維后的廢水順序進(jìn)入一沉池和文檔編號D21F1/74GK1710193SQ200510042779
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者賀延齡, 皇甫浩 申請人:西安交通大學(xué)