本發(fā)明屬于造紙廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種造紙廢水處理系統(tǒng)及處理工藝。
背景技術(shù)：
我國造紙工業(yè)廢水排放量及COD排放量均居我國各類工業(yè)排放量的首位，造紙工業(yè)對水環(huán)境的污染最為嚴(yán)重，它不但是我國造紙工業(yè)污染防治的首要問題，也是全國工業(yè)廢水進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理和節(jié)水的首要問題。如何消除造紙廢水污染并使廢液中的寶貴資源得到利用是一項具有重大社會意義和經(jīng)濟(jì)價值的工作，應(yīng)當(dāng)十分重視。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國日益面臨淡水資源短缺、原料匱乏的問題，而另一方面，水污染也越來越嚴(yán)重。近年來，經(jīng)多方不懈努力，造紙工業(yè)水污染防治已經(jīng)取得了一定的成績，雖然紙及紙板產(chǎn)量逐年增加，但是排放廢水中的COD卻逐年降低。但是，目前造紙行業(yè)約占排放總量50％的廢水尚未進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理，造紙廢水處理后再循環(huán)利用的更是少之又少，因此，造紙廢水污染防治和循環(huán)使用任務(wù)艱巨。
目前申請企業(yè)內(nèi)建有一套污水處理站及中水回用處理系統(tǒng)。污水處理站主要處理來自生產(chǎn)車間排出的造紙廢水，采用“氣浮+生化處理”工藝，中水回用系統(tǒng)原水來自污水系統(tǒng)達(dá)標(biāo)排放污水，采用“超濾+反滲透”工藝，出水回用于生產(chǎn)。超濾、RO在運(yùn)行過程中產(chǎn)生一定量的濃水，其中CODcr約100～200mg/1，不能直接外排，需進(jìn)行深度處理至CODcr≤50mg/l。也就是說現(xiàn)有技術(shù)中的造紙廢水處理系統(tǒng)存在濃水無法深度處理而直接濃排放的問題，不符合國家最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，對環(huán)境影響比較大，因此急需一種可以對造紙濃水深度處理的系統(tǒng)來對高濃高鹽等難以進(jìn)行生化降解的濃水進(jìn)行進(jìn)一步處理后達(dá)到國家最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放或回用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對目前存在的問題，本發(fā)明提供一種新的造紙廢水處理系統(tǒng)及處理工藝，該系統(tǒng)和處理工藝能夠有效的將造紙廢水處理到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，并且能夠大部分回用，小部分排放。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種造紙廢水處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括順次連接的濃水pH值調(diào)節(jié)池、凈水劑專用反應(yīng)器、氣浮分離機(jī)、淺層過濾器、活性炭-臭氧反應(yīng)器(GAC反應(yīng)器)、重力無閥過濾器和污泥池，所述濃水pH值調(diào)節(jié)池和凈水劑專用反應(yīng)器之間設(shè)有一級提升泵，所述平流氣浮裝置和淺層過濾器之間設(shè)有二級提升泵，并且氣浮分離機(jī)、淺層過濾器也均與污泥池連接。
進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括堿加入裝置，所述堿加入裝置與濃水pH值調(diào)節(jié)池相連。其中所采用的堿可選NaOH，使用時事先對NaOH進(jìn)行溶解，形成一定濃度的NaOH溶液，根據(jù)所要達(dá)到的pH值要求加入適量的NaOH溶液。
上述造紙廢水處理系統(tǒng)中，凈水劑可以手動加入，還可以通過系統(tǒng)自動加入，自動加入時造紙廢水處理系統(tǒng)還包括凈水劑加入裝置，所述凈水劑加入裝置與凈水劑專用反應(yīng)器連接。還包括PAC加入裝置，所述PAC加入裝置也與凈水劑專用反應(yīng)器連接。
上述造紙廢水處理系統(tǒng)中，還包括PAM加入裝置，所述PAM加入裝置與氣浮分離機(jī)相連。
更進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括臭氧發(fā)生器，所述臭氧發(fā)生器與活性炭-臭氧反應(yīng)器連接。
優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括廢水再利用系統(tǒng)和原污水站的污泥處理系統(tǒng)，所述廢水再利用系統(tǒng)與重力無閥過濾器相連，原污水站的污泥處理系統(tǒng)與污泥池相連。
利用上述造紙廢水處理系統(tǒng)處理廢水的工藝，其具體步驟包括：
(1)將需要處理的造紙濃水引入濃水pH值調(diào)節(jié)池，然后加入堿溶液對濃水的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)；
(2)pH值調(diào)節(jié)后的濃水再通過一級提升泵泵入凈水劑專用反應(yīng)器中，與此同時，凈水劑加入裝置中的凈水劑和PAC加入裝置中的PAC均加入到凈水劑專用反應(yīng)器中對濃水進(jìn)行反應(yīng)處理；
(3)經(jīng)過步驟(2)處理后的濃水進(jìn)入氣浮分離機(jī)，與此同時，PAM加入裝置中的PAM加入到氣浮分離機(jī)中初步進(jìn)行固液分離，分離出來的固體進(jìn)入污泥池，液體經(jīng)過二級提升泵繼續(xù)進(jìn)入淺層過濾器進(jìn)行物理過濾；
(4)經(jīng)過淺層過濾器過濾分離出來的固體進(jìn)入污泥池，液體繼續(xù)進(jìn)入活性炭-臭氧反應(yīng)器進(jìn)行氧化反應(yīng)；
(5)氧化后的水繼續(xù)進(jìn)入重力無閥過濾器進(jìn)行物理過濾，保證末段SS的去除，達(dá)標(biāo)后的進(jìn)入廢水再利用系統(tǒng)進(jìn)行重新利用，不達(dá)標(biāo)的廢水繼續(xù)進(jìn)入原污水站的污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行下一輪的處理。
上述處理工藝中，在濃水pH值調(diào)節(jié)池中將濃水的pH值調(diào)為8～9。
優(yōu)選地，所述凈水劑為螯合劑，COD降解通過吸附、螯合、絮凝沉降等作用去除廢水中的有機(jī)物，該藥物的螯合劑能與該廢水中多種有機(jī)物發(fā)生螯合反應(yīng)。凈水劑的用量為150～200ppm；PAC的用量為20～50ppm，PAM的用量為2～3ppm。
優(yōu)選地，上述處理工藝中，所述臭氧的投加量為20～40g/噸水。
本發(fā)明所采用的活性炭-臭氧(GAC)工藝是利用顆?；钚蕴勘砻婀倌軋F(tuán)激發(fā)臭氧分解的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，以促進(jìn)臭氧氧化水中有機(jī)物，其總體反應(yīng)為：
Q3+Cπ+3H2O+2e-→Cπ-H3O++O2+3OH-
這是顆?；钚蕴繉Τ粞醯拇呋饔谩C(jī)理上是活性炭官能團(tuán)的存在增加了π電子，從而增加了活性炭和水分子產(chǎn)生OH-離子的相互作用，更多的OH-存在。OH-離子通過和臭氧反應(yīng)產(chǎn)生更多的自由基·OH(O3+H2O→O2+2OH-)。
在弱堿狀態(tài)下，臭氧分解成活潑的羥基自由基，活性炭在整個降解過程中起到吸附劑和激發(fā)劑兩種主要作用。作為吸附劑，顆?；钚蕴堪延袡C(jī)物吸附在其表面；而作為激發(fā)劑，它促進(jìn)了臭氧通過形成·OH自由基的轉(zhuǎn)移過程。·OH自由基催化臭氧能將生物降解化合物分解比原來的分子尺寸更小的氧化副產(chǎn)物，最終分解成H2O、CO2。
本發(fā)明所采用的凈水劑專用反應(yīng)器，通過加入合適量的凈水劑，對經(jīng)過pH值調(diào)解的濃水進(jìn)行處理。
氣浮機(jī)：濃水經(jīng)加藥反應(yīng)后，進(jìn)入氣浮機(jī)，高度分散的微小氣泡附著在懸浮物顆粒上利用浮力原理實(shí)現(xiàn)固液分離。并設(shè)置淺層過濾，盡量減少進(jìn)入后級GAC反應(yīng)器的SS，防止設(shè)備的淤積污泥堵塞。
淺層過濾器：由若干個過濾單元并列組合而成。當(dāng)系統(tǒng)處于過濾狀態(tài)時，未經(jīng)過濾的水通過獨(dú)特的布水器均勻布水，水以層流狀態(tài)通過濾器內(nèi)的填料層(精制均粒石英砂/石榴石)。當(dāng)水流過填料層時，雜質(zhì)被截留在填料層內(nèi)。過濾器底部有多個均勻分布的集水器，將過濾后的水均勻地收集并引出，平流過濾，可以使過濾器在高流速下過濾，仍可達(dá)到較好過濾的效果。
隨著雜質(zhì)在填料層中不斷聚積，內(nèi)部壓頭損失將不斷增大。當(dāng)進(jìn)、出水壓頭損失達(dá)到設(shè)定值時，系統(tǒng)將自動激活定壓裝置使其轉(zhuǎn)換至反洗狀態(tài)，當(dāng)此臺反洗結(jié)束，水力閥改變給水方向從而實(shí)現(xiàn)逐臺反洗，更便于清洗聚積起來的雜質(zhì)。
當(dāng)單個罐體處于反洗狀態(tài)時，其它罐體過濾仍然繼續(xù)。過濾后的清潔水部分用來反洗標(biāo)準(zhǔn)單元砂缸，其余仍送到用戶處。反沖洗污水則通過水力閥的反洗排水口被排出。在高速砂缸高效過濾系統(tǒng)中，特殊的集水器設(shè)計可使填料之間填料相互搓洗，最大限度地提高反沖洗效率，減少所需的反洗水(清潔水)，同時反洗時沒有跑料現(xiàn)象。一個標(biāo)準(zhǔn)單元砂缸反洗為2-3分鐘，反沖洗結(jié)束，標(biāo)準(zhǔn)單元砂缸內(nèi)部壓頭損失減小到合理范圍，定壓裝置給出復(fù)原信號，水力閥恢復(fù)到過濾狀態(tài)，下一個標(biāo)準(zhǔn)單元砂缸則準(zhǔn)備進(jìn)入反洗狀態(tài)。
重力無閥過濾器：經(jīng)過GAC高級氧化的污水進(jìn)入重力無閥過濾器進(jìn)行物理過濾，保證末段SS的去除，達(dá)標(biāo)后排放。
重力無閥過濾器是一種利用石英砂或白煤、礦石等粒狀濾料對污水進(jìn)行快速過濾而達(dá)到截留水中懸浮固體和部分細(xì)菌、微生物等目的設(shè)備。本過濾器以自身清水區(qū)的水量，在虹吸水頭作用下進(jìn)行反沖洗，因此無需像其他過濾器那樣必需設(shè)置反沖泵。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明采用在平流氣浮之前加入凈水劑和PAC進(jìn)行處理，能夠有效地去除廢水中的有機(jī)物，然后采用氣浮+淺層過濾+GAC高級氧化+無閥過濾器依次對其進(jìn)行處理，最終能夠達(dá)到出水COD≤50mg/L，BOD≤10，SS≤10mg/L，氨氮≤5mg/L。該系統(tǒng)能夠有效的將造紙廢水處理到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，并且能夠大部分回用，小部分排放。
附圖說明
圖1是本發(fā)明造紙廢水處理系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的具體實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”或“包括”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。說明書后續(xù)描述為實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說明書的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
實(shí)施例1
一種造紙廢水處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括順次連接的濃水pH值調(diào)節(jié)池、凈水劑專用反應(yīng)器、氣浮分離機(jī)、淺層過濾器、活性炭-臭氧反應(yīng)器、重力無閥過濾器和污泥池，所述濃水pH值調(diào)節(jié)池和凈水劑專用反應(yīng)器之間設(shè)有一級提升泵，所述平流氣浮裝置和淺層過濾器之間設(shè)有二級提升泵，并且氣浮分離機(jī)、淺層過濾器也均與污泥池連接。
所述系統(tǒng)還包括堿加入裝置、凈水劑加入裝置、PAC加入裝置、PAM加入裝置、臭氧發(fā)生器，所述堿加入裝置與濃水pH值調(diào)節(jié)池相連，所述凈水劑加入裝置和PAC加入裝置均與凈水劑專用反應(yīng)器連接，所述PAM加入裝置與氣浮分離機(jī)相連，所述臭氧發(fā)生器與活性炭-臭氧反應(yīng)器連接。
更進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括廢水再利用系統(tǒng)和原污水站的污泥處理系統(tǒng)，所述廢水再利用系統(tǒng)與重力無閥過濾器相連，原污水站的污泥處理系統(tǒng)與污泥池相連。
本發(fā)明造紙廢水的具體處理過程如下：
將需要處理的造紙濃水引入濃水pH值調(diào)節(jié)池，然后加入一定濃度的堿溶液對濃水的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，再通過一級提升泵將濃水泵入凈水劑專用反應(yīng)器中，與此同時，凈水劑加入裝置中的凈水劑和PAC加入裝置中的PAC將根據(jù)實(shí)際需要加入到凈水劑專用反應(yīng)器中對濃水進(jìn)行反應(yīng)處理，然后進(jìn)入氣浮分離機(jī)，與此同時，PAM加入裝置中的PAM加入到氣浮分離機(jī)中初步進(jìn)行固液分離，分離出來的固體進(jìn)入污泥池，液體經(jīng)過二級提升泵繼續(xù)進(jìn)入淺層過濾器進(jìn)行物理過濾，同樣分離出來的固體進(jìn)入污泥池，液體繼續(xù)進(jìn)入活性炭-臭氧反應(yīng)器進(jìn)行氧化反應(yīng)，利用顆?；钚蕴勘砻婀倌軋F(tuán)激發(fā)臭氧分解的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，促進(jìn)臭氧氧化水中有機(jī)物達(dá)到去除有機(jī)物的目的，氧化后的水繼續(xù)進(jìn)入重力無閥過濾器進(jìn)行物理過濾，保證末段SS的去除，達(dá)標(biāo)后的進(jìn)入廢水再利用系統(tǒng)進(jìn)行重新利用(用以造紙車間濕法除塵、辦公生活區(qū)域沖廁、道路噴灑等)，不達(dá)標(biāo)的廢水繼續(xù)進(jìn)入原污水站的污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行下一輪的處理。
實(shí)施例2一種造紙廢水處理工藝，其具體步驟包括：
(1)將需要處理的造紙濃水引入濃水pH值調(diào)節(jié)池，然后加入堿溶液對濃水的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)；
(2)pH值調(diào)節(jié)后的濃水再通過一級提升泵泵入凈水劑專用反應(yīng)器中，與此同時，凈水劑加入裝置中的凈水劑加入到凈水劑專用反應(yīng)器中對濃水進(jìn)行反應(yīng)處理；
(3)經(jīng)過步驟(2)處理后的濃水進(jìn)入氣浮分離機(jī)，與此同時，PAM加入裝置中的PAM加入到氣浮分離機(jī)中初步進(jìn)行固液分離，分離出來的固體進(jìn)入污泥池，液體經(jīng)過二級提升泵繼續(xù)進(jìn)入淺層過濾器進(jìn)行物理過濾；
(4)經(jīng)過淺層過濾器過濾分離出來的固體進(jìn)入污泥池，液體繼續(xù)進(jìn)入活性炭-臭氧反應(yīng)器進(jìn)行氧化反應(yīng)；
(5)氧化后的水繼續(xù)進(jìn)入重力無閥過濾器進(jìn)行物理過濾，保證末段SS的去除，達(dá)標(biāo)后的進(jìn)入廢水再利用系統(tǒng)進(jìn)行重新利用，不達(dá)標(biāo)的廢水繼續(xù)進(jìn)入原污水站的污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行下一輪的處理。
上述處理工藝中，在濃水pH值調(diào)節(jié)池中將濃水的pH值調(diào)為8.5。
所述凈水劑為螯合劑，COD降解通過吸附、螯合、絮凝沉降等作用去除廢水中的有機(jī)物，該藥物的螯合劑能與該廢水中多種有機(jī)物發(fā)生螯合反應(yīng)。所述凈水劑的用量為200ppm；PAC的用量為30ppm，PAM的用量為2ppm。所述臭氧的投加量為20g/噸水。
為了進(jìn)一步證明本發(fā)明的有效性，申請人進(jìn)行了如下中試試驗(yàn)，具體如下：
一、所采用的主要儀器的規(guī)格如下：
1、濃水pH值調(diào)節(jié)池
2、凈水劑專用反應(yīng)器
3、氣浮分離機(jī)
4、淺層過濾器
5、活性炭-臭氧反應(yīng)器(GAC高級氧化器)
6、重力無閥過濾器
7、PAM加入裝置
8、凈水劑加藥裝置
9、堿(NaOH)加入裝置
10、污泥池
11、設(shè)備間
12、配電房
二、中試試驗(yàn)
系統(tǒng)試驗(yàn)的進(jìn)水水量為1m3/h。凈水劑(螯合劑)、PAC、PAM配置的濃度分別為，2％、1％、0.1％。根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)節(jié)加藥量，并且記錄每天的加藥量。表1為中試試驗(yàn)監(jiān)測的水質(zhì)情況。
1、6月15日至6月17日，試驗(yàn)初期只投加臭氧，測得進(jìn)水CODcr平均值102.45mg/L，出水CODcr平均值60.45mg/L左右，平均去除率約為41％。
2、6月20日，試驗(yàn)初期，凈水劑、PAC、PAM投加量處于摸索調(diào)整階段，有機(jī)物去除率波動較大，因此當(dāng)天數(shù)據(jù)參考價值不大。
3、6月22日至7月13日系統(tǒng)正常運(yùn)行，RO濃水CODcr平均值約為123.8mg/L，凈水劑專用反應(yīng)器處理后CODcr平均值約為51.68mg/L，活性炭-臭氧反應(yīng)器(GAC高級氧化裝置)處理后CODcr平均值約為33.37mg/L。臭氧、PAM的加藥量保持不變，調(diào)節(jié)凈水劑、PAC的投機(jī)量，當(dāng)凈水劑的加藥量為200ppm、PAC的加藥量為30ppm、PAM的加藥量為2ppm、臭氧的投加量為20g/t時，處理后的出水COD穩(wěn)定在40mg/L以下。
表1監(jiān)測的水質(zhì)情況
三、實(shí)際加藥量計算：
設(shè)計水量，日處理量為1000噸，按24小時運(yùn)行，每小時的處理能力為45噸，變化系數(shù)K為1.1。
1、凈水劑加入量
根據(jù)中試結(jié)果，按照以下加入量和濃度進(jìn)行計算：凈水劑投加量，200ppm；濃度，2％。
2、PAC的加入量
根據(jù)中試結(jié)果，PAC投加量為30ppm，濃度為1％
2、PAM加入量
根據(jù)中試結(jié)果，PAM投加量，2ppm；濃度，0.1％。
由于實(shí)際工程與實(shí)驗(yàn)會有一定差異，經(jīng)驗(yàn)上，會在實(shí)驗(yàn)投加量的基礎(chǔ)上乘以1.5～2的安全系數(shù)。
3、臭氧投加量計算：
根據(jù)中試，臭氧投加量，20g/噸水。
20×45＝900g/H
由于實(shí)際工程與實(shí)驗(yàn)會有一定差異，經(jīng)驗(yàn)上，會在實(shí)驗(yàn)投加量的基礎(chǔ)上乘以1.5～2的安全系數(shù)。因此，設(shè)計工程臭氧投加量：900×1.5＝1350g/H。
4、污泥量計算：
系統(tǒng)產(chǎn)生污泥主要來自氣浮污泥，以及淺層過濾器、無閥過濾器反沖排水。
絕干泥為0.188t/d
注：物化污泥含水率，取95％；藥劑轉(zhuǎn)化為污泥率，取100％。
四、費(fèi)用計算
1、耗電計算
根據(jù)表2統(tǒng)計，每天耗電共計924度，功率因數(shù)按0.85計，
即每天用電＝787度。
單價：0.75元/度
電耗：787×0.75＝590元
即：0.59元/m3水
表2各部分耗電統(tǒng)計
2、藥劑費(fèi)用計算
(1)PAM：
單價 20元/Kg
總藥耗 0.05元/m3
(2NaOH：
單價 1.2元/Kg
總藥耗 0.04元/m3
(3)凈水劑+PAC：
單價 7元/Kg
總藥耗 0.7元/m3
以上總藥耗費(fèi)：0.69元/噸
因此，生產(chǎn)成本基本如表3所示：
表3生產(chǎn)成本
五、處理效果
利用本發(fā)明的污水處理工藝，經(jīng)過此系統(tǒng)處理后，經(jīng)過各部分處理的效果如表4所示。
表4處理效果
結(jié)論：采用“凈水劑專用反應(yīng)器+氣浮+淺層過濾+GAC高級氧化+深層過濾”工藝，RO濃水CODcr在100～200mg/L之間，通過調(diào)整藥劑投加量，出水CODcr能穩(wěn)定在40mg/L以下，中試處理效果明顯，符合中試要求，達(dá)到了預(yù)期目的。