一種廢紙製漿造紙廢水的深度處理方法及處理系統的製作方法

2023-05-31 13:24:16 1

專利名稱：一種廢紙製漿造紙廢水的深度處理方法及處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種廢水處理技術，尤其涉及一種對廢紙製漿造紙廢水進行 深度處理達到國家工業回用水標準的處理方法及處理系統，屬於循環經濟和 水處理領i或。
背景技術：
目前，造紙廢水深度處理採用的方法很多，主要分為生化方法，物理方 法和化學方法。 '
曝氣生物濾池技術，是20世紀80年代末9Q年代初在普通生物濾池的基礎 上，借鑑給水濾池工藝而開發的汙水處理新工藝，適合用於廢水三級處理。由 於普通的生化方法無法達到深度處理的要求，因此採用曝氣生物濾池可以在 一定程度上彌補這個不足，但是難降解的有機汙染物如木質素，半木質素等 的存在，使生化處理後的中水的可生化性降低，仍然很難達到處理要求。
通過中和、沉澱、生化和氣浮等治理措施，廢水中的硫化物，懸浮顆粒 物和化學需氧量等汙染物仍難以消除，此外廢水中的一些溶解性生物毒性物 質也難以分離，未完全淨化的廢水因水質較劣在生產上不能回用，對外排放 時往往造成周圍生態環境的汙染危害。 一些較為先進的處理工藝首先使用化 學方法，投入硫酸鋁和高分子混凝劑，混凝劑同廢水反應生成絮狀物將廢水 中的有機物吸咁，形成絮狀的懸浮物，這些懸浮物隨水進入調節池後，再泵 進一種過濾機過濾。這些廢水經上述化學還原和凝聚反應後，再通過高效過 濾，其含有的各種有機物大部分被過濾成濾泥，使廢水達到固/液分離及淨 化的目的。但由於各個地方的造紙廢水的排放指標不斷嚴格，這種只通過混
凝和過濾的技術已經無法滿足水質指標更嚴格的處理要求。
膜技術是較為成熟的深度處理工藝，膜過濾後出水水質可以完全達到回
用的要求，但是仍然有10%~ 25%的濃水問題沒有辦法解決，這部分水的可生 化性更差，且其中的汙染物濃度較高，仍然需要進行處理，這就使膜處理工 藝無法單獨完成深度處理的要求，如果再添加其它處理設施必然會使原本就 較高的處理費用繼續增加。而且對於造紙廢水而言，廢水中會存在很多細小 的纖維，這些纖維很容易堵塞膜孔，清洗困難，使得膜組件的壽命減少，導 致膜處理的費用更高。
由於造紙廢水的複雜性，現有的單一處理工藝已經無法達到處理要求， 而如何儘可能地減少運行成本和投資費用，並達到對造紙廢水深度處理和回 用的要求，是個需要解決的問題。

發明內容
本發明實施方式提供一種廢紙製漿造紙廢水的深度處理方法及處理系 統，通過將物理、化學和生物處理相結合的方式，對廢紙製漿廢水進行深度 處理，4吏處理後的出水達到國家工業回用水標準。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的
本發明實施方式提供一種處理廢紙製漿造紙廢水的處理系統，該系統包
括
預混凝池、混凝反應池、混凝沉澱池、高級氧化處理裝置、臭氧催化氧 化裝置和生物膜接觸氧化裝置；所述的預混凝池、混凝反應池、混凝沉澱 池、高級氧化處理裝置、臭氧催化氧化裝置與生物膜接觸氧化裝置依次連 接；其中，所述預混凝池上設有混凝劑投入口，預混凝池內設有攪拌裝置； 所述混凝反應池上設有助凝劑投入口，混凝反應池內設有攪拌裝置；所述混 凝沉澱池底部通過回流管和回流泵回連至混;疑反應池。
所述混凝沉澱池採用斜管沉澱池或豎流沉澱池中的任一種；釆用斜管沉
澱池時，在所述斜管沉澱池底部設置濃縮刮泥機。
所述混凝沉澱池的出水口經砂濾裝置與高級氧化處理裝置連接。 所述高級氧化處理裝置包括紫外燈和臭氧發生器，所述紫外燈設置在高
級氧化處理裝置內部，所述臭氧發生器的供氣口連通至高級氧化處理裝置內部。
所述臭氧催化氧化裝置採用接觸塔催化氧化反應裝置，該裝置內按從下
到上的排列順序依次設有催化劑為負載Ti02的蜂窩陶瓷，顆粒活性炭和鐵 屑混合填料，負載Ti02的改性氧化鋁。
所述生物膜接觸氧化裝置內設有掛膜軟性填料，在所述掛膜軟性填料上 附著培養和馴化後的生物膜。
本發明實施方式還提供一種處理廢紙製漿造紙廢水的處理方法，該方法 包括
混凝沉澱處理對生化處理後的廢紙製漿造紙廢水進行預混凝處理，向 所述預混凝處理的廢水中幹法投加混凝藥劑，投加量為0. 8~1. Og/L,水力攪 拌混合時間為5~7分鐘；預混凝處理後的廢水進入混凝反應處理階^:，向廢 水中添加助凝劑， -投加量為l~3mg/L,停留時間為7~8分鐘；混凝反應處理 後的出水進入混凝沉澱處理階段，沉澱時間為60~120分鐘，將沉澱的汙泥 濃縮後一部分回流至混凝反應池底部繼續反應，汙泥回流量為進水量的10% ~ 25%,另一部分汙泥外排；
高級氧化處理使上述混凝沉澱處理後的出水進入高級氧化處理，通過 紫外線和臭氧的協同作用，或雙氧水、超聲波中的任一種與紫外光和臭氧的 協同作用進行高級氧化處理產生羥基自由基，高級氧化處理時間為10~30分 鍾；
臭氧催化氧化處理高級氧化處理後的出水進入臭氧催化氧化處理，使 氧化處理中溶解臭氧後的水溶液直接與催化劑表面接觸氧化，進行催化氧化 反應，總反應時間為20~40分鐘，所用的催化劑包括蜂窩陶瓷填料、顆粒活性炭和鐵屑混合填料和改性氧化鋁填料；
生物膜接觸氧化處理經臭氧催化氧化處理後的出水進入生物膜接觸氧 化處理，通過採用經過培養和馴化後的生物膜去除水溶液中的小分子有機 物，處理時間為90 ~ 12 0分鐘，使處理後出水達到排放和回用標準。
所述混凝沉澱處理進一步包括
所述混凝沉澱處理後的沉澱汙泥回流至所述的混凝反應處理階段繼續進 行反應。
所述混凝沉澱處理中投加的混凝藥劑為熟石灰和氬氧化鈉粉末、生石灰 和燒鹼中的任一組；其中，熟石灰與氫氧化鈉粉末作為混凝藥劑時兩者的質 量比為4: 1或3: 1;生石灰和燒鹼作為混凝藥劑時兩者的質量比為4: 1或 3: 1;
所述混凝反應處理中添加的助凝劑為聚丙烯醯胺；
所述高級氧化處理中的紫外線的強度為lkW/噸廢水，所述臭氧的投加濃 度為200 ~ 30Qmg/L;
所述臭氧催化氧化處理中的催化劑包括蜂窩陶瓷填料、顆粒活性炭和鐵 屑混合填料，改性氧化鋁填料，催化劑的投加量為進水水量的20%~30%(質 量百分數)。
所述生物膜接觸氧化處理中的經過培養和馴化後的生物膜附著在懸掛的 生物膜掛膜填料上。
由上述本發明實施方式提供的技術方案可以看出，本發明實施方式通過 將混凝沉澱處理、高級氧化處理、臭氧催化氧化處理和生物膜接觸氧化處理 四種處理相結合，對製漿造紙廢水進行深度處理，該方法將物理、化學和生 物處理方法有機結合，針對處理各階段廢水中不同分子結構和分子量的有機 物，採用具有針對性的處理技術，對難生物降解的有機物通過高效混凝沉澱 處理，氧化處理、臭氧催化氧化處理和生物膜接觸氧化處理等連續技術進行 去除和降解，可以有效去除廢紙製漿中的木質素、半木質素、單寧以及一些
造紙過程中必須的添加劑，如油墨，駐留劑，消泡劑等。該處理方法具有， 可以設備化和集成化的特點，操作方便，運行穩定，現代化程度高。


圖1為本發明實施例一的處理系統各部分連接示意圖； 圖2為本發明實施例二的處理方法流程圖1中各標號分別為1、預混凝池；2、混凝劑；3、混凝反應池；4、 助凝劑；5、混凝沉澱池；6、斜管；7、濃縮汙泥；8、濃縮刮泥機；9、砂 濾；10、高級氧化處理裝置；11、紫外燈；12、臭氧發生器；13、純氧氣； 14、臭氧催化氧化裝置；15、催化劑；16、生物膜接觸氧化裝置；17、掛膜 軟性填料。
具體實施例方式
本發明實施方式提供一種廢紙製漿造紙廢水的深度處理方法及處理系 統，該系統由預混凝池、混凝反應池、混凝沉澱池、高級氧化處理裝置、臭 氧催化氧化裝置與生物膜接觸氧化裝置依次連接。通過該系統對廢紙製漿造 紙廢水(一般為廢紙製漿造紙廢水經活性汙泥法處理後的中水)進行處理 時，廢水進水首先進入預混凝池，投加兩種混凝藥劑，將這兩種藥劑按照一 定比例混合後進行幹法投加，水力攪拌混合時間為5~7分鐘，之後依次通過 混凝沉澱區的混凝反應池和混凝沉澱池(一般採用斜管沉澱池)，在混凝反 應池中需要投加一定濃度的助凝劑，並將混凝沉澱池中的汙泥部分回流到反 應池，增大產生的礬花粒徑，使其快速沉澱；通過砂濾裝置後，進入高級氧 化處理裝置進行高級氧化處理，在高級氧化處理裝置中投加高濃度臭氧和紫 外線，通過強氧化反應，將大分子有機物分解為中等分子有機物和小分子有 機物；然後進入臭氧催化氧化裝置，剩餘的臭氧將進入催化氧化反應裝置 中，進行臭氧催化反應；最後處理後的出水溶液進入生物膜接觸氧化裝置，
通過懸掛的生物膜掛膜填料，負載大量的生物膜，通過這些經過培養和馴化 的生物膜，在與溶液接觸時，通過接觸氧化去除溶液中的小分子有機物，使 出水達到回用水標準。
上述方法通過將四項處理過程有^^結合，形成將物理、化學和生物處理 方法的合理應用，達到了對廢紙製漿廢水生化處理後的出水進行深度處理和 回用的目的，能夠達到國家排力丈標準和回用標準。
為便於對本發明實施過程的理解，下面將結合附圖和具體實施例進行說明。
實施例一
本實施例提供一種廢紙製漿造紙廢水的深度處理系統，用於處理廢紙制
漿造紙廢水經活性汙泥法處理後的中水，如圖1所示，該系統具體包括
預混凝池、混凝反應池、混凝沉澱池、高級氧化處理裝置、臭氧催化氧 化裝置和生物膜接觸氧化裝置；所述的預混凝池、混凝反應池、混凝沉澱 池、高級氧化處理裝置、臭氧催化氧化裝置與生物膜接觸氧化裝置依次連 接，形成可以分段進行混凝沉澱處理、高級氧化處理、臭氧催化氧化和生物 膜接觸氧化處理等四種處理方式相結合的廢水處理系統。
其中，所述的預混凝池上設有混凝劑投入口 ，用於投加混凝劑，預混凝 池內設有攪拌裝置，用於對其中處理的廢水進行攪拌，使投加的混凝劑均勻 分散到廢水中，達到使廢水混凝的較好效果；
所述的混凝反應池上設有助凝劑投入口 ，混凝反應池內設有攪拌裝置； 與混凝反應池連接的混凝沉澱池可以採用斜管沉澱池或豎流沉澱池中的 任一種，由於斜管沉澱池具有佔地面積小和沉澱效率高等優點，實際中，常 採用斜管沉澱池，並在斜管沉澱池底部設置濃縮刮泥機作為處理汙泥的刮泥 裝置，在斜管沉澱池的汙泥出口通過回流管回連至混凝反應池，在回流管上 的回流泵的作用下使汙泥回流至混凝反應池中再次參與反應；
所述的混凝沉澱池的出水口經砂濾裝置連接至高級氧化處理裝置，所述
的高級氧化處理裝置內設有紫外燈，高級氧化處理裝置下面設置臭氧發生 器，臭氧發生器的供氣口連通至高級氧化處理裝置內部，為高級氧化處理裝
置提供臭氧；
所述的高級氧化處理裝置的出水口與臭氧催化氧化裝置連接，臭氧催化 氧化裝置採用接觸塔催化氧化反應裝置，該裝置內添加催化劑按照從下到上 的排列順序為負載Ti02的蜂窩陶瓷，顆粒活性炭和鐵屑混合填料，負載 Ti02的改性氧化鋁，投加量均為進水流量的20%~ 30% (質量百分數)；總停 留時間為20~40分鐘。
所述的臭氧催化氧化裝置的出水口連接至所述的生物膜接觸氧化裝置， 生物膜接觸氧化裝置內設有掛膜軟性填料，掛膜軟性填料上負載經過培養和 馴化後的生物膜。
實際中，對本實施例的處理系統而言，可以採用多種靈活的方式進行設 置，具體如下
(l)對於規模較小的廢水處理量，可以釆用設備化的運行模式，將不同處 理功能區設備化，再對設備進行集成化，模塊化，通過並聯主反應設備以實 現處理目標，通過PLC控制可以完全實現高自動化的運行模式。
U)對於規模較大的處理量，可以採用設備擴大化，並同土建工程相結合 的運行模式，混凝沉澱處理區段和生物膜接觸氧化處理區段採用土建工程， 而高級氧化處理裝置和臭氧催化氧化裝置仍然採用大型的處理設備和工藝組 件。
實施例二
本實施例提供一種廢紙製漿造紙廢水的深度處理方法，可以採用如實施 例 一 中所述的處理系統，對廢紙製漿造紙廢水經活性汙泥法處理後的中水進 行處理，如圖2所示，該方法具體包括下述步驟:
混凝沉澱處理對廢紙製漿造紙廢水進行預混凝處理，向所述預混凝處 理的廢水內幹法投加混凝藥劑，混凝藥劑採用熟石灰和氫氧化鈉粉末，質量 配比為4: 1或3: l(實際中，也可以生石灰和燒鹼作為混凝藥劑，投入時用 幹法投加，生石灰和燒鹼的質量配比也可以為4: 1或3: 1)，投加量為 0. 8~1.0g/L，水力攪拌混合時間為5~7分鐘，預處理後水體中膠體脫穩， 水體變渾濁，部分有機物形成沉澱；預混凝處理後的廢水進入混凝反應處理 階段，向廢水中添加助凝劑聚丙烯醯胺，投加濃度為l~3mg/L，停留時間為 7~8分鐘，在水體中形成大而堅實的絮體，以保證能夠快速有效地沉澱；混 凝反應處理後的出水進入混凝沉澱處理，沉澱處理時間為60-120分鐘，絮 體基本沉澱在沉澱池底部，通過濃縮刮泥機將沉澱的汙泥進行濃縮， 一部分 通過回流泵從新注入到混凝反應區內，回流量為進水量的10%~25°/。，另一部 分外排；
高級氧化處理使混凝沉澱處理後的出水進入高級氧化處理，高級氧化 技術界定為選擇特定紫外線和臭氧協同作用產生羥基自由基，或紫外光和臭 氧同其它如雙氧水、超聲波等協同作用產生羥基自由基的高級氧化技術。所 述紫外線的強度為lkW/噸廢水，所述臭氧的投加濃度為200 ~ 300mg/L;高級 氧化處理時間為10~30分鐘；
臭氧催化氧化處理高級氧化處理後的出水進入臭氧催化氧化處理，使 氧化處理中溶解臭氧後的水溶液直接與催化劑表面接觸氧化，進行催化氧化 反應，反應停留時間為20~40分鐘，所用的催化劑為蜂窩陶資填料、顆粒活 性炭和鐵屑混合填料，改性氧化鋁填料；
生物膜接觸氧化處理經臭氧催化氧化處理後的出水進入生物膜接觸氧 化處理，通過採用多個培養和馴化後的生物膜去除所接觸的水溶液中的小分 子有機物，處理時間為9 0 ~ 12 0分鐘，處理後可達到排;改和回用標準。
在所述的混凝沉澱處理步驟中，還可以將混凝沉澱處理後的沉澱汙泥回 流至所述的混凝反應處理步驟中，進行循環反應；
實際中，氫氧化鈉或燒鹼用量根據進水pH進行相應調節，如果pH較 低，則相應增加氳氧化鈉的質量百分數；
所述的臭氧催化氧化處理中的類固相催化劑為負載型過渡金屬催化劑，
添加催化劑按照從下到上的排列順序為負載TiO,的蜂窩陶瓷，顆粒活性炭 和鐵屑混合填料，負載Ti02的改性氧化鋁，投加量均為進水流量的20°/ ~30% (質量百分數)；總停留時間為20~40分鐘；
所述的生物膜接觸氧化處理中的多個培養和馴化後的生物膜設置在懸掛 的生物膜掛膜填料中。
上述處理方法中通過將混凝沉澱處理、高級氧化處理、臭氧催化氧化和 生物膜接觸氧化處理等四種處理方式有機結合起來，形成了物理、化學與生 化相結合的處理方法，對廢紙製漿造紙廢水進行處理，可以有效去除其中難 降解的木質素、半木質素、單寧以及一些造紙過程中必須的添加劑，如油 墨，駐留劑，消泡劑等，其中各處理步驟具有下述優點
(l)混凝沉澱處理
預混凝處理是混凝沉澱處理中的重要步驟，本實施例在預混凝處理中採 用機械攪拌，即依靠外部機械供給能量，使預混凝處理時的廢水的水流產生 絮流，這種機械攪拌的優點具有混合快速，水頭損失小、混合效果好，節省 投藥(混凝劑)量20%~30%。投加的藥劑(混凝劑)可以採用熟石灰和氳氧 化鈉粉末，熟石灰中的釣離子可以同單寧形成沉澱，而氬氧化鈉可以調節溶 液的pH值，同時使溶液中的膠體顆粒脫穩，可以為後續的混凝反應和氧化反 應提供準備；
混凝反應池是混凝沉澱處理中的核心工藝，將經過預混凝處理後的出水 引入到混凝反應池底板的中央，在混凝反應池內部設置一個攪拌用的葉4侖， 該葉輪位於中心穩流型的圓筒內，該葉輪的作用是使反應池內水流均勻混 合，並為絮凝和聚合電解質的分配提供所需的動能量，通過在葉輪下面的加 藥系統加入助凝劑，使混合反應池中懸浮絮狀或晶狀固體顆粒的濃度始終保 持在最佳狀態，通過從混凝沉澱池中回流沉澱濃縮汙泥的外部再循環系統使 混凝反應池中汙泥濃度得以保障；
混凝沉澱處理中的沉澱過程是將有機物與水分離的重要環節，分離的狀 況直接影響了出水水質，該處理中採用斜管沉澱池作為混凝沉澱池，並在其 中設置濃縮刮泥機，使兩者結合應用，通過濃縮刮泥機使汙泥聚集和濃縮在 斜管沉澱池底部，通過汙泥回流泵，將濃縮後的汙泥部分回流到反應池內， 通過接觸實現混凝的快速和高效，並將沒有完全反應的藥劑反應完全，通過 斜管沉澱原理保障出水水質穩定。
(2) 高級氧化處理
高級氧化處理(Advanced Oxidation Process,簡稱a0p )可產生大量羥 基自由基，即利用各種光、聲、電、磁等物理和化學過程產生大量自由基， 進而利用自由基的強氧化特性對廢水中有機物進行降解的技術過程。可以釆 用臭氧與紫外光(UV)、超聲波、過氧化氫01202)等的組合工藝對混凝沉澱處理 後的出水進行高級氧化處理，在03/紫外光組合體系中，在臭氧水溶液中加入 紫外光會加速03分解形成幾基自由基，增大pH和HA的投入也必然會導致臭 氧水中羥基自由基的產生速率增高，從而使難降解的有機汙染物被氧化分 解，轉化為小分子有機物，使水質得到改善，使其可生化性得到大幅度提
高；
但在深度處理方面，由於高級氧化技術的能耗較高，而後期的有機物的 濃度相對低很多，使降解效率明顯下降，單位化學需氧量(cod)去除率能耗 提高。因此，此技術不適合在較長時間範圍內對目標有機物進行持續氧化。 實際中，本發明實施例中採用03/UV組合高級氧化技術的主要目的就是產生較 高濃度的羥基自由基中間產物，從而將廢水中的難降解有機汙染物徹底氧化
為H20和c02,將大分子有機物氧化分解為中等分子有機物或小分子有機物，
而在此過程中產生的小分子中間產物，如羧酸等，可以通過後續的處理工藝
進行處理，達到了提高整個系統的處理效率，減少能耗和運行成本的效果；
(3) 臭氧催化氧化處理
隨著臭氧生產成本的降低，臭氧技術被普遍用於水處理中，然而處理的
廢水中有許多難降解有機物不能被單獨臭氧完全氧化，可在常溫常壓下氧化 那些難以用臭氧單獨氧化或降解的有機物。本實施例使用了以金屬氧化物作 為臭氧催化劑的催化臭氧化法進行高級氧化處理的後續工藝，催化臭氧化處 理利用反應過程中產生的大量高氧化性羥基自由基，來氧化分解水中的有機
物^v而達到淨化水質的目的。
對於多相催化臭氧氧化處理而言，固體催化劑的選擇是該技術是否具有 高效氧化效能的關鍵。在多相催化臭氧氧化處理中可以採用負載型過渡金屬 催化劑、(負載型)過渡金屬氧化物催化劑以及具有較大比表面積的孔材料作 為催化劑。
本發明實施例中採用Ti02作為催化劑具有性質穩定的優勢，相比於鐵、
錳等氧化物，不易出現金屬離子溶出的現象。經研究發現廢水中的硝基苯是 一種典型的難降解有毒有機物，幾乎不與臭氧發生反應，作為催化劑存在的
納米Ti02粉末可以顯著提高硝基苯的臭氧化去除率。然而，納米顆粒在實際 應用中存在不易分離、回收困難等缺點。
在本發明實施例中，將納米Ti02粉末負載於固體載體表面(A1203、蜂窩 陶瓷、活性炭等)，利用負載型Ti02催化劑對難生化降解有機汙染物的催化 降解活性，將高級氧化分解後的中等分子有機物進行進一步氧化。設備和工 藝主要是採用接觸塔催化氧化反應裝置，將溶解臭氧後的溶液直接與催化劑 表面接觸氧化，形成催化氧化反應體系。解決了臭氧單獨使用無法氧化有機 物的問題，提高臭氧的整體氧化效率，減少副反應的能源消耗和可能產生的 有毒有害副產物，減少臭氧的投加量和投加時間，從而不僅提高出水水質， 而且減少運4亍成本。
(4)生物膜接觸氧化處理
由於高級氧化處理存在運行成本相對較高的問題，因此要控制其反應時 間，因此在本發明實施例中採用了運行成本低廉的生物膜接觸氧化技術作為 高級氧化處理和臭氧催化氧化處理的後續工藝，可以使出水完全達到50mg/L
以下，並且生物膜接觸氧化處理技術還存在下述優點
① 微生物主要固著於填料的表面，微生物量比活性汙泥法高的多，因此對 汙水水質水量的變化引起的衝擊負荷適應能力較強。即使短時間中斷進水或
工藝遭到破壞，反應器的性能也不會受到致命的影響，恢復起來較快。生物膜 反應器可以處理B0Ds低於50~ 60mg/L的進水，使出水BODs降低到5 ~ 10mg/L, 這是活性汙泥法無法做到的；
② 單位容積反應器內的微生物量可以高達活性汙泥法的5~20倍，因此處 理能力大， 一般不建汙泥回流系統；生物膜含水率比活性汙泥低，不會出現活性 汙泥法經常發生的汙泥膨脹現象，能保證出水懸浮物含量較低，因此運行管理 也比較方便；
③ 生物膜中存在較高營養水平的原生動物和後生動物，食物鏈較長，特別 是生物膜較厚時，裡側深部厭氧菌能降解好氧過程中合成的汙泥，因此剩餘汙 泥產量低，一般比活性汙泥處理系統少1/4左右，可減少汙泥處理與處置的費 用；
④ 由於微生物固著於填料的表面，生物固體停留時間SRT與水力停留時間 HRT無關，為增殖速度較慢的微生物提供了生長繁殖的可能性，因此，生物膜法 中的生物相更為豐富，且沿水流方向膜中微生物種群分布具有一定規律性。
5、生物濾池、轉盤等生物膜法採用自然通風供氧，裝置不會出現泡沫， 管理筒單，運行費用較低，操作穩定性較好。 實施例三
本實施例以採用實施例一所述的處理系統，結合實施例二中所述的處理 方法，對某一廢紙製漿造紙廠排出的經生化處理後的出水進行具體處理過 程，對本發明作進一步說明，將該廢紙製漿造紙廠的生化反應池出水，通過 一級提升進入混凝沉澱處理的預混凝部分，通過乾粉投加器投加質量比為4: 1熟石灰和氬氧化鈉4分末，乾粉投加量為1.0g/L，以實現脫穩和調節溶液pH 值的目的。經過攪拌後溶液直接進入混凝沉澱處理的混凝反應池中，向混凝 反應池中投加聚丙烯醯氨，並通過設置在混凝反應池中的葉輪進行攪拌，反 應後形成粒徑較大的絮體進入高效混凝沉澱區的沉澱池，在混凝沉澱池實現 絮體和水的分離，形成的汙泥部分回流到混湊是反應池，以_提高反應池的汙泥
濃度，增加接觸絮凝和碰撞的效率，部分則定期外排；
經過物理去除的水需要經過一個普通的砂濾裝置，然後進入化學氧化處 理部分首先進入高級氧化處理裝置進行高級氧化處理，通過向高級氧化處 理裝置中投加高濃度臭氧和大功率紫外燈，形成氧化能力很強的羥基自由 基，將溶液中的難於生物降解的有機汙染物徹底分解為C02或H20，或將大分 子有機物氧化分解為中等分子或小分子有機物，從而使水質得到較大改善；
使投加剩餘的臭氧和反應後的水溶液一 同進入臭氧催化氧化裝置進行臭 氧催化氧化處理，利用多種催化劑的特性和表面較大的比表面積，將中等分 子有機物進行吸附氧化，在這一步驟中，多於的臭氧得到了進一步利用，將 吸附在催化劑表面的中等分子有機物進行直接氧化，另 一方面也降低了溶液 中的臭氧含量，為後續處理工藝提供了有效保障；
經過化學氧化去除的水進入生化處理部分，生化處理部分採用的是生物 膜接觸氧化裝置，生物膜接觸氧化裝置內的生物膜附著在軟性填料上，經過 兩個月左右分階段的培養和馴化，能夠完全適應廢紙製漿造紙廢水經過物理 和化學反應的出水，此時水體中殘存的大多是小分子有機物，且對於馴化後 的微生物較容易被氧化，較低的BOD和COD也並不影響生物膜的去除。生物 膜接觸氧化技術以較低的運行費用彌補了化學氧化高能耗的缺點和不足，並 且使使出水水質穩定而優越，處理後的出水化學需氧量低於50mg/L，各項指 標均達到工業回用水水質標準。
綜上所述，本發明實施例的處理系統及處理方法能夠有效去除廢紙製漿 中的木質素，半木質素，單寧以及一些造紙過程中必須的添加劑，如油墨， 駐留劑，消泡劑等難生物降解的有機物，它還具有下述優點
(l)將物理、化學和生物處理方法有機結合，針對處理各階段不同分子結 構和分子量的有機物，採用具有針對性的處理技術，且每種處理技術都是較 為先進的處理工藝，它們之間的有效的組合是基於對有機物反應機理的深入
研究得出的。其中在預混凝池中，創新性地以幹法投加了一定配比的熟石灰 和氬氧化鈉粉末，混凝效果好，懸浮顆粒物和化學需氧量均有明顯去除。
(2) 高級氧化技術採用臭氧同紫外光相結合的技術形式，在此過程中，所 投加的高濃度的臭氧並沒有反應完全，傳統的處理工藝是將這些殘餘的臭氧 經過簡單處理後外排，而本發明則將高級氧化區密閉，使殘餘臭氧和水溶液 以氣水混合的形式進入臭氧催化氧化區，通過臭氧的催化氧化對有機物進一 步分解，高級氧化區壓力的增加可以使臭氧的反應效率增大，而高級氧化和 催化氧化聯用技術大大增加了臭氧的使用效率，從而相對減少了運行成本。
(3) 採用多種固相催化劑以實現對不同有機物的處理要求，包括負載Ti02 的蜂窩陶瓷，負載金屬的改性三氧化二鋁，顆粒活性碳同鐵屑按照1: 1比例 配比填料，不僅起到催化氧化的作用，而且兼顧內電解的功能，且催化劑的 添加高度不同，也是針對不同的氧化階段，由下至上的排列順序為負載Ti02 的蜂窩陶瓷，顆粒活性碳同鐵屑混合填料，負載金屬的改性三氧化二鋁。
(4) 化學氧化同生物膜接觸氧化相結合，通過化學氧化提高廢水的可生化 性，通過生物膜法的的低廉的運行成本彌補高級氧化和催化氧化運行成本高 的不足，生物膜反應器可以處理B0Ds低於50~60mg/L的進水，使出水B0Ds降 低到5~10mg/L,這是活性汙泥法無法做到的，且抗衝擊能力強，出水水質穩 定。
(5) 能夠實現處理工藝的設備化和集成化，容易運輸，操作方便，運行穩 定，現代化程度高。
(6) 可以同其它處理工藝相結合，針對不同的處理目標進行改進和優化， 將有望同時應用於醫院廢水、印染廢水、製革廢水、屠宰廠廢水等的深度處 理和回用。從而實現應用範圍廣，工藝技術安全可靠
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不 局限於此，各實施例之間的前後次序關係也不對本發明造成任何限制，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化 或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該 以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種處理廢紙製漿造紙廢水的處理系統，其特徵在於，該系統包括:預混凝池、混凝反應池、混凝沉澱池、高級氧化處理裝置、臭氧催化氧化裝置和生物膜接觸氧化裝置；所述的預混凝池、混凝反應池、混凝沉澱池、高級氧化處理裝置、臭氧催化氧化裝置與生物膜接觸氧化裝置依次連接；其中，所述預混凝池上設有混凝劑投入口，預混凝池內設有攪拌裝置；所述混凝反應池上設有助凝劑投入口，混凝反應池內設有攪拌裝置；所述混凝沉澱池底部通過回流管和回流泵回連至混凝反應池。
2、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述混凝沉澱池採用斜管 沉澱池或豎流沉澱池中的任一種；採用斜管沉澱池時，在所述斜管沉澱池底 部設置濃縮刮泥機。
3、 根據權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述混凝沉澱池的出 水口經砂濾裝置與高級氧化處理裝置連接。
4、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述高級氧化處理裝置包 括紫外燈和臭氧發生器，所述紫外燈設置在高級氧化處理裝置內部，所述臭 氧發生器的供氣口連通至高級氧化處理裝置內部。
5、 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述臭氧催化氧化裝置採 用接觸塔催化氧化反應裝置，該裝置內按從下到上的排列順序依次設有催化 劑為負載Ti02的蜂窩陶瓷，顆粒活性炭和鐵屑混合填料，負載Ti02的改性 氧化鋁。
6、 才艮據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述生物膜接觸氧化裝置 內設有掛膜軟性填料，在所述掛膜軟性填料上附著培養和馴化後的生物膜。
7、 一種處理廢紙製漿造紙廢水的處理方法，其特徵在於，該方法包括 混凝沉澱處理對生化處理後的廢紙製漿造紙廢水進行預混凝處理，向所述預混凝處理的廢水中幹法投加混凝藥劑，投加量為0. 8~1.0g/L,水力攪 拌混合時間為5 7分鐘；預混凝處理後的廢水進入混凝反應處理階段，向廢 水中添加助凝劑， -投加量為1 ~ 3mg/L,停留時間為7 8分鐘；混凝反應處理 後的出水進入混凝沉澱處理階段，沉澱時間為60~120分鐘，將沉澱的汙泥 濃縮後一部分回流至混;疑反應池底部繼續反應，汙泥回流量為進水量的10% ~ 25%,另一部分汙泥外排；高級氧化處理使上述混凝沉澱處理後的出水進入高級氧化處理，通過 紫外線和臭氧的協同作用，或雙氧水、超聲波中的任一種與紫外光和臭氧的 協同作用進行高級氧化處理產生羥基自由基，高級氧化處理時間為10~30分 鍾；臭氧催化氧化處理高級氧化處理後的出水進入臭氧催化氧化處理，使 氧化處理中溶解臭氧後的水溶液直接與催化劑表面接觸氧化，進行催化氧化 反應，總反應時間為20~40分鐘，所用的催化劑包括蜂窩陶瓷填料、顆粒活 性炭和鐵屑混合填料和改性氧化鋁填料；生物膜接觸氧化處理經臭氧催化氧化處理後的出水進入生物膜接觸氧 化處理，通過採用經過培養和馴化後的生物膜去除水溶液中的小分子有機 物，處理時間為90 ~ 120分鐘，使處理後出水達到排放和回用標準。
8、 根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述混凝沉澱處理進一步 包括所述混凝沉澱處理後的沉澱汙泥回流至所述的混凝反應處理階段繼續進 行反應。
9、 根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述混凝沉澱處理中投加 的混凝藥劑為熟石灰和氫氧化鈉粉末、生石灰和燒鹼中的任一組；其中，熟 石灰與氫氧化鈉粉末作為混凝藥劑時兩者的質量比為4: l或3: 1;生石灰和 燒石鹹作為混凝藥劑時兩者的質量比為4: l或3: 1;所述混凝反應處理中添加的助凝劑為聚丙烯醯胺；所述高級氧化處理中的紫外線的強度為lkW/噸廢水，所述臭氧的投加濃 度為200 ~ 300mg/L;所述臭氧催化氧化處理中的催化劑包括蜂窩陶瓷填料、顆粒活性炭和鐵 屑混合填料，改性氧化鋁填料，催化劑的投加量為進水水量的20 / ~30%(質 量百分數)。
10、根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述生物膜接觸氧化處 理中的經過培養和馴化後的生物膜附著在懸掛的生物膜掛膜填料上。
全文摘要
本發明公開了一種廢紙製漿造紙廢水的深度處理方法及處理系統，該系統是由預混凝池、混凝反應池、混凝沉澱池、高級氧化處理裝置、臭氧催化氧化裝置與生物膜接觸氧化裝置依次連接形成的廢水深度處理系統。利用該系統可實現將混凝沉澱處理、高級氧化處理、臭氧催化氧化處理和生物膜接觸氧化處理的有機結合，通過物理、化學和生物處理相結合的方式對廢紙製漿造紙廢水進行處理，在保證低運行成本的前提下，達到較好的處理效果，使處理後的出水不僅達到一級排放標準，而且能夠達到工業回用水要求。
文檔編號C02F103/28GK101372382SQ20081011922
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月29日 優先權日2008年8月29日
發明者劉金泉, 迪 吳, 李天增, 王發珍, 歡 申, 蘇榮梅, 苗延旭 申請人:北京桑德環保集團有限公司