申请日2017.05.30
公开(公告)日2017.11.03
IPC分类号C02F9/14; C02F103/28; C02F101/10
摘要
本发明涉及一种造纸废水的处理方法及装置，属于水处理技术领域。步骤：将进行制浆造纸的废水经过初沉之后，加入可生物降解絮凝剂，进行絮凝反应后，使絮凝物沉淀;处理后的废水送入厌氧反应塔中进行反应;厌氧反应塔上部的产水中加入碳酸钠沉淀剂之后，送入管式陶瓷微滤膜过滤器进行过滤;管式陶瓷微滤膜过滤器的浓缩液送入板框过滤器中进行压滤，压滤的废水返回至厌氧反应塔中进行处理;管式陶瓷微滤膜过滤器的产水送入好氧池中进行反应，好氧池的产水经过沉淀池进行沉降后，废水送入陶瓷超滤膜过滤器中进行过滤;陶瓷超滤膜过滤器的透过液送入反渗透膜中进行过滤。
权利要求书
1.一种造纸废水的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步，将进行制浆造纸的废水经过初沉之后，加入可生物降解絮凝剂，进行絮凝反应后，使絮凝物沉淀;
第2步，第1步处理后的废水送入厌氧反应塔中进行反应;
第3步，厌氧反应塔上部的产水中加入碳酸钠沉淀剂之后，送入管式陶瓷微滤膜过滤器进行过滤;
第4步，管式陶瓷微滤膜过滤器的浓缩液送入板框过滤器中进行压滤，压滤的废水返回至厌氧反应塔中进行处理;
第5步，管式陶瓷微滤膜过滤器的产水送入好氧池中进行反应，好氧池的产水经过沉淀池进行沉降后，废水送入陶瓷超滤膜过滤器中进行过滤，陶瓷超滤膜过滤器的浓缩液返回至好氧池中进行反应;
第6步，陶瓷超滤膜过滤器的透过液送入反渗透膜中进行过滤，反渗透膜过滤器的浓缩液返回至陶瓷超滤膜过滤器的进水口再次过滤。
2.根据权利要求1所述的造纸废水的处理方法，其特征在于，所述的第1步中，所述的制浆造纸废水是以废纸为原料的制浆过程中得到的，水质是：COD为2000～12000mg/L，BOD为1200～8000mg/L，总硬度为1000～8000mg/L(碳酸钙计)，pH为4～5.5。
3.根据权利要求1所述的造纸废水的处理方法，其特征在于，所述的第1步中，所述的可生物降解絮凝剂是壳聚糖，所述的可生物降解絮凝剂的加入量是废水的0.05～0.2wt%。
4.根据权利要求1所述的造纸废水的处理方法，其特征在于，所述的第2步中，厌氧反应塔中的溶解氧(DO)含量在0.15mg/L以下，pH是6.5～7.5，泥污浓度5～12gVSS/L，泥龄60～100日，温度20～32℃。
5.根据权利要求1所述的造纸废水的处理方法，其特征在于，所述的第3步中，碳酸钠的加入量比完全沉淀钙离子所需要量都多出0.1g/L。
6.根据权利要求1所述的造纸废水的处理方法，其特征在于，所述的第3步中，管式陶瓷微滤膜过滤器中的微滤膜的平均孔径范围是800nm～2000nm，采用错流过滤模式，膜面流速为1～6m/s，进料压力为0.1～0.5Mpa，进料温度是20～40℃。
7.根据权利要求1所述的造纸废水的处理方法，其特征在于，所述的第5步中，好氧池内的溶解氧(DO)含量在1～4mg/L，水力停留时间是10～15h，温度15～20℃，pH是7.5～8.0;所述的第5步中，陶瓷超滤膜过滤器中超滤膜平均孔径是0.005μm～0.05μm，或者截留分子量是1000～200000Da;采用错流过滤模式，膜面流速为1～6m/s，进料压力为0.1～0.5Mpa，进料温度是20～40℃;所述的第6步中，反渗透膜的进料压力是1.5～3.0MPa，进料温度是15～30℃。
8.一种造纸废水的处理装置，其特征在于，包括有：
絮凝池(19)，用于对废水进行絮凝反应;
可生物降解絮凝剂投加罐(20)，连接于絮凝池(19)，用于向絮凝池(19)中投加可生物降解絮凝剂;
第一沉淀池(21)，连接于絮凝池(19)，用于对絮凝后的废水进行沉淀去除絮凝物;
厌氧反应塔(22)，连接于第一沉淀池(21)，用于对废水进行厌氧处理;
管式陶瓷微滤膜过滤器(24)，连接于厌氧反应塔(22)的出水口，用于对产水进行过滤去除沉淀物;
沉淀剂投加罐(25)，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器(24)的进水口，用于向进水中在线投加碳酸钠;
板框过滤器(26)，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器(24)的浓缩液出口，用于对浓缩液进行固液分离，得到固态残渣;板框过滤器(26)的滤出水出口连接于厌氧反应塔(22)的进水口;
好氧池(27)，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器(24)的产水口，用于对微滤膜的产水进行好氧处理;
第二沉淀池(28)，连接于好氧池(27)的出水口，用于对好氧池(27)的产水进行沉淀处理去除沉淀物;
陶瓷超滤膜过滤器(29)，连接于第二沉淀池(28)的出水口，用于对第二沉淀池(28)的产水进行过滤处理，陶瓷超滤膜过滤器(29)的浓缩液出口连接于好氧池(27);
反渗透膜(30)，连接于陶瓷超滤膜过滤器(29)的渗透液出口，用于对陶瓷超滤膜过滤器(29)的渗透液进行过滤，反渗透膜(30)的浓缩液出口连接于陶瓷超滤膜(29)的进水口。
9.根据权利要求8所述的造纸废水的处理装置，其特征在于，在厌氧反应塔(22)上设置有排气口(23)，用于排出反应过程中的气体。
10.根据权利要求8所述的造纸废水的处理装置，其特征在于，所述的管式陶瓷微滤膜过滤器(24)包括有壳体(1)、在壳体(1)的两端设置有分别封头(3)，管式陶瓷微滤膜(2)置于壳体(1)中，在两个封头(3)上分别设置原料进口(8)和原料出口(9)，管式陶瓷微滤膜(2)的过滤通道与原料进口(8)和原料出口(9)连通;壳体(1)内部的两端分别设有花盘(4)，管式陶瓷微滤膜(2)的两端的外侧分别套接于花盘(4)中，在封头(3)的内部设置有压板(5)，压板(5)压于花盘(4)上，花盘(4)与管式陶瓷微滤膜(2)之间通过密封圈(10)进行密封;在原料出口(9)所处的封头内，还设置有固定板(11)，固定板(11)朝向管式陶瓷微滤膜(2)的一侧设置有第一弹簧(12)，第一弹簧(12)的另一端固定有外部隔板(13)，外部隔板(13)朝向管式陶瓷微滤膜(2)的一侧设置有突出杆(14)，突出杆(14)伸入管式陶瓷微滤膜(2)的过滤通道，在外部隔板(13)的中间开有开孔，开孔中设置有内部隔板(16)，外部隔板(13)朝向原料出口(9)的一侧设置连接杆(18)，内部隔板(16)朝向原料出口(9)的一侧通过第二弹簧(17)相连接，第一弹簧(12)的弹性模量大于第二弹簧的弹性模量;在突出杆(14)上还设置刷毛(15)。
说明书
一种造纸废水的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种造纸废水的处理方法及装置，属于水处理技术领域。
背景技术
造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。随着经济的发展，企业日益面临水资源短缺、原料匮乏的问题，而另一方面，水污染也越来越严重。 目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也 是全国工业废水进行达标处理的首要问题。
制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液(又称黑液、红液)，洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水，它们都对环境有着严重的污染。一般每生产1t硫酸盐浆就有1t有机物和400kg碱类、硫化物溶解于黑液中;生产1t亚硫酸盐浆约有900kg有机物和200kg氧化物(钙、镁等)和硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费。如何消除造纸废水污染并使废液中的宝贵资源得到利用是一项具有重大社会意义和经济价值的工作，应当受到重视。
在以废纸为原料的造纸行业中，由于原纸在加工制造过程中，添加了以碳酸钙为主体的添加剂，因此，以废纸为原料的造纸废水中具有较高的钙离子含量，显著高于以木浆、竹浆等原料的流程，废纸造纸废水中钙离子一般不低于1000mg/L，折算为总硬度约为不低于2500mg/L(以碳酸钙计)。高硬度的原水进入厌氧反应器后给颗粒污泥带来了不利影响，因为在厌氧过程中，产生大量的二氧化碳，水中的二氧化碳过饱和导致生成碳酸钙沉淀，生成的沉淀一方面支撑着颗粒污泥的骨架结垢，另一方面沉积在颗粒的内部，覆盖在污泥的生物活性表面导致生物活性的下降，这种下降在业内被称为颗粒污泥的钙化现象。
化学法(石灰-纯碱法或者烧碱-纯碱法)是降低原水中钙离子的常用方法，但是该方法pH控制较为严格(一般pH应在8.5以上才有明显的沉淀效果)，化学药剂的耗量比较大。
发明内容
本发明的目的是：提供一种药剂消耗量少、能够减轻厌氧处理造纸废水过程中钙化现象的处理方法和装置。本方法主要利用了厌氧过程中生成的碳酸钙来减小一部分外加沉淀剂的消耗量，同时利用在线移除装置去除厌氧塔内生成的碳酸钙，该装置运行稳定，并且能够有效避免碳酸钙和污泥堵塞过滤器。
技术方案是：
一种造纸废水的处理方法，包括如下步骤：
第1步，将进行制浆造纸的废水经过初沉之后，加入可生物降解絮凝剂，进行絮凝反应后，使絮凝物沉淀;
第2步，第1步处理后的废水送入厌氧反应塔中进行反应;
第3步，厌氧反应塔上部的产水中加入碳酸钠沉淀剂之后，送入管式陶瓷微滤膜过滤器进行过滤;
第4步，管式陶瓷微滤膜过滤器的浓缩液送入板框过滤器中进行压滤，压滤的废水返回至厌氧反应塔中进行处理;
第5步，管式陶瓷微滤膜过滤器的产水送入好氧池中进行反应，好氧池的产水经过沉淀池进行沉降后，废水送入陶瓷超滤膜过滤器中进行过滤，陶瓷超滤膜过滤器的浓缩液返回至好氧池中进行反应;
第6步，陶瓷超滤膜过滤器的透过液送入反渗透膜中进行过滤，反渗透膜过滤器的浓缩液返回至陶瓷超滤膜过滤器的进水口再次过滤。
所述的第1步中，所述的制浆造纸废水是以废纸为原料的制浆过程中得到的，水质是：COD为2000～12000mg/L，BOD为1200～8000mg/L，总硬度为1000～8000mg/L(碳酸钙计)，pH为4～5.5。
所述的第1步中，所述的可生物降解絮凝剂是壳聚糖，所述的可生物降解絮凝剂的加入量是废水的0.05～0.2wt%。
所述的第2步中，厌氧反应塔中的溶解氧(DO)含量在0.15mg/L以下，pH是6.5～7.5，泥污浓度5～12gVSS/L，泥龄60～100日，温度20～32℃。
所述的第3步中，碳酸钠的加入量比完全沉淀钙离子所需要量都多出0.1g/L。
所述的第3步中，管式陶瓷微滤膜过滤器中的微滤膜的平均孔径范围是800nm～2000nm，采用错流过滤模式，膜面流速为1～6m/s，进料压力为0.1～0.5Mpa，进料温度是20～40℃。
所述的第5步中，好氧池内的溶解氧(DO)含量在1～4mg/L，水力停留时间是10～15h，温度15～20℃，pH是7.5～8.0。
所述的第5步中，陶瓷超滤膜过滤器中超滤膜平均孔径是0.005μm～0.05μm，或者截留分子量是1000～200000Da;采用错流过滤模式，膜面流速为1～6m/s，进料压力为0.1～0.5Mpa，进料温度是20～40℃。
所述的第6步中，反渗透膜的进料压力是1.5～3.0MPa，进料温度是15～30℃。
一种造纸废水的处理装置，包括有：
絮凝池19，用于对废水进行絮凝反应;
可生物降解絮凝剂投加罐20，连接于絮凝池19，用于向絮凝池19中投加可生物降解絮凝剂;
第一沉淀池21，连接于絮凝池19，用于对絮凝后的废水进行沉淀去除絮凝物;
厌氧反应塔22，连接于第一沉淀池21，用于对废水进行厌氧处理;
管式陶瓷微滤膜过滤器24，连接于厌氧反应塔22的出水口，用于对产水进行过滤去除沉淀物;
沉淀剂投加罐25，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器24的进水口，用于向进水中在线投加碳酸钠;
板框过滤器26，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器24的浓缩液出口，用于对浓缩液进行固液分离，得到固态残渣;板框过滤器26的滤出水出口连接于厌氧反应塔22的进水口;
好氧池27，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器24的产水口，用于对微滤膜的产水进行好氧处理;
第二沉淀池28，连接于好氧池27的出水口，用于对好氧池27的产水进行沉淀处理去除沉淀物;
陶瓷超滤膜过滤器29，连接于第二沉淀池28的出水口，用于对第二沉淀池28的产水进行过滤处理，陶瓷超滤膜过滤器29的浓缩液出口连接于好氧池27;
反渗透膜30，连接于陶瓷超滤膜过滤器29的渗透液出口，用于对陶瓷超滤膜过滤器29的渗透液进行过滤，反渗透膜30的浓缩液出口连接于陶瓷超滤膜29的进水口。
在厌氧反应塔22上设置有排气口23，用于排出反应过程中的气体。
管式陶瓷微滤膜过滤器，包括有壳体、在壳体的两端设置有分别封头，管式陶瓷微滤膜置于壳体中，在两个封头上分别设置原料进口和原料出口，管式陶瓷微滤膜的过滤通道与原料进口和原料出口连通;壳体内部的两端分别设有花盘，管式陶瓷微滤膜的两端的外侧分别套接于花盘中，在封头的内部设置有压板，压板压于花盘上，花盘与管式陶瓷微滤膜之间通过密封圈进行密封;在原料出口所处的封头内，还设置有固定板，固定板朝向管式陶瓷微滤膜的一侧设置有第一弹簧，第一弹簧的另一端固定有外部隔板，外部隔板朝向管式陶瓷微滤膜的一侧设置有突出杆，突出杆伸入管式陶瓷微滤膜的过滤通道，在外部隔板的中间开有开孔，开孔中设置有内部隔板，外部隔板朝向原料出口的一侧设置连接杆，内部隔板朝向原料出口的一侧通过第二弹簧相连接，第一弹簧的弹性模量大于第二弹簧的弹性模量。
在突出杆上还设置刷毛。
有益效果
本发明采用了可生物降解的絮凝剂对造纸废水进行絮凝处理，可以去除掉大部分的悬浮物、胶体等杂质，由于絮凝剂可以生物降解，在后续的生化处理过程中能够被消除，避免了环境破坏，减轻了膜过滤过程中的膜污染。其中，壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物。脱乙酰壳聚糖是高分子量的直链型多糖，由于游离胺基的存在，具有阳离子型聚电解质的性质。它兼有电中和絮凝和吸附絮凝的双重作用，即高分子链上的阳离子活性基团与带负电荷的胶体颗粒相互吸引，降低、中和胶体微粒的表面电荷。同时压缩了微粒的扩散层而使胶件微粒脱稳，并借助高分子链的吸附粘结和架桥作刚而产生絮凝沉降。
由于采用了将厌氧反应塔的产水进行陶瓷微滤膜除碳酸钙的处理，再将处理后的水经过板框过滤后再次返回厌氧反应塔，可以去除掉厌氧反应过程中由于厌氧菌产生的二氧化碳而导致的碳酸钙沉淀和泥污钙化的问题，同时保持厌氧塔内菌种量、泥污量、水量的平衡。
采用超滤膜和反渗透膜的处理，可以去除掉水中的胶体、金属离子杂质，得到的水可以工业回用。
