申请日2014.01.15
公开(公告)日2014.05.14
IPC分类号C02F103/28; C02F9/06
摘要
本发明提出一种采用电化学技术降低废纸造纸废水处理流程中颗粒污泥钙化风险的方法，采用可溶性或者不溶性电极对废纸造纸原水中的高浓度钙离子进行适度除钙预处理，控制出水的钙离子在合适范围内，能够有效降低后续厌氧反应器汇总颗粒污泥的钙化风险，降低频繁钙化更换颗粒污泥导致的运行费用上升;同时部分降低原水的有机污染物浓度，有助于降低后续厌氧反应器的负荷。
权利要求书
1.一种电化学处理废纸造纸废水以延缓厌氧颗粒污泥钙化的方 法，其特征在于，包括步骤：
1)高钙离子的原水，首先在调节池中调节水量和水质，引入高 pH值的好氧生化系统的产水以调节原水的pH值为5.0～7.0;
2)原水进入适度除钙池，开启整流电源开关，对原水进行电化 学处理;
3)电化学处理后的原水进入沉淀池，投加絮凝剂，沉淀后分离 沉淀，上清液进入厌氧反应器，污泥从沉淀池底部定期排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原水为经过 初沉的废纸造纸废水，所述原水的COD为3000～5000mg/L，总硬度 为1000～5000mg/L，pH为4～5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中 好氧生化系统的产水COD为200～500mg/L;总硬度为500～1000mg/L; pH为7～9。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中 电化学处理的电源为常规直流电源或者低频脉冲直流电源，所述低频 脉冲直流电源的脉冲频率范围为0.01～50Hz。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中 电化学处理采用的电极为可溶性电极或不溶性多孔电极，所述可溶性 电极为铁电极、铝电极中的一种;所述不溶性多孔电极为活性炭电极。
6.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述步骤 2)中，电压为5～10V，阴阳极距离3～10cm，阳极电流密度为 50～150A/m2，水力停留时间为30～90min，pH为5～7。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中 的适度除钙池电极为平板，阴阳极对向挂置在槽体内，所述原水沿电 极板的平面方向流过。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中 原水在沉淀池内的水力停留时间为30～90min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中 的沉淀池为平流式或者竖流式，排泥口设在沉淀池的底部。
说明书
电化学处理造纸废水以延缓厌氧颗粒污泥钙化的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种电化学手段降低废纸造 纸废水处理工艺中的厌氧颗粒污泥钙化风险的方法。
背景技术
专利文献200510042779.4曾对厌氧+好氧联合工艺在造纸中的应 用进行了系统阐述，现在以该工艺为主体的生化处理工艺在高浓度有 机废水处理中得到了广泛引用，尤其是在造纸、柠檬酸、淀粉制造等 行业以颗粒污泥为介质的IC、UASB和EGSB反应器较为常见。
但是，高钙离子原水引起的颗粒污泥的钙化问题未引起足够重 视。根据调研，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，这也是文献200510042779.4中提到的厌氧反应器 提出的“生物软化”的原理。根据调研，钙化严重的企业一般最长半 年即需要更换全部颗粒污泥，以日处理量为5000t的IC反应器为例， 更换一次需要数十万元，造成运行成本的升高和处理能力的下降，甚 至企业需要全部停车。
根据研究，钙离子在颗粒污泥中的溶解和沉积是动态平衡的，一 定的钙离子含量对于维持颗粒污泥的骨架结构是有利的，因此，厌氧 过程是不断产酸的，如果水中的钙离子不足以补充溶解，产酸会导致 钙离子的不断溶解降低颗粒污泥的强度;但是钙离子浓度过高，多余 的钙离子会沉积在颗粒污泥内部导致钙化的发生，使颗粒污泥的活性 下降。因此对原水进行适度除钙处理，控制原水中的钙离子在一个适 当的范围，是降低颗粒污泥钙化风险，延缓污泥钙化的重要方法。
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，一般每吨水不低于2 元的运行成本;同时也会产生较多的污泥，增加二次污染和污泥处理 成本，因此研究低成本的延缓颗粒污泥钙化的方法具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的是提出一种电化学处理 造纸废水以延缓厌氧颗粒污泥钙化的方法。
实现本发明目的的技术方案为：
一种电化学处理造纸废水以延缓厌氧颗粒污泥钙化的方法，包括 以下步骤：
1)高钙离子的原水，首先在调节池中调节水量和水质，引入高 pH值的好氧生化系统的产水以调节原水的pH值为5.0～7.0;
2)原水进入适度除钙池，开启整流电源开关，对原水进行电化 学处理;
3)电化学处理后的原水进入沉淀池，投加絮凝剂，沉淀后分离 沉淀，上清液进入厌氧反应器，污泥从沉淀池底部定期排出。
其中，所述原水为经过初沉的废纸造纸废水，所述原水的COD 为3000～5000mg/L，总硬度为1000～5000mg/L(碳酸钙计)，pH为4～5。
试验证明，当原水总硬度控制在750～1250mg/L(碳酸钙计)，折 合为钙离子浓度为300～500mg/L时，既能降低颗粒污泥钙化的风险， 又可保证颗粒污泥骨架结构的稳定。为控制原水中钙离子浓度在上述 范围，需要采用合适的方法来适度除钙。
所述步骤1)中好氧生化系统的产水COD200～500mg/L;总硬度 为500～1000mg/L(碳酸钙计);pH为7～9。
其中，所述步骤2)中电化学处理采用的电极为可溶性电极或不 溶性多孔电极，所述可溶性电极为铁电极、铝电极中的一种;所述不 溶性多孔电极为活性炭电极。
所述步骤2)中电化学处理的电源为常规直流电源或者低频脉冲 直流电源，所述低频脉冲直流电源的脉冲频率范围为0.01～50Hz。
为达到控制硬度的目的，所述步骤2)中，优选电压为5～10V， 阴阳极距离3～10cm，阳极电流密度为50～150A/m2，水力停留时间为 30～90min，pH为5～7。
其中，所述步骤2)中的适度除钙池电极为平板，阴阳极对向挂 置在槽体内，所述原水沿电极板的平面方向流过。
其中，所述步骤3)中原水在沉淀池内的水力停留时间为 30～90min。所述投加絮凝剂为聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁 (PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)、淀粉接枝共聚丙烯酰胺(FSM)中的一种 或多种，用量为0.1～50mg/L。
其中，所述步骤3)中的沉淀池为平流式或者竖流式，排泥口设 在沉淀池的底部，所述排泥方式为本领域常规手段。
本发明的有益效果在于：
本发明投资少，设备简单：电化学法只需要直流电源和电极材料 就能实现，pH控制范围较宽，因此不需要化学法所需要的投加化学 药剂和专用的投加设备。
本发明的方法控制进入厌氧反应器的钙离子含量在一定的浓度 范围内，能够有效地提高颗粒污泥的生物活性，降低钙化风险，降低 由于颗粒污泥钙化造成的废水处理成本上升;同时絮凝作用能够部分 降低悬浮物和有机物含量，降低后续厌氧反应器的负荷。
