申请日2013.08.08
公开(公告)日2013.12.25
IPC分类号C02F9/14
摘要
烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置，包括机械粗格栅集水池、旋转细格栅机、调节池、一级脱钙反应池、二级脱钙反应池、初沉池、过滤装置、混凝池、气浮池、UASB厌氧池、电解机a、缺氧池、好氧池、二沉池、电解机b、膜处理装置或曝气生物滤池、电解机c、供水泵、脱盐装置、再生水贮罐、污泥池、污泥脱水装置、事故池、气体收集装置和沼气贮气罐。本实用新型基于化学脱钙技术、生物化学技术、电化学技术、BAF技术和膜技术相结合，成本较低，效能较高，烟草薄片生产废水经过处理，75%～85%可以再生循环利用，既减少废水排放，避免废水对环境污染，又减少水资源浪费，还可以使再生的循环水成本低于自来水价格，经济合理，产生较好的经济效益。
权利要求书
1.烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置，其特征在于：包括机械粗格栅集水池、旋转细格栅机、调节池、一级脱钙反应池、二级脱钙反应池、初沉池、过滤装置、混凝池、气浮池、UASB厌氧池、电解机a、缺氧池、好氧池、二沉池、电解机b、膜处理装置或曝气生物滤池(BAF)、电解机c、供水泵、脱盐装置、再生水贮罐、污泥池、污泥脱水装置、事故池、气体收集装置和沼气贮气罐;
所述机械粗格栅集水池的进口与烟草废水的出口联接，机械粗格栅集水池出水口与旋转细格栅机进水口联接，旋转细格栅机出水口与调节池进水口联接，调节池出水口与一级脱钙反应池进水口联接，一级脱钙反应池出水口与二级脱钙反应池进水口联接，二级脱钙反应池出水口与初沉池进水口联接，初沉池出水口与过滤装置的进口联接，过滤装置的出口与混凝池进水口联接，混凝池出水口与气浮池进水口联接，气浮池出水口与与UASB厌氧池进水口联接，UASB厌氧池出水口与电解机a进水口联接，电解机a出水口与缺氧池进水口联接，缺氧池出水口与好氧池进水口联接，好氧池出水口与二沉池进水口联接，二沉池出水口与电解机b进水口联接，电解机b出水口与膜处理装置的进水口或BAF进水口联接，膜处理装置的出水口或BAF出水口与电解机c进水口联接，电解机c出水口经供水泵与脱盐装置进水口联接，脱盐装置的透析水出口接再生水贮罐的进口，脱盐装置的浓缩水出口一路经管道回流至调节池，另一路与排水渠联接;事故池的进水口与烟草薄片生产废水的出口联接，事故池出水口与机械粗格栅集水池进水口联接;UASB厌氧池气体出口与气体收集装置进口联接，气体收集装置出口与二级脱钙反应池进水口联接，二级脱钙反应池的气体出口与沼气贮气罐进口联接;初沉池、UASB厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、膜处理装置/曝气生化滤池中的沉淀物和气浮池的浮渣出口都与污泥池进口联接，污泥池出口与污泥脱水装置进口联接;
所述的过滤装置是离心过滤机、真空过滤机或压滤机的一种;所述膜处理装置是MBR装置或超滤装置的一种;所述脱盐装置是反渗透系统、纳滤系统、电渗析或电容吸附去离子系统的一种。
2.如权利要求1所述的烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置，其特征在于：所述混凝池带有配药系统和加药系统。
3.如权利要求1所述的烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置，其特征在于：所述电解机a、电解机b和电解机c均设有电源和电解槽;所述电解槽内的电极为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金和纳米催化惰性电极中的一种。
4.如权利要求1所述的烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置，其特征在于：所述MBR装置的膜组件为中空纤维膜组件或平板膜组件的一种;中空纤维膜组件为聚偏氟乙烯中空纤维膜组件、聚丙烯中空纤维膜组件、聚砜中空纤维膜组件、聚醚砜组件、聚丙烯腈组件和聚氯乙烯中空纤维膜组件中的一种，膜孔径为0.10～0.2μm。
5.如权利要求1所述的烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置，其特征在于：所述超滤装置为浸没式超滤、柱式超滤、管式超滤、卷式超滤或板式超滤的一种，截留分子量为1000～100000MWCO。
6.如权利要求1所述的烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置，其特征在于：所述反渗透系统中的反渗透膜组件为卷式膜组件，膜材料为有机膜中醋酸纤维膜或复合膜，膜材料的截留分子量为50～200MWCO。
7.如权利要求1所述的烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置，其特征在于：所述纳滤系统中的纳滤膜组件为管式膜组件、卷式膜组件或平板膜组件的一种。
说明书
烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置
技术领域
本实用新型涉及一种烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置，特别是涉及一种基于化学脱钙技术、生物化学技术、电化学技术、BAF技术和膜技术的烟草薄片生产废水和烟草生产废水的处理及再生循环利用装置，属于环境工程的水污染治理领域。
背景技术
烟叶在生产时，原料并不能得到完全的利用，烟草从初加工到制成卷烟的生产过程中，会产生大约占原烟料总量1/3的碎料，这些烟草碎料无法直接作为原料再次制成卷烟产品。为了减少废料产生、实现碎料的综合利用，烟草薄片技术应运而生。烟草薄片，又名再造烟草(Reconstituted Tobacco)，是利用烟末、烟梗、碎烟片等烟草物质为原料制成片状或丝状的再生产品，用作卷烟填充料，降低卷烟中的焦油含量，减少吸烟给人体带来的健康危害。烟草薄片的使用具有提高烟丝质量、降低卷烟成本、节省原材料消耗、资源再利用等诸多优点。辊压法、稠浆法和造纸法是当前烟草薄片的主要生产方法。与辊压法和稠浆法薄片相比，造纸法薄片具有明显的优势：降低卷烟生产成本、产品质量稳定、填充值和成丝率高、耐机械加工性能好、提高了卷烟的燃烧速度并降低了焦油释放量、产品可塑性高且较易加工，是目前生产“健康型”香烟的有效工艺。正是由于造纸薄片具有辊压法和稠浆法无法比拟的优点，因此在国内外都得到了广泛推广。
造纸法烟草薄片生产过程中产生的废水既有造纸废水的共性如含有大量纤维，同时又有烟草废水色度高、可生化性较差、废水中含有对微生物生长不利的烟碱、烟焦油和钙镁含量高150～500mg/L等特点，主要污染指标如下表：
序号 项目 指标 1 化学需氧量(CODCr) 1500~25000mg/L 2 五日生化需氧量(BOD5) 600~10000mg/L 3 悬浮物(SS) 700~15000mg/L 4 pH值 5.5~6.5 5 色度 1000~25000倍 6 水温 45~65℃ 7 Ca2+ 150~500 mg/L
同时废水浓度波动较大，CODCr 从1500～25000mg/L，SS从700～15000mg/L，烟碱和焦油抑制微生物生长，钙镁含量高导致反应器结垢不能正常运行，属于高浓度难处理有机废水。
中国专利CN1683261A公开一种造纸法烟草薄片生产废水的处理方法，即混凝气浮+好氧氧化+机械过滤的烟草薄片生产废水的处理方法。
中国专利CN102276093A公开一种造纸法烟草薄片生产废水的处理方法，该工艺包括以下步骤：将生产废水通过格栅粗滤，自流进入废水调节池;通过提升泵将废水调节池中的废水提升至混凝器中投加Ca-硅藻土系复合凝聚剂反应5-10min，然后投加聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺分离剂进入静态反应池反应，反应时间为50-60min;将低浓度的有机废水的pH调节为偏酸性后泵入超声微电解反应器中，通过超声波和微电解共同反应，使废水中化学耗氧量物质快速消解，反应时间为30-60min;再将废水经过活性炭吸附和石英砂过滤;将调节池和静态反应池工段所产生的污泥经过叠螺污泥脱水处理后作为固体燃料使用。
中国专利CN10133045A中公开了造纸法烟草薄片生产废水经一至三级过滤后再分别回用于制浆工段，回用水采用定期排放于污水处理站的方法，但生产废水循环回用于生产将极大的影响薄片品质。
中国专利CN1683261A公开了造纸法烟草薄片生产废水先经混凝处理、气浮法除去其中固体悬浮物，然后送入曝气池通过好氧微生物去除大部分COD物质的方法。
以上方法对烟草薄片生产废水的处理都具有一定的效果，但存在工艺流程长、设备投资大、占地面积大，运行费用高等缺陷，更为严重的是由于废水中含有大量钙，直接导致生化处理系统和膜分离系统大量结垢，系统无法正常运行，现有的废水处理技术处理后的排放废水不能达到排放标准，更别提再生循环利用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有的烟草生产废水处理方法中所存在的设工艺流程长、备投资大、占地面积大、运行费用高、生化处理系统和膜处理系统因为结垢不能正常运行，处理后的排放废水不达标、无法再生循环利用等缺陷，提供一种基于化学脱钙技术、生物化学技术、电化学技术、BAF技术和膜技术相结合，成本较低，效能较高，使之再生循环利用的烟草生产废水的处理装置。
烟草薄片生产废水的处理及再生循环利用装置，包括机械粗格栅集水池、旋转细格栅机、调节池、一级脱钙反应池、二级脱钙反应池、初沉池、过滤装置、混凝池、气浮池、UASB厌氧池、电解机a、缺氧池、好氧池、二沉池、电解机b、膜处理装置或曝气生物滤池(BAF)、电解机c、供水泵、脱盐装置、再生水贮罐、污泥 池、污泥脱水装置、事故池、气体收集装置和沼气贮气罐;
所述机械粗格栅集水池的进口与烟草废水的出口联接，机械粗格栅集水池出水口与旋转细格栅机进水口联接，旋转细格栅机出水口与调节池进水口联接，调节池出水口与一级脱钙反应池进水口联接，一级脱钙反应池出水口与二级脱钙反应池进水口联接，二级脱钙反应池出水口与初沉池进水口联接，初沉池出水口与过滤装置的进口联接，过滤装置的出口与混凝池进水口联接，混凝池出水口与气浮池进水口联接，气浮池出水口与与UASB厌氧池进水口联接，UASB厌氧池出水口与电解机a进水口联接，电解机a出水口与缺氧池进水口联接，缺氧池出水口与好氧池进水口联接，好氧池出水口与二沉池进水口联接，二沉池出水口与电解机b进水口联接，电解机b出水口与膜处理装置的进水口或BAF进水口联接，膜处理装置的出水口或BAF出水口与电解机c进水口联接，电解机c出水口经供水泵与脱盐装置进水口联接，脱盐装置的透析水出口接再生水贮罐的进口，脱盐装置的浓缩水出口一路经管道回流至调节池，另一路与排水渠联接;事故池的进水口与烟草薄片生产废水的出口联接，事故池出水口与机械粗格栅集水池进水口联接;UASB厌氧池气体出口与气体收集装置进口联接，气体收集装置出口与二级脱钙反应池进水口联接，二级脱钙反应池的气体出口与沼气贮气罐进口联接;初沉池、UASB厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、膜处理装置/BAF中的沉淀物和气浮池的浮渣出口都与污泥池进口联接，污泥池出口与污泥脱水装置进口联接;
所述的过滤装置是离心过滤机、真空过滤机或压滤机的一种;所述膜处理装置是MBR装置或超滤装置的一种;所述脱盐装置是反渗透系统、纳滤系统、电渗析或电容吸附去离子系统的一种。
所述混凝池带有配药系统和加药系统。
所述电解机a、电解机b和电解机c均设有电源和电解槽;所述电解槽内的电极材料为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、合金和纳米催化惰性材料中的一种。
所述纳米催化惰性电极的表层涂覆有晶粒为10～35nm的金属氧化物惰性催化涂层，所述纳米催化惰性电极的基板为钛板或塑料板。所述MBR装置的膜组件中空纤维膜组件或平板膜组件的一种;中空纤维膜组件为聚偏氟乙烯中空纤维膜组件、聚丙烯中空纤维膜组件、聚砜中空纤维膜组件、聚醚砜组件、聚丙烯腈组件和聚氯乙烯中空纤维膜组件中的一种，膜孔径为0.10～0.2μm，工作压力为-1～-50kPa，工作温度为5～45℃。
所述超滤装置为浸没式超滤、柱式超滤、管式超滤、卷式超滤或板式超滤的一种，截留分子量为1000～100000MWCO，工作条件为：常温～45℃，浸没式超滤的工作压力为-1～-50kPa，柱式超滤、管式超滤、卷式超滤和板式超滤的工作压力为3～300kPa。
所述反渗透系统中的反渗透膜组件为卷式膜组件，膜材料为有机膜中醋酸纤维膜或复合膜，膜材料的截留分子量为50～200MWCO，进压可为6.0～45.0bar，出压可为4.5～33.5 bar，工作温度为20～45℃，最佳温度为25～35℃。
所述纳滤系统中的纳滤膜组件为管式膜组件、卷式膜组件或平板膜组件的一种，工作压力为6～45bar，工作温度为20～45℃，最佳温度为25～35℃。
所述电渗析的工作条件是操作电压压力0.5～3.0 kg/cm2，操作电压50～250V，电流强度1～3A。
所述电容吸附去离子系统的工作条件是直流电压为110V ～2×106V，电流强度小于或等于1A。
本实用新型的处理工艺为：烟草薄片生产废水→除渣→化学脱钙→气浮→厌氧处理→电解→A/O处理→二次电解→膜处理/曝气生物滤池生化→三次电解→脱盐→再生水。
废水经过以上处理的效果如表1所示：
表1烟草薄片生产废水各处理工序的效果
本实用新型与现有技术比较，具有以下突出优点：
(1)通过化学脱钙系统的一级脱钙反应脱除假性硬度(碳酸氢盐)后，再经过二级脱钙反应池使碳酸根与钙镁离子反应生成碳酸盐沉淀，然后在混凝池中碳酸盐沉淀脱稳、与阴离子聚苯烯酰胺(PAM)等助凝剂互相絮凝，聚集成粗大的矾花颗粒，在初沉池中沉降下来，最终有效脱除烟草薄片生产废水中的高浓度钙、镁离子，去除率达50~90%，降低水的硬度，使得 Ca2+低于80 mg/L，防止反应器结垢，保证后续生化处理、电解工艺和脱盐工艺顺利、稳定运行。
(2)在化学脱钙后，通过离心分离或真空过滤或压滤后，使废水中的COD下降至7000mg/L以下。
(3)经UASB厌氧处理系统处理后，废水中的COD、BOD等指标大幅度降低，产生的气体经过气体收集装置收集后导入化学脱钙中的二级脱钙反应池，使气体中CO2与钙镁离子反应生成碳酸盐沉淀，一方面回收气体中CO2，使得气体得到有效利用;另一方面通过二级脱钙反应池去除气体中的H2S，净化气体，沼气再通过贮气罐收集利用或高空排放。
(3)经过除渣和化学脱钙系统处理后，废水中的SS去除率达95%以上，调节池内的SS大大减少，避免污泥在调节池内的沉积，减轻平时运行清泥工作量。
(4)通过纳米催化电解产生的强氧化性自由基使废水中的难生化大分子化合物开环断链，变成可生化的小分子，进一步提高B/C值，改善后续生化处理的条件，并脱除废水中的色度和臭味，降低氨氮、COD等指标。
(5)经过A/O生化池，通过厌氧好氧的交替作用，可对污水进行脱氮除磷。
(6)经过曝气生化滤池生化处理后，通过好氧微生物的氧化分解作用彻底分解水中污染物质，使得出水水质稳定，达标排放。
(7)烟草薄片生产废水经过处理，75%～85%可以再生循环利用，既减少废水排放，避免废水对环境污染，又减少水资源浪费，还可以使再生的循环水成本低于自来水价格，经济合理，产生较好的经济效益。
