專利名稱：一種廢紙制漿造紙廢水的深度處理方法及處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理技術(shù)，尤其涉及一種對廢紙制漿造紙廢水進(jìn)行 深度處理達(dá)到國家工業(yè)回用水標(biāo)準(zhǔn)的處理方法及處理系統(tǒng)，屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)和 水處理領(lǐng)i或。
背景技術(shù)：
目前，造紙廢水深度處理采用的方法很多，主要分為生化方法，物理方 法和化學(xué)方法。 '
曝氣生物濾池技術(shù)，是20世紀(jì)80年代末9Q年代初在普通生物濾池的基礎(chǔ) 上，借鑒給水濾池工藝而開發(fā)的污水處理新工藝，適合用于廢水三級處理。由 于普通的生化方法無法達(dá)到深度處理的要求，因此采用曝氣生物濾池可以在 一定程度上彌補(bǔ)這個(gè)不足，但是難降解的有機(jī)污染物如木質(zhì)素，半木質(zhì)素等 的存在，使生化處理后的中水的可生化性降低，仍然很難達(dá)到處理要求。
通過中和、沉淀、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(xué)需氧量等污染物仍難以消除，此外廢水中的一些溶解性生物毒性物 質(zhì)也難以分離，未完全凈化的廢水因水質(zhì)較劣在生產(chǎn)上不能回用，對外排放 時(shí)往往造成周圍生態(tài)環(huán)境的污染危害。 一些較為先進(jìn)的處理工藝首先使用化 學(xué)方法，投入硫酸鋁和高分子混凝劑，混凝劑同廢水反應(yīng)生成絮狀物將廢水 中的有機(jī)物吸咁，形成絮狀的懸浮物，這些懸浮物隨水進(jìn)入調(diào)節(jié)池后，再泵 進(jìn)一種過濾機(jī)過濾。這些廢水經(jīng)上述化學(xué)還原和凝聚反應(yīng)后，再通過高效過 濾，其含有的各種有機(jī)物大部分被過濾成濾泥，使廢水達(dá)到固/液分離及凈 化的目的。但由于各個(gè)地方的造紙廢水的排放指標(biāo)不斷嚴(yán)格，這種只通過混
凝和過濾的技術(shù)已經(jīng)無法滿足水質(zhì)指標(biāo)更嚴(yán)格的處理要求。
膜技術(shù)是較為成熟的深度處理工藝，膜過濾后出水水質(zhì)可以完全達(dá)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，且其中的污染物濃度較高，仍然需要進(jìn)行處理，這就使膜處理工 藝無法單獨(dú)完成深度處理的要求，如果再添加其它處理設(shè)施必然會(huì)使原本就 較高的處理費(fèi)用繼續(xù)增加。而且對于造紙廢水而言，廢水中會(huì)存在很多細(xì)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(dǎo) 致膜處理的費(fèi)用更高。
由于造紙廢水的復(fù)雜性，現(xiàn)有的單一處理工藝已經(jīng)無法達(dá)到處理要求， 而如何盡可能地減少運(yùn)行成本和投資費(fèi)用，并達(dá)到對造紙廢水深度處理和回 用的要求，是個(gè)需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種廢紙制漿造紙廢水的深度處理方法及處理系 統(tǒng)，通過將物理、化學(xué)和生物處理相結(jié)合的方式，對廢紙制漿廢水進(jìn)行深度 處理，4吏處理后的出水達(dá)到國家工業(yè)回用水標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種處理廢紙制漿造紙廢水的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包
括
預(yù)混凝池、混凝反應(yīng)池、混凝沉淀池、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(yù)混凝池、混凝反應(yīng)池、混凝沉淀 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(yù)混凝池上設(shè)有混凝劑投入口，預(yù)混凝池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置； 所述混凝反應(yīng)池上設(shè)有助凝劑投入口，混凝反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置；所述混 凝沉淀池底部通過回流管和回流泵回連至混;疑反應(yīng)池。
所述混凝沉淀池采用斜管沉淀池或豎流沉淀池中的任一種；釆用斜管沉
淀池時(shí)，在所述斜管沉淀池底部設(shè)置濃縮刮泥機(jī)。
所述混凝沉淀池的出水口經(jīng)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(fā)生器，所述紫外燈設(shè)置在高
級氧化處理裝置內(nèi)部，所述臭氧發(fā)生器的供氣口連通至高級氧化處理裝置內(nèi)部。
所述臭氧催化氧化裝置采用接觸塔催化氧化反應(yīng)裝置，該裝置內(nèi)按從下
到上的排列順序依次設(shè)有催化劑為負(fù)載Ti02的蜂窩陶瓷，顆?；钚蕴亢丸F 屑混合填料，負(fù)載Ti02的改性氧化鋁。
所述生物膜接觸氧化裝置內(nèi)設(shè)有掛膜軟性填料，在所述掛膜軟性填料上 附著培養(yǎng)和馴化后的生物膜。
本發(fā)明實(shí)施方式還提供一種處理廢紙制漿造紙廢水的處理方法，該方法 包括
混凝沉淀處理對生化處理后的廢紙制漿造紙廢水進(jìn)行預(yù)混凝處理，向 所述預(yù)混凝處理的廢水中干法投加混凝藥劑，投加量為0. 8~1. Og/L,水力攪 拌混合時(shí)間為5~7分鐘；預(yù)混凝處理后的廢水進(jìn)入混凝反應(yīng)處理階^:，向廢 水中添加助凝劑， -投加量為l~3mg/L,停留時(shí)間為7~8分鐘；混凝反應(yīng)處理 后的出水進(jìn)入混凝沉淀處理階段，沉淀時(shí)間為60~120分鐘，將沉淀的污泥 濃縮后一部分回流至混凝反應(yīng)池底部繼續(xù)反應(yīng)，污泥回流量為進(jìn)水量的10% ~ 25%,另一部分污泥外排；
高級氧化處理使上述混凝沉淀處理后的出水進(jìn)入高級氧化處理，通過 紫外線和臭氧的協(xié)同作用，或雙氧水、超聲波中的任一種與紫外光和臭氧的 協(xié)同作用進(jìn)行高級氧化處理產(chǎn)生羥基自由基，高級氧化處理時(shí)間為10~30分 鐘；
臭氧催化氧化處理高級氧化處理后的出水進(jìn)入臭氧催化氧化處理，使 氧化處理中溶解臭氧后的水溶液直接與催化劑表面接觸氧化，進(jìn)行催化氧化 反應(yīng)，總反應(yīng)時(shí)間為20~40分鐘，所用的催化劑包括蜂窩陶瓷填料、顆?；钚蕴亢丸F屑混合填料和改性氧化鋁填料；
生物膜接觸氧化處理經(jīng)臭氧催化氧化處理后的出水進(jìn)入生物膜接觸氧 化處理，通過采用經(jīng)過培養(yǎng)和馴化后的生物膜去除水溶液中的小分子有機(jī) 物，處理時(shí)間為90 ~ 12 0分鐘，使處理后出水達(dá)到排放和回用標(biāo)準(zhǔn)。
所述混凝沉淀處理進(jìn)一步包括
所述混凝沉淀處理后的沉淀污泥回流至所述的混凝反應(yīng)處理階段繼續(xù)進(jìn) 行反應(yīng)。
所述混凝沉淀處理中投加的混凝藥劑為熟石灰和氬氧化鈉粉末、生石灰 和燒堿中的任一組；其中，熟石灰與氫氧化鈉粉末作為混凝藥劑時(shí)兩者的質(zhì) 量比為4: 1或3: 1;生石灰和燒堿作為混凝藥劑時(shí)兩者的質(zhì)量比為4: 1或 3: 1;
所述混凝反應(yīng)處理中添加的助凝劑為聚丙烯酰胺；
所述高級氧化處理中的紫外線的強(qiáng)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(jìn)水水量的20%~30%(質(zhì) 量百分?jǐn)?shù))。
所述生物膜接觸氧化處理中的經(jīng)過培養(yǎng)和馴化后的生物膜附著在懸掛的 生物膜掛膜填料上。
由上述本發(fā)明實(shí)施方式提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施方式通過 將混凝沉淀處理、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(jié)合，對制漿造紙廢水進(jìn)行深度處理，該方法將物理、化學(xué)和生 物處理方法有機(jī)結(jié)合，針對處理各階段廢水中不同分子結(jié)構(gòu)和分子量的有機(jī) 物，采用具有針對性的處理技術(shù)，對難生物降解的有機(jī)物通過高效混凝沉淀 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(xù)技術(shù)進(jìn)行 去除和降解，可以有效去除廢紙制漿中的木質(zhì)素、半木質(zhì)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(shè)備化和集成化的特點(diǎn)，操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定，現(xiàn)代化程度高。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的處理系統(tǒng)各部分連接示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的處理方法流程圖1中各標(biāo)號(hào)分別為1、預(yù)混凝池；2、混凝劑；3、混凝反應(yīng)池；4、 助凝劑；5、混凝沉淀池；6、斜管；7、濃縮污泥；8、濃縮刮泥機(jī)；9、砂 濾；10、高級氧化處理裝置；11、紫外燈；12、臭氧發(fā)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(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種廢紙制漿造紙廢水的深度處理方法及處理系 統(tǒng)，該系統(tǒng)由預(yù)混凝池、混凝反應(yīng)池、混凝沉淀池、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(tǒng)對廢紙制漿造 紙廢水(一般為廢紙制漿造紙廢水經(jīng)活性污泥法處理后的中水)進(jìn)行處理 時(shí)，廢水進(jìn)水首先進(jìn)入預(yù)混凝池，投加兩種混凝藥劑，將這兩種藥劑按照一 定比例混合后進(jìn)行干法投加，水力攪拌混合時(shí)間為5~7分鐘，之后依次通過 混凝沉淀區(qū)的混凝反應(yīng)池和混凝沉淀池(一般采用斜管沉淀池)，在混凝反 應(yīng)池中需要投加一定濃度的助凝劑，并將混凝沉淀池中的污泥部分回流到反 應(yīng)池，增大產(chǎn)生的礬花粒徑，使其快速沉淀；通過砂濾裝置后，進(jìn)入高級氧 化處理裝置進(jìn)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(qiáng)氧化反應(yīng)，將大分子有機(jī)物分解為中等分子有機(jī)物和小分子有 機(jī)物；然后進(jìn)入臭氧催化氧化裝置，剩余的臭氧將進(jìn)入催化氧化反應(yīng)裝置 中，進(jìn)行臭氧催化反應(yīng)；最后處理后的出水溶液進(jìn)入生物膜接觸氧化裝置，
通過懸掛的生物膜掛膜填料，負(fù)載大量的生物膜，通過這些經(jīng)過培養(yǎng)和馴化 的生物膜，在與溶液接觸時(shí)，通過接觸氧化去除溶液中的小分子有機(jī)物，使 出水達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)。
上述方法通過將四項(xiàng)處理過程有^^結(jié)合，形成將物理、化學(xué)和生物處理 方法的合理應(yīng)用，達(dá)到了對廢紙制漿廢水生化處理后的出水進(jìn)行深度處理和 回用的目的，能夠達(dá)到國家排力丈標(biāo)準(zhǔn)和回用標(biāo)準(zhǔn)。
為便于對本發(fā)明實(shí)施過程的理解，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)行說明。
實(shí)施例一
本實(shí)施例提供一種廢紙制漿造紙廢水的深度處理系統(tǒng)，用于處理廢紙制
漿造紙廢水經(jīng)活性污泥法處理后的中水，如圖1所示，該系統(tǒng)具體包括
預(yù)混凝池、混凝反應(yīng)池、混凝沉淀池、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(yù)混凝池、混凝反應(yīng)池、混凝沉淀 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(jìn)行混凝沉淀處理、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(jié)合的廢水處理系統(tǒng)。
其中，所述的預(yù)混凝池上設(shè)有混凝劑投入口 ，用于投加混凝劑，預(yù)混凝 池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，用于對其中處理的廢水進(jìn)行攪拌，使投加的混凝劑均勻 分散到廢水中，達(dá)到使廢水混凝的較好效果；
所述的混凝反應(yīng)池上設(shè)有助凝劑投入口 ，混凝反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置； 與混凝反應(yīng)池連接的混凝沉淀池可以采用斜管沉淀池或豎流沉淀池中的 任一種，由于斜管沉淀池具有占地面積小和沉淀效率高等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際中，常 采用斜管沉淀池，并在斜管沉淀池底部設(shè)置濃縮刮泥機(jī)作為處理污泥的刮泥 裝置，在斜管沉淀池的污泥出口通過回流管回連至混凝反應(yīng)池，在回流管上 的回流泵的作用下使污泥回流至混凝反應(yīng)池中再次參與反應(yīng)；
所述的混凝沉淀池的出水口經(jīng)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(nèi)設(shè)有紫外燈，高級氧化處理裝置下面設(shè)置臭氧發(fā)生 器，臭氧發(fā)生器的供氣口連通至高級氧化處理裝置內(nèi)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 氧化裝置采用接觸塔催化氧化反應(yīng)裝置，該裝置內(nèi)添加催化劑按照從下到上 的排列順序?yàn)樨?fù)載Ti02的蜂窩陶瓷，顆粒活性炭和鐵屑混合填料，負(fù)載 Ti02的改性氧化鋁，投加量均為進(jìn)水流量的20%~ 30% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；總停 留時(shí)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(nèi)設(shè)有掛膜軟性填料，掛膜軟性填料上負(fù)載經(jīng)過培養(yǎng)和 馴化后的生物膜。
實(shí)際中，對本實(shí)施例的處理系統(tǒng)而言，可以采用多種靈活的方式進(jìn)行設(shè) 置，具體如下
(l)對于規(guī)模較小的廢水處理量，可以釆用設(shè)備化的運(yùn)行模式，將不同處 理功能區(qū)設(shè)備化，再對設(shè)備進(jìn)行集成化，模塊化，通過并聯(lián)主反應(yīng)設(shè)備以實(shí) 現(xiàn)處理目標(biāo)，通過PLC控制可以完全實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化的運(yùn)行模式。
U)對于規(guī)模較大的處理量，可以采用設(shè)備擴(kuò)大化，并同土建工程相結(jié)合 的運(yùn)行模式，混凝沉淀處理區(qū)段和生物膜接觸氧化處理區(qū)段采用土建工程， 而高級氧化處理裝置和臭氧催化氧化裝置仍然采用大型的處理設(shè)備和工藝組 件。
實(shí)施例二
本實(shí)施例提供一種廢紙制漿造紙廢水的深度處理方法，可以采用如實(shí)施 例 一 中所述的處理系統(tǒng)，對廢紙制漿造紙廢水經(jīng)活性污泥法處理后的中水進(jìn) 行處理，如圖2所示，該方法具體包括下述步驟:
混凝沉淀處理對廢紙制漿造紙廢水進(jìn)行預(yù)混凝處理，向所述預(yù)混凝處 理的廢水內(nèi)干法投加混凝藥劑，混凝藥劑采用熟石灰和氫氧化鈉粉末，質(zhì)量 配比為4: 1或3: l(實(shí)際中，也可以生石灰和燒堿作為混凝藥劑，投入時(shí)用 干法投加，生石灰和燒堿的質(zhì)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(shí)間為5~7分鐘，預(yù)處理后水體中膠體脫穩(wěn)， 水體變渾濁，部分有機(jī)物形成沉淀；預(yù)混凝處理后的廢水進(jìn)入混凝反應(yīng)處理 階段，向廢水中添加助凝劑聚丙烯酰胺，投加濃度為l~3mg/L，停留時(shí)間為 7~8分鐘，在水體中形成大而堅(jiān)實(shí)的絮體，以保證能夠快速有效地沉淀；混 凝反應(yīng)處理后的出水進(jìn)入混凝沉淀處理，沉淀處理時(shí)間為60-120分鐘，絮 體基本沉淀在沉淀池底部，通過濃縮刮泥機(jī)將沉淀的污泥進(jìn)行濃縮， 一部分 通過回流泵從新注入到混凝反應(yīng)區(qū)內(nèi)，回流量為進(jìn)水量的10%~25°/。，另一部 分外排；
高級氧化處理使混凝沉淀處理后的出水進(jìn)入高級氧化處理，高級氧化 技術(shù)界定為選擇特定紫外線和臭氧協(xié)同作用產(chǎn)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(xié)同作用產(chǎn)生羥基自由基的高級氧化技術(shù)。所 述紫外線的強(qiáng)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(shí)間為10~30分鐘；
臭氧催化氧化處理高級氧化處理后的出水進(jìn)入臭氧催化氧化處理，使 氧化處理中溶解臭氧后的水溶液直接與催化劑表面接觸氧化，進(jìn)行催化氧化 反應(yīng)，反應(yīng)停留時(shí)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(jīng)臭氧催化氧化處理后的出水進(jìn)入生物膜接觸氧 化處理，通過采用多個(gè)培養(yǎng)和馴化后的生物膜去除所接觸的水溶液中的小分 子有機(jī)物，處理時(shí)間為9 0 ~ 12 0分鐘，處理后可達(dá)到排;改和回用標(biāo)準(zhǔn)。
在所述的混凝沉淀處理步驟中，還可以將混凝沉淀處理后的沉淀污泥回 流至所述的混凝反應(yīng)處理步驟中，進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)；
實(shí)際中，氫氧化鈉或燒堿用量根據(jù)進(jìn)水pH進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，如果pH較 低，則相應(yīng)增加氳氧化鈉的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；
所述的臭氧催化氧化處理中的類固相催化劑為負(fù)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?yàn)樨?fù)載TiO,的蜂窩陶瓷，顆?；钚蕴?和鐵屑混合填料，負(fù)載Ti02的改性氧化鋁，投加量均為進(jìn)水流量的20°/ ~30% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；總停留時(shí)間為20~40分鐘；
所述的生物膜接觸氧化處理中的多個(gè)培養(yǎng)和馴化后的生物膜設(shè)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淀處理、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(jī)結(jié)合起來，形成了物理、化學(xué)與生 化相結(jié)合的處理方法，對廢紙制漿造紙廢水進(jìn)行處理，可以有效去除其中難 降解的木質(zhì)素、半木質(zhì)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(yōu)點(diǎn)
(l)混凝沉淀處理
預(yù)混凝處理是混凝沉淀處理中的重要步驟，本實(shí)施例在預(yù)混凝處理中采 用機(jī)械攪拌，即依靠外部機(jī)械供給能量，使預(yù)混凝處理時(shí)的廢水的水流產(chǎn)生 絮流，這種機(jī)械攪拌的優(yōu)點(diǎn)具有混合快速，水頭損失小、混合效果好，節(jié)省 投藥(混凝劑)量20%~30%。投加的藥劑(混凝劑)可以采用熟石灰和氳氧 化鈉粉末，熟石灰中的釣離子可以同單寧形成沉淀，而氬氧化鈉可以調(diào)節(jié)溶 液的pH值，同時(shí)使溶液中的膠體顆粒脫穩(wěn)，可以為后續(xù)的混凝反應(yīng)和氧化反 應(yīng)提供準(zhǔn)備；
混凝反應(yīng)池是混凝沉淀處理中的核心工藝，將經(jīng)過預(yù)混凝處理后的出水 引入到混凝反應(yīng)池底板的中央，在混凝反應(yīng)池內(nèi)部設(shè)置一個(gè)攪拌用的葉4侖， 該葉輪位于中心穩(wěn)流型的圓筒內(nèi)，該葉輪的作用是使反應(yīng)池內(nèi)水流均勻混 合，并為絮凝和聚合電解質(zhì)的分配提供所需的動(dòng)能量，通過在葉輪下面的加 藥系統(tǒng)加入助凝劑，使混合反應(yīng)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(tài)，通過從混凝沉淀池中回流沉淀濃縮污泥的外部再循環(huán)系統(tǒng)使 混凝反應(yīng)池中污泥濃度得以保障；
混凝沉淀處理中的沉淀過程是將有機(jī)物與水分離的重要環(huán)節(jié)，分離的狀 況直接影響了出水水質(zhì)，該處理中采用斜管沉淀池作為混凝沉淀池，并在其 中設(shè)置濃縮刮泥機(jī)，使兩者結(jié)合應(yīng)用，通過濃縮刮泥機(jī)使污泥聚集和濃縮在 斜管沉淀池底部，通過污泥回流泵，將濃縮后的污泥部分回流到反應(yīng)池內(nèi)， 通過接觸實(shí)現(xiàn)混凝的快速和高效，并將沒有完全反應(yīng)的藥劑反應(yīng)完全，通過 斜管沉淀原理保障出水水質(zhì)穩(wěn)定。
(2) 高級氧化處理
高級氧化處理(Advanced Oxidation Process,簡稱a0p )可產(chǎn)生大量羥 基自由基，即利用各種光、聲、電、磁等物理和化學(xué)過程產(chǎn)生大量自由基， 進(jìn)而利用自由基的強(qiáng)氧化特性對廢水中有機(jī)物進(jìn)行降解的技術(shù)過程?？梢葬?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淀處理 后的出水進(jìn)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(huì)加速03分解形成幾基自由基，增大pH和HA的投入也必然會(huì)導(dǎo)致臭 氧水中羥基自由基的產(chǎn)生速率增高，從而使難降解的有機(jī)污染物被氧化分 解，轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，使水質(zhì)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，由于高級氧化技術(shù)的能耗較高，而后期的有機(jī)物的 濃度相對低很多，使降解效率明顯下降，單位化學(xué)需氧量(cod)去除率能耗 提高。因此，此技術(shù)不適合在較長時(shí)間范圍內(nèi)對目標(biāo)有機(jī)物進(jìn)行持續(xù)氧化。 實(shí)際中，本發(fā)明實(shí)施例中采用03/UV組合高級氧化技術(shù)的主要目的就是產(chǎn)生較 高濃度的羥基自由基中間產(chǎn)物，從而將廢水中的難降解有機(jī)污染物徹底氧化
為H20和c02,將大分子有機(jī)物氧化分解為中等分子有機(jī)物或小分子有機(jī)物，
而在此過程中產(chǎn)生的小分子中間產(chǎn)物，如羧酸等，可以通過后續(xù)的處理工藝
進(jìn)行處理，達(dá)到了提高整個(gè)系統(tǒng)的處理效率，減少能耗和運(yùn)行成本的效果；
(3) 臭氧催化氧化處理
隨著臭氧生產(chǎn)成本的降低，臭氧技術(shù)被普遍用于水處理中，然而處理的
廢水中有許多難降解有機(jī)物不能被單獨(dú)臭氧完全氧化，可在常溫常壓下氧化 那些難以用臭氧單獨(dú)氧化或降解的有機(jī)物。本實(shí)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(jìn)行高級氧化處理的后續(xù)工藝，催化臭氧化處 理利用反應(yīng)過程中產(chǎn)生的大量高氧化性羥基自由基，來氧化分解水中的有機(jī)
物^v而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
對于多相催化臭氧氧化處理而言，固體催化劑的選擇是該技術(shù)是否具有 高效氧化效能的關(guān)鍵。在多相催化臭氧氧化處理中可以采用負(fù)載型過渡金屬 催化劑、(負(fù)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(fā)明實(shí)施例中采用Ti02作為催化劑具有性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)勢，相比于鐵、
錳等氧化物，不易出現(xiàn)金屬離子溶出的現(xiàn)象。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)廢水中的硝基苯是 一種典型的難降解有毒有機(jī)物，幾乎不與臭氧發(fā)生反應(yīng)，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(shí)際 應(yīng)用中存在不易分離、回收困難等缺點(diǎn)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，將納米Ti02粉末負(fù)載于固體載體表面(A1203、蜂窩 陶瓷、活性炭等)，利用負(fù)載型Ti02催化劑對難生化降解有機(jī)污染物的催化 降解活性，將高級氧化分解后的中等分子有機(jī)物進(jìn)行進(jìn)一步氧化。設(shè)備和工 藝主要是采用接觸塔催化氧化反應(yīng)裝置，將溶解臭氧后的溶液直接與催化劑 表面接觸氧化，形成催化氧化反應(yīng)體系。解決了臭氧單獨(dú)使用無法氧化有機(jī) 物的問題，提高臭氧的整體氧化效率，減少副反應(yīng)的能源消耗和可能產(chǎn)生的 有毒有害副產(chǎn)物，減少臭氧的投加量和投加時(shí)間，從而不僅提高出水水質(zhì)， 而且減少運(yùn)4亍成本。
(4)生物膜接觸氧化處理
由于高級氧化處理存在運(yùn)行成本相對較高的問題，因此要控制其反應(yīng)時(shí) 間，因此在本發(fā)明實(shí)施例中采用了運(yùn)行成本低廉的生物膜接觸氧化技術(shù)作為 高級氧化處理和臭氧催化氧化處理的后續(xù)工藝，可以使出水完全達(dá)到50mg/L
以下，并且生物膜接觸氧化處理技術(shù)還存在下述優(yōu)點(diǎn)
① 微生物主要固著于填料的表面，微生物量比活性污泥法高的多，因此對 污水水質(zhì)水量的變化引起的沖擊負(fù)荷適應(yīng)能力較強(qiáng)。即使短時(shí)間中斷進(jìn)水或
工藝遭到破壞，反應(yīng)器的性能也不會(huì)受到致命的影響，恢復(fù)起來較快。生物膜 反應(yīng)器可以處理B0Ds低于50~ 60mg/L的進(jìn)水，使出水BODs降低到5 ~ 10mg/L, 這是活性污泥法無法做到的；
② 單位容積反應(yīng)器內(nèi)的微生物量可以高達(dá)活性污泥法的5~20倍，因此處 理能力大， 一般不建污泥回流系統(tǒng)；生物膜含水率比活性污泥低，不會(huì)出現(xiàn)活性 污泥法經(jīng)常發(fā)生的污泥膨脹現(xiàn)象，能保證出水懸浮物含量較低，因此運(yùn)行管理 也比較方便；
③ 生物膜中存在較高營養(yǎng)水平的原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，食物鏈較長，特別 是生物膜較厚時(shí)，里側(cè)深部厭氧菌能降解好氧過程中合成的污泥，因此剩余污 泥產(chǎn)量低，一般比活性污泥處理系統(tǒng)少1/4左右，可減少污泥處理與處置的費(fèi) 用；
④ 由于微生物固著于填料的表面，生物固體停留時(shí)間SRT與水力停留時(shí)間 HRT無關(guān)，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(guī)律性。
5、生物濾池、轉(zhuǎn)盤等生物膜法采用自然通風(fēng)供氧，裝置不會(huì)出現(xiàn)泡沫， 管理筒單，運(yùn)行費(fèi)用較低，操作穩(wěn)定性較好。 實(shí)施例三
本實(shí)施例以采用實(shí)施例一所述的處理系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)施例二中所述的處理 方法，對某一廢紙制漿造紙廠排出的經(jīng)生化處理后的出水進(jìn)行具體處理過 程，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，將該廢紙制漿造紙廠的生化反應(yīng)池出水，通過 一級提升進(jìn)入混凝沉淀處理的預(yù)混凝部分，通過干粉投加器投加質(zhì)量比為4: 1熟石灰和氬氧化鈉4分末，干粉投加量為1.0g/L，以實(shí)現(xiàn)脫穩(wěn)和調(diào)節(jié)溶液pH 值的目的。經(jīng)過攪拌后溶液直接進(jìn)入混凝沉淀處理的混凝反應(yīng)池中，向混凝 反應(yīng)池中投加聚丙烯酰氨，并通過設(shè)置在混凝反應(yīng)池中的葉輪進(jìn)行攪拌，反 應(yīng)后形成粒徑較大的絮體進(jìn)入高效混凝沉淀區(qū)的沉淀池，在混凝沉淀池實(shí)現(xiàn) 絮體和水的分離，形成的污泥部分回流到混湊是反應(yīng)池，以_提高反應(yīng)池的污泥
濃度，增加接觸絮凝和碰撞的效率，部分則定期外排；
經(jīng)過物理去除的水需要經(jīng)過一個(gè)普通的砂濾裝置，然后進(jìn)入化學(xué)氧化處 理部分首先進(jìn)入高級氧化處理裝置進(jìn)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(qiáng)的羥基自由 基，將溶液中的難于生物降解的有機(jī)污染物徹底分解為C02或H20，或?qū)⒋蠓?子有機(jī)物氧化分解為中等分子或小分子有機(jī)物，從而使水質(zhì)得到較大改善；
使投加剩余的臭氧和反應(yīng)后的水溶液一 同進(jìn)入臭氧催化氧化裝置進(jìn)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(jī)物進(jìn)行吸附氧化，在這一步驟中，多于的臭氧得到了進(jìn)一步利用，將 吸附在催化劑表面的中等分子有機(jī)物進(jìn)行直接氧化，另 一方面也降低了溶液 中的臭氧含量，為后續(xù)處理工藝提供了有效保障；
經(jīng)過化學(xué)氧化去除的水進(jìn)入生化處理部分，生化處理部分采用的是生物 膜接觸氧化裝置，生物膜接觸氧化裝置內(nèi)的生物膜附著在軟性填料上，經(jīng)過 兩個(gè)月左右分階段的培養(yǎng)和馴化，能夠完全適應(yīng)廢紙制漿造紙廢水經(jīng)過物理 和化學(xué)反應(yīng)的出水，此時(shí)水體中殘存的大多是小分子有機(jī)物，且對于馴化后 的微生物較容易被氧化，較低的BOD和COD也并不影響生物膜的去除。生物 膜接觸氧化技術(shù)以較低的運(yùn)行費(fèi)用彌補(bǔ)了化學(xué)氧化高能耗的缺點(diǎn)和不足，并 且使使出水水質(zhì)穩(wěn)定而優(yōu)越，處理后的出水化學(xué)需氧量低于50mg/L，各項(xiàng)指 標(biāo)均達(dá)到工業(yè)回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的處理系統(tǒng)及處理方法能夠有效去除廢紙制漿 中的木質(zhì)素，半木質(zhì)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(jī)物，它還具有下述優(yōu)點(diǎn)
(l)將物理、化學(xué)和生物處理方法有機(jī)結(jié)合，針對處理各階段不同分子結(jié) 構(gòu)和分子量的有機(jī)物，采用具有針對性的處理技術(shù)，且每種處理技術(shù)都是較 為先進(jìn)的處理工藝，它們之間的有效的組合是基于對有機(jī)物反應(yīng)機(jī)理的深入
研究得出的。其中在預(yù)混凝池中，創(chuàng)新性地以干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(xué)需氧量均有明顯去除。
(2) 高級氧化技術(shù)采用臭氧同紫外光相結(jié)合的技術(shù)形式，在此過程中，所 投加的高濃度的臭氧并沒有反應(yīng)完全，傳統(tǒng)的處理工藝是將這些殘余的臭氧 經(jīng)過簡單處理后外排，而本發(fā)明則將高級氧化區(qū)密閉，使殘余臭氧和水溶液 以氣水混合的形式進(jìn)入臭氧催化氧化區(qū)，通過臭氧的催化氧化對有機(jī)物進(jìn)一 步分解，高級氧化區(qū)壓力的增加可以使臭氧的反應(yīng)效率增大，而高級氧化和 催化氧化聯(lián)用技術(shù)大大增加了臭氧的使用效率，從而相對減少了運(yùn)行成本。
(3) 采用多種固相催化劑以實(shí)現(xiàn)對不同有機(jī)物的處理要求，包括負(fù)載Ti02 的蜂窩陶瓷，負(fù)載金屬的改性三氧化二鋁，顆?；钚蕴纪F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(nèi)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?yàn)樨?fù)載Ti02 的蜂窩陶瓷，顆粒活性碳同鐵屑混合填料，負(fù)載金屬的改性三氧化二鋁。
(4) 化學(xué)氧化同生物膜接觸氧化相結(jié)合，通過化學(xué)氧化提高廢水的可生化 性，通過生物膜法的的低廉的運(yùn)行成本彌補(bǔ)高級氧化和催化氧化運(yùn)行成本高 的不足，生物膜反應(yīng)器可以處理B0Ds低于50~60mg/L的進(jìn)水，使出水B0Ds降 低到5~10mg/L,這是活性污泥法無法做到的，且抗沖擊能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn) 定。
(5) 能夠?qū)崿F(xiàn)處理工藝的設(shè)備化和集成化，容易運(yùn)輸，操作方便，運(yùn)行穩(wěn) 定，現(xiàn)代化程度高。
(6) 可以同其它處理工藝相結(jié)合，針對不同的處理目標(biāo)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化， 將有望同時(shí)應(yīng)用于醫(yī)院廢水、印染廢水、制革廢水、屠宰廠廢水等的深度處 理和回用。從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用范圍廣，工藝技術(shù)安全可靠
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，各實(shí)施例之間的前后次序關(guān)系也不對本發(fā)明造成任何限制，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化 或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種處理廢紙制漿造紙廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括:預(yù)混凝池、混凝反應(yīng)池、混凝沉淀池、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(yù)混凝池、混凝反應(yīng)池、混凝沉淀池、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(yù)混凝池上設(shè)有混凝劑投入口，預(yù)混凝池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置；所述混凝反應(yīng)池上設(shè)有助凝劑投入口，混凝反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有攪拌裝置；所述混凝沉淀池底部通過回流管和回流泵回連至混凝反應(yīng)池。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝沉淀池采用斜管 沉淀池或豎流沉淀池中的任一種；采用斜管沉淀池時(shí)，在所述斜管沉淀池底 部設(shè)置濃縮刮泥機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝沉淀池的出 水口經(jīng)砂濾裝置與高級氧化處理裝置連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高級氧化處理裝置包 括紫外燈和臭氧發(fā)生器，所述紫外燈設(shè)置在高級氧化處理裝置內(nèi)部，所述臭 氧發(fā)生器的供氣口連通至高級氧化處理裝置內(nèi)部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述臭氧催化氧化裝置采 用接觸塔催化氧化反應(yīng)裝置，該裝置內(nèi)按從下到上的排列順序依次設(shè)有催化 劑為負(fù)載Ti02的蜂窩陶瓷，顆粒活性炭和鐵屑混合填料，負(fù)載Ti02的改性 氧化鋁。
6、 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述生物膜接觸氧化裝置 內(nèi)設(shè)有掛膜軟性填料，在所述掛膜軟性填料上附著培養(yǎng)和馴化后的生物膜。
7、 一種處理廢紙制漿造紙廢水的處理方法，其特征在于，該方法包括 混凝沉淀處理對生化處理后的廢紙制漿造紙廢水進(jìn)行預(yù)混凝處理，向所述預(yù)混凝處理的廢水中干法投加混凝藥劑，投加量為0. 8~1.0g/L,水力攪 拌混合時(shí)間為5 7分鐘；預(yù)混凝處理后的廢水進(jìn)入混凝反應(yīng)處理階段，向廢 水中添加助凝劑， -投加量為1 ~ 3mg/L,停留時(shí)間為7 8分鐘；混凝反應(yīng)處理 后的出水進(jìn)入混凝沉淀處理階段，沉淀時(shí)間為60~120分鐘，將沉淀的污泥 濃縮后一部分回流至混;疑反應(yīng)池底部繼續(xù)反應(yīng)，污泥回流量為進(jìn)水量的10% ~ 25%,另一部分污泥外排；高級氧化處理使上述混凝沉淀處理后的出水進(jìn)入高級氧化處理，通過 紫外線和臭氧的協(xié)同作用，或雙氧水、超聲波中的任一種與紫外光和臭氧的 協(xié)同作用進(jìn)行高級氧化處理產(chǎn)生羥基自由基，高級氧化處理時(shí)間為10~30分 鐘；臭氧催化氧化處理高級氧化處理后的出水進(jìn)入臭氧催化氧化處理，使 氧化處理中溶解臭氧后的水溶液直接與催化劑表面接觸氧化，進(jìn)行催化氧化 反應(yīng)，總反應(yīng)時(shí)間為20~40分鐘，所用的催化劑包括蜂窩陶瓷填料、顆?；?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(jīng)臭氧催化氧化處理后的出水進(jìn)入生物膜接觸氧 化處理，通過采用經(jīng)過培養(yǎng)和馴化后的生物膜去除水溶液中的小分子有機(jī) 物，處理時(shí)間為90 ~ 120分鐘，使處理后出水達(dá)到排放和回用標(biāo)準(zhǔn)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述混凝沉淀處理進(jìn)一步 包括所述混凝沉淀處理后的沉淀污泥回流至所述的混凝反應(yīng)處理階段繼續(xù)進(jìn) 行反應(yīng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述混凝沉淀處理中投加 的混凝藥劑為熟石灰和氫氧化鈉粉末、生石灰和燒堿中的任一組；其中，熟 石灰與氫氧化鈉粉末作為混凝藥劑時(shí)兩者的質(zhì)量比為4: l或3: 1;生石灰和 燒石咸作為混凝藥劑時(shí)兩者的質(zhì)量比為4: l或3: 1;所述混凝反應(yīng)處理中添加的助凝劑為聚丙烯酰胺；所述高級氧化處理中的紫外線的強(qiáng)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(jìn)水水量的20 / ~30%(質(zhì) 量百分?jǐn)?shù))。
10、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述生物膜接觸氧化處 理中的經(jīng)過培養(yǎng)和馴化后的生物膜附著在懸掛的生物膜掛膜填料上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢紙制漿造紙廢水的深度處理方法及處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由預(yù)混凝池、混凝反應(yīng)池、混凝沉淀池、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(tǒng)。利用該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將混凝沉淀處理、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(jī)結(jié)合，通過物理、化學(xué)和生物處理相結(jié)合的方式對廢紙制漿造紙廢水進(jìn)行處理，在保證低運(yùn)行成本的前提下，達(dá)到較好的處理效果，使處理后的出水不僅達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)，而且能夠達(dá)到工業(yè)回用水要求。
文檔編號(hào)C02F103/28GK101372382SQ20081011922
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者劉金泉, 迪 吳, 李天增, 王發(fā)珍, 歡 申, 蘇榮梅, 苗延旭 申請人:北京桑德環(huán)保集團(tuán)有限公司