一种造纸废水回用综合处理方法

摘要

本发明公开了一种造纸废水回用综合处理方法。它将排放的造纸废水通过预处理后进入超滤和反渗透或纳滤，膜透过液可以直接回用到电厂或作为工艺用水，膜截留下来的浓缩液由于富集了无机盐、各种添加剂、木质素、纤维素、半纤维素等有机物以及各种菌落，不能直接排放。本发明通过微波技术对浓缩液进行了处理，处理后浓缩液可以达到国家排放标准，直接排放。关键点是膜系统污染防治和恢复、膜浓缩液的微波处理达标排放。本发明可将造纸废水通过本方法回用绝大部分废水，剩余的少量废水能够达标排放，彻底解决了造纸行业用水量大的问题。

权利要求

1.一种造纸废水回用综合处理系统，其特征在于包括放流井(1)、第一增压泵(2)、膜预处理系统(3)、超滤设备(4)、超滤产水池(5)、增压系统(6)、反渗透或纳滤设备(7)、透过液出口(8)、浓废水池(9)、第二增压泵(10)、加药混合反应系统(11)、微波设备(12)、沉淀池(13)、过滤池(14)、废水排放口(15)；放流井(1)、第一增压泵(2)、膜预处理系统(3)、超滤设备(4)、超滤产水池(5)、增压系统(6)、反渗透或纳滤设备(7)、透过液出口(8)依次连接，超滤设备(4)的浓废水出口和反渗透或纳滤设备(7)的浓废水出口、浓废水池(9)、第二增压泵(10)、加药混合反应系统(11)、微波设备(12)、沉淀池(13)、过滤池(14)、废水排放口(15)依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种造纸废水回用综合处理系统，其特征在于所述的膜预处理系统(3)采用混凝、沉淀和过滤工艺或者混凝、气浮和过滤工艺或者混凝、沉淀和曝气生物滤池工艺或者混凝、沉淀、臭氧和生物活性炭工艺。

3.根据权利要求1所述的一种造纸废水回用综合处理系统，其特征在于所述的超滤设备(4)采用高强度抗污染超滤膜以及气水联合冲洗工艺，超滤膜材料是聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚醚砜或聚氯乙烯。

4.根据权利要求1所述的一种造纸废水回用综合处理系统，其特征在于所述的反渗透或纳滤设备(7)采用抗污染膜元件以及膜管水力分布均匀的排列布置。

5.根据权利要求1所述的一种造纸废水回用综合处理系统，其特征在于所述的加药混合反应系统(11)添加氧化硅、氧化钙、硫酸亚铁和聚合氯化铝。

6.根据权利要求1所述的一种造纸废水回用综合处理系统，其特征在于所述的微波设备(12)的微波频率为915M赫兹或2450M赫兹。

7.一种使用如权利要求1所述系统的造纸废水回用综合处理方法，其特征在于经过处理的造纸废水流入放流井(1)，由第一增压泵(2)把放流井中的造纸废水泵入膜预处理系统(3)进行预处理，再进入超滤设备(4)，过滤后的造纸废水透过液流入超滤产水池(5)，经过增压系统(6)进入反渗透或纳滤设备(7)，透过液通过透过液出口(8)进行回用；超滤设备(4)和反渗透或纳滤设备(7)中的浓废水排入浓废水池(9)，经过第二增压泵(10)泵入加药混合反应系统(11)，混合废水进入微波设备(12)进行微波净化处理，微波净化处理后废水进入沉淀池(13)，上清液经过过滤池(14)，出水从废水排放口(15)直接达标排放；其中膜预处理系统(3)出水指标要求悬浮物为1～100毫克/升，化学耗氧量为10～100毫克/升，pH值为6～8，超滤设备(4)操作压力为1～3标准大气压，截留分子量为10～20万道尔顿，操作温度为5～45℃，反渗透或纳滤设备(7)操作压力为5～20标准大气压，化学耗氧量去除率为80％～95％，脱盐率为80％～95％，操作温度为5℃～40℃，加药混合反应系统(11)中硫酸亚铁的有效投加量为10～30毫克/升，絮凝剂PAC的投加量为10～40毫克/升，微波设备(12)的微波频率为915M赫兹或2450M赫兹，废水停留时间为5～20秒。

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理方法，尤其涉及一种造纸废水回用综合处理方法。

背景技术

造纸行业是耗水大户，又是水污染大户。据统计，我国造纸企业每年排放废水量约为30亿吨，占全国工业废水排放量的15％左右，居第三位；而COD排放量居工业排放量第一位。因此，水资源和污染治理始终是制约我国造纸工业发展的关键因素之一。根据国家和省市2007年相关政策，新项目建设必须符合总量控制减排要求，这对于要投资新建项目的造纸公司，其吨纸排水量必须达到更高的水平，必须提高废水的回用率，折合吨纸排水必须在5吨以下，国内造纸行业虽然在回用水方面做了大量研究，但与微排放(吨纸排水量小于5吨)的距离尚远，目前吨纸排水一般在10吨以上，因此，采用造纸废水回用技术实现减排已成为各造纸企业的必由之路。
传统的造纸废水处理技术一般以生化法为主，结合部分物化处理方法做到达标排放，极少量的废水仅仅是采用简单的砂滤设备等过滤后进行浇花、冲厕等用途，由于废水中无机盐、溶解性有机物无法进行通过简单的砂滤设备去除，无法作为要求较高的工艺用水使用，膜分离技术可以彻底解决回用水水质问题，实际上绝大部分指标要远高于一般的工艺用水要求；但膜分离的浓水由于B/C低、含盐量高、可生化性差，其化学耗氧量(COD)等多项指标无法通过简单的生化方法处理达标排放，限制了膜分离作为中水回用应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提出了一种造纸废水回用综合处理方法。
造纸废水回用综合处理系统包括放流井、增压泵、膜予处理系统、超滤设备、超滤产水池、增压系统、反渗透或纳滤设备、透过液出口、浓废水池、增压泵、加药混合反应系统、微波设备、沉淀池、过滤池、废水排放口。放流井依次与增压泵、膜予处理系统、超滤设备、超滤产水池、增压系统、反渗透或纳滤设备、透过液出口相连接；超滤设备的浓废水出口和反渗透或纳滤设备的浓废水出口依次与浓水池、增压泵、加药混合反应系统、微波设备、沉淀池、过滤池、废水排放口相连接。
所述的膜予处理系统采用混凝、沉淀和过滤工艺或者混凝、气浮和过滤工艺或者混凝、沉淀和曝气生物滤池工艺或者混凝、沉淀、臭氧和生物活性炭工艺。超滤设备采用高强度抗污染超滤膜以及气水联合冲洗工艺，超滤膜材料是聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚醚砜或聚氯乙烯。反渗透或纳滤设备采用抗污染膜元件以及膜管水力分布均匀的排列布置。加药混合反应系统添加氧化硅、氧化钙、硫酸亚铁或聚合氯化铝。微波设备的微波频率为915M赫兹或2450M赫兹。
造纸废水回用综合处理方法是经过处理的造纸废水流入放流井，由增压泵把放流井中的造纸废水泵入膜予处理系统进行予处理，再进入超滤设备，过滤后的造纸废水透过液流入超滤产水池，经过增压系统进入反渗透或纳滤设备，透过液通过透过液出口进行回用；超滤设备和反渗透或纳滤设备中的浓废水排入浓废水池，经过增压泵泵入加药混合反应系统，混合废水进入微波设备进行微波净化处理，微波净化处理后废水进入沉淀池，上清液经过过滤池出水从废水排放口直接达标排放；其中膜予处理系统出水指标要求悬浮物为1～100毫克/升，化学耗氧量为10～100毫克/升，pH值为6～8，超滤设备操作压力为1～3标准大气压，截留分子量为10～20万道尔顿，操作温度为5～45℃，反渗透或纳滤设备操作压力为5～20标准大气压，化学耗氧量去除率为80％～95％，脱盐率为80％～95％，操作温度为5℃～40℃，加药混合反应系统中硫酸亚铁的有效投加量为10～30毫克/升，絮凝剂PAC的投加量为10～40毫克/升，微波设备的微波频率为915M赫兹或2450M赫兹，废水停留时间为5～20秒。
本发明通过微波技术对浓缩液进行了处理，处理后浓缩液可以达到国家排放标准，直接排放。关键点是膜系统污染防治和恢复、膜浓缩液的微波处理达标排放。本发明可将造纸废水通回用绝大部分废水，而少量排放的废水能够达标排放，彻底解决了造纸行业用水量大的问题。

附图说明

附图是造纸废水回用综合处理方法工艺流程示意图；
图中：放流井1、增压泵2、膜予处理系统3、超滤设备4、超滤产水池5、增压系统6、反渗透或纳滤设备7、透过液出口8、浓废水池9、增压泵10、加药混合反应系统11、微波设备12、沉淀池13、过滤池14、废水排放口15。

具体实施方式

如附图所示，造纸废水回用综合处理系统包括放流井1、增压泵2、膜予处理系统3、超滤设备4、超滤产水池5、增压系统6、反渗透或纳滤设备7、透过液出口8、浓废水池9、增压泵10、加药混合反应系统11、微波设备12、沉淀池13、过滤池14、废水排放口15。放流井1依次与增压泵2、膜予处理系统3、超滤设备4、超滤产水池5、增压系统6、反渗透或纳滤设备7、透过液出口8相连接；超滤设备4的浓废水出口和反渗透或纳滤设备7的浓废水出口依次与浓水池9、增压泵10、加药混合反应系统11、微波设备12、沉淀池13、过滤池14、废水排放口15相连接。
所述的膜予处理系统3采用混凝、沉淀和过滤工艺或者混凝、气浮和过滤工艺或者混凝、沉淀和曝气生物滤池工艺或者混凝、沉淀、臭氧和生物活性炭工艺。超滤设备4采用高强度抗污染超滤膜以及气水联合冲洗工艺，超滤膜材料是聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚醚砜或聚氯乙烯。反渗透或纳滤设备7采用抗污染膜元件以及膜管水力分布均匀的排列布置。加药混合反应系统11添加氧化硅、氧化钙、硫酸亚铁和聚合氯化铝。微波设备12的微波频率为915M赫兹或2450M赫兹。
造纸废水回用综合处理方法是经过处理的造纸废水流入放流井1，由增压泵2把放流井中的造纸废水泵入膜予处理系统3进行予处理，再进入超滤设备4，过滤后的造纸废水透过液流入超滤产水池5，经过增压系统6进入反渗透或纳滤设备7，透过液通过透过液出口8进行回用；超滤设备4和反渗透或纳滤设备7中的浓废水排入浓废水池9，经过增压泵10泵入加药混合反应系统11，混合废水进入微波设备12进行微波净化处理，微波净化处理后废水进入沉淀池13，上清液经过过滤池14，出水从废水排放口15直接达标排放；其中膜予处理系统3出水指标要求悬浮物为1～100毫克/升，化学耗氧量为10～100毫克/升，pH值为6～8，超滤设备4操作压力为1～3标准大气压，截留分子量为10～20万道尔顿，操作温度为5～45℃，反渗透或纳滤设备7操作压力为5～20标准大气压，化学耗氧量去除率为80％～95％，脱盐率为80％～95％，操作温度为5℃～40℃，加药混合反应系统11中硫酸亚铁的有效投加量为10～30毫克/升，絮凝剂PAC的投加量为10～40毫克/升，微波设备12的微波频率为915M赫兹或2450M赫兹，废水停留时间为5～20秒。
上述膜予处理系统可以是采用混凝、沉淀和过滤工艺或者混凝、气浮和过滤工艺或者混凝、沉淀和曝气生物滤池工艺或者混凝、沉淀、臭氧和生物活性炭工艺。具体选择时，取决于废水的污染物特征、含量等指标，其目的是达到超滤的进水要求，防止或减轻超滤膜的堵塞。
上述膜分离系统包括超滤设备、反渗透或纳滤设备以及配套的增压系统，膜分离技术是通过膜的选择透过性功能对废水中的污染物进行分离，是废水回用的核心，防止和有效控制膜系统的污染是保证膜系统稳定运行的关键，膜的污染有微生物污染、胶体、木质素纤维素添加剂等各种有机物、无机物以及各类污染物的结合体。超滤设备、反渗透或纳滤设备的使用温度为5℃～45℃，透过反渗透或纳滤设备的水进行回用，浓缩液需要进一步处理。
上述浓水处理系统包括加药混合反应系统、微波设备、沉淀池，过滤池以及增压泵。微波设备是浓水处理系统的核心单元，对工艺质量起着决定性的作用。微波技术是应用“极性分子理论”，通过微波场对水溶性质点的超高频振荡，高温加热(总水温几乎不变)，并加入特定的药剂使水溶性有机污质化学耗氧量、氨氮、磷酸盐和硫化物及重金属等转化为难溶性固凝物，经快速沉淀、过滤，而脱盐、脱脂，使污水得于净化。水中污染物是在添加剂与微波的共同作用下，对水中污染物进行“电磁振荡”，低温加热催化，把长链大分子多糖物质，断链化解为短链小分子、单糖物质；通过催化、物化反应(如破坏显色基团而脱色)，把水溶性有机污染物质转化为简单的无机物质、水分子和二氧化碳、氢气、氮气等气体，不溶(或难溶)性物质和金属离子等同添加剂结合，生成沉降性强的聚凝絮体物，再通过分离去除聚凝絮体物达到了去除化学耗氧量、脱氮除磷的效果。各污染物的去除率均在高达80％左右或更高，出水直接达标排放。
膜分离系统超滤膜可以是聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种超滤膜材料，反渗透(钠滤)可以是聚酰氨、醋酸纤维素等各种膜材料，具体应用时要考虑到技术经济性综合评估。
膜分离系统在进行废水处理时，需要防止膜的污染，同时需要对膜进行有效的清洗，需要配备专门的清洗系统。防止膜的污染与清洗方法是保证膜分离系统稳定运行的核心。
下面结合附图对本发明的实施进行陈述：
实施例：在附图中，增压泵从放流井中取水，水量为440吨/小时，压力0.3MPa，进入膜予处理设备，本案例中采用自清洗过滤器，主要去除大颗粒悬浮物，防止堵塞超滤设备的布水通道，超滤设备共6套(其中1套备用)，每套产水80吨/小时，超滤设备回收率在90～95％之间，根据废水情况、超滤污染情况可以进行调整，产水流入超滤产水池，浓水排入浓水池，超滤产水通过增压系统进入反渗透设备，反渗透设备共两套，每套产水量150吨/小时，回收率75％，脱盐率97％，操作压力在0.8～1.5MPa之间，运行3个月进行一次化学清洗，性能恢复率在98％以上。反渗透产水(电导30us/cm)输送到电厂离子交换塔作为纯水使用。浓水100吨/小时(化学耗氧量在150-250毫克/升)排入浓水池(10)。
浓水池中废水通过水泵加压进入加药混合系统，投加聚合氯化铝、硫酸亚铁与浓水充分混合后进入微波设备，停留时间在10-15秒之间，再进入沉淀过滤一体机出水达标排放，出水COD在65mg/L以下。
下表为具体的实测数据：
膜分离系统运行数据

浓水处理系统运行数据

最后，需要特别指出的是，以上列举的仅是本发明的具体实施案例。显然，本发明不限于上述实施案例，还可以许多的组合。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有情形，均应当认为是本发明的保护范围。