一种碱法草浆中段水的处理方法

文档序号:4871270阅读:170来源:国知局
专利名称:一种碱法草浆中段水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种造纸中段水处理技术,具体地说是采用现代生物技术(厌氧生化、好氧生化)、高效物化絮凝技术和深度处理技术进行碱法草浆中段水的处理工艺。
一种碱法草浆中段水的处理方法。
2、背景技术目前,国内外化学制浆主要以木材制浆为主,这种制浆工艺具有黑液提取率高、黑液热值高、黑液量少等优点,其黑液处理在采用碱回收技术回收碱、热、石灰之后,其中段水由于负荷低、水量小等特点,采用曝气好氧生化处理技术出水便可以达到完全回用的要求,因此,制浆造纸产业不仅没有被列入重大污染行业,而且处处是体现环保理念的绿色生态型工业。而在我国,由于可用于制浆造纸的森林资源极为有限,广大制浆造纸科技工作者立足实际通过几十年的艰苦努力与奋斗研制出了以麦草、稻草、芦苇、竹子等非木本纤维为原料的制浆造纸技术,特别是在山东、河南两省,碱法麦草制浆造纸支撑着中国制浆造纸业的大半壁江山,代表着世界非木本纤维原料制浆造纸的水平,不仅为国家节约了大量的购浆外汇和有限的森林资源,还解决了广大农村的麦草存放和农民增收问题,形成了独具特色的中国制浆造纸产业。但是,由于非木本纤维原料的特殊性,导致其制浆黑液和中段水难以处理,结果,伴随着制浆造纸业的蓬勃发展,全国各主要江河湖泊都因此受到严重污染,面对越来越严重的污染形势,国务院不得不一次次下令关停草浆生产线,关停规模从5000吨/年以下逐步扩大到25000吨/年以下,全国关掉了几千家,而山东在继关停了几百家草浆生产线之后又于2005年11月下令关停了山东晨鸣纸业、山东华泰纸业、山东博汇纸业50%的草浆生产线,关停的原因是这些企业虽然采用碱回收技术处理掉了制浆黑液,但其大量高污染负荷的中段水仍对下游河流造成严重污染。例如,国家海洋局徐国义教授主张采用物化絮凝处理技术净化中段水,具体工艺是首先向中段水中加入石灰乳调节PH值至10.5--11,然后加入硫酸铝溶液,反应2-3分钟后加入阴离子PAM溶液助凝,加快污泥的沉淀,从而使中段水得到净化。该工艺处理中段水具有脱色效果好(出水色度最好可达到64倍)、COD一次性去除率较高(可达到65-70%)等优点,但存在污泥量特别大、运行费用高、总排出水仍远高于国家规定的排放标准的缺点,因此,只能作为企业一种应急的处理工艺,无法长时间正常运行。
再例如,山东大学陈林堂、汪云秀两教授也主张采用物化絮凝处理技术净化中段水,但使用的净水剂改为高效净水剂聚合氯化铝(简称PAC)。具体工艺是首先是向中段水中投加PAC溶液,反应2-3分钟后加入阴离子PAM助凝,使污泥快速沉降,中段水得到净化处理。该工艺与徐国义的工艺相比,操作工艺有效地简化,更重要的是污泥量也大大减少。但是由于聚合氯化铝的价格是硫酸铝的几倍,因此,要获得较好的处理效果,运行费用也相当高,一般企业根本无法承受。
再例如,以清华紫光为代表的环保工程公司主张采用好氧生化技术处理中段水,山东的太阳纸业、晨鸣纸业、博汇纸业,河南的银鸽纸业、新亚纸业等都不惜重金采用国际先进的曝气好氧生化处理工艺处理中段水。与物化絮凝处理技术相比,尽管COD去除率更高,可以接近或达到目前执行的国家有关标准(COD小于450mg/L),而且污泥的产生量更少,但是远没有达到这些企业的所希望达到的理想要求,这种工艺的出水不仅COD偏高,更令人头疼的是其颜色相当深,而且系统运行越正常出水颜色越深,大多数的情况是出水的颜色都重于进水的颜色,好象根本就没有经过处理,给人的第一感觉是污染物全仍在水中没有解决。
3、发明内容本发明的目的是按以下方式实现的,针对上述严峻现实,大量环保科研人员从不同角度出发根据碱法草浆中段水的特性进行了深入的试验和研究,探求出了许多关于碱法草浆中段水的处理工艺。
本发明的目的就在于为这些碱法草浆企业提供一种中段水处理新工艺,该工艺具有自动化程度高、操作简便、运行费用低、处理效果好等优点,采用该工艺处理中段水,可以一次性使出水达到无色、无味、COD低于100mg/L可回用于生产和用于灌溉,使这些企业彻底摆脱中段水污染之困惑并获得长足发展。
本发明的碱法草浆中段水的处理方法,包括以下步骤(1)来自碱法草浆生产线的中段水首先进入初级沉淀池,在重力作用下除去其中的流失纤维和泥沙等杂质;(2)将沉淀后的上清液送入生物水解酸化池,经厌氧菌酸化处理10-30小时,PH由8.5-9.5降为6.5-7.5;(3)经厌氧菌酸化处理后的出水送入絮凝处理池,添加复合聚合氯化铝铁和聚丙稀酰胺絮凝剂,进行絮凝处理;复合聚合氯化铝铁的用量为0.0--0.0Kg/M3,阴离子聚丙稀酰胺的用量为0.00005--0.0001Kg/M3;(4)絮凝处理后的上清液送入曝气池进行曝气生化处理,保持含氧量为2-4mg/L;同时向水中添加尿素和磷酸二铵,以满足微生物活动对N、P的需求,添加量根据水中的C、N、P比进行调整,C、N、P比控制在100∶2.5-5.5∶1;(5)曝气后的出水送入一级稳定塘,水中杂质和未完全降解的有机物在稳定塘中进一步沉降和降解;(6)一级稳定塘的出水进入深度处理池,依次向池中加入次氯酸盐、二氧化氯、和臭氧进行氧化、脱色和杀菌处理,添加量为次氯酸盐0.005--0.05Kg/M3、二氧化氯0.0001--0.001Kg/M3、臭氧0.002-0.02Kg/M3;(7)深度处理池的出水进入二级稳定塘,经自然沉降后的自然水送总排水管或供制浆生产工序循环使用。
在本发明的碱法草浆中段水的处理方法中,初级沉淀池是指配有自动吸泥装置的辐流式沉降池。
在本发明的碱法草浆中段水的处理方法中,净水絮凝剂是指复合聚合氯化铝铁,简称PAFC,其聚合度要求达到3-5,聚丙稀酰胺是指分子量在500万-2000万的阴离子型PAM;在本发明的碱法草浆中段水的处理方法中,曝气池是指采用悬挂链式曝气装置或固定式微孔曝气装置的曝气池;在本发明的碱法草浆中段水的处理方法中,一级稳定塘是指使曝气池出水净停留时间达到8-24小时的稳定塘;在本发明的碱法草浆中段水的处理方法中,深度处理池是指设置有三个依次投药的处理池;各池投药的净间隔时间为8-12小时。
在本发明的碱法草浆中段水的处理方法中,次氯酸盐是指采用氯气通入石灰水所生产的漂液,二氧化氯是指采用化学法生产的二氧化氯气体,臭氧是指电解法生产的臭氧气体。
在本发明的碱法草浆中段水的处理方法中,经深度处理后的出水在二级稳定塘的净停留时间为到8-30小时;在本发明的碱法草浆中段水的处理方法中,送总排水管或供制浆生产工序循环使用自然水是指COD小于100mg/L、BOD小于10mg/L、SS小于10mg/L、PH=6.5-7.5、色度小于4倍符合环保要求的排水。
4、实施方式根据具体实施实例对本发明的方法进行以下详细的说明,但本发明的方法涉及的内容不仅限于此。
实例1某大型纸业集团,拥有3条5万吨/年的草浆生产线,以麦草为主要原料,采用AQ-NaOH制浆工艺,中段水产生量为50000方/天,水质情况如下PH85-9.0,COD3500-4000mg/L,SS2500-3000mg/L,颜色为咖啡色。该企业投入7000万元采用本发明工艺处理中段水,具体过程如下来自制浆车间的中段水首先进入预沉处理系统,出水SS降为800-1000mg/L,COD降为2800-3000mg/L;上清液进入水解酸化系统,净停留时间为24小时,PH值降为6.5-7.0,对其进行物化处理,当PAFC的投入量为0.02%--0.03%、阴离子PAM投加量为0.00005%时,其上清液COD降为1300-1500mg/L,SS降为200-300mg/L;此出水进行曝气生化处理,净停留时间为12小时,出水水质为COD100-120mg/L,BOD20-30mg/L,水色为淡黄色;上述出水在一级稳定塘净停留时间达8小时后进入深度处理系统,三种氧化剂的投加量分别为0.005%、0.0002%、0.002%,24小时后出水进入二级稳定塘,在此净停留时间达到10小时后水到达总排,这时的水质情况如下COD70-90mg/L,BOD5-8mg/L,SS7-10mg/L,整体水质为无色无味具有2米能见度的达标水。该企业总排出水除企业部分回用于浆的洗涤外,在春秋季节为周围农民抢引农灌,其他季节由企业存放用做灌溉原料生产基地的备用水,实现了区域内中段水的真正零排放。实例2某生产规模为10万吨浆的芦苇碱法制浆企业,其中段水量为35000方/天,水质情况是COD3000-3500mg/L、SS2000-2500mg/L、PH值8.5-9.0,采用本发明设计工艺处理中段水,总投资5500万元。其中段水处理运行情况如下来自制浆车间的中段水经预沉系统处理后COD降为2400-2600mg/L,SS降为500-800mg/L,上清液进入水解酸化系统后,净停留时间为20小时,PH值由8.5-9.0降为6.8-7.5,对其进行物化絮凝处理,,当PAFC、阴离子PAM的加入量分别达到0.025%、0.00004%时其上清液COD降为1300-1500mg/L,SS降为150-200mg/L。物化处理后的出水进入曝气生化处理系统,净停留时间为24小时,其二沉池出水水质为COD90-100mg/L,BOD10-15mg/L,水色为很浅的淡黄色;上述出水在一级稳定塘净停留时间达10小时后进入深度处理系统,三种氧化剂的投加量分别控制在0.003%、0.0001%、0.001%,26小时后进入二级稳定塘,在二级稳定塘净停留时间为10小时,水到达总排便成为无色无味能见度达到2.5米的出水,其水质情况如下COD70-80mg/L,BOD6-8mg/L,SS5--7mg/L。
实例3某碱法制浆造纸企业,以稻草为制浆原料,年制浆规模为5万吨,日排中段水2万方,其水质情况是COD3800-4200mg/L,SS3500-3700mg/L,PH9.0-9.5,颜色为暗灰色。本发明的方法用于该造纸厂的中段水处理,其试运行情况如下来自制浆车间的中段水首先进入预沉处理系统,经沉降分离后,出水COD降为3200-3500mg/L,SS降为1200-1500mg/L;上清液进入水解酸化系统,当净停留时间达到30小时后进入物化处理系统,当PAFC、阴离子PAM的加入量分别控制在0.03%、0.00015%时其上清液COD达到1500-1700mg/L,SS降为300-400mg/L;此上清液进入曝气好氧生化处理系统,净停留时间为24小时,其二沉池出水水质达到COD110-130mg/L,BOD20-30mg/L,水色为淡黄色。二沉池出水进入一级稳定塘,当净停留时间达到16小时后进入深度处理系统,进行三级氧化深度处理,三种氧化剂的投加量分别为0.004%、0.002%、0.002%,24小时后进入二级稳定塘,出水在二级稳定塘的净停留时间为30小时,水达到总排时便成为无色无味能见度有2米的出水,其出水水质达到如下标准COD90-100mg/L,BOD小于10mg/L,SS小于10mg/L。
在本发明的实施实例中,由于都是采用的本发明的设计工艺,所以工艺中所涉及的初级沉淀、水解酸化、物化絮凝、曝气好氧生化处理、深度处理等步骤的设计原理都相同,所不同的是处理规模不同、制浆所用的原料不同。
本发明利用的可行性本发明是在总结了国内大量的碱法草浆中段水处理工程实例并在实际工艺运行中不断研究和探索而总结整理出的中段水处理工艺,主要具有以下几个方面的优势(1)、工艺路线成熟,可操作性强;(2)、各个处理系统配置巧妙、环环相扣、优势互补,使每一种处理技术的作用都最大限度地发挥到极至;(3)、处理效果极为显著,出水水质达到和超过我国制订的2010年制浆造纸企业污水排放标准;(4)、实际运行费用一般的制浆造纸企业都可以承受,管理严格、规范、科学的企业,总运行费用可控制在每方水1.2-1.5元的范围内;(5)、本发明设计缓冲余地大,从而确保出水水质的稳定,可满足一般农灌需要和作为生产车间洗浆用水,实现区域零排放(6)、本发明适合各类以非木本纤维为原料的碱法草浆中段水的处理,特别是适合碱法麦草制浆中段水的处理。
权利要求
1.一种碱法草浆中段水的处理方法,其特征在于包括以下步骤(1)来自碱法草浆生产线的中段水首先进入初级沉淀池,在重力作用下除去其中的流失纤维和泥沙等杂质;(2)将沉淀后的上清液送入生物水解酸化池,经厌氧菌酸化处理10-30小时,PH由8.5-9.5降为6.5-7.5;(3)经厌氧菌酸化处理后的出水送入絮凝处理池,添加复合聚合氯化铝铁和聚丙稀酰胺絮凝剂进行絮凝处理,复合聚合氯化铝铁的用量为0.01--0.08Kg/M3,阴离子聚丙稀酰胺的用量为0.00005--0.0001Kg/M3;(4)絮凝处理后的上清液送入曝气池进行曝气生化处理,保持含氧量为2-4mg/L;同时向水中添加尿素和磷酸二铵,以满足微生物活动对N、P的需求,添加量根据水中的C、N、P比进行调整,C、N、P比控制在100∶2.5-5.5∶1;(5)曝气后的出水送入一级稳定塘,水中杂质和未完全降解的有机物在稳定塘中进一步沉降和降解;曝气池出水在一级稳定塘中的停留时间控制在8-24小时;(6)一级稳定塘的出水进入深度处理池,依次向池中加入次氯酸盐、二氧化氯、和臭氧进行氧化、脱色和杀菌处理,添加量为次氯酸盐0.005--0.05Kg/M3、二氧化氯0.0001--0.001Kg/M3、臭氧0.002-0.02Kg/M3;(7)深度处理池的出水进入二级稳定塘,经自然沉降后的自然水送总排水管或供制浆生产工序循环使用。
2.如权利要求1所述的中段水处理工艺,其特征还在于,初级沉淀池是指配有自动吸泥装置的辐流式沉降池。
3.如权利要求1所述的中段水处理工艺,其特征还在于净水絮凝剂是指复合聚合氯化铝铁,简称PAFC,其聚合度要求达到3-5,聚丙稀酰胺是指分子量在500万-2000万的阴离子型PAM;
4.如权利要求1所述中段水处理工艺,其特征还在于,曝气池是指采用悬挂链式曝气装置或固定式微孔曝气装置的曝气池;
5.如权利要求1所述的中段水处理工艺,其特征还在于,深度处理池是指设置有三个依次投药的处理池;各池投药的净间隔时间为8-12小时。
6.如权利要求6所述的中段水处理工艺,其特征还在于,次氯酸盐是指采用氯气通入石灰水所生产的漂液,二氧化氯是指采用化学法生产的二氧化氯气体,臭氧是指电解法生产的臭氧气体。
7.如权利要求1所述中段水处理工艺,其特征还在于,经深度处理后的出水在二级稳定塘的净停留时间为到8-30小时;
8.如权利要求1所述的中段水处理工艺,其特征还在于,送总排水管或供制浆生产工序循环使用的自然水是指COD小于100mg/L、BOD小于10mg/L、SS小于10mg/L、PH=6.5-7.5、色度小于4倍的符合环保要求的排水。
全文摘要
本发明提供一种碱法草浆中段水的处理方法,它首先是采用辐流式沉降池对来自碱法草浆生产线的中段水进行预沉处理,除去其中的流失纤维和泥沙等杂质,上清液送入水解酸化系统,在厌氧菌的作用下,当pH由8.5-9.5降为6.5-7.5时送入物化处理系统,在高效净水剂复合聚合氯化铝铁和聚丙烯酰胺的作用下,除去大部分难以生物降解的有机物,上清液再送入曝气生化处理系统,经好氧菌作用使大部分有机物得到降解,其上清液送入一级稳定塘使水中的有机物进一步沉降,然后依次加入次氯酸盐、二氧化氯、臭氧对其进行深度处理后,送入二级稳定塘进一步沉降后送至总排,送入总排的中段水,其COD小于100mg/L、BOD小于10mg/L、SS小于10mg/L、pH=6.5-7.0、无色无味并可用于灌溉和回用于生产的达标水,本发明的方法是碱法草浆生产处理中段水最行之有效的方法。
文档编号C02F3/02GK1803669SQ20061004209
公开日2006年7月19日 申请日期2006年1月20日 优先权日2006年1月20日
发明者王照华, 郑桂英, 张清海, 杨春玉 申请人:王照华
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