CN104710057A - 一种造纸废水的处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造纸废水的处理回用装置，包括由水管依次连接的贮水池、初滤池、精滤池、气洗调节塔、絮凝池、斜管沉淀池、脱色池、高级氧化池、等离子消毒池和清水池。本发明与现有技术相比污染物去除能力显著提高，将可紫外光引入三维电极/电芬顿反应体系，通过采用具有紫外光催化性能的阳极板和粒子电极替代传统的电极，使三维电极/电芬顿体系可以利用紫外光进行光电协同催化反应，减少了三维电极/电芬顿反应体系能耗，并产生协同催化氧化效果，高效快速降解有机污染。

Description

一种造纸废水的处理装置

技术领域

本发明涉及一种造纸废水的处理装置，属于环境保护中的水处理领域。

背景技术

造纸工业在国民经济中占有一定的地位，纸和纸板的消费水平，是衡量现代化水平与文明程度的重要标志之一。同时众所周知，造纸工业是水污染大户。由此紫外，为了控制污染，保护环境，迫切需要解决造纸工业同环境保护协调发展的问题。

一般的化学法制浆的得浆率在45%-50%左右，即纤维原料中有45%-50%会成为制浆过程中的废弃物。即便是现在大力在推广的BCTMP（漂白化学机械浆）和APMP（碱性过氧化氢化学机械浆）的得浆率变高，但是制浆废水仍然污染严重。

废水中的主要成份是细小悬浮性纤维、造纸填料、废纸杂质和少量果胶、蜡、糖类，以及造纸生产过程中添加的各类有机及无机化合物。废水的特点是，SS、COD 均较高。在COD 的组成中，非溶解性COD 较高，约占60％以上，溶解性COD 较低。而溶解性COD 又是较难生物降解。现有工艺中氧化池多采用固定填料，其结构复杂，容易堵塞，堵塞后不便于清理而且处理后的废水泡沫现象严重，脱色效果不明显，出水色度深，COD 不能达标排放。

一般废纸造纸废水的处理方法可分为物理法、蒸发燃烧法、物理化学法、生物法四类。常见的方法有超效气浮、生物接触氧化、厌氧生物处理、混凝沉淀等

一、蒸发-燃烧法。该方法将废水经浓缩、燃烧干物质、浸取而回收碱。虽能回收碱，但经处理后的排放水的水色浑浊度仍然很高，达不到排放标准，成为 污染排放。此外，设备复杂、投资大，治理费用高，不能处理草浆、黑液类造纸 废水。

二、生物法。该方法将废水经调节、一次沉淀分离、一次氧化培养细菌进行 生物治理、二次氧化培养细菌进行生物治理、二次沉淀分离，再将一次和二次沉 淀所得的污泥进行于化和回用，将其清水排放。这种方法优点是日常维护费用较 低，但设备的一次性投资大，占地面积大，其治理效果受气温和pH值变化的影响， 治理效果稳定性很差，且排放水色度仍较深，呈褐色，很难达到排放标准。实际 应用很少。

三、物理化学法。工艺过程为：将废水经调节、投放絮凝剂进行絮凝、沉淀分离，将沉淀的污泥浓缩、干化，将分离出的清水排放。该方法为絮凝、分离、 沉淀工艺。这种方法对废水的治理效果较好。但所用的絮凝剂为铁盐、铝盐、盐 酸、硝酸、聚炳稀酰胺、硅酸钠等化学药物，其价格很高，设备投资大，所以推广的难度较大。

四、(絮凝)沉淀预处理+生物处理+深度处理的模式。传统生物处理多采用厌氧和好氧微生物结合的处理方式，其中厌氧处理主要用到的是UASB和IC厌氧反应器，好氧则采用活性污泥法。但是有时制浆废水污染物含量较高，负荷大，而且还有大量生物较难降解的大分子物质，所以经过传统的处理之后废水也很难达标。

在制浆废水的深度处理中一些高级氧化技术可以进一步处理经过初步处理后的废水，常见的高级氧化技术有化学氧化技术、电化学氧化技术、湿式氧化技术、超临界水氧化技术、光化学氧化技术等。

针对现有造纸废水处理方法中存在的诸多不足，本发明提供一种能够综合多种处理方法优势，污染物处理能力强，能够实现废水回用的造纸废水处理方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种造纸废水的处理装置，包括由水管依次连接的贮水池、初滤池、精滤池、气洗调节塔、絮凝池、斜管沉淀池、脱色池、高级氧化池、等离子消毒池和清水池；初滤池内设置70目筛，精滤池内设置130目筛；气洗调节塔下部设有烟气入口，用于将燃煤废烟气由引风机引入，底部设有过滤器；絮凝池上方设有加药器，斜管沉淀池下部设有排泥管；脱色池底部设有曝气机；高级氧化池中设有RuO₂-IrO₂-Tio₂/Ti涂层阳极，石墨阴极，电源、两极间的板间距为6cm，在阴、阳极板内侧设有2个绝缘隔板，绝缘隔板的孔径2-2.5mm，活性炭粒子电极填充于绝缘隔板之间，通过底部设置的微孔曝气装置对阴极进行曝气，控制曝气量为5L/min，阴极和阳极间的电压控制为15V，高级氧化池内壁上设置紫外光光源，与阳极板呈45°角照射，池底部设有超声波发生器，组成光电三维电极-电芬顿-超声反应体系；等离子消毒池内设有一般电极和高压玻璃套管式金属电极，高压玻璃套管式金属电极的玻璃管上部设有空气进口，玻璃管内有金属电极；该装置的处理步骤如下：

1)过滤：用泵将贮水池内的废水泵入初滤池，经70目筛过滤分离后，滤液进入

精滤池，经130目筛过滤分离后，滤液进入气洗调节塔；

2) 气洗、pH调节：将燃煤废烟气由引风机从下方送入气洗调节塔，自下向上流动，使烟气中的酸性气体 SO₂与废水中的碱性物质进行中和，调节降低废水的pH；与此同时烟气中的烟尘微粒吸附废水中的短纤维等细微的悬浮物，形成可沉降颗粒，再经过滤器过滤；滤液进入辐照池；

3)电子辐照：

3)絮凝沉淀：通过加药器向絮凝池中投加絮凝剂，废水流经斜管沉淀池进行沉淀分高，沉淀在沉淀池下部的污泥经底部排泥管排入浓缩池停留约4小时使污泥浓缩，再将浓缩后的污泥送入干化场进行自然干化后再焚烧，焚烧后的灰渣作建筑材料使用；上清液进入脱色池；

4)脱色：通过脱色池底部的曝气机向池中通入臭氧，反应2.5小时，然后静止60-70小时，按照每立方米7.5g的量投加ClO₂，反应2.5小时，然后静止48-60,清液进入高级氧化池中；

5)高级氧化：高级氧化池中设有RuO₂-IrO₂-Tio₂/Ti涂层阳极，石墨阴极，两极间的板间距为6cm，在阴、阳极板内侧设有2个绝缘隔板，绝缘隔板的孔径2-2.5mm，活性炭粒子电极填充于绝缘隔板之间，通过曝气装置对阴极进行曝气，控制曝气量为5L/min，阴极和阳极间的电压控制为15V，电流密度57.1Ma/cm²，施加紫外光光源，与阳极板呈45°角照射，池底部设有超声波发生器，组成光电三维电极-芬顿-超声反应体系；废水进入高级氧化池后首先用硫酸或NaOH溶液调到指定的pH=4；然后加入催化剂FeSO₄·7H₂O,再次调节pH到指定值；然后打开曝气装置向反应器内曝气至溶液中的溶解氧饱和，然后通电开始电解；在电解的同时，用紫外光进行照射，发生光-fenton反应，促使有机物降解矿化；在电解的同时，用超声波发生器进行清洗电极，防止电极表面钝化，还可以促进反应的进行，高级氧化池出水进入等离子消毒池；

6)等离子消毒：将一般电极和高压玻璃套管式金属电极没入等离子消毒池的水中，绝缘柱保留在水面上，一般电极使水体形成接地电极，与高压玻璃套管式金属电极中的高压金属电极形成放电的两级，空气从玻璃管的上部流入后在高频高电压作用下产生高浓度臭氧、活性离子及紫外光，其中含臭氧、活性离子的空气通过下部的曝气管与水体充分混合参与氧化降解反应，在气水上流的过程中，紫外光直接穿透玻璃辐照整个水体引导光化学反应，在整个降解过程中，臭氧、紫外光同时对水体进行杀菌消毒，去除异味，消毒后清水进入清水池；

7)调节排放：在清水池中调节pH值为6～9，成为达标水回用或排放。

活性炭粒子电极为活性炭负载Fe-Co共掺TiO₂，颗粒直径3-5mm，填充量为200g/L。

紫外光光源所发出的紫外光的波长为200-270nm。

超声波频率为20KHz ～ 100KHz，功率为100W ～ 2KW。

高压玻璃套管式金属电极的玻璃套管材质为石英玻璃。

本发明与现有技术相比较有以下优点：

（1）本发明与现有技术相比污染物去除能力显著提高，COD去除率达到95%以上，SS去除率达到99%以上，色度去除率达到98%以上。

（2）本发明将可紫外光引入三维电极/电芬顿反应体系，通过采用具有紫外光催化性能的阳极板和粒子电极替代传统的电极，使三维电极/电芬顿体系可以利用紫外光进行光电协同催化反应；紫外光的引入，既促进了芬顿反应的进行，提高了三维电极/电芬顿体系的污染去除率，60min的污染物降解率提高了44.7%；又为三维电极/电芬顿体系提供新的能量来源，同时与阳极、粒子电极发生光电催化反应，减少了三维电极/电芬顿反应体系能耗，并产生协同催化氧化效果，高效快速降解有机污染。

（3）本方法采用钛基TiO₂电极及其紫外光改性电极作为阳极，该电极为DSA类电极，具有非常长的使用寿命，几乎不溶出，对谁不会造成二次污染；同时可以在紫外光和电场存在下发生紫外光光电催化作用，其处理能耗大大降低。

（4）本发明采用活性炭改性粒子电极，不仅增加了电催化效率，同时该粒子电极在紫外光作用下发生表面光电催化，促进了反应过程和粒子电极的再生过程。

（5）本发明采用碳质材料为阴极，其吸氧作用和吸附性能可在阴极表面快速生成H2O2，能促进芬顿反应的进行。

（6）反应中还采用了超声波催化氧化技术，不仅可以保证电极表面清洁和除气，防止电极表面钝化，防止电极腐蚀，还与电芬顿、紫外光产生协同作用，加快反应速率，提高降解效率的作用。

（7）本发明的气洗、pH调节步骤，用燃煤废烟气净化造纸废水，利用烟气中 的酸性气体SO₂中和而去除废水中的碱性物质，同时用烟气中的烟尘微粒吸附去除废水中的短纤维等悬浮物。是一种“以废治废”的方法，特别是当采用造纸过程中的锅炉燃煤废烟气时，更能收到两全其美的效果，在治理造纸废水的同时，也治理造纸废烟气。

（8）等离子放电技术应用于水处理，缩短了介质阻挡放电过程中臭氧、高能活性粒子从产生到与水体充分接触的时间，提高了其与水混合均匀度，从而提高了臭氧、活性粒子的利用效率，能有效地去除水中所含的有机物等污染物同时具有杀菌消毒的作用可以省去后续处理措施，且具有实施过程简单，操作使用方便，易维护等特点。

附图说明

   图1是本发明处理装置和方法的示意图。

具体实施方式

一种造纸废水的处理装置，包括由水管依次连接的贮水池、初滤池、精滤池、气洗调节塔、絮凝池、斜管沉淀池、脱色池、高级氧化池、等离子消毒池和清水池；初滤池内设置70目筛，精滤池内设置130目筛；气洗调节塔下部设有烟气入口，用于将燃煤废烟气由引风机引入，底部设有过滤器；絮凝池上方设有加药器，斜管沉淀池下部设有排泥管；脱色池底部设有曝气机；高级氧化池中设有RuO₂-IrO₂-Tio₂/Ti涂层阳极，石墨阴极，电源、两极间的板间距为6cm，在阴、阳极板内侧设有2个绝缘隔板，绝缘隔板的孔径2-2.5mm，活性炭粒子电极填充于绝缘隔板之间，通过底部设置的微孔曝气装置对阴极进行曝气，控制曝气量为5L/min，阴极和阳极间的电压控制为15V，高级氧化池内壁上设置紫外光光源，与阳极板呈45°角照射，池底部设有超声波发生器，组成光电三维电极-电芬顿-超声反应体系；等离子消毒池内设有一般电极和高压玻璃套管式金属电极，高压玻璃套管式金属电极的玻璃管上部设有空气进口，玻璃管内有金属电极。

造纸废水进入贮水池后经过如下步骤的处理：

1)过滤：用泵将贮水池内的废水泵入初滤池，经70目筛过滤分离后，滤液进入

精滤池，经130目筛过滤分离后，滤液进入气洗调节塔；

2)气洗、pH调节：将燃煤废烟气由引风机从下方送入气洗调节塔，自下向上流动，使烟气中的酸性气体 SO₂与废水中的碱性物质进行中和，调节降低废水的pH；与此同时烟气中的烟尘微粒吸附废水中的短纤维等细微的悬浮物，形成可沉降颗粒，再经过滤器过滤；滤液进入絮凝池；

3)絮凝沉淀：通过加药器向絮凝池中投加聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合硫酸铁中的一种或几种，废水流经斜管沉淀池进行沉淀分高，沉淀在沉淀池下部的污泥经底部排泥管排入浓缩池停留约4小时使污泥浓缩，再将浓缩后的污泥送入干化场进行自然干化后再焚烧，焚烧后的灰渣作建筑材料使用；上清液进入脱色池；

4)脱色：通过脱色池底部的曝气机向池中通入臭氧，反应2.5小时，然后静止60-70小时，按照每立方米7.5g的量投加ClO₂，反应2.5小时，然后静止48-60,清液进入高级氧化池中；

5)高级氧化：高级氧化池中设有RuO₂-IrO₂-Tio₂/Ti涂层阳极，石墨阴极，两极间的板间距为6cm，在阴、阳极板内侧设有2个绝缘隔板，绝缘隔板的孔径2-2.5mm，活性炭粒子电极填充于绝缘隔板之间，活性炭粒子电极为活性炭负载Fe-Co共掺TiO₂，颗粒直径3-5mm，填充量为200g/L。通过曝气装置对阴极进行曝气，控制曝气量为5L/min，阴极和阳极间的电压控制为15V，电流密度57.1Ma/cm²，施加紫外光光源，与阳极板呈45°角照射，池底部设有超声波发生器，组成光电三维电极-芬顿-超声反应体系；废水进入高级氧化池后首先用硫酸或NaOH溶液调到指定的pH=4；然后加入催化剂FeSO₄·7H₂O,再次调节pH到指定值；然后打开曝气装置向反应器内曝气至溶液中的溶解氧饱和，然后通电开始电解；在电解的同时，用紫外光进行照射，发生光-fenton反应，促使有机物降解矿化，紫外光光源所发出的紫外光的波长为200-270nm；在电解的同时，用超声波发生器进行清洗电极，防止电极表面钝化，还可以促进反应的进行，超声波频率为20KHz ～ 100KHz，功率为100W ～ 2KW，高级氧化池出水进入等离子消毒池；

6) 等离子消毒：将一般电极和高压玻璃套管式金属电极没入等离子消毒池的水中，绝缘柱保留在水面上，一般电极使水体形成接地电极，与高压玻璃套管式金属电极中的高压金属电极形成放电的两级，空气从玻璃管的上部流入后在高频高电压作用下产生高浓度臭氧、活性离子及紫外光，其中含臭氧、活性离子的空气通过下部的曝气管与水体充分混合参与氧化降解反应，在气水上流的过程中，紫外光直接穿透玻璃辐照整个水体引导光化学反应，在整个降解过程中，臭氧、紫外光同时对水体进行杀菌消毒，去除异味，消毒后清水进入清水池；

7)调节排放：在清水池中调节pH值为6～9，成为达标水回用或排放。

Claims (5)

1.一种造纸废水的处理装置，包括由水管依次连接的贮水池、初滤池、精滤池、气洗调节塔、絮凝池、斜管沉淀池、脱色池、高级氧化池、等离子消毒池和清水池，其特征在于，初滤池内设置70目筛，精滤池内设置130目筛；气洗调节塔下部设有烟气入口，用于将燃煤废烟气由引风机引入，底部设有过滤器；絮凝池上方设有加药器，斜管沉淀池下部设有排泥管；脱色池底部设有曝气机；高级氧化池中设有RuO₂-IrO₂-Tio₂/Ti涂层阳极，石墨阴极，电源、两极间的板间距为6cm，在阴、阳极板内侧设有2个绝缘隔板，绝缘隔板的孔径2-2.5mm，活性炭粒子电极填充于绝缘隔板之间，通过底部设置的微孔曝气装置对阴极进行曝气，控制曝气量为5L/min，阴极和阳极间的电压控制为15V，高级氧化池内壁上设置紫外光光源，与阳极板呈45°角照射，池底部设有超声波发生器，组成光电三维电极-电芬顿-超声反应体系；等离子消毒池内设有一般电极和高压玻璃套管式金属电极，高压玻璃套管式金属电极的玻璃管上部设有空气进口，玻璃管内有金属电极；该装置的处理步骤如下：

1)过滤：用泵将贮水池内的废水泵入初滤池，经70目筛过滤分离后，滤液进入

精滤池，经130目筛过滤分离后，滤液进入气洗调节塔；

2) 气洗、pH调节：将燃煤废烟气由引风机从下方送入气洗调节塔，自下向上流动，使烟气中的酸性气体 SO₂与废水中的碱性物质进行中和，调节降低废水的pH；与此同时烟气中的烟尘微粒吸附废水中的短纤维等细微的悬浮物，形成可沉降颗粒，再经过滤器过滤；滤液进入絮凝池；

3)絮凝沉淀：通过加药器向絮凝池中投加絮凝剂，废水流经斜管沉淀池进行沉淀分高，沉淀在沉淀池下部的污泥经底部排泥管排入浓缩池停留约4小时使污泥浓缩，再将浓缩后的污泥送入干化场进行自然干化后再焚烧，焚烧后的灰渣作建筑材料使用；上清液进入脱色池； 

4)脱色：通过脱色池底部的曝气机向池中通入臭氧，反应2.5小时，然后静止60-70小时，按照每立方米7.5g的量投加ClO₂，反应2.5小时，然后静止48-60,清液进入高级氧化池中；

5)高级氧化：高级氧化池中设有RuO₂-IrO₂-Tio₂/Ti涂层阳极，石墨阴极，两极间的板间距为6cm，在阴、阳极板内侧设有2个绝缘隔板，绝缘隔板的孔径2-2.5mm，活性炭粒子电极填充于绝缘隔板之间，通过曝气装置对阴极进行曝气，控制曝气量为5L/min，阴极和阳极间的电压控制为15V，电流密度57.1Ma/cm²，施加紫外光光源，与阳极板呈45°角照射，池底部设有超声波发生器，组成光电三维电极-芬顿-超声反应体系；废水进入高级氧化池后首先用硫酸或NaOH溶液调到指定的pH=4；然后加入催化剂FeSO₄·7H₂O,再次调节pH到指定值；然后打开曝气装置向反应器内曝气至溶液中的溶解氧饱和，然后通电开始电解；在电解的同时，用紫外光进行照射，发生光-fenton反应，促使有机物降解矿化；在电解的同时，用超声波发生器进行清洗电极，防止电极表面钝化，还可以促进反应的进行，高级氧化池出水进入等离子消毒池；

6)等离子消毒：将一般电极和高压玻璃套管式金属电极没入等离子消毒池的水中，绝缘柱保留在水面上，一般电极使水体形成接地电极，与高压玻璃套管式金属电极中的高压金属电极形成放电的两级，空气从玻璃管的上部流入后在高频高电压作用下产生高浓度臭氧、活性离子及紫外光，其中含臭氧、活性离子的空气通过下部的曝气管与水体充分混合参与氧化降解反应，在气水上流的过程中，紫外光直接穿透玻璃辐照整个水体引导光化学反应，在整个降解过程中，臭氧、紫外光同时对水体进行杀菌消毒，去除异味，消毒后清水进入清水池；

7)调节排放：在清水池中调节pH值为6～9，成为达标水回用或排放。

2.如权利要求1所述的造纸废水的处理装置，其特征在于：活性炭粒子电极为活性炭负载Fe-Co共掺TiO₂，颗粒直径3-5mm，填充量为200g/L。

3.如权利要求1所述的造纸废水的处理装置，其特征在于：紫外光光源所发出的紫外光的波长为200-270nm。

4.如权利要求1所述的造纸废水的处理装置，其特征在于：超声波频率为20KHz ～ 100KHz，功率为100W ～ 2KW。

5.如权利要求1所述的造纸废水的处理装置，其特征在于：高压玻璃套管式金属电极的玻璃套管材质为石英玻璃。