公布日：2024.12.17

申請(qǐng)日：2024.10.30

分類號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F3/12(2023.01)N;C02F1

/24(2023.01)N;C02F11/121(2019.01)N;C02F103/28(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N

摘要

本發(fā)明提供了一種造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，主要通過(guò)對(duì)有機(jī)高濃廢水進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)添加紅土乳液，使得污水中的顆粒物質(zhì)、纖維聚團(tuán)被吸附形成大顆�；虼缶蹐F(tuán)，從而促進(jìn)絮凝效果和效率，在斜管混凝澄清區(qū)實(shí)現(xiàn)高效的泥水分離；旨在降低漿渣廢水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)的COD和SS濃度，有助于維持足夠的微生物量以有效去除廢水中的有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)避免因污泥濃度過(guò)高導(dǎo)致的氧氣供應(yīng)不足和沖擊微生物的問(wèn)題；提高活性污泥法的處理效率，確保微生物有足夠的生長(zhǎng)空間和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而提高污水處理效率，同時(shí)保障了微生物的穩(wěn)定性。同時(shí)，對(duì)污泥進(jìn)行深度脫水，使其達(dá)到送生物質(zhì)鍋爐的白摻燒的要求，實(shí)現(xiàn)污泥無(wú)害化、資源化、清潔化處理。

權(quán)利要求書

1.一種造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，其特征在于包括：預(yù)處理段：有機(jī)高濃廢水與污泥脫水濾液混合稀釋后，加入按重量比0.1％～0.5％的紅土乳液并攪拌混合均勻，添加預(yù)制的絮凝劑并攪拌混合均勻，進(jìn)入斜管混凝澄清區(qū)進(jìn)行第一次絮凝沉降實(shí)現(xiàn)泥水分離，沉降的污泥進(jìn)入污泥槽，澄清的污水從頂部流入中和池；綜合處理段：混合后的廢水進(jìn)行冷卻和均質(zhì)處理后送入微生物處理段采用活性污泥法，通過(guò)射流曝氣提供足夠的溶解氧來(lái)支持微生物的生長(zhǎng)；污泥濃度可控制在3500-5000mg/L；經(jīng)過(guò)微生物處理后的污水進(jìn)入澄清池，污泥沉降后被循環(huán)回曝氣池繼續(xù)使用，多余的污泥則被轉(zhuǎn)移到污泥槽；澄清的污水進(jìn)行二次絮凝沉降后，進(jìn)入氣浮池泥水分離，污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)并排放；污泥進(jìn)行脫水處理后作為可摻燒的燃料，污泥脫水后的濾液，與有機(jī)高濃廢水混合后進(jìn)入預(yù)處理段循環(huán)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，其特征在于，所述紅土乳液的制備過(guò)程包括：選取紅土壤，選用鐵、鋁氧化物的總含量占比達(dá)5％～10％之間，且砂石、有機(jī)質(zhì)低于5％占比的紅土壤類型，打碎或研磨后加入水混合攪拌，制備成濃度130～150g\l的紅土乳液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，其特征在于，所述有機(jī)高濃廢水的COD濃度≤40000mg/l，SS濃度≤20000mg/l；所述預(yù)處理段中第一次絮凝沉降實(shí)現(xiàn)泥水分離后，污水COD去除率≥65％，SS去除率≥75％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，其特征在于，所述絮凝劑由聚合氯化鋁、氯化鐵和\或硫酸鋁與聚丙烯酰胺搭配組成；其中：聚合氯化鋁的氧化鋁含量為9％、氯化鐵的氧化鐵含量為9.5％；硫酸鋁的氧化鋁含量為18％；聚丙酰胺按0.20％濃度配液；所述絮凝劑按體積比為聚丙稀酰胺:氯化鐵：聚合氯化鋁＝4:3:1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，其特征在于，所述斜管混凝澄清區(qū)包含兩套串聯(lián)的斜管沉降器，在絮凝劑的陽(yáng)離子電荷和聚丙烯酰胺架橋吸附的雙重作用下，污水中的顆粒物質(zhì)、纖維聚團(tuán)被吸附，形成大顆�；虼缶蹐F(tuán)，向下沉降，而小顆粒、懸浮聚團(tuán)、懸浮顆粒則隨水流向上升至斜管，受到斜管管面的阻力后附著在管壁上，累積形成礬花層，這些被吸附的細(xì)小顆粒、懸浮聚團(tuán)和懸浮顆粒達(dá)到一定重量時(shí)成團(tuán)下落到池底；更小的顆粒和懸浮團(tuán)則在第二套斜管沉降器進(jìn)一步吸附和累積后再次沉淀；沉淀后的污泥進(jìn)入污泥槽。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，其特征在于，所述斜管混凝澄清區(qū)包括混合區(qū)、第一澄清區(qū)和第二澄清區(qū)，混合區(qū)設(shè)置攪拌機(jī)，污水在攪拌機(jī)高速作用下，絮凝劑與污水中有機(jī)大分子物質(zhì)混合反應(yīng)，形成顆�；蚓蹐F(tuán)，第一澄清區(qū)和第二澄清區(qū)為串聯(lián)的兩套斜管澄清區(qū)，以45度角設(shè)置PVC斜管，污水進(jìn)入兩個(gè)澄清區(qū)，兩次通過(guò)陽(yáng)離子電荷和架橋吸附在斜管及下部區(qū)域形成“礬花”層，然后上升的污水中有機(jī)物經(jīng)過(guò)“礬花”層時(shí)，大分子有機(jī)物顆粒和懸浮物被吸附，當(dāng)達(dá)到一定重量時(shí)沉入池底，被泵抽走；通過(guò)兩個(gè)澄清區(qū)，污水COD濃度≤1050mg/l,SS≤140mg/l,澄清后的污水從頂部進(jìn)入到出水槽，且污水BOD5/COD比率提高了至少5.77％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，其特征在于，所述微生物處理段溶解氧控制在1.5-2.5mg/l之間，污泥濃度控制在3500-5000mg/l；污泥通過(guò)微生物處理系統(tǒng)后進(jìn)入澄清池，在澄清池中污泥在重力作用下沉到底部，循環(huán)送回到曝氣池，多余污泥送到污泥儲(chǔ)槽；澄清的污水用污水泵送到氣浮池，在氣浮池前加裝管道混合器，在管道混合器前加入絮凝劑，使化學(xué)藥品與水在充分混合反應(yīng)，然后污水進(jìn)入氣浮池，在氣浮池中污水中COD大分子物質(zhì)與化學(xué)品反應(yīng)形成細(xì)小固形物顆料，最終形成污泥層實(shí)現(xiàn)泥水分離，氣浮后的污泥送入污泥槽，污水達(dá)標(biāo)排放。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，其特征在于，污水在進(jìn)入微生物處理前，進(jìn)行降溫和水質(zhì)調(diào)節(jié)，使溫度≤35℃，并在均質(zhì)池中混合均勻。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，發(fā)明人經(jīng)過(guò)研發(fā)改進(jìn)，現(xiàn)提供了一種造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理；考濾到漿渣磨漿洗滌處理廢水的有機(jī)物濃度高，旨在為降低后續(xù)生物處理環(huán)節(jié)的符合、提高效率的同時(shí)做到節(jié)省成本；通過(guò)回收現(xiàn)有污水處理污泥壓榨濾液中的固體懸浮物，使污泥不重復(fù)回到污水處理系統(tǒng)中，擬將污泥處理系統(tǒng)中的污泥壓榨濾液與漿渣廢水混合后并加入紅土乳液混合均勻，送到預(yù)處理池進(jìn)行絮凝處理，通過(guò)預(yù)制的絮凝劑、斜管沉降設(shè)備，顯著提升了絮凝沉降效果，能高效沉降泥水分離，通過(guò)預(yù)處理后，COD去除率≥65％，SS去除率≥75％，污水進(jìn)入生物處理段后，最大化利用生物處理效率、并滿足溶解氧需求，系統(tǒng)穩(wěn)定并具備經(jīng)濟(jì)性，不僅有利于提高污水處理效率，還能確保整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。具體的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，包括：預(yù)處理段：有機(jī)高濃廢水與污泥脫水濾液混合稀釋后，加入按重量比0.1％～0.5％的紅土乳液并攪拌混合均勻，添加預(yù)制的絮凝劑并攪拌混合均勻，進(jìn)入斜管混凝澄清區(qū)進(jìn)行第一次絮凝沉降實(shí)現(xiàn)泥水分離，沉降的污泥進(jìn)入污泥槽，澄清的污水從頂部流入中和池；綜合處理段：混合后的廢水進(jìn)行冷卻和均質(zhì)處理后送入微生物處理段采用活性污泥法，通過(guò)射流曝氣提供足夠的溶解氧來(lái)支持微生物的生長(zhǎng)；污泥濃度可控制在3500-5000mg/L；經(jīng)過(guò)微生物處理后的污水進(jìn)入澄清池，污泥沉降后被循環(huán)回曝氣池繼續(xù)使用，多余的污泥則被轉(zhuǎn)移到污泥槽；澄清的污水進(jìn)行二次絮凝沉降后，進(jìn)入氣浮池泥水分離，污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)并排放；污泥進(jìn)行脫水處理后作為可摻燒的燃料，污泥脫水后的濾液，與有機(jī)高濃廢水混合后進(jìn)入預(yù)處理段循環(huán)。

所述紅土乳液的制備過(guò)程包括：選取紅土壤，選用鐵、鋁氧化物的總含量占比達(dá)5％～10％之間，且砂石、有機(jī)質(zhì)低于5％占比的紅土壤類型，打碎或研磨后加入水混合攪拌，制備成濃度130～150g\l的紅土乳液；

所述有機(jī)高濃廢水的COD濃度≤40000mg/l，SS濃度≤20000mg/l；所述預(yù)處理段中第一次絮凝沉降實(shí)現(xiàn)泥水分離后，污水COD去除率≥65％，SS去除率≥75％；

所述絮凝劑由聚合氯化鋁、氯化鐵和\或硫酸鋁與聚丙烯酰胺搭配組成；其中：聚合氯化鋁的氧化鋁含量為9％、氯化鐵的氧化鐵含量為9.5％；硫酸鋁的氧化鋁含量為18％；聚丙酰胺按0.20％濃度配液；所述絮凝劑按體積比為聚丙稀酰胺:氯化鐵：聚合氯化鋁＝4:3:1。

所述斜管混凝澄清區(qū)包含兩套串聯(lián)的斜管沉降器，在絮凝劑的陽(yáng)離子電荷和聚丙烯酰胺架橋吸附的雙重作用下，污水中的顆粒物質(zhì)、纖維聚團(tuán)被吸附，形成大顆�；虼缶蹐F(tuán)，向下沉降，而小顆粒、懸浮聚團(tuán)、懸浮顆粒則隨水流向上升至斜管，受到斜管管面的阻力后附著在管壁上，累積形成礬花層，這些被吸附的細(xì)小顆粒、懸浮聚團(tuán)和懸浮顆粒達(dá)到一定重量時(shí)成團(tuán)下落到池底；更小的顆粒和懸浮團(tuán)則在第二套斜管沉降器進(jìn)一步吸附和累積后再次沉淀；沉淀后的污泥進(jìn)入污泥槽。

所述斜管混凝澄清區(qū)包括混合區(qū)、第一澄清區(qū)和第二澄清區(qū)，混合區(qū)設(shè)置攪拌機(jī)，污水在攪拌機(jī)高速作用下，絮凝劑與污水中有機(jī)大分子物質(zhì)混合反應(yīng)，形成顆�；蚓蹐F(tuán)，第一澄清區(qū)和第二澄清區(qū)為串聯(lián)的兩套斜管澄清區(qū)，以45度角設(shè)置PVC斜管，污水進(jìn)入兩個(gè)澄清區(qū)，兩次通過(guò)陽(yáng)離子電荷和架橋吸附在斜管及下部區(qū)域形成“礬花”層，然后上升的污水中有機(jī)物經(jīng)過(guò)“礬花”層時(shí)，大分子有機(jī)物顆粒和懸浮物被吸附，當(dāng)達(dá)到一定重量時(shí)沉入池底，被泵抽走；通過(guò)兩個(gè)澄清區(qū)，污水COD濃度≤1050mg/l,SS≤140mg/l,澄清后的污水從頂部進(jìn)入到出水槽，且污水BOD5/COD比率提高了至少5.77％。

所述微生物處理段溶解氧控制在1.5-2.5mg/l之間，污泥濃度控制在3500-5000mg/l；污泥通過(guò)微生物處理系統(tǒng)后進(jìn)入澄清池，在澄清池中污泥在重力作用下沉到底部，循環(huán)送回到曝氣池，多余污泥送到污泥儲(chǔ)槽；澄清的污水用污水泵送到氣浮池，在氣浮池前加裝管道混合器，在管道混合器前加入絮凝劑，使化學(xué)藥品與水在充分混合反應(yīng)，然后污水進(jìn)入氣浮池，在氣浮池中污水中COD大分子物質(zhì)與化學(xué)品反應(yīng)形成細(xì)小固形物顆料，最終形成污泥層實(shí)現(xiàn)泥水分離，氣浮后的污泥送入污泥槽，污水達(dá)標(biāo)排放。

污水在進(jìn)入微生物處理前，進(jìn)行降溫和水質(zhì)調(diào)節(jié)，使溫度≤35℃，并在均質(zhì)池中混合均勻。

本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明的一種造紙制漿有機(jī)高濃廢水的處理方法，主要分為預(yù)處理段和綜合處理段，在預(yù)處理段中，包括一個(gè)關(guān)鍵的前置步驟，就是將紅土壤研磨成細(xì)粉后制成乳液，并將其加入到含有大量植物纖維的泥漿水中充分?jǐn)嚢杌旌希�紅土壤中的二氧化硅(SiO2)、三氧化二鐵(Fe2O3)和三氧化二鋁(Al2O3)和顆粒物，附著在植物纖維上，形成更大的復(fù)合結(jié)構(gòu)，由于紅土壤顆粒具有一定的表面活性，它們可以與植物纖維在攪拌混合后相結(jié)合吸附，導(dǎo)致纖維間出現(xiàn)聚集現(xiàn)象，這些聚集后的顆粒或聚團(tuán)具有較大的比表面積和表面電荷，能夠在水中形成穩(wěn)定的懸浮體系；由于紅土乳液中含有黏土物質(zhì)，這些黏土物質(zhì)具有層狀結(jié)構(gòu)，會(huì)吸附水分子，并形成膠體狀物質(zhì)；通過(guò)攪拌，能夠帶動(dòng)整個(gè)污水中的物質(zhì)形成較為均勻的懸浮態(tài)，這個(gè)過(guò)程對(duì)于后續(xù)添加絮凝劑具有很好的輔助意義。上述的顆�；蚓蹐F(tuán)，在污水添加絮凝劑后，能夠更有利于進(jìn)一步在聚合氯化鋁PAC、聚丙烯酰胺PAM的作用下繼續(xù)聚集，形成更大的絮體結(jié)構(gòu)，即紅土壤中含的粘土礦物和其他細(xì)小顆粒，與植物纖維附和、吸附后的顆粒和聚團(tuán)，能夠形成更大、更穩(wěn)定的絮體；且能夠均勻的在攪拌混合過(guò)程中充分與整個(gè)污水體系形成吸附和聚團(tuán)，泥沙和更大的顆粒則處于污水底部，中部層和上部層能夠充分懸浮并與絮凝體形成充分吸附聚團(tuán)作用，從而提高了絮凝效率和吸附率，紅土乳液中的顆粒物還可以作為額外的絮凝核，幫助細(xì)小的懸浮顆粒聚集在一起形成較大的絮體，即增強(qiáng)了與絮凝體之間的吸附效率，從而提高沉降速度和效率；將絮凝劑的絮凝反應(yīng)效率進(jìn)一步提升，并能充分、均勻作用于污水水體中，提高絮凝反應(yīng)的吸附率，從而無(wú)需過(guò)多的絮凝劑，即可達(dá)到可觀的沉降效果(促進(jìn)絮凝劑的作用效果)；因此，使得更多的有機(jī)物質(zhì)和顆粒物在斜管沉降區(qū)中不斷聚集形成污泥，而沉降到污水底部，被污泥泵抽走，而這樣的快速沉降，能夠使得澄清后的有機(jī)污水中化學(xué)需氧量COD顯著降低、固體懸浮物SS濃度顯著降低。

通過(guò)上述預(yù)處理后的污水，能有效提升生物處理段中的處理效率，適宜的污泥濃度有助于維持足夠的微生物量以有效去除廢水中的有機(jī)物質(zhì)；如果濃度過(guò)低，可能不足以提供充足的微生物來(lái)降解污染物；而過(guò)高則可能導(dǎo)致氧氣供應(yīng)不足或過(guò)度擁擠影響處理效果；而經(jīng)過(guò)本發(fā)明的預(yù)處理后，污水中的COD濃度≤1050mg/l,SS≤140mg/l,澄清后的污水從頂部進(jìn)入到出水槽，且污水BOD5/COD比率提高了至少5.77％；這使得污泥濃度可以控制在3500-5000mg/L，也能獲得穩(wěn)定的微生物處理效果，活性污泥法是一種常見的生物處理方法，通過(guò)微生物降解廢水中的有機(jī)物。射流曝氣可以提供充足的溶解氧，促進(jìn)好氧微生物的生長(zhǎng)和代謝；適當(dāng)?shù)奈勰酀舛冗�有助于平衡運(yùn)行成本和處理效果之間的關(guān)系。較高的COD值意味著污水中有機(jī)物含量較高，這會(huì)導(dǎo)致微生物在處理過(guò)程中消耗更多的氧氣，如果COD過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致污泥負(fù)荷過(guò)重，影響處理效果，降低處理效率還會(huì)破壞微生物穩(wěn)定性，增加成本。因此，適當(dāng)?shù)奈勰酀舛瓤梢源_保微生物有足夠的生長(zhǎng)空間和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而提高污水處理效率。如果COD過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致溶解氧不足，影響微生物的活性；如果污泥濃度過(guò)低，則可能導(dǎo)致處理能力不足而降低效率，基于本發(fā)明的預(yù)處理后，BOD5/COD比率的提高意味著污水中可生物降解的有機(jī)物比例增加，從而提高處理效率，COD和SS的控制有助于維持適宜的微生物生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)有機(jī)物的生物降解；可見，基于本發(fā)明的預(yù)處理，使得后續(xù)微生物處理環(huán)節(jié)提高效率的同時(shí)保持微生物系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得成本可控。

經(jīng)過(guò)本發(fā)明的預(yù)處理，由于絮體結(jié)構(gòu)大、吸附污泥顆粒和其他雜質(zhì)的效率高，使得在絮凝沉降環(huán)節(jié)獲得的污泥顆粒之間形成更大、更穩(wěn)定的絮體，因此有助于提高污泥的過(guò)濾性和壓縮性，在污泥送至污泥脫水機(jī)進(jìn)行深度脫水時(shí)，能很快速的使污泥干度達(dá)到≥36％；經(jīng)風(fēng)干至40％送到生物質(zhì)鍋爐作為燃料摻燒，實(shí)現(xiàn)無(wú)害化、資源化處理，提高了節(jié)能環(huán)保水平。污泥脫水后濾液與漿渣纖維高濃廢水循環(huán)混合后進(jìn)入預(yù)處理。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

(1)高效的COD和SS的降低：在預(yù)處理段通過(guò)添加紅土乳液和絮凝劑，使得污水中的顆粒物質(zhì)、纖維聚團(tuán)被吸附形成大顆�；虼缶蹐F(tuán)，從而促進(jìn)絮凝效果，在斜管混凝澄清區(qū)實(shí)現(xiàn)高效的泥水分離。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，污水的COD濃度可降至≤1050mg/L，SS濃度可降至≤140mg/L。

(2)提高微生物處理效率：通過(guò)預(yù)處理，污水的BOD5/COD比率提高了至少5.77％，COD和SS濃度顯著降低，使得污泥濃度可以控制在3500-5000mg/L之間。這種適宜的污泥濃度有助于維持足夠的微生物量以有效去除廢水中的有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)避免因污泥濃度過(guò)高導(dǎo)致的氧氣供應(yīng)不足或過(guò)度擁擠問(wèn)題；有助于提高活性污泥法的處理效率，確保微生物有足夠的生長(zhǎng)空間和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而提高污水處理效率，同時(shí)保障了微生物的穩(wěn)定性。

(3)節(jié)能環(huán)保：通過(guò)高效的預(yù)處理和綜合處理，提高了絮凝劑的使用效率和反應(yīng)率，節(jié)省處理成本；同時(shí)，通過(guò)高效的絮凝沉降和微生物處理，生成的污泥具有良好的過(guò)濾性和壓縮性，脫水后的污泥干度可達(dá)≥36％，可用于生物質(zhì)鍋爐作為燃料摻燒，實(shí)現(xiàn)無(wú)害化、資源化處理，提高了節(jié)能環(huán)保水平。

（發(fā)明人：杜建陽(yáng);李學(xué)芬;徐丕元;李銀標(biāo);李發(fā)英;鄒繼）