利用封闭芦苇湿地系统处理造纸废水的工艺.pdf

本发明提供一种利用封闭芦苇湿地系统处理造纸废水的工艺。其具体工艺为：首先对造纸废水进行预处理，待CODcr为1600－1400mg/L，BOD5为350－250mg/L，SS为120－800mg/L，pH值为7.5－8.2后，泵入由堤坝将大片海涂苇田围闭的封闭的芦苇湿地系统中，依靠芦苇的发达根系和生长周期，以及很大的地上表面积，将废水净化和蒸散，实现封闭循环。封闭的芦苇湿地系统还配备有冬季储存废水和夏季暴雨的稳定塘、以及处理多余水量的物化处理站。本发明由于将造纸废水先进行常规的预处理使其达到芦苇生长需要、且不影响封闭苇田环境后再进入封闭的芦苇湿地系统中，通过芦苇进行废水的净化蒸发，因而有效地降低了造纸废水处理的投资和运行费用，促进了芦苇的发育生长，提供芦苇产量，改善纤维质量，还具有淋盐改土的作用、改善了鸟禽的生存环境和大气环境。

1、  利用封闭芦苇湿地系统处理造纸废水的工艺，其特征在于：首先对造纸废水进行预处理，待CODcr为1600--1400mg/L，BOD5为350--250mg/L，SS为120--800mg/L，PH值为7.5-8.2后，泵入由高2.5-3.5米，顶宽5-7m，下边宽30--40m的堤坝将大片海涂苇田围垦的封闭的芦苇湿地系统中，依靠芦苇的发达根系和生长周期，以及很大的地上表面积，将水份蒸散和净化，实现封闭循环。

2、  根据权利要求1所述的利用封闭芦苇湿地系统处理造纸废水的工艺，其特征在于：封闭的芦苇湿地系统的大片苇田分隔成1500-2500亩的田块。

3、  根据权利要求1所述的利用封闭芦苇湿地系统处理造纸废水的工艺，其特征在于：封闭的芦苇湿地系统前端建有用于冬季储存预处理后的造纸废水及苇田间的废水循环净化的稳定塘。

4、  根据权利要求1或3所述的利用封闭芦苇湿地系统处理造纸废水的工艺，其特征在于：蓄水塘也用于存储暴雨期多余水量，并建有大流量的排水泵站，还在封闭的芦苇湿地系统末端建有处理多余水量的物化处理站。

利用封闭芦苇湿地系统处理造纸废水的工艺
所属技术领域
本发明涉及一种造纸废水的处理工艺，特别是一种利用封闭芦苇湿地系统处理造纸废水的工艺。
背景技术
随着人们生活水平的提高和工业技术的发展，生活用水量和工业用水量越来越大，废水的排放量也越来越大，如大量的生活污水和工业废水不经任何处理直接排入江河湖海，将致使水环境遭受严重的污染，我国是世界上环境污染最为严重的国家之一。为保护环境，保障人们的生活水平和身体健康，近年来污水处理已引起人们的普遍重视，针对不同水质，采用不同的科学处理方法，化害为利，变废为宝。造纸工业的污水排放量仅次于化学工业和钢铁工业，因而造纸工业的水污染问题已成为本行业乃至全社会关心的热点，也是造纸企业生存与发展的关键。在我国造纸工业制浆的主要原料是草类，其次为木材。治理造纸的草浆黑液就显得更为重要。目前，造纸工业废水处理的基本方法有：生物化学法、物理化学法和物理法，但上述三种方法单独应用时，废水处理的效果不甚理想，需结合使用，一般二至三级。这样，投资较大，运行费用高。现在一般造纸企业所采用的处理方法是：先采用纤维回收机将废弃纤维回收再利用，废水经生化和物化处理后，达到CODcr≤450mg/L等排放标准后排放出去，废水处理的投资和运行费用较高，例如将废水的CODcr浓度由1000mg/L降低到500mg/L，一个年产两万吨的造纸厂就需增加3-4千万元的治理投资和600-800百万元的运行费用。因而部分造纸企业虽有污水处理设备，但不正常运行，只是应付检查，即便是对废水进行处理，往往为了减少运行费用，也达不到标准就排放，对环境的不良影响依然存在。
发明内容
为克服现有技术的不足之处，本发明提供一种投资省、运行费用低、并可改善苇田环境和促进芦苇生长的利用封闭芦苇湿地系统处理造纸废水的工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：造纸废水经预处理后，排放至封闭的芦苇湿地中，通过芦苇生长的生物过程进一步净化废水，并蒸发消耗，无污水外排。其具体的处理工艺为：首先通过纤维回收机对废水进行纤维回收，再将废水泵入厌氧生化塘中，加入N、P等营养盐份，进行厌氧生化处理后，废水流入兼氧生化塘中进行兼氧生化处理，经上述预处理后的造纸废水，其CODcr为1600--1400mg/L，BOD5为350--250mg/L，SS为120--800mg/L，PH值为7.5-8.2；之后，泵入由高2.5-3.5米，顶宽5--7m，下边宽30--40m的堤坝将大片海涂苇田围垦的封闭的芦苇湿地系统中，依靠芦苇的发达根系，以及很大的地上表面积，将废水净化和蒸散。
封闭的芦苇湿地系统的大片苇田，通过田埂分隔成1500-2500亩的田块，以便于管理和废水的循环净化。
系统旁建有大容量的稳定塘，以备冬季芦苇收割期间，储存预处理后的造纸废水以及用于苇田间的废水循环净化。
为防止特大暴雨造成系统内的废水外溢，上述稳定塘也用于暴雨多余水量的存储，并在稳定塘前建有大流量的排水泵站，还在封闭的芦苇湿地系统末端建一物化处理站，对暴雨期间的多余水量进行突击处理，然后以排放，以免造成环境污染。
本发明由于将造纸废水先进行常规的预处理使其达到芦苇生长需要、且不影响封闭苇田环境后再进入封闭的芦苇湿地系统中，通过芦苇的发达根系和生长周期，将废水中的有机营养物和N、P、K等营养元素分解、利用，变成有机肥源，以及很大的地上表面积，将水份净化和蒸散，因而有效地降低了造纸废水处理的投资和运行费用，促进了芦苇的发育生长，提高芦苇产量，改善纤维质量，还具有淋盐改土的作用；并使封闭芦苇湿地系统的表面微生物系统发生变化，浮游生物增加，给飞禽提供了更多的食源，改善了鸟禽的生存环境；且芦苇生长过程中吸收大量的CO₂，放出O₂，改善了芦苇湿地系统的大气环境。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细描述。
本实施例以年产2万吨草类纸浆的造纸废水的处理为例，以黄海滩涂芦苇田作为封闭的芦苇湿地系统。
一、造纸废水的预处理
1、废水的收集：将造纸废水注入1600m³的废水混合池中，该池以满足全厂生产废水2小时蓄水量为宜；此时废水的CODcr≤3600mg/L，BOD₅≤1600mg/L，SS≤1900mg/L，PH值为8.5-9.5；
2、纤维的回收：用网面为40目地纤维回收机将废水中的纤维回收再利用。处理后废水的CODcr≤3400mg/L，BOD₅≤1500mg/L，SS≤800mg/L，PH值为8.3-9.0；废水进入3000m³的调节池中，该池以满足全厂生产4小时废水蓄水量为宜。
3、厌氧生化处理：通过提升泵将调节池中的废水泵入有效容积为60万m³的厌氧生化塘中，该塘以满足40天以上生产废水蓄水量为宜，有效平均深度2.8m，表面利用腐浆等悬浮物形成空气隔离层，并加入废水量1-10ppm的N、P等营养盐份，对废水进行厌氧生化处理，30-45天后，水质的CODcr≤2000mg/L，BOD₅≤800mg/L，SS≤300mg/L，PH值为7.8-8.6；
4、兼性生化处理：通过提升泵将厌氧生化塘中的废水泵入有效容积为160万m³的兼性生化塘中，该塘以满足120天以上生产废水蓄水量为宜，有效平均深度1.8m，并将塘分块设置，实现逐段分解90-120天后，水质的CODcr≤1200mg/L，BOD₅≤300mg/L，SS≤100mg/L，PH值为7.5-8.2。
二、封闭的芦苇湿地系统
1、系统的封闭：按照海堤建设标准，用高3米，顶宽6m，下边宽35m的堤坝将黄海滩涂上的3万亩苇田围闭，形成封闭系统，隔断污水与外围水域的一切自由流动渠道；
系统内地下水分承压水与上层潜水，二者之间有近60m厚的密封粘土层来隔断渗漏，如此厚度(60m)的粘土层，不可能出现垂直渗漏，近两年我们一直跟踪监测，未发现垂直渗漏，虽然废水灌溉对上层潜水有一定影响，不能完全防止垂直渗漏，但海滩上层潜水本来Na、Cl离子的含量就很高，没有饮用、灌溉或养殖的用途，污水的微量垂直渗漏不影响上层潜水的本来功能，又因为上层潜水是渗进土壤之中的水份，横向径流量极小，不会向外境扩散；
2、系统的分块：将3万亩苇田，分割成12小块苇田，按自然地势高低组合成四组，每高、中、低三块为一组，四组之间是平行关系，每组从高地势田块进水，到低洼地出水，再用泵提升到蓄水塘回到高地势田块循环。一组之内是利用地势差，自由灌排，高地势田地与低地势田块之间有田埂，留有控制水位的闸门，待高地势田地进满水，达控制线以后再流下低地势田地。在需要排水晒田时，任何一个地势的田块都可以直接向排水渠排水，单独晒田，如此循环实现多次净化，即在高地势田块净化以后，流入低地势田块继续净化；
3、预处理后的废水的冬季存储：为解决冬季芦苇收割后预处理后的废水的存储，在系统的前端建有一座550万m³的稳定塘，该塘亦作田块间废水循环净化、晒田时的周转塘。
4、系统的防范措施：为防止特大暴雨造成系统内的废水外溢，在上述550万m³在稳定塘前建较大容量的排水泵站，并在封闭的芦苇湿地系统末端建一物化处理站，对暴雨期间的多余水量进行突击处理，达到CODcr≤100mg/L排放标准后，以免造成环境污染。
三、利用封闭的芦苇湿地系统对预处理后的废水进一步处理
1、废水进入系统：将预处理后的CODcr≤1200mg/L、BOD₅≤300mg/L、SS≤100mg/L、PH值为8的废水，首先从兼性生化塘中泵入系统内每组高地势的芦苇田块内，再逐步向低地势的芦苇田块灌水，部分废水由自然蒸发和芦苇蒸发掉，通过系统内的排灌设施，可将废水在各田块及稳定塘中循环处理，直至全部消耗；
2、芦苇对预处理后的废水的净化作用：芦苇是多年生维管立地植物，水份蒸发能力很强，在一个生长期内能蒸发500倍于自身质量的水份，培育成功的成片芦苇每年可蒸散水份2200mm；芦苇的根系发达，能吸收废水中以木质素为主的有机物及部分无机盐，降低废水中的CODcr、BOD₅、SS和PH值等指标，达到废水净化的目的。
经两年多的盆栽试验和实际操作运行试验表明，利用封闭的芦苇湿地系统可有效地处理经预处理后造纸废水，实现封闭循环，且对系统内环境和外围没有围造成污染和不良影响，反而促进了芦苇的生长发育，提高了芦苇产量，改善了芦苇的纤维品质，还具有淋盐改土的作用；并使封闭芦苇湿地系统的表面微生物系统发生变化，浮游生物增加，给飞禽提供更多的食源，改善了鸟禽的生存环境；且芦苇生长过程中吸收大量的CO₂，放出O₂，改善了芦苇湿地系统的大气环境。
一、对周边水环境的影响
从表1中可以看出，利用封闭的芦苇湿地系统处理预处理后的造纸废水，周边地表水的水质稳定，未受影响。表2也显示出，系统的堤外潜水的颜色及BOD5、Na、和Cl的含量基本稳定，系统内废水没渗漏，系统外围的潜水水质未被污染。
二、对系统内潜水水质的影响
从表3中可以看出，利用预处理后的造纸废水灌溉封闭的芦苇湿地系统，随着灌溉时间的增加，直接接触废水的苇田，潜水水质发生缓慢的变化，钠、氯含量在下降，COD_Mn含量略有上升对潜水的原有功能无影响，还改良、改善了土壤植被，促进了生态的良性循环。这种变化，是通过粉砂和粘土的渗滤实现的，由于粒度细、土层致密、渗滤量小，且土壤净化效果好，潜水COD_Mn上升幅度很小，因而不会对外围环境造成不良影响，更不会对被堤坝、沟渠隔开的外围滩地的水产养殖造成影响。
      表1：利用封闭的芦苇湿地系统处理造纸废水前后周边地表水质状况对比