專利名稱：利用封閉蘆葦濕地系統(tǒng)處理造紙廢水的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種造紙廢水的處理工藝，特別是一種利用封閉蘆葦濕地系統(tǒng)處理造紙廢水的工藝。
背景技術：
隨著人們生活水平的提高和工業(yè)技術的發(fā)展，生活用水量和工業(yè)用水量越來越大，廢水的排放量也越來越大，如大量的生活污水和工業(yè)廢水不經(jīng)任何處理直接排入江河湖海，將致使水環(huán)境遭受嚴重的污染，我國是世界上環(huán)境污染最為嚴重的國家之一。為保護環(huán)境，保障人們的生活水平和身體健康，近年來污水處理已引起人們的普遍重視，針對不同水質，采用不同的科學處理方法，化害為利，變廢為寶。造紙工業(yè)的污水排放量僅次于化學工業(yè)和鋼鐵工業(yè)，因而造紙工業(yè)的水污染問題已成為本行業(yè)乃至全社會關心的熱點，也是造紙企業(yè)生存與發(fā)展的關鍵。在我國造紙工業(yè)制漿的主要原料是草類，其次為木材。治理造紙的草漿黑液就顯得更為重要。目前，造紙工業(yè)廢水處理的基本方法有生物化學法、物理化學法和物理法，但上述三種方法單獨應用時，廢水處理的效果不甚理想，需結合使用，一般二至三級。這樣，投資較大，運行費用高?，F(xiàn)在一般造紙企業(yè)所采用的處理方法是先采用纖維回收機將廢棄纖維回收再利用，廢水經(jīng)生化和物化處理后，達到CODcr≤450mg/L等排放標準后排放出去，廢水處理的投資和運行費用較高，例如將廢水的CODcr濃度由1000mg/L降低到500mg/L，一個年產(chǎn)兩萬噸的造紙廠就需增加3-4千萬元的治理投資和600-800百萬元的運行費用。因而部分造紙企業(yè)雖有污水處理設備，但不正常運行，只是應付檢查，即便是對廢水進行處理，往往為了減少運行費用，也達不到標準就排放，對環(huán)境的不良影響依然存在。

發(fā)明內容
為克服現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提供一種投資省、運行費用低、并可改善葦田環(huán)境和促進蘆葦生長的利用封閉蘆葦濕地系統(tǒng)處理造紙廢水的工藝。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是造紙廢水經(jīng)預處理后，排放至封閉的蘆葦濕地中，通過蘆葦生長的生物過程進一步凈化廢水，并蒸發(fā)消耗，無污水外排。其具體的處理工藝為首先通過纖維回收機對廢水進行纖維回收，再將廢水泵入?yún)捬跎林?，加入N、P等營養(yǎng)鹽份，進行厭氧生化處理后，廢水流入兼氧生化塘中進行兼氧生化處理，經(jīng)上述預處理后的造紙廢水，其CODcr為1600--1400mg/L，BOD5為350--250mg/L，SS為120--800mg/L，PH值為7.5-8.2；之后，泵入由高2.5-3.5米，頂寬5--7m，下邊寬30--40m的堤壩將大片海涂葦田圍墾的封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)中，依靠蘆葦?shù)陌l(fā)達根系，以及很大的地上表面積，將廢水凈化和蒸散。
封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)的大片葦田，通過田埂分隔成1500-2500畝的田塊，以便于管理和廢水的循環(huán)凈化。
系統(tǒng)旁建有大容量的穩(wěn)定塘，以備冬季蘆葦收割期間，儲存預處理后的造紙廢水以及用于葦田間的廢水循環(huán)凈化。
為防止特大暴雨造成系統(tǒng)內的廢水外溢，上述穩(wěn)定塘也用于暴雨多余水量的存儲，并在穩(wěn)定塘前建有大流量的排水泵站，還在封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)末端建一物化處理站，對暴雨期間的多余水量進行突擊處理，然后以排放，以免造成環(huán)境污染。
本發(fā)明由于將造紙廢水先進行常規(guī)的預處理使其達到蘆葦生長需要、且不影響封閉葦田環(huán)境后再進入封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)中，通過蘆葦?shù)陌l(fā)達根系和生長周期，將廢水中的有機營養(yǎng)物和N、P、K等營養(yǎng)元素分解、利用，變成有機肥源，以及很大的地上表面積，將水份凈化和蒸散，因而有效地降低了造紙廢水處理的投資和運行費用，促進了蘆葦?shù)陌l(fā)育生長，提高蘆葦產(chǎn)量，改善纖維質量，還具有淋鹽改土的作用；并使封閉蘆葦濕地系統(tǒng)的表面微生物系統(tǒng)發(fā)生變化，浮游生物增加，給飛禽提供了更多的食源，改善了鳥禽的生存環(huán)境；且蘆葦生長過程中吸收大量的CO2，放出O2，改善了蘆葦濕地系統(tǒng)的大氣環(huán)境。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明作詳細描述。
本實施例以年產(chǎn)2萬噸草類紙漿的造紙廢水的處理為例，以黃海灘涂蘆葦田作為封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)。
一、造紙廢水的預處理1、廢水的收集將造紙廢水注入1600m3的廢水混合池中，該池以滿足全廠生產(chǎn)廢水2小時蓄水量為宜；此時廢水的CODcr≤3600mg/L，BOD5≤1600mg/L，SS≤1900mg/L，PH值為8.5-9.5；
2、纖維的回收用網(wǎng)面為40目的纖維回收機將廢水中的纖維回收再利用。處理后廢水的CODcr≤3400mg/L，BOD5≤1500mg/L，SS≤800mg/L，PH值為8.3-9.0；廢水進入3000m3的調節(jié)池中，該池以滿足全廠生產(chǎn)4小時廢水蓄水量為宜。
3、厭氧生化處理通過提升泵將調節(jié)池中的廢水泵入有效容積為60萬m3的厭氧生化塘中，該塘以滿足40天以上生產(chǎn)廢水蓄水量為宜，有效平均深度2.8m，表面利用腐漿等懸浮物形成空氣隔離層，并加入廢水量1-10ppm的N、P等營養(yǎng)鹽份，對廢水進行厭氧生化處理，30-45天后，水質的CODcr≤2000mg/L，BOD5≤800mg/L，SS≤300mg/L，PH值為7.8-8.6；4、兼性生化處理通過提升泵將厭氧生化塘中的廢水泵入有效容積為160萬m3的兼性生化塘中，該塘以滿足120天以上生產(chǎn)廢水蓄水量為宜，有效平均深度1.8m，并將塘分塊設置，實現(xiàn)逐段分解90-120天后，水質的CODcr≤1200mg/L，BOD5≤300mg/L，SS≤100mg/L，PH值為7.5-8.2。
二、封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)1、系統(tǒng)的封閉按照海堤建設標準，用高3米，頂寬6m，下邊寬35m的堤壩將黃海灘涂上的3萬畝葦田圍閉，形成封閉系統(tǒng)，隔斷污水與外圍水域的一切自由流動渠道；系統(tǒng)內地下水分承壓水與上層潛水，二者之間有近60m厚的密封粘土層來隔斷滲漏，如此厚度(60m)的粘土層，不可能出現(xiàn)垂直滲漏，近兩年我們一直跟蹤監(jiān)測，未發(fā)現(xiàn)垂直滲漏，雖然廢水灌溉對上層潛水有一定影響，不能完全防止垂直滲漏，但海灘上層潛水本來Na、Cl離子的含量就很高，沒有飲用、灌溉或養(yǎng)殖的用途，污水的微量垂直滲漏不影響上層潛水的本來功能，又因為上層潛水是滲進土壤之中的水份，橫向徑流量極小，不會向外境擴散；2、系統(tǒng)的分塊將3萬畝葦田，分割成12小塊葦田，按自然地勢高低組合成四組，每高、中、低三塊為一組，四組之間是平行關系，每組從高地勢田塊進水，到低洼地出水，再用泵提升到蓄水塘回到高地勢田塊循環(huán)。一組之內是利用地勢差，自由灌排，高地勢田地與低地勢田塊之間有田埂，留有控制水位的閘門，待高地勢田地進滿水，達控制線以后再流下低地勢田地。在需要排水曬田時，任何一個地勢的田塊都可以直接向排水渠排水，單獨曬田，如此循環(huán)實現(xiàn)多次凈化，即在高地勢田塊凈化以后，流入低地勢田塊繼續(xù)凈化；3、預處理后的廢水的冬季存儲為解決冬季蘆葦收割后預處理后的廢水的存儲，在系統(tǒng)的前端建有一座550萬m3的穩(wěn)定塘，該塘亦作田塊間廢水循環(huán)凈化、曬田時的周轉塘。
4、系統(tǒng)的防范措施為防止特大暴雨造成系統(tǒng)內的廢水外溢，在上述550萬m3在穩(wěn)定塘前建較大容量的排水泵站，并在封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)末端建一物化處理站，對暴雨期間的多余水量進行突擊處理，達到CODcr≤100mg/L排放標準后，以免造成環(huán)境污染。
三、利用封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)對預處理后的廢水進一步處理1、廢水進入系統(tǒng)將預處理后的CODcr≤1200mg/L、BOD5≤300mg/L、SS≤100mg/L、PH值為8的廢水，首先從兼性生化塘中泵入系統(tǒng)內每組高地勢的蘆葦田塊內，再逐步向低地勢的蘆葦田塊灌水，部分廢水由自然蒸發(fā)和蘆葦蒸發(fā)掉，通過系統(tǒng)內的排灌設施，可將廢水在各田塊及穩(wěn)定塘中循環(huán)處理，直至全部消耗；2、蘆葦對預處理后的廢水的凈化作用蘆葦是多年生維管立地植物，水份蒸發(fā)能力很強，在一個生長期內能蒸發(fā)500倍于自身質量的水份，培育成功的成片蘆葦每年可蒸散水份2200mm；蘆葦?shù)母蛋l(fā)達，能吸收廢水中以木質素為主的有機物及部分無機鹽，降低廢水中的CODcr、BOD5、SS和PH值等指標，達到廢水凈化的目的。
經(jīng)兩年多的盆栽試驗和實際操作運行試驗表明，利用封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)可有效地處理經(jīng)預處理后造紙廢水，實現(xiàn)封閉循環(huán)，且對系統(tǒng)內環(huán)境和外圍沒有圍造成污染和不良影響，反而促進了蘆葦?shù)纳L發(fā)育，提高了蘆葦產(chǎn)量，改善了蘆葦?shù)睦w維品質，還具有淋鹽改土的作用；并使封閉蘆葦濕地系統(tǒng)的表面微生物系統(tǒng)發(fā)生變化，浮游生物增加，給飛禽提供更多的食源，改善了鳥禽的生存環(huán)境；且蘆葦生長過程中吸收大量的CO2，放出O2，改善了蘆葦濕地系統(tǒng)的大氣環(huán)境。
一、對周邊水環(huán)境的影響從表1中可以看出，利用封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)處理預處理后的造紙廢水，周邊地表水的水質穩(wěn)定，未受影響。表2也顯示出，系統(tǒng)的堤外潛水的顏色及BOD5、Na、和Cl的含量基本穩(wěn)定，系統(tǒng)內廢水沒滲漏，系統(tǒng)外圍的潛水水質未被污染。
二、對系統(tǒng)內潛水水質的影響從表3中可以看出，利用預處理后的造紙廢水灌溉封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)，隨著灌溉時間的增加，直接接觸廢水的葦田，潛水水質發(fā)生緩慢的變化，鈉、氯含量在下降，CODMn含量略有上升對潛水的原有功能無影響，還改良、改善了土壤植被，促進了生態(tài)的良性循環(huán)。這種變化，是通過粉砂和粘土的滲濾實現(xiàn)的，由于粒度細、土層致密、滲濾量小，且土壤凈化效果好，潛水CODMn上升幅度很小，因而不會對外圍環(huán)境造成不良影響，更不會對被堤壩、溝渠隔開的外圍灘地的水產(chǎn)養(yǎng)殖造成影響。
表1利用封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)處理造紙廢水前后周邊地表水質狀況對比

表2一號田堤兩側水質對比

表3封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)內經(jīng)歷不同廢水灌溉時間的潛水水質對比

三、對系統(tǒng)內承壓水的影響由于承壓水與地表水并非同一動力系統(tǒng)，利用封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)處理已預處理后的造紙廢水，不影響承水的水質。位于系統(tǒng)內的一眼160米深的水井，取樣監(jiān)測結果(見表4)表明，水質穩(wěn)定，未受污染，符合地下水III類標準，是安全的飲用水源。
表4封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)內的一眼160m深的水井水質(承壓水)監(jiān)測結果

四、對系統(tǒng)內土壤的影響從表5可見，土壤中的鈉、氯含量在用預處理后的造紙廢水灌溉后有所下降，所以有淋鹽改土的作用，而土壤中的有機質含量上升，N、P含量也有所上升。這是由于造紙廢水中的主要有機物是木素碎片，本來無色的木質素經(jīng)化學蒸煮后，其結構遭破壞，產(chǎn)生了許多發(fā)色基團，使水體呈黑褚色，令人難以接受，而對于封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)來說，造紙廢水不含重金屬，沒有毒性，所含的有機物和氮、磷等營養(yǎng)物質可被植物利用成為再生水資源。封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)內有機質的增加和含鹽量的下降，提高了土地生產(chǎn)能力和生態(tài)良性循環(huán)。并且，灌溉后系統(tǒng)內土壤中細菌、放線菌和真菌等微生物數(shù)量遠大于灌溉前(見表6)，且隨著灌溉時間的延長呈逐步增長的趨勢。土壤中微生物數(shù)量的增加，提高了土壤活性和分解有機物的能力。
表5封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)內土壤監(jiān)測結果統(tǒng)計(1米土層均值)

表6封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)內土壤中微生物監(jiān)測結果

五、對丹頂鶴等鳥類棲息的影響黃海灘涂是珍禽丹頂鶴的越冬棲息地，每年的10月底至翌年3月上旬，是丹頂鶴南來越冬的時間。試驗的封閉蘆葦濕地系統(tǒng)雖不屬于珍禽保護區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)，但每年仍時有丹頂鶴來此棲息；并且由于系統(tǒng)內微生物和浮游生物的增加，經(jīng)觀察，系統(tǒng)內鳥類的種群數(shù)量和種類明顯多于系統(tǒng)外圍的糧棉種植區(qū)和水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)。
六、對大氣環(huán)境的影響系統(tǒng)內廢水灌溉的嘗試一般小于厘米，處于好氧狀態(tài)，雖然也會產(chǎn)生少量的NH3，但通過蘆葦?shù)墓夂献饔媚芪沾罅康腃O2，產(chǎn)生大量的O2，反而改善了大氣環(huán)境。系統(tǒng)上空有數(shù)量較多的白鷺群體在活動，白鷺對環(huán)境質量的敏感性強，被稱為環(huán)境監(jiān)測鳥，這表明該區(qū)域環(huán)境質量良好。
七、對蘆葦生長的影響通過桶栽、試驗田的實驗和大田觀察，用預處理后的造紙廢水洪灌溉蘆葦，能有效地促進蘆葦?shù)陌l(fā)芽和生長(見表7、8)，提高蘆葦?shù)漠a(chǎn)量，且可改善蘆葦?shù)睦w維質量。
表7不同灌溉水質對可以用栽蘆葦生長影響的實驗數(shù)據(jù)

表8不同灌溉水質對實驗田蘆葦生長影響的實驗數(shù)據(jù)

權利要求
1.利用封閉蘆葦濕地系統(tǒng)處理造紙廢水的工藝，其特征在于首先對造紙廢水進行預處理，待CODcr為1600--1400mg/L，BOD5為350--250mg/L，SS為120--800mg/L，PH值為7.5-8.2后，泵入由高2.5-3.5米，頂寬5-7m，下邊寬30--40m的堤壩將大片海涂葦田圍墾的封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)中，依靠蘆葦?shù)陌l(fā)達根系和生長周期，以及很大的地上表面積，將水份蒸散和凈化，實現(xiàn)封閉循環(huán)。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用封閉蘆葦濕地系統(tǒng)處理造紙廢水的工藝，其特征在于封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)的大片葦田分隔成1500-2500畝的田塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用封閉蘆葦濕地系統(tǒng)處理造紙廢水的工藝，其特征在于封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)前端建有用于冬季儲存預處理后的造紙廢水及葦田間的廢水循環(huán)凈化的穩(wěn)定塘。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的利用封閉蘆葦濕地系統(tǒng)處理造紙廢水的工藝，其特征在于蓄水塘也用于存儲暴雨期多余水量，并建有大流量的排水泵站，還在封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)末端建有處理多余水量的物化處理站。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用封閉蘆葦濕地系統(tǒng)處理造紙廢水的工藝。其具體工藝為首先對造紙廢水進行預處理，待CODcr為1600－1400mg/L，BOD5為350－250mg/L，SS為120－800mg/L，pH值為7.5－8.2后，泵入由堤壩將大片海涂葦田圍閉的封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)中，依靠蘆葦?shù)陌l(fā)達根系和生長周期，以及很大的地上表面積，將廢水凈化和蒸散，實現(xiàn)封閉循環(huán)。封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)還配備有冬季儲存廢水和夏季暴雨的穩(wěn)定塘、以及處理多余水量的物化處理站。本發(fā)明由于將造紙廢水先進行常規(guī)的預處理使其達到蘆葦生長需要、且不影響封閉葦田環(huán)境后再進入封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)中，通過蘆葦進行廢水的凈化蒸發(fā)，因而有效地降低了造紙廢水處理的投資和運行費用，促進了蘆葦?shù)陌l(fā)育生長，提供蘆葦產(chǎn)量，改善纖維質量，還具有淋鹽改土的作用、改善了鳥禽的生存環(huán)境和大氣環(huán)境。
文檔編號C02F3/32GK1579961SQ200410005170
公開日2005年2月16日 申請日期2004年2月11日 優(yōu)先權日2003年8月4日
發(fā)明者吳玉輝, 杜官鑒, 丁成, 李鳳翥, 徐維騮 申請人:江蘇雙燈紙業(yè)有限公司