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(shù)領(lǐng)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(shù)：
隨著人們生活水平的提高和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，生活用水量和工業(yè)用水量越來(lái)越大，廢水的排放量也越來(lái)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(yán)重的污染，我國(guó)是世界上環(huán)境污染最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。為保護(hù)環(huán)境，保障人們的生活水平和身體健康，近年來(lái)污水處理已引起人們的普遍重視，針對(duì)不同水質(zhì)，采用不同的科學(xué)處理方法，化害為利，變廢為寶。造紙工業(yè)的污水排放量?jī)H次于化學(xué)工業(yè)和鋼鐵工業(yè)，因而造紙工業(yè)的水污染問(wèn)題已成為本行業(yè)乃至全社會(huì)關(guān)心的熱點(diǎn)，也是造紙企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵。在我國(guó)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(xué)法、物理化學(xué)法和物理法，但上述三種方法單獨(dú)應(yīng)用時(shí)，廢水處理的效果不甚理想，需結(jié)合使用，一般二至三級(jí)。這樣，投資較大，運(yùn)行費(fèi)用高。現(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(jī)將廢棄纖維回收再利用，廢水經(jīng)生化和物化處理后，達(dá)到CODcr≤450mg/L等排放標(biāo)準(zhǔn)后排放出去，廢水處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，例如將廢水的CODcr濃度由1000mg/L降低到500mg/L，一個(gè)年產(chǎn)兩萬(wàn)噸的造紙廠就需增加3-4千萬(wàn)元的治理投資和600-800百萬(wàn)元的運(yùn)行費(fèi)用。因而部分造紙企業(yè)雖有污水處理設(shè)備，但不正常運(yùn)行，只是應(yīng)付檢查，即便是對(duì)廢水進(jìn)行處理，往往為了減少運(yùn)行費(fèi)用，也達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)就排放，對(duì)環(huán)境的不良影響依然存在。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、并可改善葦田環(huán)境和促進(jìn)蘆葦生長(zhǎng)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(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是造紙廢水經(jīng)預(yù)處理后，排放至封閉的蘆葦濕地中，通過(guò)蘆葦生長(zhǎng)的生物過(guò)程進(jìn)一步凈化廢水，并蒸發(fā)消耗，無(wú)污水外排。其具體的處理工藝為首先通過(guò)纖維回收機(jī)對(duì)廢水進(jìn)行纖維回收，再將廢水泵入?yún)捬跎林校尤隢、P等營(yíng)養(yǎng)鹽份，進(jìn)行厭氧生化處理后，廢水流入兼氧生化塘中進(jìn)行兼氧生化處理，經(jīng)上述預(yù)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(dá)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(guò)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(chǔ)存預(yù)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(nèi)的廢水外溢，上述穩(wěn)定塘也用于暴雨多余水量的存儲(chǔ)，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(duì)暴雨期間的多余水量進(jìn)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(jìn)行常規(guī)的預(yù)處理使其達(dá)到蘆葦生長(zhǎng)需要、且不影響封閉葦田環(huán)境后再進(jìn)入封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)中，通過(guò)蘆葦?shù)陌l(fā)達(dá)根系和生長(zhǎng)周期，將廢水中的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物和N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素分解、利用，變成有機(jī)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(yùn)行費(fèi)用，促進(jìn)了蘆葦?shù)陌l(fā)育生長(zhǎng)，提高蘆葦產(chǎn)量，改善纖維質(zhì)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(zhǎng)過(guò)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(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
本實(shí)施例以年產(chǎn)2萬(wàn)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(yù)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(shí)蓄水量為宜；此時(shí)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(jī)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(jìn)入3000m3的調(diào)節(jié)池中，該池以滿足全廠生產(chǎn)4小時(shí)廢水蓄水量為宜。
3、厭氧生化處理通過(guò)提升泵將調(diào)節(jié)池中的廢水泵入有效容積為60萬(wàn)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(yíng)養(yǎng)鹽份，對(duì)廢水進(jìn)行厭氧生化處理，30-45天后，水質(zhì)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(guò)提升泵將厭氧生化塘中的廢水泵入有效容積為160萬(wàn)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(shè)置，實(shí)現(xiàn)逐段分解90-120天后，水質(zhì)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(shè)標(biāo)準(zhǔn)，用高3米，頂寬6m，下邊寬35m的堤壩將黃海灘涂上的3萬(wàn)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(dòng)渠道；系統(tǒng)內(nèi)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(lái)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(cè)，未發(fā)現(xiàn)垂直滲漏，雖然廢水灌溉對(duì)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(lái)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(lái)功能，又因?yàn)樯蠈訚撍菨B進(jìn)土壤之中的水份，橫向徑流量極小，不會(huì)向外境擴(kuò)散；2、系統(tǒng)的分塊將3萬(wàn)畝葦田，分割成12小塊葦田，按自然地勢(shì)高低組合成四組，每高、中、低三塊為一組，四組之間是平行關(guān)系，每組從高地勢(shì)田塊進(jìn)水，到低洼地出水，再用泵提升到蓄水塘回到高地勢(shì)田塊循環(huán)。一組之內(nèi)是利用地勢(shì)差，自由灌排，高地勢(shì)田地與低地勢(shì)田塊之間有田埂，留有控制水位的閘門，待高地勢(shì)田地進(jìn)滿水，達(dá)控制線以后再流下低地勢(shì)田地。在需要排水曬田時(shí)，任何一個(gè)地勢(shì)的田塊都可以直接向排水渠排水，單獨(dú)曬田，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)多次凈化，即在高地勢(shì)田塊凈化以后，流入低地勢(shì)田塊繼續(xù)凈化；3、預(yù)處理后的廢水的冬季存儲(chǔ)為解決冬季蘆葦收割后預(yù)處理后的廢水的存儲(chǔ)，在系統(tǒng)的前端建有一座550萬(wàn)m3的穩(wěn)定塘，該塘亦作田塊間廢水循環(huán)凈化、曬田時(shí)的周轉(zhuǎn)塘。
4、系統(tǒng)的防范措施為防止特大暴雨造成系統(tǒng)內(nèi)的廢水外溢，在上述550萬(wàn)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(duì)暴雨期間的多余水量進(jìn)行突擊處理，達(dá)到CODcr≤100mg/L排放標(biāo)準(zhǔn)后，以免造成環(huán)境污染。
三、利用封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)對(duì)預(yù)處理后的廢水進(jìn)一步處理1、廢水進(jìn)入系統(tǒng)將預(yù)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(nèi)每組高地勢(shì)的蘆葦田塊內(nèi)，再逐步向低地勢(shì)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(guò)系統(tǒng)內(nèi)的排灌設(shè)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(duì)預(yù)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(qiáng)，在一個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)能蒸發(fā)500倍于自身質(zhì)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(dá)，能吸收廢水中以木質(zhì)素為主的有機(jī)物及部分無(wú)機(jī)鹽，降低廢水中的CODcr、BOD5、SS和PH值等指標(biāo)，達(dá)到廢水凈化的目的。
經(jīng)兩年多的盆栽試驗(yàn)和實(shí)際操作運(yùn)行試驗(yàn)表明，利用封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)可有效地處理經(jīng)預(yù)處理后造紙廢水，實(shí)現(xiàn)封閉循環(huán)，且對(duì)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境和外圍沒有圍造成污染和不良影響，反而促進(jìn)了蘆葦?shù)纳L(zhǎng)發(fā)育，提高了蘆葦產(chǎn)量，改善了蘆葦?shù)睦w維品質(zhì)，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(zhǎng)過(guò)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(duì)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(yù)處理后的造紙廢水，周邊地表水的水質(zhì)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(nèi)廢水沒滲漏，系統(tǒng)外圍的潛水水質(zhì)未被污染。
二、對(duì)系統(tǒng)內(nèi)潛水水質(zhì)的影響從表3中可以看出，利用預(yù)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(shí)間的增加，直接接觸廢水的葦田，潛水水質(zhì)發(fā)生緩慢的變化，鈉、氯含量在下降，CODMn含量略有上升對(duì)潛水的原有功能無(wú)影響，還改良、改善了土壤植被，促進(jìn)了生態(tài)的良性循環(huán)。這種變化，是通過(guò)粉砂和粘土的滲濾實(shí)現(xiàn)的，由于粒度細(xì)、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(huì)對(duì)外圍環(huán)境造成不良影響，更不會(huì)對(duì)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(zhì)狀況對(duì)比

表2一號(hào)田堤兩側(cè)水質(zhì)對(duì)比

表3封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)歷不同廢水灌溉時(shí)間的潛水水質(zhì)對(duì)比

三、對(duì)系統(tǒng)內(nèi)承壓水的影響由于承壓水與地表水并非同一動(dòng)力系統(tǒng)，利用封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)處理已預(yù)處理后的造紙廢水，不影響承水的水質(zhì)。位于系統(tǒng)內(nèi)的一眼160米深的水井，取樣監(jiān)測(cè)結(jié)果(見表4)表明，水質(zhì)穩(wěn)定，未受污染，符合地下水III類標(biāo)準(zhǔn)，是安全的飲用水源。
表4封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)內(nèi)的一眼160m深的水井水質(zhì)(承壓水)監(jiān)測(cè)結(jié)果

四、對(duì)系統(tǒng)內(nèi)土壤的影響從表5可見，土壤中的鈉、氯含量在用預(yù)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(jī)質(zhì)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(jī)物是木素碎片，本來(lái)無(wú)色的木質(zhì)素經(jīng)化學(xué)蒸煮后，其結(jié)構(gòu)遭破壞，產(chǎn)生了許多發(fā)色基團(tuán)，使水體呈黑褚色，令人難以接受，而對(duì)于封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，造紙廢水不含重金屬，沒有毒性，所含的有機(jī)物和氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可被植物利用成為再生水資源。封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)質(zhì)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(nèi)土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌等微生物數(shù)量遠(yuǎn)大于灌溉前(見表6)，且隨著灌溉時(shí)間的延長(zhǎng)呈逐步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。土壤中微生物數(shù)量的增加，提高了土壤活性和分解有機(jī)物的能力。
表5封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)內(nèi)土壤監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(1米土層均值)

表6封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)內(nèi)土壤中微生物監(jiān)測(cè)結(jié)果

五、對(duì)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(lái)越冬的時(shí)間。試驗(yàn)的封閉蘆葦濕地系統(tǒng)雖不屬于珍禽保護(hù)區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)，但每年仍時(shí)有丹頂鶴來(lái)此棲息；并且由于系統(tǒng)內(nèi)微生物和浮游生物的增加，經(jīng)觀察，系統(tǒng)內(nèi)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(duì)大氣環(huán)境的影響系統(tǒng)內(nèi)廢水灌溉的嘗試一般小于厘米，處于好氧狀態(tài)，雖然也會(huì)產(chǎn)生少量的NH3，但通過(guò)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(dòng)，白鷺對(duì)環(huán)境質(zhì)量的敏感性強(qiáng)，被稱為環(huán)境監(jiān)測(cè)鳥，這表明該區(qū)域環(huán)境質(zhì)量良好。
七、對(duì)蘆葦生長(zhǎng)的影響通過(guò)桶栽、試驗(yàn)田的實(shí)驗(yàn)和大田觀察，用預(yù)處理后的造紙廢水洪灌溉蘆葦，能有效地促進(jìn)蘆葦?shù)陌l(fā)芽和生長(zhǎng)(見表7、8)，提高蘆葦?shù)漠a(chǎn)量，且可改善蘆葦?shù)睦w維質(zhì)量。
表7不同灌溉水質(zhì)對(duì)可以用栽蘆葦生長(zhǎng)影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表8不同灌溉水質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)田蘆葦生長(zhǎng)影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

權(quán)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(duì)造紙廢水進(jìn)行預(yù)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(dá)根系和生長(zhǎng)周期，以及很大的地上表面積，將水份蒸散和凈化，實(shí)現(xiàn)封閉循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)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(quán)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(chǔ)存預(yù)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(quán)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(chǔ)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(duì)造紙廢水進(jìn)行預(yù)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(dá)根系和生長(zhǎng)周期，以及很大的地上表面積，將廢水凈化和蒸散，實(shí)現(xiàn)封閉循環(huán)。封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)還配備有冬季儲(chǔ)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(jìn)行常規(guī)的預(yù)處理使其達(dá)到蘆葦生長(zhǎng)需要、且不影響封閉葦田環(huán)境后再進(jìn)入封閉的蘆葦濕地系統(tǒng)中，通過(guò)蘆葦進(jìn)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(yùn)行費(fèi)用，促進(jìn)了蘆葦?shù)陌l(fā)育生長(zhǎng)，提供蘆葦產(chǎn)量，改善纖維質(zhì)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(hào)C02F3/32GK1579961SQ200410005170
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年2月11日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:江蘇雙燈紙業(yè)有限公司