造紙法煙草薄片生產(chǎn)廢水處理技術(shù)優(yōu)化改造

唐向兵， 胡德武， 胡麗軍， 張 櫻， 孫家壽

(1. 湖北新業(yè)煙草薄片科技有限公司，湖北 武漢 430040;2. 武漢格林環(huán)保設(shè)施運(yùn)營有限公司，湖北 武漢 430014;3. 武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

造紙法煙草薄片生產(chǎn)是2001年后發(fā)展起來的新工藝[1-2]，它是將傳統(tǒng)制煙工藝所摒棄的煙梗，煙渣和煙末經(jīng)添加適當(dāng)原料后制成薄片送卷煙廠.這不僅提高了煙葉原料的利用率，還改善了香煙的品質(zhì)、香味和性價(jià)比.湖北某薄片有限公司為了適應(yīng)市場需要，其煙草薄片生產(chǎn)規(guī)模由2003年的3 000 t/a擴(kuò)產(chǎn)到5 000 t/a.綜合廢水排放量亦由700 t/d增加到1 200 t/d.為了利用原有廢水處理工藝設(shè)施，增大處理能力并能達(dá)到國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn).薄片生產(chǎn)企業(yè)與環(huán)保設(shè)施運(yùn)營公司、科研單位組成攻關(guān)小組，在已有煙廠廢水處理工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上[3]，深入剖析原污水處理工藝及分析運(yùn)行狀況，提出了升級(jí)改造氣浮、強(qiáng)化好氧處理過程.幾個(gè)月的運(yùn)行結(jié)果表明，改造后的污水處理設(shè)施既能滿足擴(kuò)產(chǎn)后的要求，又能達(dá)到出水排放標(biāo)準(zhǔn).

1 原污水處理工藝設(shè)施運(yùn)行狀況分析

1.1 生產(chǎn)工藝及污水處理工藝分析

造紙法煙草薄片生產(chǎn)是將卷煙廠的下腳料如煙梗、煙渣、煙末在溶劑中浸泡，使其可溶性物質(zhì)與纖維素物質(zhì)分離.纖維素物質(zhì)，經(jīng)萃取后的下腳料再經(jīng)打漿，添加適宜原料后送抄紙機(jī)抄造成型[4-5].其生產(chǎn)工藝及污水處理工藝流程如圖1所示，污水水質(zhì)分析見表1.

圖1 生產(chǎn)工藝及污水處理工藝原則流程圖

表1煙草薄片生產(chǎn)綜合廢水水質(zhì)

Table 1 Comprehensive wastewater production of tobacco slice (除pH,色度)mg/L

項(xiàng)目CODBODNH3-NSSSO2-4色度(au)pH含量6 000～14 0003 000～5 00015～110980～3 500100.01 500～5 0005.0～6.2

由表1可見，該廢水生化性較好，原設(shè)計(jì)水處理工藝結(jié)構(gòu)合理.在處理規(guī)模為設(shè)計(jì)范圍內(nèi)(700 t/d)時(shí)，出水水質(zhì)能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)(COD≤200 mg/L).但擴(kuò)產(chǎn)后該處理設(shè)施就不能滿足要求.表2為2008年10月20日～31日運(yùn)行數(shù)據(jù)，說明出水水質(zhì)未能穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn).

表2 擴(kuò)產(chǎn)后2008年處理設(shè)施10月運(yùn)行結(jié)果(COD)

1.2 原設(shè)計(jì)污水處理設(shè)施運(yùn)行狀況分析

在不改變?cè)形鬯幚碓O(shè)施幾何尺寸的情況下，如何使其適應(yīng)處理量由700 t/d增加到1 200 t/d而出水COD值仍低于200 mg/L，課題組對(duì)原設(shè)計(jì)污水處理工藝設(shè)施進(jìn)行了深入剖析.因厭氧池?zé)o法改變，所以規(guī)模擴(kuò)大后造成出水水質(zhì)不能達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)施應(yīng)是一級(jí)氣浮、好氧池和二級(jí)氣浮.表3為2009年改造前一級(jí)氣浮、好氧池和二級(jí)氣浮進(jìn)出口連續(xù)5 d的COD值及其去除率.由表3數(shù)據(jù)可見經(jīng)一級(jí)氣浮處理COD去除率僅為4.58%～6.50%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到原設(shè)計(jì)15%的要求.原設(shè)計(jì)的二級(jí)氣浮應(yīng)有較好的處理效果，COD去除率在60%～80%，運(yùn)轉(zhuǎn)情況表明其COD去除率僅在24.41%～60.67%.好氧段耐沖擊性能不強(qiáng)，厭氧出水COD增高時(shí)，好氧出水COD也隨之升高.若長期運(yùn)轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致好氧菌的死亡.

2 污水處理設(shè)施升級(jí)改造及其運(yùn)行狀況分析

2.1 污水處理設(shè)施的升級(jí)改造

根據(jù)對(duì)原設(shè)計(jì)污水處理設(shè)施運(yùn)行狀況分析研究，課題組從三個(gè)方面對(duì)原處理工藝設(shè)施進(jìn)行了升級(jí)改造：一是通過分析得知造成一級(jí)氣浮COD去除率不高的主要原因是原工藝中采用的是普通射流氣浮泵，所形成的氣泡大而分散，在上升過程中既易擊碎絮凝時(shí)形成的“礬花”變成小粒徑顆粒從氣泡間隙滑落下沉，又易撕裂而消失，達(dá)不到氣浮作用.加之絮凝時(shí)只添加有機(jī)絮凝劑PAM，而不能使微溶的有機(jī)小分子物質(zhì)絮凝而起不到“架橋”作用.于是采取了先添加適量的PAS，使之先形成“礬花”，后再添加適量的PAM，經(jīng)“架橋”作用形成“礬花絮團(tuán)”.為了使“礬花絮團(tuán)”能黏附在氣泡上，我們將普通氣浮射流泵改為多孔旋轉(zhuǎn)氣浮射流裝置，依靠高速旋轉(zhuǎn)的離心力所造成的負(fù)壓吸入空氣，與上升水流充分混合后，在水的剪切力作用下，以溶氣水的形態(tài)擴(kuò)散于水中形成30～60 μm的微氣泡.其關(guān)鍵技術(shù)在于溶氣水出口、廢水進(jìn)口的幾何尺寸必須與電機(jī)功率及水力負(fù)荷相匹配.二是針對(duì)原設(shè)計(jì)工藝中二級(jí)氣浮處理效果不佳，處理水中可見較多細(xì)小懸浮物，且色度較深的情況，改變絮凝劑的種類和進(jìn)行適宜的配比.三是針對(duì)好氧池耐沖擊能力不強(qiáng)，將原設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)活性污泥工藝改為活性污泥與生物膜組合工藝[6].選用了在2#好氧池投放適量的多孔球形懸浮生物球填料，這種新型生物填料既具有活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)又增加了生物膜的優(yōu)點(diǎn)，使微生物繁殖能力增強(qiáng)，且隨著氣量的調(diào)節(jié)，生物球可自由地上下運(yùn)動(dòng)，從而起到攔截懸浮物，增大抗沖擊的能力.升級(jí)改造后的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示.由表4可見，經(jīng)改造升級(jí)后的一級(jí)、二級(jí)氣浮COD去除率分別由3.67%，53.84%提高到16.00%，84.61%.SS去除率分別由5.00%，11.11%提高到55.50%和16.67%.且二級(jí)氣浮的色度去除率由11%提高到66%(表中未列出).好氧池的COD去除率亦由36%提高到45%.由表4還可看出，在2#好氧池添加生物球前，3#好氧池出口COD值隨進(jìn)口COD值變化而起伏很大，(550～1 400 mg/L)；而添加生物球后，3#好氧池出口COD值隨進(jìn)口COD值變化基本穩(wěn)定在600 mg/L左右.說明其耐沖擊負(fù)荷能力大大增強(qiáng).

表4 升級(jí)改造試驗(yàn)結(jié)果

2.2 污水處理工藝設(shè)施升級(jí)改造后實(shí)際運(yùn)行結(jié)果分析

根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果，從2009年8月開始正式運(yùn)行，經(jīng)過一個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表明：污水經(jīng)一級(jí)氣浮處理，COD去除率超過了15%，懸浮物出口濃度低于200 mg/L,較好的地控制了進(jìn)入水解酸化池水質(zhì)的污染負(fù)荷，進(jìn)而降低了厭氧處理的負(fù)荷.圖2、圖3分別是2009年9月份連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)18天好氧池出口COD值，二級(jí)氣浮出口處理工藝總出口在線檢測水質(zhì)COD值變化情況.由圖2可見好氧池經(jīng)強(qiáng)化后，盡管厭氧池出口水質(zhì)水量發(fā)生較大變化，都能較好的抗擊污染負(fù)荷沖擊，保障出口水質(zhì)的穩(wěn)定COD值在400～600 mg/L，各項(xiàng)指標(biāo)都能滿足下一工段的要求.圖3表明二級(jí)氣浮出口水質(zhì)COD值保持在200 mg/L內(nèi)，整個(gè)處理工藝總出口水質(zhì)在線檢測COD值亦低于200 mg/L.

近幾個(gè)月的運(yùn)行結(jié)果表明，改造升級(jí)后的污水處理設(shè)施的處理能力大為提高，完全能滿足1 200 t/d的處理規(guī)模，出水水質(zhì)達(dá)到了《造紙工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB3544-2001)中二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)入城市污水處理廠進(jìn)一步處理達(dá)標(biāo)排放.

圖2 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)18天好氧池出口水質(zhì)COD值變化情況

圖3 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)18天二級(jí)氣浮、總出口在線檢測水質(zhì)COD值變化情況

3 結(jié) 語

采用一級(jí)氣浮-酸化水解-厭氧-好氧-二級(jí)氣浮法處理造紙法煙草薄片生產(chǎn)廢水，當(dāng)處理規(guī)模由700 t/d擴(kuò)大到1 200 d/t時(shí)，在不改變?cè)兴幚砉に嚭驮O(shè)施的情況下，通過對(duì)一級(jí)氣浮的改造升級(jí)，強(qiáng)化好氧處理過程，改變二級(jí)氣浮的藥劑及其配，幾個(gè)月實(shí)際運(yùn)行正常，總排放口的在線檢測COD≤200 mg/L，出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到了《造紙工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB3544-2001)中二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求的進(jìn)入城市污水廠的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).

參考文獻(xiàn)：

[1]凌秀菊,吳正奇,萬端極. 造紙法生產(chǎn)煙草薄片的新工藝研究[J]. 湖北造紙, 2007(2)：7.

[2]方得勝. 造紙法生產(chǎn)煙草薄片工藝探討[J]. 紙和造紙, 2001(4)：35.

[3]胡麗君，魏豐偉，孫家壽，等.卷煙廠水處理工程研究[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30(4)：58-61.

[4]周國華,萬端極,張學(xué)軍,等. 膜技術(shù)處理煙草薄片抄造廢水研究[J]. 化學(xué)工程師, 2009(5)：10.

[5]陳元彩,陳竹,肖仙英,等. 造紙法煙草薄片廢水的研究[J]. 中國造紙, 2006(9)：5.

[6]邱曄,王鴻銘.焦世剛，等.造紙法煙草薄片廢水處理方法：中國，200410022326[P].2009-08-12.