某造紙廠廢水處理改造工程實(shí)例

朱召軍，張紅川，張瑜倩

(河南省正大環(huán)境科技咨詢工程有限公司，河南 鄭州 450002)

河南某造紙廠生產(chǎn)廢水主要包括紙漿木片洗滌廢水、抄紙機(jī)廢水以及自制漿廢水。制漿木片洗滌廢水具有水量大、COD含量高、懸浮物高、色度高、水中污染物濃度變化大的等特點(diǎn)，該股廢水設(shè)計(jì)處理規(guī)模8000 m3/d；抄紙機(jī)廢水和制漿廢水是化學(xué)法制漿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的除黑液外的全部廢水，外排的中段廢水是提取黑液后的蒸煮漿料在洗漿、篩選、漂白以及打漿

中所排放的廢水，這部分廢水具有水量大、污染物負(fù)荷相對(duì)較高、BOD5/COD低，可生化性較差、SS濃度高等特點(diǎn)，該股廢水設(shè)計(jì)處理規(guī)模17000 m3/d。

1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

根據(jù)業(yè)主提供的廢水水質(zhì)情況及要求，確定該廢水處理工程進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

2 現(xiàn)有污水處理廠工藝流程及存在的問題

圖1 現(xiàn)有污水處理廠工藝流程圖

Fig.1 Process flow chart of existing sewage treatment plant

該造紙廠現(xiàn)有一座處理規(guī)模為25000 m3/d的污水處理站，其工藝流程如圖1所示。

由于現(xiàn)有污水處理站建成時(shí)間久，出水要求標(biāo)準(zhǔn)低，且部分處理工段存在問題：(1)原水污染物含量高，簡(jiǎn)單沉淀后直接進(jìn)入好氧池，造成好氧池負(fù)荷高，出水不達(dá)標(biāo)；(2)百樂克澄清池采用自然沉淀，沉淀效果差；(3)氣浮系統(tǒng)停留時(shí)間短，反應(yīng)

不徹底，且加藥量大，運(yùn)行成本高。

3 廢水處理工藝流程

根據(jù)該行業(yè)類似生產(chǎn)廢水處理工程的實(shí)際案例[1-4]，結(jié)合本項(xiàng)工程的水質(zhì)、水量及出水要求，為達(dá)到用最低的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行成本取得最佳的出水效果的目的，采取分水分治的處理方法，詳細(xì)工藝流程見圖2。

圖2 廢水處理工藝流程Fig.2 Flow chart of wastewater treatment process

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)圓筒篩濾。采用現(xiàn)有。尺寸為Φ2×8m。

(2)龍門架抓斗清渣池。利用現(xiàn)有。尺寸為60×20×4 m。

(3)初沉池。利用現(xiàn)有平流沉淀池改造。尺寸為60×20×4 m，鋼混結(jié)構(gòu)，混凝反應(yīng)區(qū)尺寸5×5×5 m，2座，停留時(shí)間35.3min；沉淀區(qū)尺寸55×20×5 m，表面負(fù)荷0.36 m3/(m2·h)。設(shè)置攪拌機(jī)2臺(tái)，行車式泵吸泥機(jī)1臺(tái)。

(4)中間水池。新建。尺寸為10×6×4.3 m，鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積240 m3。設(shè)置潛污泵3臺(tái)，2用1備。

(5)UASB反應(yīng)器。新建，3座。尺寸為Φ15×10 m，碳鋼結(jié)構(gòu)，容積負(fù)荷2.35 kgCOD/(m3·d)，水力負(fù)荷0.63 m3/(m2·h)。設(shè)置三相分離器、水封罐、布水器、流量計(jì)、排泥系統(tǒng)等。

(6)格柵渠。新建。尺寸為10×3×4.8 m，鋼混結(jié)構(gòu)。設(shè)置機(jī)械細(xì)格柵2臺(tái)，無軸螺旋輸送機(jī)2臺(tái)，電動(dòng)啟閉機(jī)2套。

(7)集水池。新建。尺寸為13×8×6.3 m，鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積291.2 m3。設(shè)置潛污泵4臺(tái)，3用1備。

(8)收漿系統(tǒng)。新建。尺寸為20×4.4×2.3 m，磚混結(jié)構(gòu)，表面負(fù)荷9.5 m3/(m2·h)。設(shè)置濾網(wǎng)面積90 m2。

(9)初沉池。新建?；炷磻?yīng)區(qū)為15×5×4 m，鋼混結(jié)構(gòu)，反應(yīng)時(shí)間19.6min；沉淀區(qū)尺寸為70×15×4 m，鋼混結(jié)構(gòu)，表面負(fù)荷0.81 m3/(m2·h)。設(shè)置行車式刮吸泥機(jī)1臺(tái)。

(10)中間水池。利用現(xiàn)有集水池改造。尺寸13×9×5 m，鋼混結(jié)構(gòu)，總?cè)莘e468 m3。設(shè)置潛污泵3臺(tái)，2用1備。

(11)水解酸化池。新建，2座。尺寸為25×20×6.3 m，鋼混結(jié)構(gòu)，上升流速0.71 m/h，停留時(shí)間8.5 h。設(shè)置組合填料3000 m3，布水系統(tǒng)和排泥系統(tǒng)。

(12)初沉池。利用現(xiàn)有。尺寸為75×10×5.5 m，鋼混結(jié)構(gòu)，表面負(fù)荷1.39 m3/(m2·h)。設(shè)置行車式泵吸泥機(jī)1臺(tái)。

(13)生物選擇池。利用現(xiàn)有。尺寸為75×10×5.5 m，鋼混結(jié)構(gòu)，停留時(shí)間3.6 h。

(14)好氧池。利用現(xiàn)有，3座。尺寸為75×35×5.5 m，污泥負(fù)荷0.079 kgBOD5/kgMLSS·d。設(shè)置旋切式曝氣器15750套。

(15)二沉池，利用現(xiàn)有。尺寸為70×20×5.5 m，鋼混結(jié)構(gòu)，表面負(fù)荷0.74 m3/(m2·h)。設(shè)置行車式泵吸泥機(jī)1臺(tái)。

(16)中間水池。新建。尺寸為20×5×5.5 m，鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積500 m3。設(shè)置潛污泵4臺(tái)，3用1備。

(17)Fenton池。新建。調(diào)酸池尺寸為9×8×5 m，1座，鋼混防腐，停留時(shí)間18.7min；反應(yīng)池尺寸為6.6×6.6×5m，4座，鋼混防腐停留時(shí)間45min；中和池尺寸為9×8×5m，1座，鋼混防腐，停留時(shí)間18.7min；脫氧池尺寸為9×8×5m，1座，鋼混結(jié)構(gòu)，停留時(shí)間18.7min。設(shè)置pH控制器3套，空氣攪拌系統(tǒng)。

(18)混凝沉淀池，利用原澄清池改造?；炷磻?yīng)區(qū)尺寸為20×5×5m，鋼混結(jié)構(gòu)，反應(yīng)時(shí)間26min；沉淀區(qū)尺寸為70×20×5 m，鋼混結(jié)構(gòu)，表面負(fù)荷0.74 m3/m2·h。設(shè)置機(jī)械攪拌機(jī)4臺(tái)，行車式泵吸泥機(jī)1臺(tái)。

(19)污泥貯池、污泥濃縮池、風(fēng)機(jī)房、配電室等均利用原有，新增加藥系統(tǒng)3套。

5 處理效果及分析

廢水處理各工段出水水質(zhì)見表2。

表2 廢水處理各工段出水水質(zhì)

表2(續(xù))

6 主要生化工段調(diào)試運(yùn)行

根據(jù)本工程處理工藝流程，對(duì)各關(guān)鍵設(shè)備和單體進(jìn)行充水單機(jī)調(diào)試及聯(lián)動(dòng)調(diào)試，具體操作如下[5-7]：

6.1 水解酸化池

水解酸化池污泥接種量一般不應(yīng)小于有效池容的8%～10%(濃縮污泥)，污泥投加量與溫度成反比，與啟動(dòng)速度成正比。在20～35℃時(shí)，低濃度、小水量進(jìn)水一周，監(jiān)測(cè)處理效果，在微生物生化條件正常條件下，污水中逐漸出現(xiàn)絮狀物質(zhì)，填料上逐漸掛膜，然后，在原來的基礎(chǔ)上加大污水投加量及污染物濃度，直到水中有了大量的微生物且填料掛膜已經(jīng)達(dá)到一定厚度，完成菌種的馴化，才可以連續(xù)進(jìn)水，不間斷的運(yùn)行。

6.2 UASB反應(yīng)器

啟動(dòng)階段：向UASB反應(yīng)器中投加的污泥應(yīng)為具有一定產(chǎn)甲烷活性的消化污泥(含固率80%)，污泥接種量一般為UASB反應(yīng)器有效池容的30%，最少15%，最多60%。低濃度進(jìn)水，初始COD濃度為2000 mg/L，然后逐步提高有機(jī)負(fù)荷直到可降解的COD去除率達(dá)到80%。

初始運(yùn)行階段：采用間歇進(jìn)水法，反應(yīng)器的容積負(fù)荷由0.1 kgCOD/(m3·d)分多次逐步提升到2.0 kgCOD/(m3·d)。當(dāng)COD去除率達(dá)到80%或出水有機(jī)酸濃度低于200mg/L時(shí)，進(jìn)水可改為連續(xù)進(jìn)水。該階段需每日監(jiān)測(cè)pH值、COD、ALK、VFA、SS等項(xiàng)目，若出水VFA小于3 mol/L，VFA/ALK小于0.3，表示UASB系統(tǒng)運(yùn)行正常。

顆粒污泥形成階段：初始運(yùn)行階段完成后，反應(yīng)器已具有一定的污染物去除能力，此階段反應(yīng)器的容積負(fù)荷由2.0 kgCOD/(m3·d)逐次增加0.1 kgCOD/(m3·d)，操作所需時(shí)間由幾天到幾周不等，需經(jīng)多次重復(fù)操作方可達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。該階段可能出現(xiàn)輕微污泥膨脹現(xiàn)象，出水中出現(xiàn)細(xì)小非分散或部分絮狀污泥，這種現(xiàn)象屬于正常，且有利于顆粒化污泥的形成。

6.3 好氧池

該處理工段采用連續(xù)式培養(yǎng)方法，在連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水的情況下進(jìn)行活性污泥的馴化。根據(jù)池子的有效容積，按3 g/L計(jì)算投加的干污泥量，初始進(jìn)水COD濃度在500 mg/L左右，污泥回流量控制為100%，水體溶解氧濃度在2～3 mg/L，生物池流速平均不小于0.3 m/s，連續(xù)運(yùn)行。污泥馴化期間，每天做好各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)和控制參數(shù)的測(cè)定。當(dāng)二沉池出水清澈，SV30=30%時(shí)，可逐漸增加進(jìn)水COD符合，直至全負(fù)荷運(yùn)行。

7 經(jīng)濟(jì)分析

該工程總投資為2107.93萬元。包括新增構(gòu)(建)筑物、改造構(gòu)(建)筑物、新增設(shè)備等直接投資1857.93萬元；設(shè)計(jì)費(fèi)、調(diào)試費(fèi)等間接投資250.00萬元。運(yùn)行成本主要包括設(shè)備用電費(fèi)、工人工資以及投加藥劑費(fèi)等，運(yùn)行費(fèi)用總計(jì)84226.32元/d，折合噸水成本約為3.37元/噸水。

8 結(jié)語

(1)針對(duì)造紙行業(yè)中段水的水量大、COD含量高、懸浮物高、色度高、水中污染物濃度變化大等特點(diǎn)，采取分水分治方法：抄紙機(jī)廢水和制漿廢選用“收漿+初次沉淀+水解酸化”的組合處理工藝；紙漿木片洗滌廢水選用“篩濾+初次沉淀+UASB”的組合處理工藝；兩股廢水混合均勻后選用“好氧+Fenton+混凝沉淀”的組合處理工藝。

(2)目前，該出水處理工程運(yùn)行穩(wěn)定，中段廢水經(jīng)該組合工藝處理后，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率大于95%。

(3)我國(guó)造紙廠眾多、廢水產(chǎn)生量大，采用傳統(tǒng)工藝運(yùn)行成本較高，故研發(fā)出一種處理效果好、運(yùn)行成本低的全新污水處理技術(shù)是我國(guó)造紙行業(yè)污水處理發(fā)展的重要方向。

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