造紙廢水好氧及深度處理系統(tǒng)設(shè)計

蔡明清，黎 璇

（湖北省武漢市江夏區(qū)水務(wù)總公司，湖北 武 漢430200）

1 引言

湖北某紙業(yè)有限公司位于湖北省南部，該公司的中段廢水中主要污染物為植物纖維。其特點為質(zhì)輕、粒細、難以沉淀，因此污水中污染物濃度高，水質(zhì)變化大，對生化處理單元沖擊性強，廢水可生化性差，易產(chǎn)生泡沫，處理難度大。為了能較好地控制污染源，使企業(yè)污水能夠達標排放，減輕對周邊環(huán)境的污染，通過對造紙廢水處理技術(shù)的深入研究，本文提出了符合我國國情的造紙廢水綜合處理系統(tǒng)設(shè)計。

2 設(shè)計水量、水質(zhì)及處理標準

2．1 設(shè)計水量

根據(jù)各個車間的生產(chǎn)狀況，生產(chǎn)廢水24h連續(xù)排放，污水處理站設(shè)計24h連續(xù)運轉(zhuǎn)，處理水量設(shè)計規(guī)模為好氧處理系統(tǒng)10 000（厭氧出水）＋30 000（制漿車間）m3／d，深度處理系統(tǒng)40 000m3／d。

2．2 進水水質(zhì)

好氧系統(tǒng)情況見表1、表2，深度處理系統(tǒng)見表3。

表1 厭氧出水水質(zhì)情況

表2 制漿車間中段污水水質(zhì)情況

表3 深度處理前水質(zhì)情況

2．3 出水水質(zhì)

好氧系統(tǒng)，情況見表4。深度處理系統(tǒng)，見表5。

表4 好氧處理系統(tǒng)主要污染物排放濃度指標

表5 深度處理系統(tǒng)主要污染物排放濃度指標

3 廢水處理工藝流程

該廠造紙廢水的處理工藝流程如圖1所示，主要工藝流程說明如下。

中段廢水經(jīng)過細格柵去除大顆粒懸浮物，進入調(diào)節(jié)池；由于中段水pH值波動較大，設(shè)置酸堿儲罐，必要時粗調(diào)pH值；調(diào)節(jié)池池底采用穿孔曝氣管，起均和水質(zhì)水量作用。中段水經(jīng)過泵房中的提升泵提升至水力斜篩，回收纖維。斜篩出水進入緩沖池，通過冷卻塔增壓泵進入冷卻塔。經(jīng)過斜篩收漿后，污水中還含有大量細小懸浮物、木質(zhì)素、溶解性有機物等，通過超效淺層氣浮，可有效降低COD和色度，并對溶解性物質(zhì)有很好的效果。

厭氧出水和中段水降溫水混合后進入生化系統(tǒng)，經(jīng)過水解酸化預(yù)處理后，進入后端好氧池；好氧池采用卡魯塞爾氧化溝，曝氣采用表面倒傘形曝氣器。氧化溝投加高效菌種，有效提高生化效果并降低產(chǎn)泥量。

污水中大量有機物在生化池降解后，混合液進入二沉池進行泥水分離。二沉池采用平流沉淀池，污泥分別回流至水解酸化池和氧化溝進水端，剩余污泥進入濃縮池。

通過生化池后，污水COD在150～200×10－6之間，投加專有藥劑后進入預(yù)磁化系統(tǒng)，在預(yù)磁化系統(tǒng)中依靠廢水的順磁性原理，改變廢水中溶解態(tài)和膠體態(tài)有機污染物與水分子的結(jié)合狀態(tài)，激活廢水中如木質(zhì)素衍生物等極性小分子有機物污染物分子上的活性位點。

圖1 好氧及深度處理系統(tǒng)工藝流程

預(yù)磁化系統(tǒng)的出水進入聚合反應(yīng)沉淀池，在聚合反應(yīng)池中加入常規(guī)藥劑PAM，使木質(zhì)素碎片聚合物的分子量大幅度增加，其水溶性大幅度下降，提高絮凝顆粒的大小，而且可以形成聚合酶，對廢水中難降解的有機物予以氧化去除；系統(tǒng)異常時，調(diào)整為芬頓氧化系統(tǒng)運行。

沉淀池的出水自流進入穩(wěn)定池，經(jīng)過調(diào)節(jié)廢水的pH值后，穩(wěn)定達標排放。初沉池、二沉池、后端沉淀池污泥進入污泥濃縮池，在污泥濃縮池中，污泥經(jīng)過濃縮后，用泵打入脫水機進行脫水，脫水后的污泥外運處理，濾液回流至調(diào)節(jié)池。

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計

4．1 好氧處理系統(tǒng)

4．1．1 調(diào)節(jié)池及泵房

設(shè)調(diào)節(jié)池1座，用于收集中段廢水和備料廢水。中段廢水集水池設(shè)酸堿中和設(shè)施。提升泵是整個廠區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備，考慮到設(shè)備穩(wěn)定性和管理、檢修方便，提升泵房考慮半地下式干式泵房。進水泵房和調(diào)節(jié)池合建，一是減少工程造價，二是可以縮短水泵吸入管長度，提升泵啟動采用自灌式，這樣操作簡單、靈活。泵房間設(shè)置1臺潛水泵，設(shè)備管路的跑冒滴漏收集到集水坑，通過潛水泵打回調(diào)節(jié)池，保持提升泵房的干燥環(huán)境，減少設(shè)備、管道腐蝕，保證用電設(shè)備的安全。

系統(tǒng)設(shè)事故池1座，地下鋼混結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐，容積6 500m3，有效水深為5m，結(jié)構(gòu)尺寸為40m×33m×6．5m，停留時間為5h。格柵渠結(jié)構(gòu)為半地下鋼砼，內(nèi)部環(huán)氧防腐，數(shù)量2座。格柵渠后端為調(diào)節(jié)池，用于廢水pH值的調(diào)整并均和水質(zhì)水量。有效水深為5m，有效容積為7 500m3，結(jié)構(gòu)尺寸為40m×38m×6．5m，停留時間為6h。泵房1座，為半地下鋼砼自灌式設(shè)計，結(jié)構(gòu)尺寸為6．5m×4．2m×9m。

4．1．2 斜篩

中段水送往絮凝沉淀處理之前，采用斜網(wǎng)過濾初級處理以回收纖維，可大大降低廢水中懸浮物的含量。所以在格柵后采用斜篩截留回收纖維，既可以去除部分懸浮污染物還可回收部分漿料。設(shè)斜篩2座，設(shè)置于平臺上，為地上鋼砼式結(jié)構(gòu)，尺寸為34m×8m×3m，斜篩規(guī)格為L×B＝2m×1m。

4．1．3 緩沖池及冷卻塔

由于原水水溫較高，配套機械冷卻塔降溫至35℃左右后，進入生化系統(tǒng)。緩沖池作為冷卻塔增壓泵的吸水池，停留時間12min。緩沖水池為半地上鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為6m×6m×4．5m，數(shù)量為2座（同初沉池合建），有效水深為4．0m，停留時間為12min。冷卻塔置于水解酸化池邊，控制生化進水溫度小于35℃，塔基采用框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸8m×8m×5．5m，數(shù)量為2座（同水解酸化池合建）。

4．1．4 超效淺層氣浮

冷卻塔出水進入氣浮處理單元，同時加入混凝劑與助凝劑，用來去除水中的懸浮污染物，并去除部分COD。高效淺層氣浮池采用成套系統(tǒng)，安裝于井字鋼砼平臺上。系統(tǒng)包括氣浮主體設(shè)備、空壓機、溶氣罐、溶氣水泵、管道混合器以及加藥系統(tǒng)。設(shè)備置于加藥間內(nèi)，污泥自流到污泥井，同深度處理污泥一起泵入濃縮池。

4．1．5 水解酸化池

噴淋廢水經(jīng)過厭氧處理后和中段廢水分混合進入水解酸化池。二沉池回流部分剩余活性污泥，補充污泥消耗。該工藝對造紙廢水中有機污染物有較好的降解作用。水解酸化池的有效水深未5．0m，有效容積為6 700m3，停留時間為4h，結(jié)構(gòu)設(shè)計為半地上鋼砼，尺寸為36m×19m×5．3m，數(shù)量為2座。

4．1．6 氧化溝

好氧池采用卡魯塞爾氧化溝，是整個工藝的核心單元，主要是利用微生物的降解作用去除廢水中的污染物。氧化溝前段設(shè)置生物選擇區(qū)，防止污泥膨脹。結(jié)構(gòu)尺寸為105m×38m×5．5m，半地上（選擇區(qū)5m×8m×5．5m），有效水深為5m，有效容積為40 000m3，停留時間：24h，數(shù)量為2座，污泥負荷為0．21kgCOD／KG·mLSS·d，污泥濃度為3 000～4 500mL／L。曝氣池設(shè)置曝氣裝置，設(shè)備規(guī)格為倒傘形曝氣器，曝氣設(shè)置噴淋消泡系統(tǒng)和消泡劑投加系統(tǒng)。

4．1．7 二沉池

二沉池采用輻流沉淀池，主要作用是分離生化出水中的微生物污泥，得到澄清出水。結(jié)構(gòu)為半地上鋼砼，尺寸為Φ36m，數(shù)量為2座，有效水深為4．0m，停留時間為4．8h，表面負荷為0．8m3／m2·h，設(shè)置刮吸泥機和工作橋。

4．1．8 物化污泥井

初沉池和深度處理池污泥自流到污泥井，通過自吸泵打入濃縮池。結(jié)構(gòu)為半地上鋼砼，尺寸為6m×9m×4．5m，有效水深為4．2m，有效容積為200m3，數(shù)量為1座，并設(shè)置自吸泵，潛水攪拌機和在線泥位計。

4．1．9 生化污泥井

二沉池污泥自流到污泥井，部分回流到氧化溝進口，部分回流到水解池，通過閥門控制流量。剩余污泥溢流到物化污泥井，泵入濃縮池。結(jié)構(gòu)為半地上鋼砼，尺寸為6m×9m×4．5m，有效水深為4．2m，有效容積為200m3，數(shù)量為1座，并設(shè)置自吸泵，潛水攪拌機和在線泥位計。

4．1．10 污泥濃縮池

系統(tǒng)設(shè)置污泥濃縮池2座，物化污泥及生化污泥從沉淀池到污泥濃縮池進行重力濃縮，濃縮后污泥進行機械脫水，上清液回流到調(diào)節(jié)池，污泥濃縮池設(shè)計直徑為20m（內(nèi)徑），采用中進水，周邊出水輻流式濃縮池。池上安裝中心傳動污泥濃縮機。污泥濃縮池出水通過池內(nèi)出水三角堰板匯入出水槽后直接排入調(diào)節(jié)池，沉淀池內(nèi)設(shè)置的出水三角堰板采用耐腐蝕性強的6mm厚PVC板或玻璃鋼加工成形，堰板上開孔均為長圓形孔，便于堰口調(diào)平且安裝簡單。

污泥濃縮池主要作用是濃縮系統(tǒng)產(chǎn)生生化和化學(xué)污泥，以得到更高濃度的污泥，減少污泥體積。結(jié)構(gòu)為半地上鋼砼，尺寸為Φ20m×4．5m，數(shù)量為2座，有效水深為4．2m。濃縮池采用輻流式，中心進水周邊出水。池上安裝中心傳動全橋式濃縮機，行走輪采用膠輪，含中心進水筒。污泥濃縮池設(shè)置在線泥位計，用于泥位監(jiān)控和污泥泵自動控制。

4．1．11 脫水間

根據(jù)水質(zhì)資料，每天絕干污泥量約35～40t。脫水間內(nèi)設(shè)置帶式污泥脫水機，將污泥進行泥水分離，泥餅外運填埋或通過烘干處理送鍋爐同碳混合燃燒。結(jié)構(gòu)為磚混，尺寸為30m×16m×6m，數(shù)量為1座，并設(shè)置帶式污泥脫水機，配套靜態(tài)混合器，配套空壓機，配套污泥輸送泵配套反沖水泵，配套皮帶輸送機，配套PAM制備裝置。

4．1．12 加藥間

PAC投配系統(tǒng)、PAM制備系統(tǒng)、專用藥劑投加系統(tǒng)、營養(yǎng)鹽（氮、磷）投配系統(tǒng)均在加藥間集中設(shè)置。PAC和專用藥劑原料為液體，采用儲罐保存，通過螺桿泵配套浮子流量計投加。結(jié)構(gòu)為磚混，尺寸為20m×9m×5m，數(shù)量為1座。加藥間設(shè)置溶藥裝置及加藥泵。

4．2 深度處理系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用超磁分離技術(shù)，改變?nèi)芙庑杂袡C物結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，并組合投加專用藥劑，去除率可達到50%～85%。本工藝操作簡單、安全、成本低、控制靈活，是目前較理想的深度處理方式。深度處理流程即：二沉池出水進入磁分離器并投加藥劑，出水再加入助凝劑，平流沉淀池中進行泥水分離，上清液達標排放。深度處理系統(tǒng)設(shè)計酸堿調(diào)節(jié)、雙氧水和硫酸亞鐵反應(yīng)系統(tǒng)，必要時啟動芬頓強氧化。

加藥混合池結(jié)構(gòu)類型為地下鋼砼矩形池，結(jié)構(gòu)尺寸為4m×5m×4．5m，停留時間為5min，有效水深為4．2m，池數(shù)為2座。預(yù)磁化系統(tǒng)，設(shè)備型號：LJ～MAG（Ⅰ）～210型廢水磁化器，單套處理能力為210～250m3／h，外形尺寸為Φ600×1 200mm，磁體材料為釹鐵硼，屏蔽外殼材質(zhì)為碳鋼防腐，設(shè)備數(shù)量為8套。

反應(yīng)沉淀池結(jié)構(gòu)類型為半地下鋼砼矩形池，結(jié)構(gòu)尺寸為50m×19m×4．5m，反應(yīng)池停留時間為10min，有效水深為4．0m，沉淀池停留時間為4．6h，單套處理能力為840m3／h，表面負荷為0．8m3／m2．h，池數(shù)為2座。

該廠區(qū)占地3．6hm2，好氧及深度處理系統(tǒng)占地6 000m2，工程總造價約3 000萬元，其中土建投資為2 000萬元，設(shè)備工程投資為200萬元，其他費用為800萬元。運行期污水處理費用約為2．7元／t。

5 結(jié)語

通過造紙廢水好氧及深度處理系統(tǒng)設(shè)計，可以得出以下結(jié)論：進行造紙廢水設(shè)計，必須了解企業(yè)的原料、產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝，才能做好廢水處理設(shè)計。廢紙造紙廢水采用好氧及深度處理工藝完全可以做到達標排放。該方法處理的廢水水質(zhì)好，具有良好的環(huán)境效益和較好的經(jīng)濟效益，同時運行效果穩(wěn)定可靠，操作簡單，有很高的推廣價值。

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