造紙廢水處理工程實(shí)例

摘要：本文介紹了“預(yù)處理+混凝沉淀+預(yù)酸化+IC反應(yīng)器+好氧池+二沉池+高級(jí)氧化+終沉池”主體工藝在造紙廢水處理中的應(yīng)用，該工藝自2016年12月投產(chǎn)至今，處理效果較穩(wěn)定，運(yùn)行結(jié)果表明CODcr、BOD5和SS的去除率皆穩(wěn)定在98%以上，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544-2008）的要求。

關(guān)鍵詞：造紙廢水;混凝沉淀;IC反應(yīng)器;高級(jí)氧化

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）05-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.014

Abstract：This paper introduces the application of the main process of “pre-treatment + coagulation sedimentation + pre-acidification + IC reactor + aerobic tank + secondary sedimentation tank + advanced oxidation + final sedimentation tank ”in papermaking wastewater treatment. The process has been put into operation since December 2016. So far， the treatment effect is relatively stable. The operation results show that the removal rates of CODcr， BOD5 and SS are all stable above 98%， and all the indicators of effluent reach the requirements of “Water Pollutant Emission Standard for Pulp and Paper Industry” （GB3544-2008）.

Keywords： Papermaking wastewater; Coagulation sedimentation; IC reactor; Advanced oxidation

1 工程概況

某紙業(yè)有限公司主要生產(chǎn)原料為廢紙和木色針葉木漿板，年生產(chǎn)高強(qiáng)瓦楞紙、掛面箱紙板共54萬噸，包括制漿車間（商品木漿UKP生產(chǎn)線1條和廢紙漿生產(chǎn)線2條）、造紙車間（4400造紙機(jī)2臺(tái)和4660型紙機(jī)生產(chǎn)線2條）、水洗車間。造紙廢水主要來源于水力碎漿、篩選及抄造工序產(chǎn)生的生產(chǎn)，主要污染成分是細(xì)小纖維、造紙?zhí)盍?、廢紙雜質(zhì)、少量膠黏物以及造紙生產(chǎn)過程中添加的各類有機(jī)和無機(jī)化合物[1]。造紙廢水由于污染物濃度高、成分復(fù)雜、可生化性差、流量和負(fù)荷波動(dòng)較大而成為難處理的工業(yè)廢水之一[2]。

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 水量水質(zhì)

廢水處理廠的設(shè)計(jì)處理規(guī)模為30000m3/d，設(shè)計(jì)小時(shí)流量為1250m3/h，24h連續(xù)運(yùn)行。經(jīng)多次取樣化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)車間原水CODCr值波動(dòng)較大和進(jìn)水可溶性CODCr值較高的特征，最終討論后設(shè)計(jì)車間來水CODCr≤5200mg/L。外排廢水執(zhí)行《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544-2008）。具體設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)值見表1。

2.2 工藝流程

廢水處理工藝采用“預(yù)處理+混凝沉淀+預(yù)酸化+IC反應(yīng)器+好氧池+二沉池+高級(jí)氧化+終沉池”，具體工藝流程見圖1。

2.3 主要處理單元及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）沉渣渠、格柵渠。在進(jìn)水渠增加沉渣渠，車間來水部分細(xì)砂經(jīng)沉渣渠沉淀去除，并增加單軌電動(dòng)抓砂斗;設(shè)粗、細(xì)格柵各一道，用以去除大塊的漂浮物，以防止其后的處理構(gòu)筑物管道、水泵等設(shè)備堵塞。格柵渠設(shè)置回轉(zhuǎn)式粗格柵機(jī)2臺(tái)（柵條間隙b=10mm），回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵機(jī)2臺(tái)（柵條間隙b=3mm）。

（2）集水池、1#提升泵房。集水池尺寸為204.0m2×3.5m，提升泵房尺寸為20.0m×4.0m。1#提升泵房?jī)?nèi)設(shè)廢水提升泵4臺(tái)（2用2備，Q=860m3/h，H=24m，N=90kw）。

（3）斜篩、紙漿池。廢水通過篩網(wǎng)，攔截廢水中的紙漿及其他雜物，可大幅度降低廢水的懸浮物，并同時(shí)回收紙漿，紙漿進(jìn)入紙漿池。斜篩配置篩網(wǎng)2套（過濾面積：125m2/套，120目）和反沖洗泵2臺(tái)（Q=69m3/h，H=45m，N=15kw）。紙漿池配套設(shè)計(jì)推進(jìn)器2臺(tái)（轉(zhuǎn)速：142r/min，功率：30kw）

（4）絮凝反應(yīng)池、初沉池。在絮凝反應(yīng)池加藥混凝反應(yīng)，于初沉池中去除廢水中的懸浮物質(zhì)及部分無機(jī)鹽。絮凝反應(yīng)池尺寸為39.0m×3.0m×5.5m，反應(yīng)池停留時(shí)間HRT=14min，初沉池尺寸為44.0m×39.0m×4.5m，初沉池表面負(fù)荷q=0.80m3/m2·h。初沉池中設(shè)置行車式虹吸泥機(jī)2臺(tái)（功率：3kw/臺(tái)，跨度：6m，含驅(qū)動(dòng)裝置、虹吸泵和刮泥板）。

（5）調(diào)節(jié)池、冷卻塔、2#提升泵房。為均勻水質(zhì)水量，調(diào)節(jié)池中設(shè)計(jì)潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)（功率：7.5kw/臺(tái)，葉漿直徑：620mm，葉漿轉(zhuǎn)速：480r/min）。由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地比較緊湊，冷卻塔建于預(yù)酸化池上，主要設(shè)計(jì)工況為冷卻水量625m3/h×2，噴頭口徑Ф16，噴淋高度3500mm。

（6）預(yù)酸化池。收集調(diào)節(jié)池進(jìn)水，在預(yù)酸化池中通過對(duì)廢水的pH值、溫度的調(diào)節(jié)，營(yíng)造一個(gè)兼氧環(huán)境，使廢水中的有機(jī)物被酸化細(xì)菌部分轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸，并提升至IC反應(yīng)器。預(yù)酸化池尺寸為25.0m×17.0m×6.5m，水力停留時(shí)間HRT=2.0h。為加強(qiáng)酸化效果，池中設(shè)計(jì)潛水?dāng)嚢杵?臺(tái)（功率：7.5kW/臺(tái)，葉漿直徑：620mm，葉漿轉(zhuǎn)速：480r/min）。

（7）厭氧污泥池、IC反應(yīng)器。廢水經(jīng)提升泵提升進(jìn)入IC反應(yīng)器布水系統(tǒng)，進(jìn)入第一、二反應(yīng)室，與顆粒污泥均勻混合，在各種微生物的作用下，廢水中COD在短時(shí)間內(nèi)和相對(duì)較高的負(fù)荷下獲得較高去除率，在產(chǎn)甲烷細(xì)菌的作用下，部分COD轉(zhuǎn)化為沼氣并通過三相分離收集以進(jìn)一步處理。厭氧污泥池尺寸為17.0m×14.0m×5.0m。IC反應(yīng)器主體尺寸為φ15.0m×24.0m，容積負(fù)荷Nv=18.4kgCODCr/（m3·d），停留時(shí)間HRT=3.3h，全容積Ve=4200m3 ，采用碳鋼結(jié)構(gòu)，組成單元包括三相分離器、模塊支撐、進(jìn)水布水、內(nèi)部管道、氣液分離器、輔助連接材料、罐體、罐體輔助結(jié)構(gòu)、管道和閥門。配套沼氣系統(tǒng)由沼氣燃燒器、沼氣穩(wěn)壓柜、滌氣塔和噴淋泵組成。儀器儀表有在線pH計(jì)（滌氣塔）、超聲波液位計(jì)（沼氣穩(wěn)壓柜）、壓力變送器 （洗滌塔）、在線pH計(jì)（帶溫控，用于IC反應(yīng)器出水pH測(cè)量管路）、溫度變送器（沼氣燃燒器）、沼氣點(diǎn)火閥（隔爆型）、立管回流管電磁流量計(jì)、沼氣渦街流量計(jì)。

（8）好氧池。好氧微生物利用新陳代謝的作用將廢水中的有機(jī)物分解成二氧化碳和水，從而降解有機(jī)污染物，并進(jìn)行自身增殖，維持系統(tǒng)中高濃度的生物群體。尺寸為70.0m×46.0m×8.0m。污泥負(fù)荷Ns=0.42kgCODCr/（kgMLSS·d），容積負(fù)荷Nv=1.49kgCODCr/（m3·d），污泥濃度MLSS=3000～3500mg/L，溶解氧DO=1.5～4.0 mg/L。本項(xiàng)目好氧池曝氣方式采用射流曝氣，配套安裝射流曝氣器（ 5×70mm ?）和射流循環(huán)泵6臺(tái)（4用2備，Q=980m3/h，H=15m，N=55kw）。

（9）二沉池。二沉池按照表面負(fù)荷q=0.7m3/ m2·h進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要設(shè)備為全橋式周邊傳動(dòng)刮吸泥機(jī)（跨度34米，N=1.5kw）。

（10）鼓風(fēng)機(jī)房。放置多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)4臺(tái)（3用1備，Q=100m3/min，ΔPa=78.4kPa， N=200kw）。

（11）高級(jí)氧化池、終沉池。屬于廢水深度處理工藝，投加Fenton試劑，與二沉池出水充分混合、反應(yīng)，通過沉淀進(jìn)一步去除廢水中的污染物，使出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。高級(jí)氧化池尺寸為18.0m×5.0m×5.5m，停留時(shí)間HRT=0.5h。終沉池尺寸為70.0m×23.0m×4.5m，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷q′=0.6m3/m2·h。Fenton高級(jí)氧化有效基團(tuán)為羥基自由基，氧化效果取決于反應(yīng)過程的pH和氧化還原電位ORP，因此在高級(jí)氧化池內(nèi)設(shè)在線pH計(jì)和ORP計(jì)，以保證高級(jí)氧化的最佳效果。終沉池采用行車式虹吸泥機(jī)6臺(tái)（N=3.0kw/臺(tái)）。

3 運(yùn)行情況

3.1 運(yùn)行效果

該工程取用附近造紙廠的脫水污泥進(jìn)行馴化，經(jīng)過調(diào)試，污水處理系統(tǒng)運(yùn)行情況穩(wěn)定，出水水質(zhì)效果較好。自工程驗(yàn)收投產(chǎn)至今，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544-2008）的要求。

3.2 運(yùn)行費(fèi)用分析

（1）電費(fèi)E1?？傃b機(jī)容量：3064kw，運(yùn)行功率：1902.4kw，按實(shí)際運(yùn)行功率核算，負(fù)荷系數(shù)取0.80，電價(jià)按綜合價(jià)0.75元/kw·h，則：

1902.4kw·h÷30000 m3/d ×24×0.80=1.217kw·h/m3

E1=1.217×0.75元/ kw·h=0.913元/m3廢水

（2）藥劑費(fèi)E2。聚合氯化鋁0.176元/m3，聚丙烯酰胺（陰離子）0.045元/m3，營(yíng)養(yǎng)鹽0.140元/m3，過氧化氫（27.5%）0.200元/m3，聚丙烯酰胺（陽離子）0.025元/m3，硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）0.174元/m3，液堿（40% NaOH） 0.170元/m3，E2=0.930元/m3廢水。

（3）工資福利費(fèi)E3。工資福利標(biāo)準(zhǔn)：平均工資1800元/（月·人），職工定員：22人，E3=0.044元/m3廢水。

（4）直接運(yùn)行費(fèi)用∑E?！艵=E1+E2+E3=1.887元/m3廢水。本運(yùn)行費(fèi)用為直接費(fèi)用，不包括pH調(diào)節(jié)費(fèi)、物化加藥費(fèi)、折舊費(fèi)、維修費(fèi)、企業(yè)管理費(fèi)等，其中電耗指標(biāo)不含照明及備用電源。以上藥劑單價(jià)隨市場(chǎng)價(jià)格變化，運(yùn)行費(fèi)用隨之變化。

4 結(jié)論

（1）采用“預(yù)處理+混凝沉淀+預(yù)酸化+IC反應(yīng)器+好氧池+二沉池+高級(jí)氧化+終沉池”工藝處理造紙廢水，具有設(shè)計(jì)合理、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn);

（2）工程運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝自2016年12月投產(chǎn)至今，處理效果較穩(wěn)定，CODcr、BOD5和SS的去除率皆穩(wěn)定在98%以上，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544-2008）的要求，為同類型廢水處理提供了借鑒。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-02-18

作者簡(jiǎn)介：林曉敏（1988-），女，漢族，本科學(xué)歷，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程。