廢紙造紙廢水處理與回用工程實例

叱干勇

（重慶市清澤水質(zhì)檢測有限公司， 重慶 401331）

某包裝有限責任公司主要生產(chǎn)水果、 食品、 酒類等產(chǎn)品的包裝紙， 是當?shù)刈畲蟮牟视“b企業(yè)之一。 該公司新建一條瓦楞紙、 牛皮紙生產(chǎn)線， 為保護環(huán)境， 減少污染， 節(jié)約企業(yè)投資， 降低成本， 擬全部采用國內(nèi)廢紙造紙， 不含“美廢”或“歐廢”［1－2］。同時為執(zhí)行環(huán)?！叭瑫r”政策， 保護周邊水環(huán)境，該公司擬新建一套廢水處理系統(tǒng)， 確保處理后出水優(yōu)先回用于生產(chǎn)， 多余出水達標外排。

1 設(shè)計規(guī)模及水質(zhì)

根據(jù)該公司所提供的廢紙造紙企業(yè)廢水排放情況， 確定本工程設(shè)計水量為6 000 m3／d， 廢水經(jīng)處理后， 1 000 m3／d 出水回用于制漿車間， 4 000 m3／d 出水回用于造紙車間， 剩余1 000 m3／d 出水達到GB 3544—2008《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》表2 排放標準限值后外排。

具體設(shè)計進出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

2 工藝流程

該公司主要以國內(nèi)廢紙（包括廢舊瓦楞紙、 箱板紙、 牛皮紙及書籍雜志等）為原料生產(chǎn)瓦楞紙、牛皮紙， 排放的廢水主要來自廢紙的碎漿、 篩選凈化、 濃縮及抄造等過程中產(chǎn)生的廢水。 廢水中的主要成分是細小懸浮性纖維、 造紙?zhí)盍稀?廢紙雜質(zhì)和造紙助劑等各種有機和無機的污染物。 廢水的特點是SS 和COD 濃度均較高， 可生化性一般， 色度較深， 廢水排放呈現(xiàn)不規(guī)律性［3］， 在COD 組成中， 非溶解性COD 濃度較高， 約占60%以上， 而部分溶解性COD 又較難生物降解， 含少量酚類、 酯類等物質(zhì)， 污染物濃度相對穩(wěn)定。

根據(jù)本項目來水的水質(zhì)特點， 經(jīng)過經(jīng)濟、 技術(shù)比較， 本項目針對廢水懸浮物較高且來水不規(guī)律性的特點， 采用格柵-斜篩／混凝沉淀-調(diào)節(jié)池工藝，先對廢水中的懸浮物及硬度進行去除， 通過斜篩回收紙漿， 廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)進行均質(zhì)均量混合， 再通過水解酸化-好氧生化工藝， 去除廢水中大部分的有機污染物， 最后采用砂濾工藝， 對廢水中殘留的有機物及懸浮物進行進一步截留。 具體的工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Process flow of wastewater treatment

廢水首先經(jīng)過機械格柵， 去除其中的大顆粒懸浮物質(zhì)， 之后進入集水池經(jīng)泵提升至斜篩， 截留的紙漿纖維經(jīng)收集后回用于車間生產(chǎn)。 濾后廢水自流入混凝池， 通過投加PAC、 PAM， 使廢水中的小顆粒懸浮物以及懸浮性COD 類物質(zhì)等進行絮凝、吸附， 在沉淀池中進行沉淀去除。

沉淀池出水自流入調(diào)節(jié)池， 調(diào)節(jié)池末端設(shè)置冷卻塔進行降溫， 以防止夏季溫度較高對生化系統(tǒng)造成影響， 調(diào)節(jié)池部分出水由泵提升至制漿車間回用， 其余由泵提升進入水解酸化池， 利用厭氧和兼氧菌在水解和酸化階段的作用， 將廢水中的大分子有機物分解為小分子有機物， 提高廢水的可生化性， 部分小分子有機物被徹底降解去除［4－6］， 從而降低后續(xù)處理負荷、 提高處理效果、 降低處理成本。 水解酸化池出水進入后續(xù)好氧池進行處理， 好氧微生物在氧氣充足的條件下， 利用新陳代謝將廢水中的有機物分解成二氧化碳和水， 好氧池出水進入二沉池進行固液分離， 上清液自流入砂濾池， 去除廢水中呈膠體和微小懸浮狀態(tài)的有機和無機污染物， 降低廢水的色度和濁度， 保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。砂濾池出水自流入清水池， 80% 出水回用至造紙車間， 20%出水達標排放。

二沉池污泥部分回流至生化系統(tǒng)， 補充微生物量， 剩余生化污泥、 物化污泥排至污泥濃縮池進行預濃縮， 再由螺桿泵送至帶式壓濾機進行壓濾， 最終得到含水率約為82%的脫水泥餅。

3 主要工藝單體及設(shè)計參數(shù)

（1） 格柵／集水池。 設(shè)計水量為6 000 m3／d，集水池設(shè)計尺寸為10.0 m×6.0 m×4.0 m， 設(shè)計停留時間為30 min， 設(shè)計有效水深為2.0 m。 機械格柵設(shè)置于集水池前端， SS304 材質(zhì)， 柵隙為8 mm。池內(nèi)設(shè)置空氣穿孔攪拌， 防止池底懸浮物沉積； 設(shè)置污水提升泵2 臺， 1 用1 備。

（2） 斜篩／混凝沉淀池。 設(shè)計水量為6 000 m3／d， 設(shè)計尺寸為25.0 m×6.0 m×4.0 m， 混凝池停留時間為10 min， 絮凝池停留時間為20 min， 沉淀區(qū)表面負荷為2.1 m3／（m2·h）， 采用平流式沉淀池。斜篩置于混凝反應(yīng)池之上， 傾斜角度為60°。 設(shè)置泵吸泥機1 臺， 剩余污泥泵2 臺， 1 用1 備。

（3） 調(diào)節(jié)池。 采用廊道式， 末端池上設(shè)置冷卻塔。 調(diào)節(jié)池設(shè)計水量為6 000 m3／d， 設(shè)計尺寸為22.0 m×16.0 m×4.5 m， 設(shè)計停留時間為5.6 h。 設(shè)置回用水泵2 臺， 廢水提升泵2 臺， 冷卻塔內(nèi)循環(huán)泵2 臺， 均為1 用1 備。

（4） 水解酸化池。 設(shè)計水量為5 000 m3／d， 設(shè)計尺寸為20.0 m×14.0 m×7.0 m（2 座）， 停留時間為17.5 h， 有效水深為6.5 m， 上升流速為0.8 m／h， 采用脈沖布水器進行布水， 單個布水孔服務(wù)面積為1.2 m2， 設(shè)置脈沖布水器2 臺及配套布水系統(tǒng)。

（5） 好氧池。 設(shè)計水量為5 000 m3／d， 設(shè)計尺寸為28.0 m × 12.0 m × 5.8 m（2 座）， 停留時間為16.1 h， 污泥質(zhì)量濃度為3 500 mg／L， 污泥回流比為100%， 污泥負荷為0.28 kg［COD］／（kg［MLSS］·d）， 氣水比為15 ∶1， 曝氣器采用射流曝氣器。

（6） 二沉池。 設(shè)計水量為5 000 m3／d， 設(shè)計尺寸為φ 18.0 m×4.5 m， 采用輻流式沉淀池， 沉淀區(qū)表面負荷為0.84 m3／（m2·h）。 設(shè)置周邊傳動刮泥機1 臺及污泥回流泵2 臺（兼做排泥用）。

（7） 砂濾池。 設(shè)計水量為5 000 m3／d， 設(shè)計尺寸為3.0 m×3.0 m×4.0 m（3 座）， 正常濾速為7.7 m／h， 強制濾速為11.6 m／h， 反沖洗強度為14.08 L／（s·m2）， 反沖洗時間為5 min， 反洗周期為24 h。

4 運行情況

本系統(tǒng)2016 年10 月投入試運行， 系統(tǒng)進水量約為4 500 m3／d。 經(jīng)過2 個月調(diào)試， 處理站出水COD、 SS 指標能夠穩(wěn)定達標， 出水COD 質(zhì)量濃度維持在75 ～85 mg／L， SS 質(zhì)量濃度維持在10 mg／L以下。 各處理單元實際處理結(jié)果見表2。

表2 主要工藝單元實測出水水質(zhì)Tab. 2 Quality of actual measured effluent water from main process units

經(jīng)過2 個月連續(xù)調(diào)試運行發(fā)現(xiàn)， 來水SS 濃度極高， 斜篩網(wǎng)上紙漿需要及時清理， 否則容易堵塞過濾網(wǎng)， 導致過水面積減小而發(fā)生溢流現(xiàn)象， 溢流后混凝沉淀池處理負荷較大， 吸泥不及時易導致出水帶料， 影響后端生化系統(tǒng)運行。 針對這種情況及時調(diào)整篩網(wǎng)目數(shù)， 選用不銹鋼篩網(wǎng)， 目數(shù)為60 目左右比較合適， 能夠避免溢流， 前端混凝沉淀池也能夠正常穩(wěn)定運行； 同時， 因本系統(tǒng)中氮、 磷元素較為匱乏， 且COD 去除率要求較高， 需要定時少量添加氮、 磷元素。 經(jīng)過上述調(diào)整后， 預處理系統(tǒng)和生化系統(tǒng)穩(wěn)定、 高效運行， 系統(tǒng)回用及外排出水完全達到設(shè)計要求， 正式運行2 年多來一直非常穩(wěn)定。

5 經(jīng)濟分析

本項目總投資約為2 500 萬元， 其中土建投資1 500 萬元（不含地基處理）， 設(shè)備安裝投資1 000萬元， 噸水投資約為4 200 元。 本項目主要的運行費用包括人工費0.06 元／m3、 電費0.51 元／m3、 藥劑費0.23 元／m3， 合計運行成本為0.80 元／m3， 其他折舊、 大修等不計。

6 結(jié)語

對于利用廢紙生產(chǎn)瓦楞紙和牛皮紙造紙產(chǎn)生的廢水， 采用格柵-斜篩／混凝沉淀-綜合調(diào)節(jié)-水解酸化-好氧-砂濾組合工藝進行處理， 實際運行結(jié)果表明， 該工藝出水COD 質(zhì)量濃度維持在75 ～85 mg／L， SS 質(zhì)量濃度維持在10 mg／L 以下， 完全滿足GB 3544—2008 表2 排放標準限值要求， 同時回收的漿料和83.3% 的出水可分段回用于生產(chǎn)，實現(xiàn)了廢水治理和廢物資源化的雙重目的。 該工程運行穩(wěn)定， 處理工藝成熟可靠， 操作簡單， 對于同類型企業(yè)廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計具有很好的借鑒意義。