造紙廢水已經(jīng)成為水環(huán)境重要污染源之一。目前,我國造紙廢水的排放量及COD 排放量均居各類工業(yè)排放量的首要位置。造紙廢水含有大量難降解有機(jī)物質(zhì)、成分復(fù)雜、污染物濃度高,是處理難度大、治理費(fèi)用高的廢水,如果直接排放會(huì)造成水體污染及資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。目前處理造紙廢水主要采用生物處理法、物理化學(xué)處理法。
沈陽某造紙公司的生產(chǎn)廢水主要為碎漿、制漿過程中產(chǎn)生的制漿廢水,主要污染物為COD、BOD5、SS。針對(duì)該公司廢水水質(zhì)特點(diǎn),選用物化+生化+吸附的組合工藝進(jìn)行處理。運(yùn)行1 a多來,處理出水水質(zhì)穩(wěn)定,各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3544—2008)。
1 廢水水質(zhì)
該公司以商品草漿為原料,日產(chǎn)廢水量2 400m3,約100 m3/h。要求處理后出水達(dá)到GB 3544—2008要求,即排放廢水COD<80 mg/L、BOD5<20 mg/L、SS<30 mg/L。該工程的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及檢測標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。
2 處理工藝流程及設(shè)備
2.1 工藝流程
該造紙公司產(chǎn)生污水含有一定量的纖維素、半纖維素、短纖維、滑石粉等,總體來說污染程度較輕。因此選擇物化+生化+吸附工藝,使工程最終處理出水達(dá)到設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)要求,工藝流程如圖1 所示。
集水井的廢水由提升泵進(jìn)入斜管沉淀池,池內(nèi)安裝斜管填料,工藝為升流式異向流斜管沉淀。斜管沉淀池及氣浮池主要進(jìn)行物化預(yù)處理,去除部分COD 和懸浮物。由于物化處理對(duì)溶解性污染物去除率相對(duì)較低,出水難以達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)要求,因此物化預(yù)處理后采用生化處理。氣浮池出水進(jìn)入完全混合式曝氣池與活性污泥混合,在人工充氧條件下,活性污泥吸附并氧化分解廢水中的溶解性有機(jī)物,污泥和水的分離則由二次沉淀池完成。最后活性炭復(fù)合濾料過濾器對(duì)廢水進(jìn)行深度處理,進(jìn)一步去除其中的COD 和懸浮物,保證良好的出水水質(zhì)。
處理過程中產(chǎn)生的污泥主要包括斜管沉淀池污泥和淺層氣浮剩余污泥。污泥泵入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮,濃縮污泥脫水后外運(yùn)處理。脫水機(jī)房產(chǎn)生的污泥過濾液和反沖洗水收集于脫水機(jī)底部集水槽中,可以通過管路連接自流入集水池,重新處理。
2.2 主要構(gòu)筑物及尺寸
(1)集水池,1 座,尺寸為3 m×4 m×5.5 m。
(2)斜管沉淀池,1 座,尺寸為10 m×20 m×5 m,水深4.5 m,有效體積900 m3,水力停留時(shí)間9 h,內(nèi)部安裝斜網(wǎng)填料,尺寸為9.5 m×16 m×0.87 m,為升流式異向流沉淀,設(shè)計(jì)穿孔墻過流。
(3)高效淺層氣浮機(jī),處理能力200 m3/h,溶氣系統(tǒng)水源為回流水,溶氣氣浮壓力為0.2~0.5 MPa、溶氣水量60~70 m3/h,設(shè)施功率17.6 kW。淺層氣浮機(jī)由氣浮池、布水器、刮渣機(jī)、出水系統(tǒng)、溶氣系統(tǒng)及回流系統(tǒng)等組成,并配置藥液配備及流送系統(tǒng)、電氣控制操作系統(tǒng)。氣浮池采用輻流式箱體,尺寸為D 6 800 mm×800 mm,主要由箱體、中間支撐體及污泥道、集水管及液位調(diào)節(jié)閘等組成,并配置出水管、排泥管、排淤管等。氣浮池選用Q235 碳結(jié)鋼板焊接制成,中間支撐設(shè)進(jìn)水管、溶氣水管并污泥道,兼裝軸承座,集水器采用同步式旋轉(zhuǎn)集水管,堰流式水位調(diào)節(jié)器。刮渣機(jī)主要由螺旋泥斗、傳動(dòng)鏈條及鏈輪、傳動(dòng)鏈輪軸及刮渣驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成。傳動(dòng)軸為碳鋼加工制成,防腐處理。溶氣系統(tǒng)主要由溶氣泵、空壓機(jī)、溶氣罐、溶氣水布水器、旋轉(zhuǎn)接頭及釋放器等組成。旋轉(zhuǎn)布水器采用方錐式旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng),并設(shè)分流擋水板,與固定水管采用旋接套連接,填料密封方式。藥液制備及流送系統(tǒng)主要有藥液攪拌罐、攪拌器、儲(chǔ)存罐及輸送泵等。電氣控制操作系統(tǒng)及集電裝置,集電裝置由旋轉(zhuǎn)碳刷及銅環(huán)組成,配備防護(hù)等級(jí)IP55電氣操作控制箱,操作各單元電機(jī)啟停動(dòng)作,并氣控部分調(diào)壓、通止動(dòng)作。
(4)曝氣池,1 座,尺寸為16 m×10.0 m×5.5 m;設(shè)計(jì)流量2 400 m3/d,每小時(shí)平均流量為100 m3,污泥質(zhì)量濃度3 500~4 000 mg/L,停留時(shí)間8.8 h,有效水深5.5 m,有效容積880 m3,總?cè)莘e1 056 m3,總供氣量11 m3/min。全池共設(shè)曝氣鏈3 條,每條設(shè)2 管。
(5)活性炭復(fù)合濾料過濾器,3 套(2 用1 備),尺寸為D 3.0 m×6.0 m;流速6~8 m/h,墊層高度300~400 mm;填料1 粒徑為0.8~1.2 mm,高度為600~800 mm;填料2 粒徑為0.8~2.0 mm,高度為800~1 000 mm;氣反沖洗強(qiáng)度15~17 L/(m2·s)。
(6)一體化預(yù)濃縮帶式壓濾機(jī),濾帶速度0.7~5m/min;給料質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%~8%,出料質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~35%;濾餅含液量65%~68%,濾液固含量0.22%,削減率96.8% ,工作氣壓力0.4 MPa,清網(wǎng)水壓≥0.5 MPa。
(7)提升污水泵,2 臺(tái)(1 用1 備),流量110 m3/h,揚(yáng)程10 m,功率5.5 kW。
3 工程處理效果
3.1 工程處理效果
針對(duì)該造紙公司排放廢水特點(diǎn)采用物化+生化+吸附工藝路線,處理效果穩(wěn)定,對(duì)各污染物有較高的去除率,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該工程于2010 年12月施工完畢,經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)試運(yùn)行后正式投入使用。表2 為2011 年7—9 月調(diào)試運(yùn)行期間的廢水出水水質(zhì)情況。
3.2 處理工藝分析
該工程所處理污水含有一定量的纖維素、半纖維素、短纖維、滑石粉等,總體上看污染程度較輕。
造紙廢水的主要污染物有COD、BOD 和SS,此外還有許多懸浮物如長短纖維、填料等,根據(jù)廢水特點(diǎn)、原水水質(zhì)等確定該工程采用物化+生化+吸附工藝,即物化預(yù)處理+生化處理+深度處理。
(1)物化預(yù)處理單元采用斜管沉淀池及氣浮去除部分COD 和懸浮物。
(2)生化處理單元:由于物化處理對(duì)溶解性污染物去除率相對(duì)較低,出水難以達(dá)到國家或地方污水排放標(biāo)準(zhǔn),因此物化處理后采用生化處理,利用生物降解作用去除廢水中的溶解性有機(jī)污染物,提高出水水質(zhì)。生化處理工藝選用抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)、處理效果穩(wěn)定的懸掛鏈曝氣工藝,其污泥負(fù)荷低、污泥齡長、出水水質(zhì)優(yōu)良。
(3)深度處理單元主要采用活性炭復(fù)合濾料過濾器,可進(jìn)一步去除水中COD 和懸浮物,保證良好的出水水質(zhì)。
4 經(jīng)濟(jì)效益分析
該工程占地面積約1 000 m2,總投資約2 200 萬元。其中運(yùn)行產(chǎn)生的費(fèi)用主要包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)和人工費(fèi)。(1)工程的總功率為445.55 kW,工作時(shí)間為24 h,當(dāng)?shù)仉妰r(jià)為0.5 元/(kW·h),則電費(fèi)為0.743元/m3;(2)PAC 單價(jià)為3 元/kg,則PAC 藥劑費(fèi)為0.662 元/m3;PAM(-)單價(jià)為18 元/m3,PAM(+)單價(jià)為40 元/m3,則PAM 的藥劑費(fèi)為0.317 元/m3;活性炭濾料單價(jià)為4.2 元/m3,則活性炭濾料費(fèi)用為0.43元/m3;(3)設(shè)管理人員6 名,工資為1 200 元/月,則人工費(fèi)為0.1 元/m3。綜上,處理成本為1.822 元/m3。
5 結(jié)論
(1)該廢水處理工程的工藝流程設(shè)計(jì)合理,處理效果較好,出水水質(zhì)穩(wěn)定,最終處理出水達(dá)到《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3544-2008)要求,減輕了造紙廢水對(duì)水環(huán)境的污染。
(2)采用物化+生化+吸附工藝處理造紙廠廢水,節(jié)省了工程的投資和能耗,降低了處理成本,減少了工程占地面積。
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