在我國，紙箱行業(yè)用水量大，造成的環(huán)境污染十分嚴(yán)重,紙箱廠丁業(yè)廢水主要產(chǎn)生于二個方面：一是玉米淀粉膠制膠產(chǎn)生的廢水，廢水中的COD、N、P以及無機鹽都有比較嚴(yán)重的積累二是印刷油墨產(chǎn)生的廢水;油墨產(chǎn)生的過程中使用的添加劑多為高分子添加劑，這些殘留在廢水中的添加劑一方面會大幅度提高廢水的COD，同時會導(dǎo)致廢水可生化性降低另外，一些油墨的生產(chǎn)過程中會添加比較多的酚醛類物質(zhì)，這些物質(zhì)殘留在排出的廢水中會對微生物的生長起嚴(yán)重的阻礙作用，導(dǎo)致生物處理的失敗。同時，在油墨生產(chǎn)中會使用大量的顏料，這些顏料使產(chǎn)生的廢水有較高的色度。油墨廢水往往還含有相當(dāng)量的重金屬離子。所以，玉米淀粉膠制膠產(chǎn)生的廢水和印刷油墨產(chǎn)生的廢水都屬于較難處理的工業(yè)廢水。目前國內(nèi)的紙箱生產(chǎn)企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)的混凝氣浮-化學(xué)氧化-生物處理組合，存在著處理成本高/長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)困難等缺點。
北京某大型紙制品公司的主營業(yè)務(wù)是制作精美裱裝盒、精品卡紙包裝盒、高檔彩色瓦愣盒及紙箱、手提袋等各種紙包裝制品，每天要排放出大量的廢水。企業(yè)采取廢水循環(huán)利用的策略，處理后的廢水用于廠區(qū)園林綠化。針對該公司水質(zhì)和水量狀況的特點，本文在大量小試的基礎(chǔ)上，采用混凝沉淀(以硅藻土為混凝劑)-水解酸化-MBR-活性炭吸附組合工藝進行處理。MBR采用平板陶瓷膜，與傳統(tǒng)的有機膜相比，陶瓷膜由于具有化學(xué)穩(wěn)定性好，特別適合帶腐蝕性的工業(yè)廢水，實用溫度范圍廣，耐污染能力強，機械強度高，易與實現(xiàn)膜再生等一系列優(yōu)點。本文以實際的紙箱生產(chǎn)廢水為例，分析介紹了以平板陶瓷膜MBR工藝為主的各個工藝的設(shè)計特點，主要設(shè)備選型和實際一年的運行效果，可為同類廢水處理提供參考。
1、工程概述
根據(jù)廠區(qū)實際生產(chǎn)情況，各車間排放污水加少量的生活廢水匯集到廠區(qū)污水處理區(qū)的調(diào)節(jié)池，設(shè)計流量為240m3/d。原水水質(zhì)見表1。處理后的水質(zhì)達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)身GB/T18920—2002表1中的城市綠化排放標(biāo)準(zhǔn)。
2、工藝流程
工藝流程如圖1所示。本工程中采用的混凝劑是硅藻土。與傳統(tǒng)的PAC、PAFC等相比，硅藻土天然資源豐富，處理成本低，脫水性好，不僅能處理膠體態(tài)與顆粒態(tài)的污染物，還能除去色度，溶解態(tài)的憐和重金屬等小試結(jié)果表明，用硅藻土和PAM能除去除60%的COD、40%的色度和85%的重金屬。在水解酸化階段，大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，降解一些有毒化合物，提高B/C比，為后續(xù)的MBR好氧生化處理段提供良好的環(huán)境。在MBR膜池中，全部細(xì)菌及懸浮物均被膜截流，有利于微生物的生長和繁殖，得到較高的污泥濃度，保證對有機污染物的除去和體系能夠耐一定的負(fù)荷沖擊，同時出水的SS和濁度幾乎為零。在活性炭吸附塔進一步降低色度，最后達(dá)標(biāo)排放。
3、主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)
3.1 調(diào)節(jié)池
調(diào)節(jié)池池體為鋼砼結(jié)構(gòu)，總尺寸為10.0mx6.0mx4.0m，有效水深3.5m，有效容積為240m3內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C1臺，功率2.2kW。調(diào)節(jié)池提升泵為潛水泵，1用1備，型號CP50.75-50，功率0.75KW。
3.2 混凝沉淀池
共2個池子，均為碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，每個池子尺寸0.5mx1.0mx2.5m，有效水深2.0m。通過自動力口藥系統(tǒng)在第2個池子加入硅藻土，在第2個池子里再加入PAM助凝劑助沉。兩個加藥罐均為500L的PE罐，每個加藥罐配有1個加藥泵，功率60kW，同時配有攪拌機，轉(zhuǎn)速1440r/min，功率0.75kW。
3.3 斜管二沉池
池體為碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，尺寸2.5mx1mx4.0m，表面負(fù)荷大約4.0m3/(m2*h)，排泥泵為氣動隔膜泵?？諝鈮嚎s機的氣源壓力為氣動隔膜泵的動力，排氣量170L/min，功率是1.5kW。3.4水解酸化池池體為鋼輪結(jié)構(gòu)，10.0mx5.0mx4.0m，超高0.5m，有效容積175方。
3.5 MBR池和中間水池
池體為鋼輪結(jié)構(gòu)，10mx10mx4.0m，超高0.5m。有效容積350m3。底部采用盤式膜片微孔曝氣器，采用ABS工程塑料為主體?？倲?shù)量300個。MBR池工藝段的鼓風(fēng)機，1用1備，流量4.08m3/min，壓力44.1kPa，功率5.5kW。平板陶瓷膜采用的陶瓷膜片孔徑100nm，設(shè)計平均膜通量25L/(m2.h)。MBR膜池內(nèi)共有2個膜組，每個膜組安裝有200m2的平板陶瓷膜，每片膜的有效膜面積是0.5m2。加上底座和集水管件、出水管件，每個膜架尺寸2.2mx0.9mx3.1m。兩個膜組共400個膜片。運行方式為進水9min，停1min，反洗1min。膜抽吸栗采用自吸泵，1用1備，功率0.75kW，反洗泵采用管道離心泵，1用1備，功率1.5kW。MBR膜池和好氧池共用1臺羅茨鼓風(fēng)機。每個膜架底部安裝有氣體反吹管。當(dāng)運行時抽吸跨膜壓差達(dá)到0.04MPa，MBR膜會啟用維護性清洗，清洗的藥劑分別是用于去除有機和生物污堵的次氯酸鈉和用于去除無機污堵的檸檬酸。加藥采用自動在線加藥方式，加藥泵選用隔膜計量泵，功率60W。膜池內(nèi)設(shè)有排泥栗，功率1.1kW，污泥部分回流至水解酸化池，部分至污泥濃縮箱。中間水池設(shè)有外排泵。采用潛水泵，1用1備，功率0.75kW。
3.6 活性炭吸附塔和清水池
活性炭吸附塔吸附塔尺寸φ2300mm，高3700mm，材質(zhì)碳鋼防腐，裝有濾板，濾板上裝有濾頭和濾帽。濾板上先鋪上一層石英砂，然后再鋪上活性炭。清水池體為鋼砼結(jié)構(gòu)，總尺寸為10.0mx6.0mx4.0m，有效水深3.5m，有效容積為240m3。清水池提升泵為潛水泵，1用1備，功率0.75kW。同時，還設(shè)有活性炭吸附塔反洗泵，反洗泵采用大流量，低量程的潛水泵，功率1.1kW。
3.7 污泥濃縮箱和板框壓濾機
污泥濃縮箱為PE材質(zhì)，和混凝沉淀池共用一個PAM加藥泵，配有攪拌機，轉(zhuǎn)速1440r/min，功率0.75kW。排泥泵為氣動隔膜栗，和斜管二沉池的排泥泵共用一個空氣壓縮機。板框壓濾機功率為4.0kW，框壓濾產(chǎn)生的濾液至調(diào)節(jié)池。
4、運行情況和討論
原水在混凝階段丁藝中，采用硅藻土作為混凝劑，加藥量1g/L，PAM作為助凝劑，加藥量3mg/L。該工藝段脫色率40%左右，COD的去除率55%左右，重金屬的去除率80%左右。水解酸化接種污泥取自其他廠區(qū)水解酸化池污泥，和城市污水廠的厭氧污泥混合，接種量大約是水解酸化池的1/4。直接用混凝后的出水馴化。MBR工藝段污泥接種采用污水處理廠的二沉池的脫水污泥(VSS大約20g/L)為接種污泥進行馴化培養(yǎng)。MBR池中的污泥投加量為有效體積的1/5，池內(nèi)污泥質(zhì)量濃度達(dá)到4000mg/L。好氧池首先灌滿清水，投加工業(yè)葡萄糖，使COD達(dá)到800mg/L左右，由于本紙箱生產(chǎn)廢水中，N、P含量極低，每天按COD:N:P=200:5:1的比例根據(jù)水量投加尿素和磷廢。悶曝期間不排泥，一周后，直接接水解酸化池出水。MBR平板膜采用無抽真空系統(tǒng)產(chǎn)水的模式，降低了運行能耗。初次啟動時，首先需要開啟反洗泵，將膜產(chǎn)水管道灌滿清水后，再運行產(chǎn)水自洗泵。正常運行時，由于膜的截流作用，污泥質(zhì)量濃度高達(dá)10g/L左右，出水COD55到75mg/L之間，濁度0.1NTU，由于MBR膜對色度的去除作用不明顯，MBR工藝段的出水再經(jīng)過活性炭的吸附，最終出水COD《30mg/L，色度等其它指標(biāo)達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)3GB/T18920—2002表1中的城市綠化排放標(biāo)準(zhǔn)。
本工程中采用反洗和安裝在膜架底部的氣體增加吹掃管吹掃的方式，大大延緩了膜污染。實際運行4月后，跨膜壓差最高才達(dá)到0.04MPa，啟動次氯酸鈉和檸檬酸在線清洗。在線清洗時，同時運行反洗泵，清洗濃度次氯酸鈉和檸檬酸均為2000mg/L。每次清洗后，膜通量恢復(fù)正常。運行滿一年后，將整個膜架及膜組件拉出膜池，用5000mg/L的次氯酸鈉和2000mg/L的檸檬酸侵泡進行恢復(fù)性清洗。整個運行及加藥均由PLC和觸摸屏自動控制。整個工藝運行一年結(jié)果表明，出水水質(zhì)穩(wěn)定，同時新型納米平板陶瓷膜的清洗頻率低，也保證了運行的連續(xù)性。
項目總投資近百萬，主要是土建投資60多萬，一體化設(shè)備(混凝和斜管二沉池)和活性炭吸附塔共15萬。400平米平板陶瓷膜膜片及膜架共4萬。管材，管件，自控等投資10多萬。運行周期24h。整個運行費用大約6.1元/m3(不包括污泥處置費)，其中電費1.3元/m3，藥劑費用3.5元/m3，人工費0.6元/m3，維修費0.4元/m3，檢測費0.3元/m3。每年可減少排放約COD935.5t，廢水回用節(jié)省自來水費40.8萬元(每方自來水按5元計算)，產(chǎn)生巨大的環(huán)境和經(jīng)濟效益。
5、結(jié)論
采用混凝沉淀+水解酸化+MBR+活性炭復(fù)合工藝來回用紙箱生產(chǎn)廢水用于廠區(qū)綠化。效果穩(wěn)定，出水能夠《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》GB/T18920-2002表1中的城市綠化排放標(biāo)準(zhǔn)。一年穩(wěn)定運行結(jié)果表明新型納米平板陶瓷膜具有運行通量高，抗污染能力和耐腐蝕能力強，清洗頻率低等優(yōu)點，對于處理和回用此類工業(yè)廢水具有積極的工程借鑒意義。( >
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