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          制漿造紙工藝廢水處理應用工程實例

          來源:廣東環科院環境科技有限公司    發布日期:2019-07-25 15:47:55    作者:林曉敏

          摘要:本文介紹了“預處理+混凝沉淀+預酸化+IC反應器+好氧池+二沉池+高級氧化+終沉池”主體工藝在造紙廢水處理中的應用,該工藝自2016年12月投產至今,處理效果較穩定,運行結果表明CODcr、BOD5和SS的去除率皆穩定在98%以上,出水各項指標均達到《制漿造紙工業水污染物排放標準》(GB3544-2008)的要求。
          1 工程概況
          某紙業有限公司主要生產原料為廢紙和木色針葉木漿板,年生產高強瓦楞紙、掛面箱紙板共54萬噸,包括制漿車間(商品木漿UKP生產線1條和廢紙漿生產線2條)、造紙車間(4400造紙機2臺和4660型紙機生產線2條)、水洗車間。造紙廢水主要來源于水力碎漿、篩選及抄造工序產生的生產,主要污染成分是細小纖維、造紙填料、廢紙雜質、少量膠黏物以及造紙生產過程中添加的各類有機和無機化合物[1]。造紙廢水由于污染物濃度高、成分復雜、可生化性差、流量和負荷波動較大而成為難處理的工業廢水之一[2]。
          2 工藝設計
          2.1 水量水質
          廢水處理廠的設計處理規模為30000m3/d,設計小時流量為1250m3/h,24h連續運行。經多次取樣化驗,發現車間原水CODCr值波動較大和進水可溶性CODCr值較高的特征,最終討論后設計車間來水CODCr≤5200mg/L。外排廢水執行《制漿造紙工業水污染物排放標準》(GB3544-2008)。具體設計進出水水質數值見表1。
          2.2 工藝流程
          廢水處理工藝采用“預處理+混凝沉淀+預酸化+IC反應器+好氧池+二沉池+高級氧化+終沉池”,具體工藝流程見圖1。
          2.3 主要處理單元及設計參數
          (1)沉渣渠、格柵渠。在進水渠增加沉渣渠,車間來水部分細砂經沉渣渠沉淀去除,并增加單軌電動抓砂斗;設粗、細格柵各一道,用以去除大塊的漂浮物,以防止其后的處理構筑物管道、水泵等設備堵塞。格柵渠設置回轉式粗格柵機2臺(柵條間隙b=10mm),回轉式細格柵機2臺(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#提升泵房內設廢水提升泵4臺(2用2備,Q=860m3/h,H=24m,N=90kw)。
          (3)斜篩、紙漿池。廢水通過篩網,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,并同時回收紙漿,紙漿進入紙漿池。斜篩配置篩網2套(過濾面積:125m2/套,120目)和反沖洗泵2臺(Q=69m3/h,H=45m,N=15kw)。紙漿池配套設計推進器2臺(轉速:142r/min,功率:30kw)
          (4)絮凝反應池、初沉池。在絮凝反應池加藥混凝反應,于初沉池中去除廢水中的懸浮物質及部分無機鹽。絮凝反應池尺寸為39.0m×3.0m×5.5m,反應池停留時間HRT=14min,初沉池尺寸為44.0m×39.0m×4.5m,初沉池表面負荷q=0.80m3/m2•h。初沉池中設置行車式虹吸泥機2臺(功率:3kw/臺,跨度:6m,含驅動裝置、虹吸泵和刮泥板)。
          (5)調節池、冷卻塔、2#提升泵房。為均勻水質水量,調節池中設計潛水攪拌機2臺(功率:7.5kw/臺,葉漿直徑:620mm,葉漿轉速:480r/min)。由于現場場地比較緊湊,冷卻塔建于預酸化池上,主要設計工況為冷卻水量625m3/h×2,噴頭口徑Ф16,噴淋高度3500mm。
          (6)預酸化池。收集調節池進水,在預酸化池中通過對廢水的pH值、溫度的調節,營造一個兼氧環境,使廢水中的有機物被酸化細菌部分轉化為揮發性脂肪酸,并提升至IC反應器。預酸化池尺寸為25.0m×17.0m×6.5m,水力停留時間HRT=2.0h。為加強酸化效果,池中設計潛水攪拌器2臺(功率:7.5kW/臺,葉漿直徑:620mm,葉漿轉速:480r/min)。
          (7)厭氧污泥池、IC反應器。廢水經提升泵提升進入IC反應器布水系統,進入第一、二反應室,與顆粒污泥均勻混合,在各種微生物的作用下,廢水中COD在短時間內和相對較高的負荷下獲得較高去除率,在產甲烷細菌的作用下,部分COD轉化為沼氣并通過三相分離收集以進一步處理。厭氧污泥池尺寸為17.0m×14.0m×5.0m。IC反應器主體尺寸為φ15.0m×24.0m,容積負荷Nv=18.4kgCODCr/(m3•d),停留時間HRT=3.3h,全容積Ve=4200m3,采用碳鋼結構,組成單元包括三相分離器、模塊支撐、進水布水、內部管道、氣液分離器、輔助連接材料、罐體、罐體輔助結構、管道和閥門。配套沼氣系統由沼氣燃燒器、沼氣穩壓柜、滌氣塔和噴淋泵組成。儀器儀表有在線pH計(滌氣塔)、超聲波液位計(沼氣穩壓柜)、壓力變送器(洗滌塔)、在線pH計(帶溫控,用于IC反應器出水pH測量管路)、溫度變送器(沼氣燃燒器)、沼氣點火閥(隔爆型)、立管回流管電磁流量計、沼氣渦街流量計。
          (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物分解成二氧化碳和水,從而降解有機污染物,并進行自身增殖,維持系統中高濃度的生物群體。尺寸為70.0m×46.0m×8.0m。污泥負荷Ns=0.42kgCODCr/(kgMLSS•d),容積負荷Nv=1.49kgCODCr/(m3•d),污泥濃度MLSS=3000~3500mg/L,溶解氧DO=1.5~4.0mg/L。本項目好氧池曝氣方式采用射流曝氣,配套安裝射流曝氣器(5×70mmØ)和射流循環泵6臺(4用2備,Q=980m3/h,H=15m,N=55kw)。
          (9)二沉池。二沉池按照表面負荷q=0.7m3/m2•h進行設計,主要設備為全橋式周邊傳動刮吸泥機(跨度34米,N=1.5kw)。
          (10)鼓風機房。放置多級離心鼓風機4臺(3用1備,Q=100m3/min,ΔPa=78.4kPa,N=200kw)。
          (11)高級氧化池、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,通過沉淀進一步去除廢水中的污染物,使出水水質達到設計目標。高級氧化池尺寸為18.0m×5.0m×5.5m,停留時間HRT=0.5h。終沉池尺寸為70.0m×23.0m×4.5m,設計表面負荷q′=0.6m3/m2•h。Fenton高級氧化有效基團為羥基自由基,氧化效果取決于反應過程的pH和氧化還原電位ORP,因此在高級氧化池內設在線pH計和ORP計,以保證高級氧化的最佳效果。終沉池采用行車式虹吸泥機6臺(N=3.0kw/臺)。
          3 運行情況
          3.1 運行效果
          該工程取用附近造紙廠的脫水污泥進行馴化,經過調試,污水處理系統運行情況穩定,出水水質效果較好。自工程驗收投產至今,出水各項指標均達到《制漿造紙工業水污染物排放標準》(GB3544-2008)的要求。
          3.2 運行費用分析
          (1)電費E1??傃b機容量:3064kw,運行功率:1902.4kw,按實際運行功率核算,負荷系數取0.80,電價按綜合價0.75元/kw•h,則:1902.4kw•h÷30000m3/d×24×0.80=1.217kw•h/m3E1=1.217×0.75元/kw•h=0.913元/m3廢水
          (2)藥劑費E2。聚合氯化鋁0.176元/m3,聚丙烯酰胺(陰離子)0.045元/m3,營養鹽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E3。工資福利標準:平均工資1800元/(月•人),職工定員:22人,E3=0.044元/m3廢水。
          (4)直接運行費用∑E。∑E=E1+E2+E3=1.887元/m3廢水。本運行費用為直接費用,不包括pH調節費、物化加藥費、折舊費、維修費、企業管理費等,其中電耗指標不含照明及備用電源。以上藥劑單價隨市場價格變化,運行費用隨之變化。
          4 結論
          (1)采用“預處理+混凝沉淀+預酸化+IC反應器+好氧池+二沉池+高級氧化+終沉池”工藝處理造紙廢水,具有設計合理、系統運行穩定、處理效果好、耐沖擊負荷能力強等特點;
          (2)工程運行結果表明,該工藝自2016年12月投產至今,處理效果較穩定,CODcr、BOD5和SS的去除率皆穩定在98%以上,出水各項指標均達到《制漿造紙工業水污染物排放標準》(GB3544-2008)的要求,為同類型廢水處理提供了借鑒。

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