造紙廢水處理混凝沉淀-厭氧-AB氧化溝工藝

　　1、工程概況

　　某制槳造紙企業(yè)主要生產各種白紙板及紙制品，生產過程中產生的廢水主要來源于制漿車間、涂料制備以及造紙車間的生產廢水，還有其他配套電站、雨污水系統(tǒng)等生產廢水。廢水中含有大量的纖維素、木素、無機堿、單寧、樹脂、蛋白質等，具有高CODCr、高懸浮物、溫度高、色度大、堿度大、難降解等特點。該企業(yè)配套建設了廢水處理工程，根據該企業(yè)廢水水質水量特點，設計采用混凝沉淀-厭氧-AB氧化溝組合處理工藝，出水達到業(yè)主要求。工程選用了高效節(jié)能的廢水處理工藝方案，選擇了先進、可靠、高效的廢水處理設備和自動化控制系統(tǒng)，技術上做到了可靠、經濟合理。

　　2、設計規(guī)模及進出水水質

　　2.1 設計規(guī)模

　　廢水設計規(guī)模為46000m3/d。

　　2.2 設計進出水水質

　　主要進水水質和出水要求見表1。

　　3、廢水處理工藝

　　3.1 工藝選擇

　　造紙廢水的SS、CODCr濃度較高，CODCr由非溶解性CODCr和溶解性CODCr兩部分組成，通常非溶解性CODCr占總量的大部分，當廢水中SS被去除時，絕大部分非溶解性CODCr同時被去除。因此，本項目中要解決的主要問題是去除SS和CODCr。

　　為了回收造紙廢水中的制漿纖維，在集水井設置了圓篩機回收尺寸較大的纖維。對于細小懸浮物一般采用淺層氣浮或沉淀進行處理，沉淀池相對氣浮池運行穩(wěn)定，出水效果好，且沉淀池配套設備少，功率小，投資、運行、維護費用低。本項目進水中的懸浮物質量濃度高達6000mg/L，易于沉淀，因此本項目采用輻流式沉淀工藝。

　　本工程進水CODCr較高，根據國內外高濃度有機廢水處理的實際經驗，厭氧-好氧聯(lián)合處理技術是高濃度有機廢水處理的最佳選擇。厭氧反應器選用第三代效率較高的IC反應器，其具有特殊的內循環(huán)機理，能自動平衡CODCr的波動，水力負荷較高，且上流速度快，廢水和產氣攪動效果好，泥水混合均勻，污泥床始終處于懸浮或膨化狀態(tài)，廢水凈化效果好，CODCr去除率穩(wěn)定在85%以上;同時，IC反應器抗沖擊負荷和對毒性物質廢水的適應能力強;反應器產生的厭氧污泥單位容積生物量高，顆粒污泥泥況好，不易流失，且顆粒粒徑大，沉降速度快，有機成分高，泥齡長，剩余污泥產量少;采用細高的塔式結構，反應器高徑比在5～10，體積小，占地省。

　　AB氧化溝工藝主要基于在A段中游離(膠體狀的)菌體將迅速地氧化掉可生物降解CODCr，但不會降解那些難以降解的CODCr，AB反應器中生物菌體的活性有其很高的氧攝取速率，它充分利用微生物在對廢水中有機物生物轉化初期，即水解酸化階段(本項目混合廢水水溫較高，很容易在其收集、輸送和處理廠的預處理工段如均衡、初沉過程中產生水解酸化反應)所產生的大量易降解物質，如小分子揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，在AB段中形成有利于高活性微生物的生長環(huán)境，由于易生物降解的成份被分解掉，絲狀菌在后續(xù)的活性污泥反應器缺乏必要的食料，將不再占主導優(yōu)勢，因而徹底解決了污泥膨脹問題。同時采用AB段也減少了系統(tǒng)總的需氧量(SOR)，降低了系統(tǒng)污泥產量，對后續(xù)的氧化溝運行起到良好的緩沖、穩(wěn)定水質作用。

　　3.2 廢水處理工藝流程

　　廢水處理主要由預處理、厭氧、好氧、深度處理單元組成。廢水處理工藝流程見圖1。

　　正常情況下從制漿車間、造紙車間的來水先進入到集水井，集水井內設有機械格柵，先去除一部分大的塑料片、塑料膜等雜物，在進水管道上設有pH值和CODCr、流量等在線檢測儀，若來水水質水量等超標，則需要切換至事故池，事故池池水量再小流量打入主系統(tǒng)進行處理。格柵出水泵提至圓筒篩，可去除75%的懸浮物，降低了后續(xù)構筑物處理負荷。圓筒篩出水進入初沉池，在初沉池前端設PAC、PAM投加點。初沉池出水進入中間水池，通過提升泵進入到冷卻塔，冷卻塔放在調節(jié)預酸化池之上。冷卻塔出水通過提升泵打入IC厭氧反應器，每臺厭氧反應器設有循環(huán)泵，厭氧反應器部分出水與進水進行混合后再進入厭氧反應器，厭氧反應器進水管道上設有堿液、磷酸和尿素營養(yǎng)鹽的投加點，厭氧反應器產生的沼氣進入沼氣處理單元，厭氧反應器對廢水中的CODCr有70%的去除率，大大降低了好氧系統(tǒng)的處理負荷，是保證出水達標的核心單元。厭氧反應器出水進入AB池，AB池出水進入氧化溝，AB池和氧化溝合建，好氧系統(tǒng)進一步降解剩余部分的CODCr和BOD5，曝氣器采用表面曝氣器。氧化溝出水進入深度處理單元的絮凝反應沉淀池和砂濾器，進一步降解剩余的CODCr和懸浮物等，保證出水達標回用。

　　初沉池產生的初沉污泥在進行濃縮脫水后至脫墨車間回收纖維;好氧系統(tǒng)產生的剩余活性污泥和深度處理系統(tǒng)產生的污泥一并進入污泥濃縮池濃縮后通過帶式脫水機脫水后泥餅外運，濾液與其他生產廢水進入集水井重新處理。

　　4、主要構筑物及設計參數(shù)

　　4.1 預處理單元

　　(1)格柵。

　　在進水渠道中設置2臺1.0m×3.0m機械格柵，柵縫寬3mm，截留的柵渣經皮帶輸送機輸送外運。格柵井設置3臺提升泵(2用1備)，流量為1050m3/h，揚程為10m。

　　(2)圓筒篩。

　　設4臺φ1.8m×6.0m圓篩機，濾網的孔徑為80目。

　　(3)初沉池。

　　2座，尺寸為φ46.0m×4.5m，設計負荷為0.65m3/(m2?h)。內設全橋式刮泥機2臺，φ46m;污泥泵選用渣漿泵，流量為250m3/h，揚程為15m，共4臺(3用1備)。

　　(4)冷卻塔。

　　選用無填料噴霧冷卻塔，進出水溫度差為10℃，設置4座，每座塔進水流量為500m3/h。冷卻塔的供料泵流量為500m3/h，揚程為15m，5臺(4用1備)。

　　(5)事故池。

　　容積為8000m3，停留時間為4h。提升泵流量為200m3/h，揚程為5m，2臺。事故池設有2臺30m3/min的鼓風機。

　　(6)調節(jié)預酸化池。

　　容積為8000m3，停留時間為4h。池內設有5.5kW潛水攪拌器4臺。提升泵流量為750m3/h，揚程為30m，4臺(3用1備)。

　　4.2 厭氧處理單元

　　IC厭氧反應器3座，直徑為15m，高度為26m，容積負荷為15kg/(m3?d)。殼體材質為Q235，內表面采用兩布四油玻璃鋼防腐;三相分離器等內件采用316L不銹鋼;殼體外采用環(huán)氧樹脂復合涂料防腐，硅酸鹽保溫棉厚100mm，外包彩鋼瓦厚0.5mm?？偣摅w設有電磁流量計和控制閥自動控制IC反應器的進水，以保持一個恒定的輸入流量，IC反應器的出水依靠重力作用溢流，在保證恒定的進水流量的條件下，一部分出水經厭氧反應器立管分配進入循環(huán)，與進水混合，另一部分出水溢流進入AB好氧池。AB厭氧反應罐的循環(huán)泵流量為800m3/h，揚程為8m，6臺(3用3備)。

　　本項目沼氣用作自備電站燃煤鍋爐使用，沼氣系統(tǒng)設有沼氣穩(wěn)壓柜、沼氣燃燒器等配套設備。

　　4.3 好氧生物處理工段

　　(1)AB池。

　　尺寸為29.0m×25.0m×5.8m，3列布置，每列AB段容積為4000m3，水力停留時間約為6h，選用進口表面曝氣器，配置6臺25HP愛爾氧表面曝氣機和4套SL100射流曝氣器。

　　(2)氧化溝。

　　本項目造紙廢水不需考慮氮和磷的去除，因此氧化溝容積的設計只要滿足CODCr和BOD5的去除即可。氧化溝設置3列，尺寸為100.0m×30.0m×5.8m，水深為5.5m，有效容積為15400m3，停留時間為24h，氧化溝段MLSS的質量濃度為4.8g/L，氧化溝渠道中水流速度不小于0.3m/s，選用進口表面曝氣設備，配置18套25HP表面曝氣機和12套SL100射流曝氣器，氣水比大約22∶1。

　　(3)二沉池。

　　2座，直徑為46m，有效水深為4.5m，設計負荷為0.65m3/(m2?h)。采用虹吸式吸泥機;回流泵流量為840m3/h，揚程為8m，3臺(2用1備);剩余污泥泵流量為200m3/h，揚程為8m，2臺(1用1備)。

　　4.4 深度處理單元

　　深度處理采用絮凝反應-高效沉淀池-砂濾組合工藝。

　　絮凝反應池的水力停留時間為56min，有效容積為1900m3，池體尺寸為18.0m×18.0m×6.5m。

　　高效終沉池采用輻流式沉淀池，2座，直徑為46m，有效水深為4m，沉淀時間為6.5h，表面水力負荷為0.56m3/(m2?h)。刮泥機采用全橋型周邊傳動;污泥泵流量為60m3/h，揚程為15m，3臺(2用1備)。

　　過濾采用砂濾器，池體采用鋼筋混凝土結構，過濾器選用不銹鋼內件，30套，直徑為3m，高度為6m。

　　4.5 污泥脫水工段

　　初沉池和二沉池及終沉池污泥分開處理，各設1座直徑為18m污泥濃縮池。初沉污泥處理選用4臺2.5m帶式脫水機，脫水后回收的纖維用于脫墨車間，剩余污泥和深度處理系統(tǒng)的污泥處理選用2臺2.5m帶式脫水機。

　　4.6 化學投藥單元

　　(1)堿、PAC、PAM加藥系統(tǒng)。

　　初沉池和深度處理需投加PAC和PAM，PAC投加量為300~600mg/L，PAM投加量為3～5g/t;厭氧處理設計有堿投加設備，在調節(jié)預酸化池投加NaOH。

　　(2)營養(yǎng)鹽(尿素、磷酸)加藥系統(tǒng)。

　　營養(yǎng)鹽投加比例：厭氧m(CODCr)∶m(N)∶m(P)=350∶5∶1，好氧m(CODCr)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1。

　　(3)污泥脫水PAM投加系統(tǒng)。

　　污泥脫水系統(tǒng)PAM的投加量大約為5g/t，初沉和二沉系統(tǒng)各采用9kg/h三槽式全自動泡藥機。

　　5、工程設計特點

　　(1)采用高效IC厭氧反應器，降低了整個廢水處理的運行成本，在進好氧單元之前可以將廢水的CODCr質量濃度降低到1000mg/L以下，大大降低了好氧處理系統(tǒng)的負荷和運行成本;

　　(2)采用AB氧化溝工藝，防止了污泥膨脹，工藝流程簡單，具有較強的抗負荷沖擊能力，提高了處理工藝的運行穩(wěn)定性;

　　(3)曝氣器選用了帶攪拌性能的表面曝氣機與溝型相匹配，充氣攪拌機是傳統(tǒng)鼓風曝氣和表面曝氣組合的產物，安裝方便，充氧效率高，不需建風機房，同時也保證系統(tǒng)水力流態(tài)的長期穩(wěn)定和防止曝氣器的污堵，滿足處理工藝的要求并避免沉泥現(xiàn)象，選用進口攪拌機，具有使用壽命長，維護方便的優(yōu)點，射流曝氣器安裝和維護簡易。

　　6、運行效果

　　各單元的去除效果見表2。

　　7、效益分析

　　本工程直接運行成本主要由公用工程消耗、污泥處理和藥劑費用、人工費用等組成，直接費用為1.38元/t。厭氧系統(tǒng)平均沼氣產量為43000m3/d，沼氣收益約為0.65元/t。

　　8、結語

　　(1)造紙廢水具有水量大，顏色復雜，懸浮物、CODCr濃度高等特點，由于營養(yǎng)不足，可生化性較差，造成處理難度大。本項目造紙廢水處理采用混凝沉淀-厭氧-AB氧化溝處理工藝，出水達到了業(yè)主的要求。

　　(2)本項目造紙廢水處理要解決的主要問題是去除SS和CODCr。預處理單元采用圓篩機回收纖維，在初沉池投加PAC和PAM對SS的去除有至關重要的作用，初沉池的表面負荷要盡量選低值。

　　(3)生化處理單元選用采用高效的IC厭氧反應器和AB氧化溝是實現(xiàn)本項目高效達標的核心單元，采用厭氧處理大大降低了運行費用，為后續(xù)好氧處理奠定了良好基礎。

　　(4)深度處理單元采用成熟的混凝沉淀和砂濾器工藝，可以進一步降低出水中的各種污染物指標，為廢水達標排放和回用起到了把關作用。

　　(5)本工程自2016年底投運后一直穩(wěn)定運行，直接運行成本約為1.38元/t。實踐證明，該工藝是一種高效低成本的成熟工藝，具有良好的環(huán)境、經濟和社會效益，為類似項目的設計和運行提供了成功經驗。(來源：神霧環(huán)保技術股份有限公司，廣西綠晨環(huán)境工程有限公司)