废纸制浆造纸废水处理工艺设计实践与思考.pdf
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1、,。_-_ _ _l 技术报告废水处理作者简介:刘鹏飞先生,硕士,工程师;主要从事制浆造纸废水处理的相关工作。废纸制浆造纸废水处理工艺设计实践与思考刘鹏飞(中国中轻国际工程有限公司,北京,1 0 0 0 2 6)摘要:介绍了某纸业集团有限公司采用I c 反应器活性污泥法组合工艺处理废纸制浆造纸废水的情况。工程实践表明,该工艺处理效果良好,吨纸排水量约4 6m 3,C O D c,和s s 去除率分别达到9 8 2 和9 8 6,出水指标达到制浆造纸工业水污染物排放标准(G B 3 5 4 4-2 0 0 8)的排放标准。关键词:废纸制浆造纸废水;I C 反应器;活性污泥法中图分类号:T S 7
2、 9 3文献标识码:B文章编号:0 2 5 4-5 0 8 x(2 0 1 0)0 7 0 0 4 4 0 6E x p e r i e n c eo ft h eW a s t e w a t e rT r e a t m e n ti naR e c y c l e dP a p e rM mL I UP e n g f e i(C h i n aB C E LI n t e r n a t i o n a lE n g i n e e r i n gC o,L t d,B e i j i n g,1 0 0 0 2 6)(E-m a i l:l i u p f h e e l c n c
3、 o r n)A b s t r a c t:T h i sp a p e rr e p o r t st h ee x p e r i e n c eo far e c y c l e dp a p e rm i l lt ot r e a tt h e i rw a s t ew a t e rb yu s i n gI Cr e a c t o r a c t i v a t e ds l u d g es y s t e m,s a t i s f a c t o r yr e s u l t si n c l u d i n g4 6m 3 tp r o d u c te f f l
4、 u e n td i s c h a r g e,9 8 2 a n d9 8 6 r e m o v Mr a t e so fC O D c,a n dS Sr e s p e c t i v e l ya r ea c h i e v e d,a n dt h ed i s c h a r g ee f f l u e n ti si nc o m p l i a n c ew i t l lt h er e g u l a t i o no fG B 3 5 4 4-2 0 0 8 K e yw o r d s:r e c y c l e dp a p e rm i l lw a s
5、 t e w a t e r;I Cr e a c t o r;a c t i v a t e ds l u d g es y s t e m随着造纸工业的迅速发展,造纸工业废水成为水环境主要的污染源之一。与其他工业废水相比,制浆造纸废水具有排放量大,含有大量的木质素和纤维素等难降解的大分子有机物,含生产过程添加的各种化学品,浓度高,耗氧量大等特性。根据国家环境保护部统计,2 0 0 8 年造纸工业废水排放量为4 2 5 亿t,占全国工业废水总排放量的1 9 2。排放废水中C O D c。为1 5 7 4 万t,占全国工业废水C O D 总排放量的3 4 7。如何有效处理制浆造纸废水成为备受关
6、注的热点之一L 1 1。1 工程概况某纸业集团有限公司是一家外商独资企业,该企业以国废O C C 与3 号美废混合废纸作为原料,年产8 0 万t 高档包装纸。该项目始建于2 0 0 7 年初,2 0 0 8年3 月建成投产,为了节约水源、保护环境、遵守国家环境保护法律法规,该企业对废水进行集中处理后达标排放。1 1 原水及出水水质原水及出水水质设计指标分别如表1 和表2 所4 4 示。由表2 可知,该企业设计出水水质符合制浆造纸工业水污染物排放标准(G B 3 5 4 4-2 0 0 1)的排放标准。表l 原水水质设计指标注温度为斜筛回收纤维后废水的温度,p H 值为车间排放废水的p H 值,
7、C O D c,浓度为初沉后废水的C O D c,浓度(可视作溶解性C O D c。),s s 浓度为斜筛回收纤维后废水的s s 浓度。表2 出水水质设计指标。:磐。i磐55篓置pH值排m3水量d-mgLrngL n a gLmd。-一l-一l。-收稿日期:2 0 1 0-0 3 1 5(修改稿)C h i n aP u l p&P a p e rV o L2 9,N o 7,2 0 1 0万方数据一技术报告lI 里|收纤维fl P A C f P A Ml掣雹四一匝巫蕈卜吨巫 塑回遮剩余污泥lff_ L 面丽西药F 一调节p H 值、加N、P图1 废水处理的工艺流程1 2 废水处理工艺流程废
8、纸制浆造纸废水中主要含有半纤维素、无机酸盐、细小纤维、无机填料、油墨及染料等。半纤维素等主要形成废水中的C O D。和B O D,;细小纤维、无机填料等主要形成废水中的S S;油墨及染料等主要形成废水的色度和C O D。,。所以此类废水所反映出的综合特征为C O D。,和s s 指标均较高。本工程结合国内外相关项目设计运行经验及自身水质特点,确定废水处理工艺流程,见图1。1 2 1 预处理工艺废水预处理系统包括格栅、斜筛、初沉池、冷却塔、调节池及事故池等设施。预处理的主要目的是为后续的废水生化处理系统提供一个良好的废水水质环境,有助于废水生化系统的顺利进行旧J。从厂区排水沟收集的废水进入废水进
9、水渠,进水渠设置5m m 的机械格栅,去除较大块的杂质以避免造成废水提升泵损坏和管道堵塞等问题,之后废水依靠重力流入斜筛以回收纤维(由于该地区地形的原因,可以实现由进水渠至斜筛的废水重力流),经斜筛去除纤维的废水自流人混凝反应池中。混凝反应池分3 格,其水力停留时间(H R T)为2 0m i n。第一格为快混区,混凝剂在此投加,采用板式搅拌器;二、三格为慢混区,絮凝剂在此投加,采用框式搅拌器。混凝反应后的废水自流入初沉池,初沉池的表面负荷约为0 7 0m 3(m 2 h),废水中的s s 在初沉池中依靠重力下沉。初沉池主要去除废水中的悬浮物和不溶性C O D 前端设置混凝反应池可强化初沉池的
10、处理效果。废水经初沉池处理后溢流入调节池,调节池的有效容积为3 8 0 0m 3,H R T 约3 5h。中温厌氧适宜的生化反应温度3 0 4 0,而原水水温最高可达4 7,为了获得稳定的生物反应运行效果,需设水温调节装置。调节池中装有液位温度计,以连续监测其液位和温度并控制冷却塔供料泵的启停。当水温高于某个特定值时,废水由冷却塔供料泵提升至冷却塔降温后中国造纸2 0 1 0 年第2 9 卷第7 期依靠重力自流人预酸化池。为了减小事故废水在异常情况下对整个废水处理系统的影响,处理系统中设有一座5 0 0 0m 3 的事故池,可用于贮存约4h 事故废水。两台事故泵可将事故废水均匀地泵入调节池或混
11、凝反应池。1 2 2 厌氧处理高浓度废水需经两级厌氧处理。废水在第1 级厌氧处理(预酸化池)被部分预酸化,在第2 级厌氧处理(I C 厌氧反应器)中,大部分有机污染物最终被转化为沼气。(1)预酸化池预酸化池的主要作用是使废水发生适度的预酸化,为随后进行的厌氧反应提供良好的环境。冷却后的废水进入有效容积为3 6 5 0m 3 的预酸化池。预酸化池中装有液位温度计以监测其液位和温度并控制I C 供料泵的启停。为了保证废水进入I C 反应器所需要的p H 值,根据预酸化池内的p H 计在线监测反馈回的池内p H 值情况,通过控制投加N a O H 来调节p H 值。生化反应所需要的N 和P 通过营养
12、盐投加系统进行投加。预酸化池中装有潜水搅拌器,可以使预酸化池废水与所加药品充分混和,并防止固体颗粒沉淀。(2)I C 反应器I c 反应器是厌氧废水处理理论与工程实践相结合而产生的第三代超高效厌氧反应器,体现了厌氧工艺自身发展的要求。I C 反应器具有容积负荷高、节省投资和占地面积、抗冲击负荷能力强、内部自动循环不需外加动力、出水稳定性好等优点旧J。在制浆造纸废水处理中,I C 反应器设计C O Dc r 容积负荷率最高可达到2 0 3 0k g(m 3 d)M j。本工程I C 反应器采用荷兰P A Q U E S 公司设备(西=1 2 5m,H=2 4m,有效容积2 9 0 0m 3),设
13、计C O D c,容积负荷率约1 6k g(m 3 d)。废水由预酸化池通过I C 供料泵进入I c 反应器,出水溢流进入曝气池且对出水的p H 值和温度进行连续监测。(3)厌氧污泥罐I C 反应器去除的C O D D 中约2 将转化为有接种价值的颗粒污泥。在正常运行条件下,可定期用厌氧污泥泵将颗粒污泥抽出I C 反应器并保存于厌氧污泥罐中。厌氧污泥罐容积设计为2 9 0 0m 3,以储存I C 反应器一次启动种泥量作为安全备份。依靠可正反运转的厌氧污泥螺杆泵在I C 反应器和厌氧污泥罐间实现颗粒污泥的输送。(4)沼气处理系统沼气处理系统包括沼气收集器、沼气稳压柜、冷凝水箱以及火炬等。沼气理论
14、产量一般为0 3 0 4m 3 k gC O D c r o万方数据(5)废气处理系统由于厌氧处理过程会产生心s 等废气,故厌氧系统的水池都应该加盖,废气通过废气风机收集,采用涤气塔,用碱液进行洗涤处理。1 2 3 好氧处理经厌氧处理后的I C 反应器出水进入后续的活性污泥系统进行好氧处理。本系统由选择池、好氧曝气池和二沉池组成。(1)选择池和好氧曝气池I c 反应器出水自流进入选择池,选择池容积为6 3 0m 3。好氧曝气池设计为推流式,总容积约为2 4 4 0 0m 3,采用N o p o n 公司潜水曝气方式进行曝气,好氧曝气池有效水深为8 3m。好氧曝气池末端安装溶氧仪以监测废水中的溶
15、解氧浓度,以便对好氧曝气池内的溶解氧进行控制。(2)二沉池来自于好氧曝气池的混合液经过好氧曝气池末端的配水堰流入一座直径5 4m 的二沉池,设计表面负荷约为0 4 7m 3(m 2 h)。二沉池通过重力沉降和泥层的过滤作用将污泥与处理后的出水分离。出水溢流至二沉池出水井达标排放。1 2 4 污泥处理初沉池污泥和经污泥浓缩池浓缩后的二沉池污泥一起进入污泥混合池,经带式脱水机脱水处理后外运。污泥脱水处理产生的滤液自流入调节池。1 3 主要设备及规格主要设备及规格见表3。表3 主要设备及规格注罗茨风机数量为4 台,其中使用3 台,备用1 台。4 6 2 运行情况该工程于2 0 0 8 年1 1 月启
16、动,经一段时间的调试后可稳定运行。由于采用了先进的工艺,废水排放量最初只有1 7 0 0 0m 3 d 左右,为保证I c 反应器保持一定的上升流速,I C 反应器出水的1 3 回流至预酸化池。2 0 0 9 年3 月的出水水质检测平均数据如表4 所示。从表4 可看出,2 0 0 9 年3 月,废水处理系统对C O D。,和s s 的去除率分别达到9 6 9 和9 7 5,出水C O D。,除个别数据有波动外,绝大部分稳定在9 0m g L 以下。表42 0 0 9 年3 月出水水质平均数据m g L随着生产的进行,造纸工艺进一步优化,回用水比例增多,导致废水排放量继续减少。2 0 0 9 年
17、6 月后,废水排放量稳定在1 1 0 0 0m 3 d 左右,I C 反应器出水的5 0 回流至预酸化池。2 0 0 9 年7 月初的一周内出水水质平均数据如表5 所示。从表5 可看出,废水排放量减小后,由于排出污染物的总量基本保持不变,导致有机物浓度成倍增长,但出水各项指标去除率略有增长,C O D。和S S 去除率分别为9 8 2 和9 8 6,二沉池出水C O D c r 大部分稳定在9 5m g L 左右,s s 稳定在4 0m g L 以下,其出水水质均达到制浆造纸工业水污染物排放标准(G B 3 5 4 4-2 0 0 8)的排放标准。表52 0 0 9 年7 月初的一周内出水水质
18、的平均数据m g L3 废水处理的工艺特点3 1 预处理工艺制浆造纸生产中不可避免地有很多纤维浆料流失,可用斜网或微滤机回收纤维并用于造纸。如果采用过细的网孔虽然能够回收更多的细纤维,但在抄纸过程中这些细纤维可能还会重新流失排到废水处理场,导致经斜筛处理后的废水s S 仍然较高,本工程采用1 0 0 目的斜网。纤维浆料对废水处理系统的影响分为两个方面:一方面可能会堵塞微孔式曝气设备的C h i n aP u l p P a p e rV o l-2 9。7,2 0 1 0万方数据-一技术报告l微小膜孑L,增加空气阻力,使膜孑L 破损或堵塞,从而导致空气短路或部分废水溶解氧不足,增加设备的故障发
19、生率和维护成本,影响废水处理效果。本工程采用潜水曝气方式,斜筛回收的纤维主要用于出售,因此不存在这个问题。另一方面,纤维浆料可作为微生物的载体,使微生物菌团变得粗壮,有利于提高废水处理效果。纤维浆料与菌胶团的紧密结合也可提高污泥脱水性能,使生物污泥更易于处理。此外,进入厌氧反应器的废水s s 浓度一般都要求较低,如果大量的s s 进入厌氧反应器,它们会聚集在颗粒污泥中,使污泥的产甲烷菌活性降低,同时水中的纤维易形成絮状污泥上浮,造成污泥流失。因此,本工程废水在初沉池前先经过混凝反应池处理,可大大提升初沉池的处理效果以去除S S。从表5 可看出,水量调整后,进水S S 浓度虽然超出了设计范围,但
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