预处理-IC-氧化沟-气浮工艺处理再生纸废水.pdf

预处理 － IC － 氧化沟 － 气浮工艺处理再生纸废水 王春涛 1 张鹏娟 2 代吉华 3 1． 河南银鸽实业投资股份有限公司， 河南 漯河 462000;2． 郑州大学水利与环境学院，郑州 450000; 3. 河南蓝江环保科技有限公司，郑州 450000 摘要 介绍了预处理 － IC － 氧化沟 － 气浮工艺在再生纸废水处理工程中的应用。工程运行结果表明 该系统处理效果 好、 性能稳定、 维护管理方便， 出水 pH 为 7. 39 ～ 7. 52， COD 为 57. 6 ～ 58. 7 mg/L， BOD5为 12. 5 ～ 15. 8 mg/L，SS 为 18 ～ 19 mg/L， 出水水质达 GB35442008 制浆造纸工业水污染物排放标准 表 1 标准; 通过制浆回收和废水再生循环 利用， 降低了运行成本; 对同类型造纸废水的治理有一定的借鉴意义。 关键词 再生纸废水; 水解酸化; IC; 氧化沟; 气浮 TREATMENT OF WASTEWATER FROM RECYCLED PAPER MILL WITH PRETREATMENT- IC- OXIDATION DITCH-AIR FLOATATION PROCESS Wang Chuntao1Zhang Pengjuan2Dai Jihua3 1． Henan Yinge Industrial Investmemt Holding Co． ， Ltd， Luohe 462000， China; 2． College of Water Conservancy＆Environmental Engineering， Zhengzhou University， Zhengzhou 450000， China; 3． Henan Lanjiang Environmental Science＆Technology Co． ， Ltd， Zhengzhou 450000， China AbstractWastewater from recycled paper mill treated with the process of Pretreatment/IC/Oxidation Ditch/Air Floatation is introduced. The running results of the actual operation show that the system is high-efficiency and convenient management， with pH， COD， BOD5， SS of the effluent is 7． 39 ～ 7. 52， 57. 6 ～ 58. 7 mg/L， 12. 5 ～ 15. 8 mg/L， 18 ～ 19 mg/L，the effluent quality meets the requirements of the table 1 standards of “Discharge Standard of Water Pollutants for Pulp and Paper Industry” GB35442008 ． With the pulp and wastewater recycling， the operation cost can be reduced ． This experiment may provide a reference for the wastewater treatment of other similar paper mills． Keywordswastewater from recycled paper mill;hydrolytic acidation;IC;oxidation ditch;air floatation 0引言 随着造纸工业的迅速发展， 造纸工业废水已成为 重要污染源之一。目前， 世界上普遍将废纸作为二次 纤维回用于造纸工业， 废纸的回收利用不仅可以获得 良好的经济效益， 而且有利于环境保护、 资源的综合 利用与经济的可持续发展 ［1］， 与直接利用植物纤维 制浆的工艺相比， 废纸再生造纸废水的污染负荷相对 较轻， 但仍远远超过排放标准 ［2］。废纸再生造纸废 水中可溶性有机物分子量差异较大， 废水可生化性 差， 用单一的处理单元处理效果不理想， 对再生纸废 水的处理采用物化 生化工艺可取得良好的环境效 益和经济效益。本文结合河南省漯河银鸽集团再生 纸生产企业再生纸废水处理系统， 对预处理 － IC － 氧 化沟 － 气浮工艺处理再生纸废水进行探讨。 1废水处理工程概况 1. 1废水水质水量 河南省漯河银鸽集团再生纸生产企业是集制浆、 造纸、 供热、 污水处理于一体的大型综合配套设施完 善的包装纸生产基地。所用原料为本色商品木浆、 废 纸箱， 主要生产高档牛皮箱板纸及高强瓦楞纸。企业 现有幅宽为 4 400， 4 800 m 两条生产线， 年产量为 30 万 t， 生产稳定， 产销平衡。该企业污水处理系统成 立于 2004 年， 设计污水处理能力为 20 000 m3/d， 废 水水质及排放要求见表 1。 表 1废水水质及排放标准 mg/L pH 值除外 项目pHρ CODρ BOD5ρ SSρ 氨氮 进水水质6 ～ 93 0001 4002 0008 排放要求6 ～ 98020308 44 环境工程 2012 年 4 月第 30 卷第 2 期 1. 2工艺流程 废水处理工艺流程如图 1 所示。该污水处理系 统由预处理系统、 生化处理系统和深度处理系统三部 分组成。生产废水通过废水排放管道经两台机械格 栅进入集水井; 经提升泵进入斜滤网车间， 斜滤网的 孔径为 60 ～ 80 目， 滤出的大部分 SS 主要是制浆车 间流失的浆渣、 纤维 经过斜筛过滤后回收利用; 经 过滤后的废水自流进入初沉池去除废水中的 SS; 初 沉池出水自流进入调节池， 在此进行废水水量和水质 的调节; 调节池出水经提升泵提升至预酸化池， 使废 水被部分预酸化; 之后废水进水 IC 内循环厌氧反应 器中， 大部分有机污染物被降解; 出水进入氧化沟; 氧 化沟出水在二沉池泥水分离后进入高效浅层气浮系 统， 出水可达标排放。 图 1废水处理工艺流程 污泥处理系统主要包括浓缩池和污泥脱水机。 沉淀池底泥、 气浮浮渣经浓缩、 脱水干化后泥饼外运 填埋或综合利用。 2主要处理系统及设备 2. 1预处理系统 2. 1. 1初沉池 废水中的 SS 在初沉池中依靠重力下沉， 沉降污 泥依靠全桥式刮泥机收集到初沉池底中部， 并在此被 污泥泵直接输送到污泥混合池， 与二沉池排放的剩余 污泥混合后处理。初沉池出水自流进入调节池。 初沉池为钢筋混凝土结构， 1 座， 尺寸为30. 0 m 4. 0 m， 有效容积为 2 500 m3。 2. 1. 2调节池 调节池的作用是调节废水的水量和水质。为使 后续生物反应的正常进行， 在调节池中投加生化反应 所需要的营养盐 氮和磷 ， 投加比例按 n BOD5 ∶ n N ∶ n P 350∶ 5∶ 1; 为了保证后继处理所需要的 pH 条件， 在调节池中投加盐酸， 用以调节池内的 pH。 调节池有效容积 3 460 m3， HRT 约为 4 h。调节 池中装有液位计以连续监测其液位， 并控制提升泵的 启停; 底部安装潜水搅拌器 4 台， 使水质混合均匀并 防止固体颗粒沉淀。 2. 2生化处理系统 2. 2. 1预酸化池及冷却塔 预酸化阶段是产酸相与产甲烷相的分离， 该系统 是为了将废水的厌氧发酵控制在水解、 酸化阶段而不 进入第三个酸性减退和第四个产甲烷阶段。废纸再 生造纸废水成分复杂， B /C 平均值为 0. 25 ～ 0. 35［3］， 可生化性差， 属于较难处理的工业废水。而在预酸化 系统利用水解细菌、 产酸细菌将废水中的纤维素、 半 纤维素、 多糖、 还原糖、 配涂料废水中的改性淀粉、 部 分木质素及其衍生物转化为易于生物降解的小分子 物质， 可提高后续生化处理系统处理效果 ［4］。由于 预酸化的作用会使 pH 降低， 为了确保废水进入 IC 反应器所需要的 pH， 在预酸化池投加氢氧化钠， 用以 调节预酸化池内的 pH。 预酸化池有效容积 2 180 m3， HRT 2 h， 池底设 两台潜水搅拌器。 中温厌氧菌适宜的工作温度为 35 ～ 38 ℃ 。当废 水温度高于 38 ℃ 时， 调节池出水经泵送到冷却塔冷 却后进入酸化池; 当废水温度低于 38 ℃ 时， 预酸化池 出水直接用 IC 泵送进入 IC 反应器; 冬季原水温度只 有 16 ℃ ， 为了获得稳定的生物反应运行效果需要设 置蒸汽喷射器对水温进行调节。 冷却塔处理水量为 600 m3/h; 温度要求 进水水 温为 35 ～ 45 ℃ ， 出水水温≤32℃ ; 所有设备均为防 爆型。 2. 2. 2IC 反应器 厌氧处理系统采用荷兰 PAQUES 公司设计的 IC 内循环厌氧反应器。福建南纸股份公司 1999 年从荷 兰 PAQUES 公司引进了国内第一套用于处理造纸废 水的 IC 反应器 ［5］。IC 反应器具有占地面积小、 处理 高纤维含量的制浆污水不堵塞、 不积累、 抗冲击负荷 能力强、 项目建设快、 生物启动快、 维修成本少、 使用 寿命长、 碱消耗量少、 运行成本低、 颗粒污泥抗毒性强 等优点， 因而在国内造纸行业尤其是二次纤维制浆造 纸厂中得到广泛的应用 ［6- 7］。 在 IC 反应器中有机物被降解而产生沼气， 沼气 在 IC 反应器顶部的气液分离器收集以进一步处理; IC 反应器中去除的 COD 约 3 将转化为有接种价值 的颗粒污泥。 主要设计参数为 54 环境工程 2012 年 4 月第 30 卷第 2 期 尺寸 9. 5 m 24 m; 有效容积 1 680 m3; COD 容积负荷 16 kg/ m3d 。 2. 2. 3好氧处理系统 经 IC 反应器处理后出水进入好氧处理系统， 本 工艺采用改良型氧化沟作为好氧处理单元。氧化沟 是公认的操作简单而又能达到优越处理效果的生化 系统， 至今已有数以千计的氧化沟生化处理系统应用 于各类工业废水和城市污水处理厂， 其处理量由每天 100 t 至每天 200 万 t。 氧化沟尺寸为 138 m 34. 6 m 4. 4 m， 有效容 积为 19 000 m3， 采用德国弗兰德低速倒伞型表面曝 气机。曝气机安装在水道的转弯处， 给曝气区提供足 够的氧气来源和充分搅拌的动力; 表面曝气机功率为 132 kW， 动力效率为 1. 5 ～ 3 kg/ kWh ， 叶轮直径 为 3. 7 m; 在氧化沟的末端安装溶氧仪连续监测氧化 沟的溶解氧， 通过变频器调节每台曝气机叶轮的转速 可以对溶解氧含量进行控制。 为使有机污染物顺利转化， 一方面要维持曝气池 中有足够的溶解氧浓度为微生物提供充足的氧， 通常 溶氧浓度在 1 ～ 3 mg/L; 另一方面要有足够的活性污 泥浓度以进行生物转化， 在制浆和造纸工业的废水处 理中， TSS 污泥浓度通常维持在 3 ～ 8 g/L。 2. 3深度处理系统 生化处理后的废水进入气浮池， 气浮设备采用无 锡沪东麦斯特环境工程有限公司生产的超效浅层气 浮设 备，池 内 投 加 絮 凝 PAM 0. 2mg/L 、PFS 25 mg/L 以利于去除悬浮物及溶解性胶体物质， 从 而降低出水 COD、 SS 及色度， 同时使处理水回用于生 产， 进行循环利用， 达到节水减排的双重目的。 高效浅层气浮处理系统处理尺寸 直径 12 m， 系 统处理水量 Q 600 m3/h。 2. 4污泥处理系统 二沉池污泥由污泥回流泵部分送回曝气池， 另一 部分送至污泥浓缩池中。浓缩池上清液溢流回到滤 液池; 经浓缩池浓缩后的污泥进入后续脱水设备进一 步脱水; 初沉池污泥和浓缩池浓缩后的污泥连续排至 污泥混合池中， 污泥由污泥混合池用污泥供料泵打入 带 式 污 泥 脱 水 系 统 进 行 脱 水 处 理， 出 泥 产 量 约 200 m3/d， 干度≥35 。 污泥处理系统主要构筑物及设备参数如下 浓缩池 12. 0 m 4. 5 m， 配周边刮泥机; 污泥混合池 5. 0 m 3. 3 m; 3 台 2 用 1 备 带宽为 250 mm 的 BSD 带式 脱水机。 3工程运行状况 受河南环境监测中心站委托， 漯河市环境监测站 协助省站于 2010 年 8 月 10 日8 月 12 日对该企业 污水处理站废水进行监测， 每天进行 4 次连续 3 天取 样测定。平均监测结果见表 2。 表 2各单元的处理效果 mg/L pH 值除外 项目pHρ CODρ BOD5ρ SS 原水6. 98 ～ 7. 123 980 ～ 4 980 1 000 ～ 1 550 2 170 ～ 3 276 预处理出水6. 91 ～ 7. 102 290 ～ 2 600 1 155 ～ 1 264152 ～ 176 厌氧出水7. 14 ～ 7. 21900 ～ 1 060246 ～ 343138 ～ 156 好氧出水7. 38 ～ 7. 52137 ～ 16129. 2 ～ 38. 5119 ～ 145 气浮出水7. 39 ～ 7. 5251. 8 ～ 62. 910. 5 ～ 18. 214 ～ 23 总去除率 /98. 7 99. 190. 7 本工程运行后， 各污染物日均浓度、 吨浆排水量 均符合 DB41 /3892004造纸工业水污染物排放标 准 河南省地方标准 表 1 标准， 同时各污染物日均 浓度均符合 GB35442008制浆造纸工业水污染物 排放标准 表 1 标准。COD、 BOD5、 悬浮物平均去除 率分别为 98. 7 、 99. 1 、 90. 7 ， 且 COD 年总排放 量为 267. 5 t/a 年生产 340 d 计 低于环境批复的总 量 337. 2 t/a， 具有良好的环境效益。 4结论 1 验收监测表明， 预处理 － IC － 氧化沟 － 气浮 工艺对 COD、 BOD5、 悬浮物总去除率分别为 98. 7 、 99. 1 、 90. 7 ， 达到了设计要求且具有良好的环境 效益。 2 废水经预酸化后， 可生化性提高， 为后续生物 处理创造了有利的条件。 3 工程运行结果表明， 采用预处理 － IC － 氧化 沟 － 气浮工艺处理废纸再生造纸废水， 具有处理效果 好、 性能稳定、 维护管理方便、 经济和环境效益明显等 优点， 对同类型造纸厂废水处理有一定借鉴意义。 参考文献 ［1］李娜， 李志健 . 再生纸废水处理方法与工艺［J］． 西南造纸， 2005， 34 2 51- 52． ［2］马晓鸥， 刘艳飞， 李绍全． 废纸再生造纸废水的特性和处理工 艺［J］． 工业水处理， 1999， 19 4 8- 10． ［3］王裕金， 白斌， 高莉． 水解酸化 /厌氧 /好氧 /混凝工艺处理造纸 废水［J］． 新乡师范高等专科学校校报， 2002， 16 2 35- 36． 下转第 50 页 64 环境工程 2012 年 4 月第 30 卷第 2 期 流的流动。根据上述设计理念并针对翻车机房扬尘 的具体情况， 自下而上设计两层吸风口， 下层吸风口 为常规设计， 本文不作讨论。针对中层 也是本设计 的创新部分 设置 16 个风口， 风口处负压值设定为 60 Pa， 吸风速度设为 4 m/s， 分支管路风速为 15 m/s， 总管路风速为 17 m/s。中层引风量为卸煤冲击引起 的空气外溢量和卸煤引起的诱导空气量之和， 根据公 式 1计 算 为 37 500 m3/h， 管 路 压 力 总 损 失 为 1 650 Pa。 C 点的补风量按照引风量的 75 计算， 剩 余的 25 以自然补风的形式进行补充， 因此， 补风量 为 28 175 m3/h， 风速为 4 m/s。吸风口采用矩形侧 吸收尘罩， 罩口四边加装法兰， 以提高吸风的作用 距离。 3应用效果分析 根据研究结果设计的静电除尘自动运行装置在 秦皇岛港煤二期翻车机房进行了现场应用， 经环保部 门测试， 静电除尘器效率达 99. 1 。经检测， 除尘器 出口煤粉尘排放浓度在 12. 3 ～ 15. 2 mg/m3， 远远低 于国家标准。针对翻车机房内的大气环境， 环保部门 也进行了测试， 表 2、 表 3 为捕尘系统工作前后机房 内扬尘量的比较， 对比结果说明了该捕尘系统设计合 理、 捕集效率高。 表 2净化前翻车机房内 TSP 浓度监测 mg/m3 测试点位西北角西南角东南角东北角 11 2864 5902 5101 125 21 0145 2202 6301 653 39574 8102 4801 578 均值1 0864 8732 5402 119 表 3净化后翻车机房内 TSP 浓度监测 mg/m3 测试点位西北角西南角东南角东北角 11. 0000. 8331. 0831. 000 21. 0831. 0001. 1661. 333 31. 2501. 0001. 2501. 667 41. 0000. 8331. 1661. 707 均值1. 0830. 9171. 1661. 427 4结论 1 翻车机房扬尘为冲击型周期性扬尘， 针对大 区域、 复杂工况环境捕集粉尘的问题， 采用吹、 吸互补 捕尘方式是可行的。 2 在捕尘罩口上方加设导流板， 利用冲击扬尘 的上升动力可以使部分无序流动的粉尘形成有序的 环流运动， 从而降低捕集系统的动力消耗。 3 根据实际情况， 对捕尘风量大小、 导流板形 状、 捕尘口形状位置等参数的优化设计使捕尘效果明 显， 可以有效地改善翻车机房内的工作环境。 参考文献 ［1］高连芬， 刘桂建， Chou Chen-Lin， 等． 中国煤中硫的地球化学研 究［J］． 矿物岩石地球化学通报， 2005， 24 1 79- 87． ［2］傅贵， 张江石， 潘结南， 等． 工作面粉尘污染状况研究［J］． 煤炭 学报， 2006， 31 63- 66． ［3］奚旦立， 孙裕生， 刘秀英． 环境监测［M］． 北京 高等教育出版 社， 2004 153． ［4］周光坰， 严宗毅， 徐世雄， 等． 流体力学 上册 ［M］． 北京 高等 教育出版社， 2000 165、 179． ［5］郝吉明， 马广大． 大气污染控制工程［M］． 北京 高等教育出版 社， 2002 146 ． ［6］郭静， 阮宜纶． 大气污染控制工程［M］． 北京 化学工业出版社， 2001 3- 6、 66- 107． ［7］蒋展鹏． 环境工程学［M］． 北京 高等教育出版社， 2005 348． ［8］庞东旭． 静电水雾复合除尘在翻车机中的应用研究［J］． 设备 设施， 2010， 32 7 132- 133． ［9］邵薇薇， 杨大文． 水贫乏指数的概念及其在中国主要流域的初 步应用［J］． 水利学报， 2007， 38 7 866- 872． ［ 10］韩小林． 选煤厂车间粉尘治理设计［J］． 能源环境保护， 2006， 20 5 45- 46． ［ 11］孙一坚． 工业通风［M］． 北京 中国建筑工业出版社， 1985 53． 作者通信处李庆071002河北省保定市五四东路 180 号河北大 学静电研究所 电话 0312 5079419 E- mailliqing hbu． edu． cn 2011 － 11 － 17 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 46 页 ［4］陆贤， 李燕， 郭方峥． IC-A /O-Fenton 氧化工艺处理废纸造纸废 水的中试试验研究［J］． 湖北造纸， 2010 4 19- 22． ［5］陈志强． IC 厌氧反应器在制浆造纸废水处理中的应用［J］． 中 国造纸， 2004， 23 3 37- 39． ［6］蒋健翔， 次新波， 万先凯， 等． 厌氧内循环工艺在废纸造纸废水 处理中的应用［J］． 工业水处理， 2010， 30 11 89- 92． ［7］贺延龄． 废水厌氧处理技术的新进展-IC 反应器在造纸工业上 的应用［J］． 纸和造纸， 2001 6 45- 48． 作者通信处张鹏娟450000河南省郑州市科学大道 100 号 郑州 大学新校区水利与环境学院环境工程专业 2010 级研究生 电话 0371 60209031 E- mailzpj1268 126． com 2011 － 08 － 26 收稿 05 环境工程 2012 年 4 月第 30 卷第 2 期