淺談脫墨廢水處理工藝工程應(yīng)用范文
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摘要：本工藝以2018年運(yùn)行為研究對(duì)象，分析采用輻流沉淀+氣浮+生化+砂濾+FENTON聯(lián)合工藝處理脫墨廢水的工藝特點(diǎn)及運(yùn)行效果。結(jié)果表明，本工藝可穩(wěn)定運(yùn)行，COD去除率、SS去除率，BOD去除率均達(dá)98%左右，出水可達(dá)到《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB35/1310-2013），穩(wěn)定排放，且運(yùn)行成本約為1.3元/噸水。
關(guān)鍵詞：脫墨廢水；輻流沉淀；氣浮；生化；FENTON
引言
利用廢紙脫墨制漿，能有效解決造紙資源短缺的問(wèn)題，然而脫墨廢水存在COD、SS、色度等污染物濃度高、有機(jī)污染物難降解、廢水水量大、水質(zhì)不穩(wěn)定等問(wèn)題，若未經(jīng)處理直接排放將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此有必要在生產(chǎn)中尋找解決方案，對(duì)脫墨廢水進(jìn)行有效處理[1-2]。泉州華祥紙業(yè)有限公司位于福建省晉江市，主要采用廢紙脫墨制漿技術(shù)生產(chǎn)薄頁(yè)包裝紙、拷貝紙等多種紙品，通過(guò)將廢紙漿循環(huán)回用于生產(chǎn)各工段中，大大降低了原木漿使用量，提升了廢紙漿的回收利用率，然而產(chǎn)生的脫墨廢水含有大量的難降解有機(jī)污染物、膠粘物、纖維素等，易造成環(huán)境污染問(wèn)題。為積極響應(yīng)“十三五規(guī)劃”，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，本工藝以泉州市華祥紙業(yè)有限公司的脫墨廢水為研究對(duì)象，分析采用輻流沉淀-氣浮-生化-砂濾-Fenton組合工藝對(duì)脫墨廢水的處理效果。本工藝具有運(yùn)行成本低，污染物去除率高、自動(dòng)化水平高等優(yōu)點(diǎn)，出水可達(dá)到《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB35/1310-2013），實(shí)現(xiàn)了環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。
1設(shè)計(jì)規(guī)模及脫墨廢水水質(zhì)
本工藝處理規(guī)模為30000m3/d物化+20000m3/d生化+3000m3/d深度治理。脫墨廢水水質(zhì)如表1所示：
2.1工藝流程
黃麗珠等[3]研究表明，在最佳運(yùn)行條件下，F(xiàn)enton氧化工藝可保證處理出水COD濃度≤60mg/L，色度≤30倍，COD去除率為85.5%。李志健等[4]研究了PAC、PAM對(duì)廢紙脫墨廢水的混凝效果，結(jié)果表明，當(dāng)PAC投加量=150mg/L時(shí)，PAM投加量=2.0mg/L時(shí)，COD去除率為56.2%，SS去除率為90.3%。王彩芹等[5]采用混凝沉淀-厭氧-AB氧化溝聯(lián)合處理工藝處理造紙廢水，結(jié)果表明，運(yùn)行費(fèi)用為1.3元/噸水。針對(duì)脫墨廢水的研究現(xiàn)狀，本工藝采用輻流沉淀-氣浮-生化-砂濾-Fenton組合工藝對(duì)脫墨廢水進(jìn)行處理，具有運(yùn)行成本低，管理方便，處理效果好的優(yōu)點(diǎn)，COD去除率可達(dá)90%以上，噸水運(yùn)行成本約為1.3元，工藝流程如圖1所示。（1）格柵脫墨廢水首先通過(guò)設(shè)置在排水渠上的自動(dòng)格柵過(guò)濾以去除粗大雜質(zhì)，然后流入集水池貯存。集水池出水再流入斜濾網(wǎng)，進(jìn)一步去除纖維、膠粘物等污染物，再將獲得纖維素、膠粘物等雜質(zhì)循環(huán)回用至車間，進(jìn)一步降低原料成本，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。（2）輻流式沉淀池本工藝采用輻流式沉淀池作為初沉池，進(jìn)一步去除懸浮物，初沉池池底的污泥送到紙板污泥池貯存，用于制造污泥紙板。（3）氣浮機(jī)為降低懸浮物對(duì)生物處理的不利影響，本工藝將初沉池出水與提升泵入口處加入的絮凝劑混合后一同進(jìn)入氣浮機(jī)，利用超效淺層氣浮機(jī)作用原理，使脫墨廢水中的細(xì)小纖維、膠粘物、填料等雜質(zhì)附著在釋放的微小氣泡上，并上浮形成懸浮物泥層，經(jīng)移動(dòng)刮板刮除。氣浮凈化后脫墨廢水自流至中間水池，約50%的澄清水用泵送到生產(chǎn)車間回用，其余脫墨廢水送入后續(xù)生物處理工段進(jìn)行處理。氣浮具有動(dòng)力消耗低、藥品用量少、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，其SS、COD去除率均高于沉淀法，可大大降低后續(xù)處理工藝的污染負(fù)荷。（4）生化池生化系統(tǒng)由生物選擇池及改良型氧化溝配套新型高效供氣式低壓射流曝氣工藝組成，做到厭氧、缺氧、好氧的有機(jī)協(xié)調(diào)結(jié)合，加之馴化的優(yōu)勢(shì)菌種輔以氮肥、磷肥補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)源，處理脫墨廢水效果顯著。曝氣池設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)：MLSS=4000mg/L，SVI=60-140，污泥回流比80-100，污泥產(chǎn)率0.6kgMLVSS/kgBOD5。（5）砂濾池為確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，本工藝采用普通快濾池對(duì)二級(jí)生化處理后脫墨廢水進(jìn)一步處理，利用微混凝過(guò)濾原理進(jìn)一步去除脫墨廢水中剩余的SS和COD，并優(yōu)化出水水質(zhì)，確保在來(lái)水水質(zhì)波動(dòng)及冬季氣溫較低時(shí)系統(tǒng)出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。（6）Fenton深度處理系統(tǒng)Fenton氧化技術(shù)是利用催化劑Fe2+催化H2O2產(chǎn)生²OH，氧化有機(jī)物，從而將有機(jī)物降解形成小分子有機(jī)物或礦化形成無(wú)機(jī)物的一種技術(shù)。Fenton工藝在酸性條件下時(shí)，F(xiàn)e2+能催化H2O2產(chǎn)生²OH，進(jìn)而氧化COD，實(shí)現(xiàn)難降解有機(jī)污染物的高效去除。FENTON反應(yīng)池內(nèi)的pH值將通過(guò)投加H2SO4來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控和調(diào)節(jié)。FENTON反應(yīng)池內(nèi)的pH值將通過(guò)PH計(jì)及PLC控制H2SO4的投加量實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
2.2主要構(gòu)筑物和設(shè)備參數(shù)
（1）格柵2個(gè)，柵條間距10mm，尺寸：1³1.2m。集水池，1座，尺寸10³8³4m，有效水深h=3m。（2）輻流式沉淀池輻流式沉淀池共4座。2座直徑為D1=20m，有效水深為h1=3.5m，設(shè)計(jì)負(fù)荷Q1=0.67m3/m2²h；2座直徑為D2=32m，有效水深為h2=4m，設(shè)計(jì)負(fù)荷Q2=0.52m3/m2²h。設(shè)有4臺(tái)電磁流量計(jì)和4套液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于自動(dòng)控制進(jìn)水。采用2臺(tái)尺寸單周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)（功率P=0.75kW）和2臺(tái)雙周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)（功率P=0.75³2kW）進(jìn)行刮泥。污泥泵采用螺桿泵，共7臺(tái)（3臺(tái)揚(yáng)程H=60m，流量Q=30m3/h；4臺(tái)揚(yáng)程H=60m的污泥泵，流量Q=50m3/h），并配有6臺(tái)混流泵（3臺(tái)揚(yáng)程8m，流量Q=250m3/h；3臺(tái)揚(yáng)程8m，流量Q=450m3/h）。（3）氣浮機(jī)無(wú)錫麥斯特超效淺層氣浮機(jī)4臺(tái)。2臺(tái)直徑D1=10m，Q=5000m3/d；2臺(tái)直徑D2=15m，Q=10000m3/d。4套液位控制系統(tǒng)和5臺(tái)G60-1螺桿泵（功率P=5.5KW，揚(yáng)程H=60m）。（4）生化池采用氧化溝工藝，設(shè)1座生物選擇池，尺寸14³10³6.8m，有效水深h=6m和1座曝氣池，尺寸80³46³6.4m，有效水深h=5.8m，配有252套供氣式低壓射流曝氣器（供氣量60m3/h），3臺(tái)循環(huán)水泵（揚(yáng)程H=6m，功率P=37kW，流量Q=1680m3/h）和4臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)（功率P=90kW，3用1備）。（5）砂濾池1座，尺寸16³28³4m，配有2臺(tái)反沖洗泵（揚(yáng)程H=12.3m，流量Q=1035m3/h，功率P=55kW，1用1備），以及1臺(tái)反沖洗水泵（揚(yáng)程H=50Bar，流量Q=25m3/h，功率P=7.5kW）。（6）Fenton深度處理系統(tǒng)本工藝Fenton深度處理系統(tǒng)包括FENTON混凝反應(yīng)池（反應(yīng)時(shí)間80min）與斜板沉淀器（2座，尺寸6.6³2.25³3.9m，處理能力3000m3/d，過(guò)流流量Q=125m3/h，材質(zhì)碳鋼防腐）。混凝反應(yīng)池包括Fenton氧化罐（Φ3.7mx5.0m(4.5)，V=48m3），pH回調(diào)罐（Φ3.7mx5.0m(4.5)，V=48m3），絮凝罐（Φ3.7mx5.0m(4.5)，V=48m3），硫酸儲(chǔ)罐（Φ1.6mx3.0m，V=6m3），硫酸亞鐵儲(chǔ)罐（Φ2.0mx3.3m，V=10m3），雙氧水儲(chǔ)罐（Φ2.0mx3.3m，V=10m3），絮凝劑溶解罐（Φ1.5mx1.5m，V=2m3）廢水中的SS及絮體在斜板沉淀器中絮凝下沉，污泥通過(guò)污泥泵輸送到現(xiàn)有污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，清液達(dá)標(biāo)排放。本工藝Fenton深度處理系統(tǒng)配有2臺(tái)空氣壓縮機(jī)（Q=0.5Nm3/min，P=0.7MPa，1用1備），2臺(tái)反沖洗水泵（Q=15m3/h，H=18m，1用1備），1臺(tái)硫酸卸料泵（Q=10m3/h，H=10m），2臺(tái)硫酸投加泵（Q=0~75L/h，P=0.3MPa，1用1備），2臺(tái)硫酸亞鐵投加泵（Q=0~750L/h，P=0.3MPa，1用1備），1臺(tái)雙氧水卸料泵（Q=10m3/h，H=10m），2臺(tái)雙氧水投加泵（Q=0~150L/h，P=0.3MPa，1用1備），1臺(tái)氫氧化鈉卸料泵（Q=10m3/h，H=10m），2臺(tái)氫氧化鈉投加泵（Q=0~150L/h，P=0.3MPa，1用1備），2臺(tái)絮凝劑投加泵（Q=0~500L/h，P=0.3MPa，1用1備）。
3運(yùn)行效果
本工藝采用2018年運(yùn)行作為研究對(duì)象，運(yùn)行效果如圖3所示。由圖2可知，脫墨廢水的進(jìn)水COD、SS和BOD5濃度均很高，且12月的進(jìn)水污染物濃度處于最高值，進(jìn)水COD濃度最高值為2280.37mg/L，SS濃度最高值為1647.25mg/L，BOD5濃度最高值為612.03mg/L。由于脫墨廢水的進(jìn)水污染物濃度與廢紙的種類有關(guān)，因此脫墨廢水污染濃度呈現(xiàn)變化。由圖3可知，本工藝出水COD基本維持28mg/L左右，出水SS和BOD5基本維持在10mg/L左右，且COD去除率、SS去除率，BOD去除率均達(dá)98%左右，處理效果較好，出水穩(wěn)定排放。此外，本工藝在運(yùn)行過(guò)程中還要嚴(yán)格控制前端氣浮池PAC和PAM投加量，保證處理效果，并最大程度的優(yōu)化生物池的污泥活性，有效降低FENTON處理系統(tǒng)脫墨廢水的進(jìn)水污染物濃度，進(jìn)而降低FENTON深度處理系統(tǒng)的運(yùn)行成本，以保證整套工藝運(yùn)行成本控制，實(shí)現(xiàn)高效、低成本運(yùn)行。
4結(jié)論
（1）本工藝采用輻流沉淀-氣浮-生化-砂濾-Fenton組合工藝對(duì)脫墨廢水進(jìn)行處理，具有運(yùn)行成本低，管理方便，處理效果好的優(yōu)點(diǎn)，COD、SS、BOD5去除率均可達(dá)98%左右。（2）本工藝可持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)標(biāo)排放，運(yùn)行成本約為1.3元/噸水。
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作者：蘇鳳全 單位：福建省晉江優(yōu)蘭發(fā)紙業(yè)有限公司