造紙廢水好氧及深度處理系統設計

蔡明清，黎 璇

（湖北省武漢市江夏區水務總公司，湖北 武 漢430200）

1 引言

湖北某紙業有限公司位于湖北省南部，該公司的中段廢水中主要污染物為植物纖維。其特點為質輕、粒細、難以沉淀，因此污水中污染物濃度高，水質變化大，對生化處理單元沖擊性強，廢水可生化性差，易產生泡沫，處理難度大。為了能較好地控制污染源，使企業污水能夠達標排放，減輕對周邊環境的污染，通過對造紙廢水處理技術的深入研究，本文提出了符合我國國情的造紙廢水綜合處理系統設計。

2 設計水量、水質及處理標準

2．1 設計水量

根據各個車間的生產狀況，生產廢水24h連續排放，污水處理站設計24h連續運轉，處理水量設計規模為好氧處理系統10 000（厭氧出水）＋30 000（制漿車間）m3／d，深度處理系統40 000m3／d。

2．2 進水水質

好氧系統情況見表1、表2，深度處理系統見表3。

表1 厭氧出水水質情況

表2 制漿車間中段污水水質情況

表3 深度處理前水質情況

2．3 出水水質

好氧系統，情況見表4。深度處理系統，見表5。

表4 好氧處理系統主要污染物排放濃度指標

表5 深度處理系統主要污染物排放濃度指標

3 廢水處理工藝流程

該廠造紙廢水的處理工藝流程如圖1所示，主要工藝流程說明如下。

中段廢水經過細格柵去除大顆粒懸浮物，進入調節池；由于中段水pH值波動較大，設置酸堿儲罐，必要時粗調pH值；調節池池底采用穿孔曝氣管，起均和水質水量作用。中段水經過泵房中的提升泵提升至水力斜篩，回收纖維。斜篩出水進入緩沖池，通過冷卻塔增壓泵進入冷卻塔。經過斜篩收漿后，污水中還含有大量細小懸浮物、木質素、溶解性有機物等，通過超效淺層氣浮，可有效降低COD和色度，并對溶解性物質有很好的效果。

厭氧出水和中段水降溫水混合后進入生化系統，經過水解酸化預處理后，進入后端好氧池；好氧池采用卡魯塞爾氧化溝，曝氣采用表面倒傘形曝氣器。氧化溝投加高效菌種，有效提高生化效果并降低產泥量。

污水中大量有機物在生化池降解后，混合液進入二沉池進行泥水分離。二沉池采用平流沉淀池，污泥分別回流至水解酸化池和氧化溝進水端，剩余污泥進入濃縮池。

通過生化池后，污水COD在150～200×10－6之間，投加專有藥劑后進入預磁化系統，在預磁化系統中依靠廢水的順磁性原理，改變廢水中溶解態和膠體態有機污染物與水分子的結合狀態，激活廢水中如木質素衍生物等極性小分子有機物污染物分子上的活性位點。

圖1 好氧及深度處理系統工藝流程

預磁化系統的出水進入聚合反應沉淀池，在聚合反應池中加入常規藥劑PAM，使木質素碎片聚合物的分子量大幅度增加，其水溶性大幅度下降，提高絮凝顆粒的大小，而且可以形成聚合酶，對廢水中難降解的有機物予以氧化去除；系統異常時，調整為芬頓氧化系統運行。

沉淀池的出水自流進入穩定池，經過調節廢水的pH值后，穩定達標排放。初沉池、二沉池、后端沉淀池污泥進入污泥濃縮池，在污泥濃縮池中，污泥經過濃縮后，用泵打入脫水機進行脫水，脫水后的污泥外運處理，濾液回流至調節池。

4 主要構筑物設計

4．1 好氧處理系統

4．1．1 調節池及泵房

設調節池1座，用于收集中段廢水和備料廢水。中段廢水集水池設酸堿中和設施。提升泵是整個廠區的關鍵設備，考慮到設備穩定性和管理、檢修方便，提升泵房考慮半地下式干式泵房。進水泵房和調節池合建，一是減少工程造價，二是可以縮短水泵吸入管長度，提升泵啟動采用自灌式，這樣操作簡單、靈活。泵房間設置1臺潛水泵，設備管路的跑冒滴漏收集到集水坑，通過潛水泵打回調節池，保持提升泵房的干燥環境，減少設備、管道腐蝕，保證用電設備的安全。

系統設事故池1座，地下鋼混結構，環氧樹脂防腐，容積6 500m3，有效水深為5m，結構尺寸為40m×33m×6．5m，停留時間為5h。格柵渠結構為半地下鋼砼，內部環氧防腐，數量2座。格柵渠后端為調節池，用于廢水pH值的調整并均和水質水量。有效水深為5m，有效容積為7 500m3，結構尺寸為40m×38m×6．5m，停留時間為6h。泵房1座，為半地下鋼砼自灌式設計，結構尺寸為6．5m×4．2m×9m。

4．1．2 斜篩

中段水送往絮凝沉淀處理之前，采用斜網過濾初級處理以回收纖維，可大大降低廢水中懸浮物的含量。所以在格柵后采用斜篩截留回收纖維，既可以去除部分懸浮污染物還可回收部分漿料。設斜篩2座，設置于平臺上，為地上鋼砼式結構，尺寸為34m×8m×3m，斜篩規格為L×B＝2m×1m。

4．1．3 緩沖池及冷卻塔

由于原水水溫較高，配套機械冷卻塔降溫至35℃左右后，進入生化系統。緩沖池作為冷卻塔增壓泵的吸水池，停留時間12min。緩沖水池為半地上鋼砼結構，尺寸為6m×6m×4．5m，數量為2座（同初沉池合建），有效水深為4．0m，停留時間為12min。冷卻塔置于水解酸化池邊，控制生化進水溫度小于35℃，塔基采用框架結構，結構尺寸8m×8m×5．5m，數量為2座（同水解酸化池合建）。

4．1．4 超效淺層氣浮

冷卻塔出水進入氣浮處理單元，同時加入混凝劑與助凝劑，用來去除水中的懸浮污染物，并去除部分COD。高效淺層氣浮池采用成套系統，安裝于井字鋼砼平臺上。系統包括氣浮主體設備、空壓機、溶氣罐、溶氣水泵、管道混合器以及加藥系統。設備置于加藥間內，污泥自流到污泥井，同深度處理污泥一起泵入濃縮池。

4．1．5 水解酸化池

噴淋廢水經過厭氧處理后和中段廢水分混合進入水解酸化池。二沉池回流部分剩余活性污泥，補充污泥消耗。該工藝對造紙廢水中有機污染物有較好的降解作用。水解酸化池的有效水深未5．0m，有效容積為6 700m3，停留時間為4h，結構設計為半地上鋼砼，尺寸為36m×19m×5．3m，數量為2座。

4．1．6 氧化溝

好氧池采用卡魯塞爾氧化溝，是整個工藝的核心單元，主要是利用微生物的降解作用去除廢水中的污染物。氧化溝前段設置生物選擇區，防止污泥膨脹。結構尺寸為105m×38m×5．5m，半地上（選擇區5m×8m×5．5m），有效水深為5m，有效容積為40 000m3，停留時間：24h，數量為2座，污泥負荷為0．21kgCOD／KG·mLSS·d，污泥濃度為3 000～4 500mL／L。曝氣池設置曝氣裝置，設備規格為倒傘形曝氣器，曝氣設置噴淋消泡系統和消泡劑投加系統。

4．1．7 二沉池

二沉池采用輻流沉淀池，主要作用是分離生化出水中的微生物污泥，得到澄清出水。結構為半地上鋼砼，尺寸為Φ36m，數量為2座，有效水深為4．0m，停留時間為4．8h，表面負荷為0．8m3／m2·h，設置刮吸泥機和工作橋。

4．1．8 物化污泥井

初沉池和深度處理池污泥自流到污泥井，通過自吸泵打入濃縮池。結構為半地上鋼砼，尺寸為6m×9m×4．5m，有效水深為4．2m，有效容積為200m3，數量為1座，并設置自吸泵，潛水攪拌機和在線泥位計。

4．1．9 生化污泥井

二沉池污泥自流到污泥井，部分回流到氧化溝進口，部分回流到水解池，通過閥門控制流量。剩余污泥溢流到物化污泥井，泵入濃縮池。結構為半地上鋼砼，尺寸為6m×9m×4．5m，有效水深為4．2m，有效容積為200m3，數量為1座，并設置自吸泵，潛水攪拌機和在線泥位計。

4．1．10 污泥濃縮池

系統設置污泥濃縮池2座，物化污泥及生化污泥從沉淀池到污泥濃縮池進行重力濃縮，濃縮后污泥進行機械脫水，上清液回流到調節池，污泥濃縮池設計直徑為20m（內徑），采用中進水，周邊出水輻流式濃縮池。池上安裝中心傳動污泥濃縮機。污泥濃縮池出水通過池內出水三角堰板匯入出水槽后直接排入調節池，沉淀池內設置的出水三角堰板采用耐腐蝕性強的6mm厚PVC板或玻璃鋼加工成形，堰板上開孔均為長圓形孔，便于堰口調平且安裝簡單。

污泥濃縮池主要作用是濃縮系統產生生化和化學污泥，以得到更高濃度的污泥，減少污泥體積。結構為半地上鋼砼，尺寸為Φ20m×4．5m，數量為2座，有效水深為4．2m。濃縮池采用輻流式，中心進水周邊出水。池上安裝中心傳動全橋式濃縮機，行走輪采用膠輪，含中心進水筒。污泥濃縮池設置在線泥位計，用于泥位監控和污泥泵自動控制。

4．1．11 脫水間

根據水質資料，每天絕干污泥量約35～40t。脫水間內設置帶式污泥脫水機，將污泥進行泥水分離，泥餅外運填埋或通過烘干處理送鍋爐同碳混合燃燒。結構為磚混，尺寸為30m×16m×6m，數量為1座，并設置帶式污泥脫水機，配套靜態混合器，配套空壓機，配套污泥輸送泵配套反沖水泵，配套皮帶輸送機，配套PAM制備裝置。

4．1．12 加藥間

PAC投配系統、PAM制備系統、專用藥劑投加系統、營養鹽（氮、磷）投配系統均在加藥間集中設置。PAC和專用藥劑原料為液體，采用儲罐保存，通過螺桿泵配套浮子流量計投加。結構為磚混，尺寸為20m×9m×5m，數量為1座。加藥間設置溶藥裝置及加藥泵。

4．2 深度處理系統

本系統采用超磁分離技術，改變溶解性有機物結構和化學性質，并組合投加專用藥劑，去除率可達到50%～85%。本工藝操作簡單、安全、成本低、控制靈活，是目前較理想的深度處理方式。深度處理流程即：二沉池出水進入磁分離器并投加藥劑，出水再加入助凝劑，平流沉淀池中進行泥水分離，上清液達標排放。深度處理系統設計酸堿調節、雙氧水和硫酸亞鐵反應系統，必要時啟動芬頓強氧化。

加藥混合池結構類型為地下鋼砼矩形池，結構尺寸為4m×5m×4．5m，停留時間為5min，有效水深為4．2m，池數為2座。預磁化系統，設備型號：LJ～MAG（Ⅰ）～210型廢水磁化器，單套處理能力為210～250m3／h，外形尺寸為Φ600×1 200mm，磁體材料為釹鐵硼，屏蔽外殼材質為碳鋼防腐，設備數量為8套。

反應沉淀池結構類型為半地下鋼砼矩形池，結構尺寸為50m×19m×4．5m，反應池停留時間為10min，有效水深為4．0m，沉淀池停留時間為4．6h，單套處理能力為840m3／h，表面負荷為0．8m3／m2．h，池數為2座。

該廠區占地3．6hm2，好氧及深度處理系統占地6 000m2，工程總造價約3 000萬元，其中土建投資為2 000萬元，設備工程投資為200萬元，其他費用為800萬元。運行期污水處理費用約為2．7元／t。

5 結語

通過造紙廢水好氧及深度處理系統設計，可以得出以下結論：進行造紙廢水設計，必須了解企業的原料、產品及生產工藝，才能做好廢水處理設計。廢紙造紙廢水采用好氧及深度處理工藝完全可以做到達標排放。該方法處理的廢水水質好，具有良好的環境效益和較好的經濟效益，同時運行效果穩定可靠，操作簡單，有很高的推廣價值。

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