卷煙企業污水處理系統的升級改造

張百根 高憲君

(河南中煙工業有限責任公司新鄭卷煙廠，河南 新鄭 451150)

煙草企業污水處理起步于二十世紀八十年代末期，由于當時企業生產規模不大，污水排放量相對較小，化學需氧量(COD)含量不高，污水處理的方式、方法僅限于簡單的廻流沉淀、石灰消化處理。二十世紀九十年代，煙草企業技術改造升級的步伐不斷加快，厭氧—曝氣—接觸氧化—斜管沉淀—石英砂過濾污水處理工藝被煙草企業廣泛應用。進入二十一世紀后，隨著煙草企業生產集中度的提高，生產規模的不斷擴大，生產過程中產生的生產、生活污水的色、濁、味、化學需氧量(COD)、懸浮物、PH也發生了質的變化，這些變化給煙草企業清潔生產、節能減排帶來了很大的困難和壓力。因此，尋找工藝先進合理、運行穩定、維護、管理、操作方便的膜技術、氣浮和活性碳過濾等技術作為污水處理的新工藝，為煙草企業中水再利用以及實現污水“零”排放開辟了新途徑。

1.存在的問題

1.1 改造前污水處理工藝

生產污水采用旋流穿孔反應，聚合氯化鋁絮凝，斜管沉淀后產生的中水全部排放，生活污水處理采用兩級沉淀、兩級生物接觸氧化法反應，經過石英砂過濾、二氧化氯消毒后部分回用。改造前污水處理工藝流程如圖1所示：

圖1 改造前污水處理工藝流程

1.2 中水水質

濁度：55度;溶解固形物：1700mg/L;懸浮物 SS：110mg/L;色度：43 度;化學需氧量(COD)：173mg/L;PH 值：5.0 ～10.2;氯化物：350mg/L;總硬度：570mg/L;臭：略有異臭及芳香味;細菌總量：1100個/mL，各項指標偏高于國家排放標準。

2.改造方法

2.1 改造后的工藝流程

在原工藝基礎上增加了PH值在線檢測、酸堿自動中和、氣浮、超濾(圖中橢圓形標示)。改進后的工藝流程如圖2所示。

圖2 改進后的工藝流程

2.2 PH在線檢測與酸堿自動中和的應用

2.2.1 PH 值在線檢測

采用P53型PH/ORP分析儀，獨立信號4～20A;穩定性：每24小時誤差量程的±0.2%無累計;電源要求：190～260V;探頭電極：Pdepe。

2.2.2 加堿裝置

PE材質堿桶0.8×1.0m;加堿計量泵：流量240L/H(可調節)，功率0.25KW;加堿攪拌機：轉速86r/min，功率0.37KW。

2.2.3 加酸裝置

PE材質酸桶1.5×2.0m;加酸計量泵：流量120L/H，功率0.25KW(可調節)。

2.3 高效混合氣浮系統

氣浮系統采用德國產的EDUR溶氣系統及埃德爾多相流泵。系統包括混凝和氣浮兩部分，混凝藥劑采用濃度為7.5%～10%PAC，藥液和污水通過管道混合器混合，混凝池內設柜式攪拌器進行混合反應，混凝池的出水和氣浮的回流溶氣水混合，形成細小的礬花，進入氣浮池上浮，池上部配有刮渣機，將污泥刮入泥槽，污泥溢流至濃縮池進行濃縮，處理后的水從池子底部的穿孔管流出，出水配有調節器調節水位，氣浮池出水經過進一步過濾后進入中水池備用。

2.4 超濾膜元件及裝置

2.4.1 膜處理元件

采用荷蘭Norit工業集團旗下X-Flow膜公司的內壓式中空纖維膜。采用改性聚醚砜(PES)膜材料，抗污染能力強，耐氧化、使用壽命長。

2.4.2 膜過濾的反沖洗保護流程

原水由正壓驅動從膜絲內腔通過膜絲內壁滲透進入膜絲外側，產生超濾產水。膜過濾裝置的進水壓力控制在2.0bar以下，跨膜壓差(TMP)控制在0.1bar至1.0bar之間，流量控制是通過每套膜裝置進水流量計和相應的給水泵變頻驅動實現。膜過濾的反沖洗保護程序流程如圖3所示。

圖3 膜過濾的反沖洗保護程序流程

3.改進后的效果

3.1 檢測儀器

PHS-3C 型精密酸度計(上海大善儀器有限公司);RC-1型余氯儀(姜堰市分析儀器廠);WMX微波密封消解COD快速測定儀(國家環保局華南環境科學院研究所研制);101A-1型干燥箱(上海市實驗儀器廠);AB204-E型自動分析天平(Made in Switzerland);TU7685型在線濁度儀(意大利匹磁公司);P53-Pdepe型在線PH計。

3.2 檢測方法

按文獻［1-3]中的方法，檢測污水原水水質與中水水質的相關技術指標［1-3]。

3.3 相關說明

當PH值高于9或低于6時，由PH/ORP分析儀信號反饋到加酸或加堿計量泵自動開啟，直至PH值滿足6～9方可停止加堿或加酸。在線PH計日常維護方便，防護等級高，操作簡便，每隔兩周將電路板清洗一次即可，處理后的中水水質PH值一直穩定在6.97～7.85之間。

在氣浮系統中加入的藥劑為聚合硫酸鋁鐵鹽，它不但可以起到絮凝的作用，而且還可以去除水中的色素及懸浮顆粒［4]。污水通過高效氣浮后，水質基本無色、無味，PH值7.6～7.9，色度 ＜30度，懸浮物含量≤60mg/L。

超濾共分為三級過濾即：果殼活性炭過濾——保安過濾——X—FLow內壓式中空纖維膜過濾［5]。超濾的操作：由正常產水——水壓沖洗——產水等，按一定的時間順序循環進行，超濾產水量穩定。出水水質懸浮物含量≤20mg/L，肉眼可見物：無，水中雜質顆粒粒度＜100(m，經過超濾處理前后水質化驗結果對比如表1所示。說明：改造前因無消毒設備，故“游離性余氯”沒有數值。

表1 經過超濾處理前后污水水質化驗結果對比表

序號 項目 改造前指標(平均值)改造后指標(實測值)8 氯化物350mg/L 300mg/L 9 總硬度(以CaCO3計)570mg/L 450mg/L 10 游離性余氯 — 30分鐘接觸后0.3mg/L 11 細菌總量 1100個/mL 50個/mL

4.經濟和社會效益分析

新工藝、新技術引進后，總裝機容量為188.23KW，每天運行功率為57.12KW，處理每噸水的耗電量為：57.12×24/1200=1.14KWh/噸水，按0.5 元/KWh 計算，每噸水耗費 0.57 元/噸水，各種藥劑費用0.228元/噸水，污水處理得到可再利用中水實際發生費用0.898元/噸水。按每天生產200噸中水計算，每年可置換潔凈水6萬噸，價值18萬元以上。污水處理工藝改進后具有較為顯著的經濟效益，減少了對環境的污染，并取得了較好的社會效益，具有一定的推廣價值。

［1]中華人民共和國建設部.生活雜用水水質標準(CJ/48-1999)［M].北京：中國建筑工業出版社，1999.

［2]國家環境保護局.地面水環境質量標準(GB3838-2002)［M].北京：中國環境科學出版社，2002.

［3]國家環境保護局.污水綜合排放標準(BG8978-1996)［M].北京：中國環境科學出版社，1996.

［4]中華人民共和國建設部.給排水工程結構設計規范(BG50096-2002)［M].北京：中國建筑工業出版社，2002.

［5]陸柱，陳中興.水處理技術(第二版)［M].上海：華東理工大學出版社，2006.