某造紙廠廢水處理改造工程實例

朱召軍，張紅川，張瑜倩

(河南省正大環境科技咨詢工程有限公司，河南 鄭州 450002)

河南某造紙廠生產廢水主要包括紙漿木片洗滌廢水、抄紙機廢水以及自制漿廢水。制漿木片洗滌廢水具有水量大、COD含量高、懸浮物高、色度高、水中污染物濃度變化大的等特點，該股廢水設計處理規模8000 m3/d；抄紙機廢水和制漿廢水是化學法制漿生產過程中產生的除黑液外的全部廢水，外排的中段廢水是提取黑液后的蒸煮漿料在洗漿、篩選、漂白以及打漿

中所排放的廢水，這部分廢水具有水量大、污染物負荷相對較高、BOD5/COD低，可生化性較差、SS濃度高等特點，該股廢水設計處理規模17000 m3/d。

1 設計進、出水水質

根據業主提供的廢水水質情況及要求，確定該廢水處理工程進水水質及排放標準，見表1。

表1 廢水水質及排放標準

2 現有污水處理廠工藝流程及存在的問題

圖1 現有污水處理廠工藝流程圖

Fig.1 Process flow chart of existing sewage treatment plant

該造紙廠現有一座處理規模為25000 m3/d的污水處理站，其工藝流程如圖1所示。

由于現有污水處理站建成時間久，出水要求標準低，且部分處理工段存在問題：(1)原水污染物含量高，簡單沉淀后直接進入好氧池，造成好氧池負荷高，出水不達標；(2)百樂克澄清池采用自然沉淀，沉淀效果差；(3)氣浮系統停留時間短，反應

不徹底，且加藥量大，運行成本高。

3 廢水處理工藝流程

根據該行業類似生產廢水處理工程的實際案例[1-4]，結合本項工程的水質、水量及出水要求，為達到用最低的建設費用和運行成本取得最佳的出水效果的目的，采取分水分治的處理方法，詳細工藝流程見圖2。

圖2 廢水處理工藝流程Fig.2 Flow chart of wastewater treatment process

4 主要構筑物及設計參數

(1)圓筒篩濾。采用現有。尺寸為Φ2×8m。

(2)龍門架抓斗清渣池。利用現有。尺寸為60×20×4 m。

(3)初沉池。利用現有平流沉淀池改造。尺寸為60×20×4 m，鋼混結構，混凝反應區尺寸5×5×5 m，2座，停留時間35.3min；沉淀區尺寸55×20×5 m，表面負荷0.36 m3/(m2·h)。設置攪拌機2臺，行車式泵吸泥機1臺。

(4)中間水池。新建。尺寸為10×6×4.3 m，鋼混結構，有效容積240 m3。設置潛污泵3臺，2用1備。

(5)UASB反應器。新建，3座。尺寸為Φ15×10 m，碳鋼結構，容積負荷2.35 kgCOD/(m3·d)，水力負荷0.63 m3/(m2·h)。設置三相分離器、水封罐、布水器、流量計、排泥系統等。

(6)格柵渠。新建。尺寸為10×3×4.8 m，鋼混結構。設置機械細格柵2臺，無軸螺旋輸送機2臺，電動啟閉機2套。

(7)集水池。新建。尺寸為13×8×6.3 m，鋼混結構，有效容積291.2 m3。設置潛污泵4臺，3用1備。

(8)收漿系統。新建。尺寸為20×4.4×2.3 m，磚混結構，表面負荷9.5 m3/(m2·h)。設置濾網面積90 m2。

(9)初沉池。新建。混凝反應區為15×5×4 m，鋼混結構，反應時間19.6min；沉淀區尺寸為70×15×4 m，鋼混結構，表面負荷0.81 m3/(m2·h)。設置行車式刮吸泥機1臺。

(10)中間水池。利用現有集水池改造。尺寸13×9×5 m，鋼混結構，總容積468 m3。設置潛污泵3臺，2用1備。

(11)水解酸化池。新建，2座。尺寸為25×20×6.3 m，鋼混結構，上升流速0.71 m/h，停留時間8.5 h。設置組合填料3000 m3，布水系統和排泥系統。

(12)初沉池。利用現有。尺寸為75×10×5.5 m，鋼混結構，表面負荷1.39 m3/(m2·h)。設置行車式泵吸泥機1臺。

(13)生物選擇池。利用現有。尺寸為75×10×5.5 m，鋼混結構，停留時間3.6 h。

(14)好氧池。利用現有，3座。尺寸為75×35×5.5 m，污泥負荷0.079 kgBOD5/kgMLSS·d。設置旋切式曝氣器15750套。

(15)二沉池，利用現有。尺寸為70×20×5.5 m，鋼混結構，表面負荷0.74 m3/(m2·h)。設置行車式泵吸泥機1臺。

(16)中間水池。新建。尺寸為20×5×5.5 m，鋼混結構，有效容積500 m3。設置潛污泵4臺，3用1備。

(17)Fenton池。新建。調酸池尺寸為9×8×5 m，1座，鋼混防腐，停留時間18.7min；反應池尺寸為6.6×6.6×5m，4座，鋼混防腐停留時間45min；中和池尺寸為9×8×5m，1座，鋼混防腐，停留時間18.7min；脫氧池尺寸為9×8×5m，1座，鋼混結構，停留時間18.7min。設置pH控制器3套，空氣攪拌系統。

(18)混凝沉淀池，利用原澄清池改造。混凝反應區尺寸為20×5×5m，鋼混結構，反應時間26min；沉淀區尺寸為70×20×5 m，鋼混結構，表面負荷0.74 m3/m2·h。設置機械攪拌機4臺，行車式泵吸泥機1臺。

(19)污泥貯池、污泥濃縮池、風機房、配電室等均利用原有，新增加藥系統3套。

5 處理效果及分析

廢水處理各工段出水水質見表2。

表2 廢水處理各工段出水水質

表2(續)

6 主要生化工段調試運行

根據本工程處理工藝流程，對各關鍵設備和單體進行充水單機調試及聯動調試，具體操作如下[5-7]：

6.1 水解酸化池

水解酸化池污泥接種量一般不應小于有效池容的8%～10%(濃縮污泥)，污泥投加量與溫度成反比，與啟動速度成正比。在20～35℃時，低濃度、小水量進水一周，監測處理效果，在微生物生化條件正常條件下，污水中逐漸出現絮狀物質，填料上逐漸掛膜，然后，在原來的基礎上加大污水投加量及污染物濃度，直到水中有了大量的微生物且填料掛膜已經達到一定厚度，完成菌種的馴化，才可以連續進水，不間斷的運行。

6.2 UASB反應器

啟動階段：向UASB反應器中投加的污泥應為具有一定產甲烷活性的消化污泥(含固率80%)，污泥接種量一般為UASB反應器有效池容的30%，最少15%，最多60%。低濃度進水，初始COD濃度為2000 mg/L，然后逐步提高有機負荷直到可降解的COD去除率達到80%。

初始運行階段：采用間歇進水法，反應器的容積負荷由0.1 kgCOD/(m3·d)分多次逐步提升到2.0 kgCOD/(m3·d)。當COD去除率達到80%或出水有機酸濃度低于200mg/L時，進水可改為連續進水。該階段需每日監測pH值、COD、ALK、VFA、SS等項目，若出水VFA小于3 mol/L，VFA/ALK小于0.3，表示UASB系統運行正常。

顆粒污泥形成階段：初始運行階段完成后，反應器已具有一定的污染物去除能力，此階段反應器的容積負荷由2.0 kgCOD/(m3·d)逐次增加0.1 kgCOD/(m3·d)，操作所需時間由幾天到幾周不等，需經多次重復操作方可達到設計指標。該階段可能出現輕微污泥膨脹現象，出水中出現細小非分散或部分絮狀污泥，這種現象屬于正常，且有利于顆粒化污泥的形成。

6.3 好氧池

該處理工段采用連續式培養方法，在連續進水、連續出水的情況下進行活性污泥的馴化。根據池子的有效容積，按3 g/L計算投加的干污泥量，初始進水COD濃度在500 mg/L左右，污泥回流量控制為100%，水體溶解氧濃度在2～3 mg/L，生物池流速平均不小于0.3 m/s，連續運行。污泥馴化期間，每天做好各項水質指標和控制參數的測定。當二沉池出水清澈，SV30=30%時，可逐漸增加進水COD符合，直至全負荷運行。

7 經濟分析

該工程總投資為2107.93萬元。包括新增構(建)筑物、改造構(建)筑物、新增設備等直接投資1857.93萬元；設計費、調試費等間接投資250.00萬元。運行成本主要包括設備用電費、工人工資以及投加藥劑費等，運行費用總計84226.32元/d，折合噸水成本約為3.37元/噸水。

8 結語

(1)針對造紙行業中段水的水量大、COD含量高、懸浮物高、色度高、水中污染物濃度變化大等特點，采取分水分治方法：抄紙機廢水和制漿廢選用“收漿+初次沉淀+水解酸化”的組合處理工藝；紙漿木片洗滌廢水選用“篩濾+初次沉淀+UASB”的組合處理工藝；兩股廢水混合均勻后選用“好氧+Fenton+混凝沉淀”的組合處理工藝。

(2)目前，該出水處理工程運行穩定，中段廢水經該組合工藝處理后，出水水質達標率大于95%。

(3)我國造紙廠眾多、廢水產生量大，采用傳統工藝運行成本較高，故研發出一種處理效果好、運行成本低的全新污水處理技術是我國造紙行業污水處理發展的重要方向。

[1]李巡案,賀延齡,張翠萍,等.厭氧-好氧工藝處理造紙廢水工程實例及清潔生產[J].環境工程學報,2012,6(8):2595-2599.

[2]賈永強,李 偉,賈立莊,等.Fenton氧化深度處理高濃度造紙廢水的中試實驗[J].環境工程學報,2014,8(1):215-221.

[3]何爭光,孫少杰,韓艷萍.預混凝-Fenton氧化法深度處理廢紙造紙廢水研究[J]. 工業水處理,2014,34(12):46-50.

[4]王毓秀.論造紙中段廢水和廢紙造紙廢水的處理原則[J].農村生態環境,1999(1):33-36.

[5]張金菊,李 川,張瑜倩,等.中藥制藥行業生產廢水處理工程設計及運行[J].煤炭與化工,2016,39(7):155-157.

[6]苗紅霞.水解酸化-UASB-接觸氧化法處理可樂廢水改造工程的設計調試[J]. 資源節約與環保,2014(12):60-61.

[7]林金畫,鄭育毅.厭氧-好氧工藝處理啤酒廢水工程調試實例[J].環境污染與防治,2001(1):22-23,39.