造紙廢水處理單元臭氣治理

沈海濤

（浙江景興紙業(yè)股份有限公司，浙江平湖，314214）

造紙廢水處理中諸多過程會產(chǎn)生大量臭氣，其主要成分有硫化氫（H2S）、氨氣（NH3)、揮發(fā)性有機氣體（VOCs）等[1-2]。其中，厭氧反應(yīng)池及污泥干化區(qū)的濃度最高，厭氧池產(chǎn)生的大量H2S 及NH3主要是由于造紙過程使用硫酸鋁，致使廢水中含有硫酸根（約700 mg/L），厭氧系統(tǒng)硫還原菌將其還原為H2S。同樣氮類輔料投加及廢水處理過程中補充的尿素及磷酸二氫銨，經(jīng)過厭氧反應(yīng)后過剩的氨氮會部分進行氨氧化作用轉(zhuǎn)化為NH3。因為污泥調(diào)制過程投加干石灰粉，污泥干化區(qū)產(chǎn)生了大量H2S 及NH3氣體等，另外污泥從濃縮池內(nèi)抽過來時已經(jīng)在濃縮池內(nèi)相當(dāng)于厭氧發(fā)酵過（停留時間較長），污泥內(nèi)含有H2S與NH3。利用相關(guān)除臭設(shè)備或填料進行生物降解，去除廢水處理過程中產(chǎn)生的致臭成分，凈化后可直接排入大氣。目前國內(nèi)造紙廠通用除臭工藝有：生物滴濾塔工藝、低溫等離子工藝、光催化氧化工藝等[2-3]。這些設(shè)備的整體使用壽命都不低于15 年，但從去除效率的穩(wěn)定性及運行成本方面考慮，又有著各自明顯的局限性。比如傳統(tǒng)箱式生物濾池滴濾是一個固定床，無洗滌功能，傳質(zhì)效率低，生物穩(wěn)定性差，不耐負荷沖擊，只適合于低濃度（H2S＜100 mg/L）臭氣處理，濃度高時會產(chǎn)生生物膜死亡、濾床堵塞甚至垮塌的問題。單工藝往往難以適用于整個廢水廠的除臭要求，因此研究并應(yīng)用組合法來處理廢水廠臭氣十分必要[4-5]。

本研究考慮利用生物法與化學(xué)法相結(jié)合，即活性污泥噴淋吸收-生物濾床過濾-化學(xué)除臭組合工藝，采用曝氣池好氧混合液進行連續(xù)噴淋洗滌，吸收效率高，傳質(zhì)效果好，同時無懼毒性物質(zhì)和負荷沖擊，只要廢水廠曝氣池運行正常，即可提供源源不斷的生物源。

整套組合工藝滿足以下參數(shù)：①前段污泥吸收洗滌：采用活性污泥洗滌吸收，對臭氣進行增濕、除塵、水溶性、酸性臭氣吸收的預(yù)處理。平均流速2 m/s，接觸時間8 s。②中段生物濾床微生物降解：以分解吸收H2S和VOCs等揮發(fā)性廢氣為主。平均流速0.5 m/s，接觸時間8 s，散水頻率2～24 次/d，延續(xù)時間5～15 min。③后段化學(xué)洗滌：通過補入少量液堿（30%）對殘余的有機揮發(fā)性成分、H2S、NH3深度凈化，使達到或優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。平均流速2 m/s，接觸時間4 s。

1 工藝設(shè)計及主要設(shè)備參數(shù)

1.1 廢氣來源及特征

本廢紙制漿造紙廠主要生產(chǎn)瓦楞原紙、箱紙板、白面牛卡紙，生產(chǎn)過程廢水主要為造紙白水及碎解過程排水。

處理氣量按池容數(shù)據(jù)計算，本廢紙制漿造紙廠共有兩套廢氣處理設(shè)備，總設(shè)計風(fēng)量分別為55000 m3/h 和10000 m3/h，溫度為室外常溫。廢氣的主要來源是生物法處理廢水過程中以硫化氫（H2S）、氨氣（NH3）為主揮發(fā)進入大氣的有害氣體。其中，H2S 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下無色、低濃度時有臭雞蛋氣味、有劇毒的酸性氣體；NH3是一種無色有刺激性氣味的氣體。

1.2 除臭工藝

造紙廢水處理過程中產(chǎn)生的廢氣具有成分復(fù)雜、濃度相對較高、一般都偏酸性且不穩(wěn)定（會產(chǎn)生瞬間波動及負荷沖擊）等特點，因此本研究選用噴淋吸收-生物濾床過濾-化學(xué)除臭組合工藝。目前該工藝技術(shù)最成熟，除臭效果相對最好，且具有占地小、投資省、運行費用小、操作管理簡便、維護工作量少等明顯優(yōu)勢。具體臭氣處理工藝流程如圖1所示。

（1）噴淋洗滌段生物洗滌

圖1 臭氣處理工藝流程

噴淋洗滌段，可加強除臭設(shè)備去除雜質(zhì)、增濕除塵的能力。采用曝氣池含微生物液體作為噴淋液（MLSS 15g/L），可以循環(huán)噴淋。在后續(xù)的生物降解處理段，廢氣中的污染物與填料上的微生物接觸，被微生物捕獲降解、氧化，使污染物分解。

（2）生物降解段

生物降解段采用生物滴濾床工藝，延長臭氣與生物填料接觸時間，同時裝填生物填料加強惡臭組分去除效率。該段pH 值、溫度等條件保證適宜處理硫系及碳氫化合物微生物生長繁殖的環(huán)境。填料的使用壽命≥15年。

（3）尾氣深度處理段

尾氣深度處理段是確保系統(tǒng)氣體達標(biāo)排放的保險環(huán)節(jié)。尾氣深度處理段包括水泵、液堿補入管路、液位計和配套的管道閥門等。惡臭氣體經(jīng)收集后進入預(yù)處理段進行洗滌、溫度調(diào)節(jié)、除塵及增濕；再進入生物降解處理段，去除H2S、NH3；若進氣濃度較高，則有尾氣深度處理段來保證除臭效果。尾氣處理段安裝有配套pH 自動控制系統(tǒng)，采用自動投加NaOH 溶液確保系統(tǒng)pH 值為9～11，堿性條件主要是去除殘留H2S，而殘留NH3的去除還是通過其自身極易溶于水的性質(zhì)，溶解于噴淋液中去除。

1.3 除臭設(shè)備選型

除臭系統(tǒng)設(shè)計處理單元及風(fēng)量見表1。

（1）除臭塔塔體

除臭塔主體為玻璃鋼材質(zhì)結(jié)構(gòu)，配置風(fēng)管接口、管道接口、填料收納架、填料、檢修門、噴淋散水裝置等。

（2）生物除臭填料

生物除臭填料采用火山巖填料，使用壽命≥15年。系統(tǒng)設(shè)置觀察窗，方便查看填料結(jié)膜情況。

填料具有以下特點[6-7]：①比表面積大、堆積密度小、具有良好的保濕性和透氣性；②抗強酸、耐腐蝕、使用過程中無壓密；③填料使用正常運行期間不需更換；④能夠全部或部分會腐爛、老化和風(fēng)化的填料不被接受。

（3）除臭風(fēng)機

表1 除臭系統(tǒng)設(shè)計處理單元及風(fēng)量

選型的風(fēng)機應(yīng)具有高效、節(jié)能、防腐蝕、低噪聲、壽命長等特點[8]。除臭系統(tǒng)排風(fēng)機需與對應(yīng)除臭設(shè)備配套供應(yīng)。風(fēng)機額定風(fēng)量以工作環(huán)境溫度20℃、濕度65%為準(zhǔn)，總絕對效率應(yīng)≥80%。排風(fēng)機應(yīng)為變頻調(diào)速，根據(jù)具體工況，及時調(diào)整轉(zhuǎn)速，確保風(fēng)量滿足設(shè)計處理臭氣量的要求，并有10%的風(fēng)量余量。

1.4 除臭主體設(shè)備參數(shù)

CWPD 型噴淋吸收-生物濾床過濾聯(lián)合除臭設(shè)備主要設(shè)備規(guī)格型號參數(shù)見表2。

1.5 廢氣測試方法

廢氣測試項目與方法如表3所示。

2 實際運行數(shù)據(jù)

該工藝持續(xù)運行200 余天，各工藝段運行平穩(wěn)，其中活性污泥噴淋流量為200 m3/h，化學(xué)噴淋液每天補入液堿（30%）200 kg。

（1）CWPD-55000 成套系統(tǒng)：活性污泥噴淋段，污泥噴淋流量為130 m3/h，循環(huán)液每日更新一次，排空至后端曝氣池內(nèi)繼續(xù)生化處理。生物過濾噴淋液每日更新一次，排放至前段廢水處理集水井內(nèi)。化學(xué)洗滌塔內(nèi)液堿每日補充2 次，每次65 kg。洗滌液每星期更換一次。具體處理數(shù)據(jù)如表4所示。

（2）CWPD-10000 成套系統(tǒng)：污泥池除臭系統(tǒng)活性污泥噴淋段，污泥噴淋流量為70 m3/h，循環(huán)液每日更新一次，排空至后端曝氣池內(nèi)繼續(xù)生化處理。生物過濾噴淋液每日更新一次，排放至前段集水井內(nèi)。化學(xué)洗滌塔內(nèi)液堿每日補充2 次，每次35 kg。洗滌液每星期更換一次。具體處理數(shù)據(jù)如表5 所示。

從表4 可以看出，臭氣（收集于集水井、初沉池、酸化池、厭氧塔頂?shù)龋┲蠬2S 平均濃度387 mg/m3，NH3平均濃度為266 mg/m3。經(jīng)前段活性污泥噴淋后，H2S 濃度降至185 mg/m3，NH3濃度降至120 mg/m3。中段生物濾床微生物降解后，H2S 濃度降至92 mg/m3，NH3濃度降至67 mg/m3。后段化學(xué)噴淋洗滌后H2S 濃度小于0.2 mg/m3，NH3濃度小于3 mg/m3，臭氣濃度759。

表2 主要除臭設(shè)備參數(shù)

表3 廢氣測試項目與方法

表4 污水池除臭系統(tǒng)去除效果

表5 污泥池除臭系統(tǒng)去除效果

表6 主要臭氣組分15 m煙囪排放口的速率檢測結(jié)果 kg/h

表7 次要臭氣組分15 m煙囪排放口的速率檢測結(jié)果 kg/h

從表5 可以看出，污泥池排氣系統(tǒng)經(jīng)過三段洗滌噴淋后，H2S 濃度小于0.2 mg/m3，NH3濃度小于5 mg/m3，臭氣濃度812。

表6所示為主要臭氣組分15 m煙囪排放口的速率檢測結(jié)果。從表6可以看出，其主要臭氣組分的15 m煙囪排放口速率遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)排放限值。

對于造紙廢水處理過程產(chǎn)生其他廢氣組分也進行了全檢（包括三甲胺、二硫化碳、苯乙烯、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫），具體結(jié)果見表7。從表7 可知，次要臭氣組分15 m 煙囪排放口的速率遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)排放限值。

3 結(jié) 論

選用CWPD 噴淋吸收-生物濾床過濾-化學(xué)除臭聯(lián)合除臭設(shè)備對廢紙制漿造紙廠廢水處理過程中的主要臭氣H2S、NH3具有較高的去除效率，最終在15 m 煙囪排放口的H2S 及NH3排放速率均符合我國GB 14554－1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的要求。