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浅谈脱墨废水处理工艺工程应用

2019/11/19 阅读:

摘要:本工艺以2018年运行为研究对象,分析采用辐流沉淀+气浮+生化+砂滤+FENTON联合工艺处理脱墨废水的工艺特点及运行效果。结果表明,本工艺可稳定运行,COD去除率、SS去除率,BOD去除率均达98%左右,出水可达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(DB35/1310-2013),稳定排放,且运行成本约为1.3元/吨水。

关键词:脱墨废水;辐流沉淀;气浮;生化;FENTON

引言

利用废纸脱墨制浆,能有效解决造纸资源短缺的问题,然而脱墨废水存在COD、SS、色度等污染物浓度高、有机污染物难降解、废水水量大、水质不稳定等问题,若未经处理直接排放将造成严重的环境污染,因此有必要在生产中寻找解决方案,对脱墨废水进行有效处理[1-2]。泉州华祥纸业有限公司位于福建省晋江市,主要采用废纸脱墨制浆技术生产薄页包装纸、拷贝纸等多种纸品,通过将废纸浆循环回用于生产各工段中,大大降低了原木浆使用量,提升了废纸浆的回收利用率,然而产生的脱墨废水含有大量的难降解有机污染物、胶粘物、纤维素等,易造成环境污染问题。为积极响应“十三五规划”,实现清洁生产,本工艺以泉州市华祥纸业有限公司的脱墨废水为研究对象,分析采用辐流沉淀-气浮-生化-砂滤-Fenton组合工艺对脱墨废水的处理效果。本工艺具有运行成本低,污染物去除率高、自动化水平高等优点,出水可达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(DB35/1310-2013),实现了环保、安全、经济的目标。

1设计规模及脱墨废水水质

本工艺处理规模为30000m3/d物化+20000m3/d生化+3000m3/d深度治理。脱墨废水水质如表1所示:

2废水处理工艺

2.1工艺流程

黄丽珠等[3]研究表明,在最佳运行条件下,Fenton氧化工艺可保证处理出水COD浓度≤60mg/L,色度≤30倍,COD去除率为85.5%。李志健等[4]研究了PAC、PAM对废纸脱墨废水的混凝效果,结果表明,当PAC投加量=150mg/L时,PAM投加量=2.0mg/L时,COD去除率为56.2%,SS去除率为90.3%。王彩芹等[5]采用混凝沉淀-厌氧-AB氧化沟联合处理工艺处理造纸废水,结果表明,运行费用为1.3元/吨水。针对脱墨废水的研究现状,本工艺采用辐流沉淀-气浮-生化-砂滤-Fenton组合工艺对脱墨废水进行处理,具有运行成本低,管理方便,处理效果好的优点,COD去除率可达90%以上,吨水运行成本约为1.3元,工艺流程如图1所示。(1)格栅脱墨废水首先通过设置在排水渠上的自动格栅过滤以去除粗大杂质,然后流入集水池贮存。集水池出水再流入斜滤网,进一步去除纤维、胶粘物等污染物,再将获得纤维素、胶粘物等杂质循环回用至车间,进一步降低原料成本,实现清洁生产的目标。(2)辐流式沉淀池本工艺采用辐流式沉淀池作为初沉池,进一步去除悬浮物,初沉池池底的污泥送到纸板污泥池贮存,用于制造污泥纸板。(3)气浮机为降低悬浮物对生物处理的不利影响,本工艺将初沉池出水与提升泵入口处加入的絮凝剂混合后一同进入气浮机,利用超效浅层气浮机作用原理,使脱墨废水中的细小纤维、胶粘物、填料等杂质附着在释放的微小气泡上,并上浮形成悬浮物泥层,经移动刮板刮除。气浮净化后脱墨废水自流至中间水池,约50%的澄清水用泵送到生产车间回用,其余脱墨废水送入后续生物处理工段进行处理。气浮具有动力消耗低、药品用量少、处理效果好等优点,其SS、COD去除率均高于沉淀法,可大大降低后续处理工艺的污染负荷。(4)生化池生化系统由生物选择池及改良型氧化沟配套新型高效供气式低压射流曝气工艺组成,做到厌氧、缺氧、好氧的有机协调结合,加之驯化的优势菌种辅以氮肥、磷肥补充营养源,处理脱墨废水效果显著。曝气池设计运行参数:MLSS=4000mg/L,SVI=60-140,污泥回流比80-100,污泥产率0.6kgMLVSS/kgBOD5。(5)砂滤池为确保出水水质稳定达标排放,本工艺采用普通快滤池对二级生化处理后脱墨废水进一步处理,利用微混凝过滤原理进一步去除脱墨废水中剩余的SS和COD,并优化出水水质,确保在来水水质波动及冬季气温较低时系统出水稳定达标。(6)Fenton深度处理系统Fenton氧化技术是利用催化剂Fe2+催化H2O2产生²OH,氧化有机物,从而将有机物降解形成小分子有机物或矿化形成无机物的一种技术。Fenton工艺在酸性条件下时,Fe2+能催化H2O2产生²OH,进而氧化COD,实现难降解有机污染物的高效去除。FENTON反应池内的pH值将通过投加H2SO4来实现自动监控和调节。FENTON反应池内的pH值将通过PH计及PLC控制H2SO4的投加量实现调节。

2.2主要构筑物和设备参数

(1)格栅2个,栅条间距10mm,尺寸:1³1.2m。集水池,1座,尺寸10³8³4m,有效水深h=3m。(2)辐流式沉淀池辐流式沉淀池共4座。2座直径为D1=20m,有效水深为h1=3.5m,设计负荷Q1=0.67m3/m2²h;2座直径为D2=32m,有效水深为h2=4m,设计负荷Q2=0.52m3/m2²h。设有4台电磁流量计和4套液位自动控制系统,用于自动控制进水。采用2台尺寸单周边传动刮泥机(功率P=0.75kW)和2台双周边传动刮泥机(功率P=0.75³2kW)进行刮泥。污泥泵采用螺杆泵,共7台(3台扬程H=60m,流量Q=30m3/h;4台扬程H=60m的污泥泵,流量Q=50m3/h),并配有6台混流泵(3台扬程8m,流量Q=250m3/h;3台扬程8m,流量Q=450m3/h)。(3)气浮机无锡麦斯特超效浅层气浮机4台。2台直径D1=10m,Q=5000m3/d;2台直径D2=15m,Q=10000m3/d。4套液位控制系统和5台G60-1螺杆泵(功率P=5.5KW,扬程H=60m)。(4)生化池采用氧化沟工艺,设1座生物选择池,尺寸14³10³6.8m,有效水深h=6m和1座曝气池,尺寸80³46³6.4m,有效水深h=5.8m,配有252套供气式低压射流曝气器(供气量60m3/h),3台循环水泵(扬程H=6m,功率P=37kW,流量Q=1680m3/h)和4台罗茨鼓风机(功率P=90kW,3用1备)。(5)砂滤池1座,尺寸16³28³4m,配有2台反冲洗泵(扬程H=12.3m,流量Q=1035m3/h,功率P=55kW,1用1备),以及1台反冲洗水泵(扬程H=50Bar,流量Q=25m3/h,功率P=7.5kW)。(6)Fenton深度处理系统本工艺Fenton深度处理系统包括FENTON混凝反应池(反应时间80min)与斜板沉淀器(2座,尺寸6.6³2.25³3.9m,处理能力3000m3/d,过流流量Q=125m3/h,材质碳钢防腐)。混凝反应池包括Fenton氧化罐(Φ3.7mx5.0m(4.5),V=48m3),pH回调罐(Φ3.7mx5.0m(4.5),V=48m3),絮凝罐(Φ3.7mx5.0m(4.5),V=48m3),硫酸储罐(Φ1.6mx3.0m,V=6m3),硫酸亚铁储罐(Φ2.0mx3.3m,V=10m3),双氧水储罐(Φ2.0mx3.3m,V=10m3),絮凝剂溶解罐(Φ1.5mx1.5m,V=2m3)废水中的SS及絮体在斜板沉淀器中絮凝下沉,污泥通过污泥泵输送到现有污泥处理系统进行处理,清液达标排放。本工艺Fenton深度处理系统配有2台空气压缩机(Q=0.5Nm3/min,P=0.7MPa,1用1备),2台反冲洗水泵(Q=15m3/h,H=18m,1用1备),1台硫酸卸料泵(Q=10m3/h,H=10m),2台硫酸投加泵(Q=0~75L/h,P=0.3MPa,1用1备),2台硫酸亚铁投加泵(Q=0~750L/h,P=0.3MPa,1用1备),1台双氧水卸料泵(Q=10m3/h,H=10m),2台双氧水投加泵(Q=0~150L/h,P=0.3MPa,1用1备),1台氢氧化钠卸料泵(Q=10m3/h,H=10m),2台氢氧化钠投加泵(Q=0~150L/h,P=0.3MPa,1用1备),2台絮凝剂投加泵(Q=0~500L/h,P=0.3MPa,1用1备)。

3运行效果

本工艺采用2018年运行作为研究对象,运行效果如图3所示。由图2可知,脱墨废水的进水COD、SS和BOD5浓度均很高,且12月的进水污染物浓度处于最高值,进水COD浓度最高值为2280.37mg/L,SS浓度最高值为1647.25mg/L,BOD5浓度最高值为612.03mg/L。由于脱墨废水的进水污染物浓度与废纸的种类有关,因此脱墨废水污染浓度呈现变化。由图3可知,本工艺出水COD基本维持28mg/L左右,出水SS和BOD5基本维持在10mg/L左右,且COD去除率、SS去除率,BOD去除率均达98%左右,处理效果较好,出水稳定排放。此外,本工艺在运行过程中还要严格控制前端气浮池PAC和PAM投加量,保证处理效果,并最大程度的优化生物池的污泥活性,有效降低FENTON处理系统脱墨废水的进水污染物浓度,进而降低FENTON深度处理系统的运行成本,以保证整套工艺运行成本控制,实现高效、低成本运行。

4结论

(1)本工艺采用辐流沉淀-气浮-生化-砂滤-Fenton组合工艺对脱墨废水进行处理,具有运行成本低,管理方便,处理效果好的优点,COD、SS、BOD5去除率均可达98%左右。(2)本工艺可持续稳定运行,达标排放,运行成本约为1.3元/吨水。

参考文献

[1]唐国民,赵朝根,何北海.废纸脱墨废水的污染特征及其处理技术[J].云南环境科学.2004,23(04).55-58.

[2]李桂新,高廷东.脱墨废水处理工程实例[J].给水排水.2005,31(08):59.

[3]黄丽珠,张燊,陈华东.Fenton氧化法处理造纸废水的研究[J].工业用水与废水.2016,47(06):36-37.

[4]李志健,张志海.PAC和PAM对脱墨废水混凝效果的研究[J].西南制浆造纸.2006,35(01):25-26.

[5]王彩芹,聂威.混凝沉淀-厌氧-AB氧化沟工艺处理造纸废水[J].工业用水与废水.2018,49(02):68-69.

作者:苏凤全 单位:福建省晋江优兰发纸业有限公司

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