废纸纸浆综合废水治理工程的研究

废纸纸浆综合废水治理工程的研究

冯  雷，张守健，张  岩，耿玉莲
（淄博市汇源环保设计院）

　　摘  要：本文针对废纸纸浆综合废水的特点，根据生产纸张品种，从源头治起，在生产过程中采取清洁生产工艺，提高废水循环利用率，降低清水用量，为零排放打下了坚实的基础。为了能满足生产需要，在废水治理中采取“物化+生化”的处理工艺，使污水经处理后各项指标均达到国家一级排放标准。
　　关键词：废纸制浆综合废水；清洁生产；零排放；沉淀气浮；生化

1  引言

    随着国家南水北调工程的开工，地方政府加大了对污染企业的管理，要求各污染企业对原有的治污设施进行改造，特别是以废纸为原料的造纸企业要求在2006年底前实现零排放。鉴于此，我们针对济宁市某纸业有限公司进行了技术改造。该企业年生产能力1.7万t，主要产品以牛皮箱板纸、高强纱管原纸为主，生产原料为废纸，日产废水4000m³，外排3000m³。经过改造以后，该企业产量未变，日产废水2000m³，外排300m³，吨纸消耗清水8m³，外排污水达到国家一级排放标准。该工程经过半年多的运行，产品质量及出水水质稳定，现对该工程做以下简要的介绍。

2  生产工艺的改造

    治理污染，我们本着从源头抓起的原则，力求在生产过程中采用新技术，降低吨纸用水量。这样既能节约资源降低生产成本，又能从源头控制污染。为此，在该工程的改造中，针对生产用水线路进行了较大的改动^[1]。
2.1  压缩清水用量
　　 在生产过程中对清水使用量严加控制，并采用一些节水措施，主要如下：
　　 （1）在不影响产品质量以及设备性能的情况下，最大限度提高清水循环使用率。首先，清水进入冷却设备（主要是空压机、冷缸、复卷机、压榨机等），然后收集，经过加压泵加压后用于洗涤毛布^[2]。具体做法详见图1。

  　　（2）在网案、毛布洗涤方面，采取高压移动水针来代替老式的扇形洗涤。经现场测定，洗涤毛布采用高压移动水针比扇形喷嘴节水90%。
　  （3）在网部成型方面，采用了高浓上网技术（上网浓度为1.5%），并且在生产过程中所用的浆料稀释水均采用网下白水。
　  （4）网部、压榨部的真空脱水用于网部的洗涤。
2.2  制浆上采用逆向回水路线
　　在纸浆方面引进芬兰奥斯龙清洁生产工艺——逆向回水路线。根据各工序对水质要求不同，对造纸网下白水、污水处理后出水、纸浆洗涤水进行合理利用，使造纸网下白水不出生产线，污水处理站仅处理经重复使用后剩余的纸浆洗涤水，纸浆洗涤水经过处理后代替清水用于浆料的稀释，清水仅用于辅料的稀释^[3]（详见图1）。
　　经过上述改造后，该公司吨纸仅消耗清水8m³，日产废水2000m³，外排300m³。
2.3  污水处理站的废水来源及水质
2.3.1  废水来源及水量
　　经过改造以后,污水处理站的废水主要来源于制浆车间的碎解、筛选、除渣、洗涤等工序，由于采用间歇式打浆，废水排放不稳定，存在着一定的周期，约2.5h一个周期（峰值90m³/h，峰谷20m³/h），日排放废水2000m³。
2.3.2  污水水质及排放标准
　　由于该公司主要利用废纸为原料，水质不稳定，变化较大，特别是COD_Cr波动较大，具体情况详见表1。市地环保部门要求该公司执行GB 8978-1996中一级排放标准。

表1  水质情况一览表

3  污水处理站的工艺流程

3.1  该公司原来工艺流程
　　1997年该公司配套建设一座污水处理站，主要采用物化处理方法，详见图2。

 图2  公司原有污水处理流程示意图

　　经过近几年的运行，处理效果一般，不能满足当前环境保护的要求，而且此工艺流程中存在着如下几方面的问题：
　　（1）沉沙沟不起应有的作用，主要原因如下：
　　a：污水处理站离车间较远（500m），而且采用明渠连接，坡度较小。
　　b：沉沙沟无排泥设施。
　　（2）调节池采取S型布水，由于S型廊道过宽，流速太低，造成调节池污泥存量较多，并且，调节池无排污设施，因此起不到水量调节作用。
　　（3）微滤机采取水力驱动，当浆料过大时，无法正常运转。
　　（4）现有废水处理设施无法满足现在排放标准的要求。
3.2  改造后的工艺流程
　　为了节约资金，缩短工期，该公司于2003年元月份对原有的污水处理站进行改造，并充分利用了原设施，具体流程见图3，各构筑物详见表2。  

 图3  改造后污水处理工艺流程示意图

表2  各构筑物一览表

3.2.1  预处理
    该工艺过程中，预处理主要包括格栅、曲面斜网、调节沉淀池、沉淀气浮池。
　　（1）格栅主要拦截废水中的塑料皮，采取筛网与格栅相结合，以便于浆料的回收，同时也为后道工序打下基础。
　　（2）曲面斜网采用120目的熟料尼龙网进行浆料回收。
　　（3）调节沉淀池主要起到均衡水量、水质、去除比重较大的悬浮物的作用，污泥通过特制的吸泥机排放到污泥浓缩池中。
　　（4）沉淀气浮池采取斜板沉淀与压力溶气气浮相结合。此种工艺比较先进，结构比较合理，运行效果比较稳定。
3.2.2  生化处理
　　该工艺中的生化处理采取生物接触氧化法。设计上采取新老结合，容积负荷取2.5KgBOD₅/m³·d，布水方式采用多点布水，“S”推流式曝气装置采用新型推流式旋转曝气器。通过工程实践，氧化利用率在18％左右，能耗较低，而且在氧化池中使用了生物催化剂，药剂弥补了废水中氮、磷的不足，使生物生长曲线比较稳定 ^[1] （从生物培训到挂膜仅用了15天）。
3.2.3  气浮池
　　在生物接触氧化池后，为了去除脱落的生物膜，通常使用二沉池。本工程为节约投资充分利用现有设备，以气浮池代替二沉池，能达到同样的效果。
3.3  主要设备
    该工艺采取的主要设备详见表4。

表4  主要设备一览表

3.4  污泥处理
　　本工艺过程中污泥产量主要来源于调节沉淀池、沉淀气浮池以及气浮池，污泥以泥砂、细小纤维、脱落生物膜为主。经过污泥浓缩后，经带式压滤机脱水后，外运填埋。

4  运行效果

　　整个改造工程于2004年2月底竣工。经过近半年的运行，处理效果稳定，产品质量未因采用回用水引起波动，经环保部门的现场取样监测，各项指标均达到了国家一级排放标准。各处理单元运行效果详见表5。

表5  污水处理运行情况一览表

5  处理成本分析

5.1  工程总投资
　　本工程属改建工程，充分利用原有的建筑以及设备，总共投资90万元，其中直接用于污水处理站改造60万元（各项费用详见表4），加上前期投资污水处理站总造价在130万元左右。
5.2  劳动定员
　　改造完成以后，污水处理站主要设置以下岗位：加药岗位、污泥脱水岗位、生化岗位。因此污水处理站总定员11人，实行三班制，每班3人，一名站长，一名化验员兼替班。
5.3  动力消耗
　　本工程在改造时就注意尽量降低能耗，整个污水处理站总运行功率只为60kW，其中生化池供氧需用30kW，占整个污水处理站用电量的50％。
5.4  药剂消耗
　　污水处理站所用药剂主要是PAC（聚合铝）、PAM(聚丙烯酰胺)，生物催化剂以及少量的盐酸（在造纸洗涤毛布时使用）。PAC主要投加到沉淀气浮池中，平均吨水约用0.5％；PAM主要用来污泥脱水，向沉淀池中投加量较少，平均吨水约用0.001％；生物催化剂主要用在生物接触氧化池中，每天约用40kg，由于本车间所使用的设备较小，维修费用较低，化验室所消耗的费用在此也忽略不计。
5.5  污水处理总费用
    总费用＝人员工资＋动力消耗＋药剂消耗＋设备拆旧＋维修费用
　　＝60×11/30×2000+60×24×0.8×0.5/2000+(340+240+100)/2000+1300000/15×12×30×2000+0
　　＝0.81（元/m³）
    处理1t污水使其达到国家一级排放标准约需用0.81元。

6  工程结论

　　（1）以废纸为原料的造纸废水，由于原料不稳定，造成水质变化大，因此在设计中，特别是物化系统，耐冲击系数应大一些。
　　（2）在推进式生物氧化池中，应考虑多点进水，避免局部容积负荷过大。
　　（3）生化系统在启动初期应注意生物相的变化，注意废水的pH值的变化，并控制在6.5～7.5之间。
　　（4）生化系统在运行过程中应保持充足的营养，本工程中运用的生物催化剂效果好，易于控制，利用率较高。
　　（5）调节沉淀池考虑排泥设备。
　　（6）根据PAC与pH值的关系（见图4），正确的控制加药量，及时调整pH值。
　　（7）本工程中废水经过处理后，直接用于生产，回用率在90％左右，而且对生产产品质量无影响，为下一步的零排放打下了坚实的基础。
　　（8）在生产过程中采用清洁生产工艺，逆向回水路线比较成功，值得借鉴。

参考文献：

[1] 张自杰编.《环境工程手册.水污染防治卷》[M].北京.高等教育出版社1996.638-655
[2] 高玉洁编.《废纸再生实用技术》[M]. 北京. 化学工业出版社.2003.9.347-385
[3] 武书彬,何北海,平清伟等编.《制浆造纸清洁生产新技术》[M].北京. 化学工业出版社.2003.9.127-181

The Analysis of The Engineering For Sewage ComprehensiveTreatment

in JiNing LingYu Papermaking Limited Company

FengLei，Zhang ShouJian，ZhangYan，Geng YuLian

(ZiBo HuiYuan Environmental Protection Designing Insitute)

Abstract:According to the fact situation for the sewage comprehensive treatment, the company comes up with an idea for treating begin with the source, cleaning in the course of producing, making use of the wastewater cyclically , as a result of the rate of reuse can reach the ninty percent , and there have done spade work for the zero drainage . Due to adopt physical chemistry and biochemical action process , the all indexes of the treated wastewater attain the goal of the drainage standard of the state grade I .

Keywords:comprehensive papermaking sewage；clean produce；zero-pollution drainage；sediment & floatation；biochemical action；artificical wetland