某造纸厂废水处理改造工程实例

朱召军，张红川，张瑜倩

(河南省正大环境科技咨询工程有限公司，河南 郑州 450002)

河南某造纸厂生产废水主要包括纸浆木片洗涤废水、抄纸机废水以及自制浆废水。制浆木片洗涤废水具有水量大、COD含量高、悬浮物高、色度高、水中污染物浓度变化大的等特点，该股废水设计处理规模8000 m3/d；抄纸机废水和制浆废水是化学法制浆生产过程中产生的除黑液外的全部废水，外排的中段废水是提取黑液后的蒸煮浆料在洗浆、筛选、漂白以及打浆

中所排放的废水，这部分废水具有水量大、污染物负荷相对较高、BOD5/COD低，可生化性较差、SS浓度高等特点，该股废水设计处理规模17000 m3/d。

1 设计进、出水水质

根据业主提供的废水水质情况及要求，确定该废水处理工程进水水质及排放标准，见表1。

表1 废水水质及排放标准

2 现有污水处理厂工艺流程及存在的问题

图1 现有污水处理厂工艺流程图

Fig.1 Process flow chart of existing sewage treatment plant

该造纸厂现有一座处理规模为25000 m3/d的污水处理站，其工艺流程如图1所示。

由于现有污水处理站建成时间久，出水要求标准低，且部分处理工段存在问题：(1)原水污染物含量高，简单沉淀后直接进入好氧池，造成好氧池负荷高，出水不达标；(2)百乐克澄清池采用自然沉淀，沉淀效果差；(3)气浮系统停留时间短，反应

不彻底，且加药量大，运行成本高。

3 废水处理工艺流程

根据该行业类似生产废水处理工程的实际案例[1-4]，结合本项工程的水质、水量及出水要求，为达到用最低的建设费用和运行成本取得最佳的出水效果的目的，采取分水分治的处理方法，详细工艺流程见图2。

图2 废水处理工艺流程Fig.2 Flow chart of wastewater treatment process

4 主要构筑物及设计参数

(1)圆筒筛滤。采用现有。尺寸为Φ2×8m。

(2)龙门架抓斗清渣池。利用现有。尺寸为60×20×4 m。

(3)初沉池。利用现有平流沉淀池改造。尺寸为60×20×4 m，钢混结构，混凝反应区尺寸5×5×5 m，2座，停留时间35.3min；沉淀区尺寸55×20×5 m，表面负荷0.36 m3/(m2·h)。设置搅拌机2台，行车式泵吸泥机1台。

(4)中间水池。新建。尺寸为10×6×4.3 m，钢混结构，有效容积240 m3。设置潜污泵3台，2用1备。

(5)UASB反应器。新建，3座。尺寸为Φ15×10 m，碳钢结构，容积负荷2.35 kgCOD/(m3·d)，水力负荷0.63 m3/(m2·h)。设置三相分离器、水封罐、布水器、流量计、排泥系统等。

(6)格栅渠。新建。尺寸为10×3×4.8 m，钢混结构。设置机械细格栅2台，无轴螺旋输送机2台，电动启闭机2套。

(7)集水池。新建。尺寸为13×8×6.3 m，钢混结构，有效容积291.2 m3。设置潜污泵4台，3用1备。

(8)收浆系统。新建。尺寸为20×4.4×2.3 m，砖混结构，表面负荷9.5 m3/(m2·h)。设置滤网面积90 m2。

(9)初沉池。新建。混凝反应区为15×5×4 m，钢混结构，反应时间19.6min；沉淀区尺寸为70×15×4 m，钢混结构，表面负荷0.81 m3/(m2·h)。设置行车式刮吸泥机1台。

(10)中间水池。利用现有集水池改造。尺寸13×9×5 m，钢混结构，总容积468 m3。设置潜污泵3台，2用1备。

(11)水解酸化池。新建，2座。尺寸为25×20×6.3 m，钢混结构，上升流速0.71 m/h，停留时间8.5 h。设置组合填料3000 m3，布水系统和排泥系统。

(12)初沉池。利用现有。尺寸为75×10×5.5 m，钢混结构，表面负荷1.39 m3/(m2·h)。设置行车式泵吸泥机1台。

(13)生物选择池。利用现有。尺寸为75×10×5.5 m，钢混结构，停留时间3.6 h。

(14)好氧池。利用现有，3座。尺寸为75×35×5.5 m，污泥负荷0.079 kgBOD5/kgMLSS·d。设置旋切式曝气器15750套。

(15)二沉池，利用现有。尺寸为70×20×5.5 m，钢混结构，表面负荷0.74 m3/(m2·h)。设置行车式泵吸泥机1台。

(16)中间水池。新建。尺寸为20×5×5.5 m，钢混结构，有效容积500 m3。设置潜污泵4台，3用1备。

(17)Fenton池。新建。调酸池尺寸为9×8×5 m，1座，钢混防腐，停留时间18.7min；反应池尺寸为6.6×6.6×5m，4座，钢混防腐停留时间45min；中和池尺寸为9×8×5m，1座，钢混防腐，停留时间18.7min；脱氧池尺寸为9×8×5m，1座，钢混结构，停留时间18.7min。设置pH控制器3套，空气搅拌系统。

(18)混凝沉淀池，利用原澄清池改造。混凝反应区尺寸为20×5×5m，钢混结构，反应时间26min；沉淀区尺寸为70×20×5 m，钢混结构，表面负荷0.74 m3/m2·h。设置机械搅拌机4台，行车式泵吸泥机1台。

(19)污泥贮池、污泥浓缩池、风机房、配电室等均利用原有，新增加药系统3套。

5 处理效果及分析

废水处理各工段出水水质见表2。

表2 废水处理各工段出水水质

表2(续)

6 主要生化工段调试运行

根据本工程处理工艺流程，对各关键设备和单体进行充水单机调试及联动调试，具体操作如下[5-7]：

6.1 水解酸化池

水解酸化池污泥接种量一般不应小于有效池容的8%～10%(浓缩污泥)，污泥投加量与温度成反比，与启动速度成正比。在20～35℃时，低浓度、小水量进水一周，监测处理效果，在微生物生化条件正常条件下，污水中逐渐出现絮状物质，填料上逐渐挂膜，然后，在原来的基础上加大污水投加量及污染物浓度，直到水中有了大量的微生物且填料挂膜已经达到一定厚度，完成菌种的驯化，才可以连续进水，不间断的运行。

6.2 UASB反应器

启动阶段：向UASB反应器中投加的污泥应为具有一定产甲烷活性的消化污泥(含固率80%)，污泥接种量一般为UASB反应器有效池容的30%，最少15%，最多60%。低浓度进水，初始COD浓度为2000 mg/L，然后逐步提高有机负荷直到可降解的COD去除率达到80%。

初始运行阶段：采用间歇进水法，反应器的容积负荷由0.1 kgCOD/(m3·d)分多次逐步提升到2.0 kgCOD/(m3·d)。当COD去除率达到80%或出水有机酸浓度低于200mg/L时，进水可改为连续进水。该阶段需每日监测pH值、COD、ALK、VFA、SS等项目，若出水VFA小于3 mol/L，VFA/ALK小于0.3，表示UASB系统运行正常。

颗粒污泥形成阶段：初始运行阶段完成后，反应器已具有一定的污染物去除能力，此阶段反应器的容积负荷由2.0 kgCOD/(m3·d)逐次增加0.1 kgCOD/(m3·d)，操作所需时间由几天到几周不等，需经多次重复操作方可达到设计指标。该阶段可能出现轻微污泥膨胀现象，出水中出现细小非分散或部分絮状污泥，这种现象属于正常，且有利于颗粒化污泥的形成。

6.3 好氧池

该处理工段采用连续式培养方法，在连续进水、连续出水的情况下进行活性污泥的驯化。根据池子的有效容积，按3 g/L计算投加的干污泥量，初始进水COD浓度在500 mg/L左右，污泥回流量控制为100%，水体溶解氧浓度在2～3 mg/L，生物池流速平均不小于0.3 m/s，连续运行。污泥驯化期间，每天做好各项水质指标和控制参数的测定。当二沉池出水清澈，SV30=30%时，可逐渐增加进水COD符合，直至全负荷运行。

7 经济分析

该工程总投资为2107.93万元。包括新增构(建)筑物、改造构(建)筑物、新增设备等直接投资1857.93万元；设计费、调试费等间接投资250.00万元。运行成本主要包括设备用电费、工人工资以及投加药剂费等，运行费用总计84226.32元/d，折合吨水成本约为3.37元/吨水。

8 结语

(1)针对造纸行业中段水的水量大、COD含量高、悬浮物高、色度高、水中污染物浓度变化大等特点，采取分水分治方法：抄纸机废水和制浆废选用“收浆+初次沉淀+水解酸化”的组合处理工艺；纸浆木片洗涤废水选用“筛滤+初次沉淀+UASB”的组合处理工艺；两股废水混合均匀后选用“好氧+Fenton+混凝沉淀”的组合处理工艺。

(2)目前，该出水处理工程运行稳定，中段废水经该组合工艺处理后，出水水质达标率大于95%。

(3)我国造纸厂众多、废水产生量大，采用传统工艺运行成本较高，故研发出一种处理效果好、运行成本低的全新污水处理技术是我国造纸行业污水处理发展的重要方向。

[1]李巡案,贺延龄,张翠萍,等.厌氧-好氧工艺处理造纸废水工程实例及清洁生产[J].环境工程学报,2012,6(8):2595-2599.

[2]贾永强,李 伟,贾立庄,等.Fenton氧化深度处理高浓度造纸废水的中试实验[J].环境工程学报,2014,8(1):215-221.

[3]何争光,孙少杰,韩艳萍.预混凝-Fenton氧化法深度处理废纸造纸废水研究[J]. 工业水处理,2014,34(12):46-50.

[4]王毓秀.论造纸中段废水和废纸造纸废水的处理原则[J].农村生态环境,1999(1):33-36.

[5]张金菊,李 川,张瑜倩,等.中药制药行业生产废水处理工程设计及运行[J].煤炭与化工,2016,39(7):155-157.

[6]苗红霞.水解酸化-UASB-接触氧化法处理可乐废水改造工程的设计调试[J]. 资源节约与环保,2014(12):60-61.

[7]林金画,郑育毅.厌氧-好氧工艺处理啤酒废水工程调试实例[J].环境污染与防治,2001(1):22-23,39.