黑之宣告前传:石灰法造纸废水集中处理

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摘要： 介绍了一种以麦草为原料，采用石灰法造纸排放废水集中处理的工程实例。通过收浆、混凝沉淀、水解酸化、SBR工艺实现了废水达标排放。该工程经过6个月的运行情况表明，对COD、BOD5、SS的去除率分别达到了88％、83％、93％。水处理运行成本约0.513元/m3（未考虑收浆产生的效益），回收的浆料回用于生产，实现了环境效益和经济效益的协调发展。
关键词： 石灰法 集中处理 水解酸化 SBR
造纸企业的污染是我国地表水污染的重要因素之一，其产生的废水浓度较高，治理也存在一定的难度，曾被列入“十五小”污染行业。石灰法造纸过程中虽然没有黑液的产生，但仍存在其产生的废水浓度高、可生化性差的特点。水处理问题已经成为石灰法造纸发展的瓶颈。
该项目将六家石灰法造纸企业产生的废水收集后进入污水处理站集中处理，是河南省造纸废水集中治理的试点。废水经过物化＋生化处理后，能够满足《造纸工业水污染物排放标准》（GB3544－2001）和当地环保部门总量控制指标的要求。经过六个月的满负荷运行，效果良好。
1 水质、水量
该六家造纸厂均以麦草为原料，采用石灰法生产瓦楞纸，废水经收集后进入污水处理站集中处理，设计原水水质水量见表1。
表1    设计原水水质、水量
指标
COD(mg/l)
BOD5(mg/l)
SS(mg/l)
pH
Q(m3/d)
设计值
3000
500
2000
7.5-8.5
9000
2 工艺流程与主要构筑物
2.1 工艺流程
废水处理工艺流程见图1。

图1   工艺流程图
2.2 构筑物的设计参数和作用
① 格栅
由于收水管渠采用暗渠，在输送过程中没有外来杂质的进入，废水中大的杂质如塑料袋、树枝、叶等较少，为减少投资采用人工格栅。栅宽800mm，栅隙10mm。
② 斜网收浆系统
为了回收废水中的纤维并降低废水中SS的含量，在工艺的前端设置收浆系统。常规的收浆方式有斜网收浆和圆网收浆，该工程采用斜网收浆。滤网采用60目尼龙网，以保证浆的回收量和出水水质，降低后续工艺的负荷。
③ 集水井
集水井的作用在于短时调节水量，避免出现水泵过分频繁的开启和关闭。设计水力停留时间6min，潜污泵的开关由液位计控制。
④ 混凝沉淀池
混凝沉淀池按照最大时流量设计，设计时变化系数1.2。
为便于操作管理和检修方便，混凝沉淀系统2池运行。混凝沉淀池由混凝反应池和平流沉淀池组成。絮凝剂和助凝剂的溶解、配制在地面上的溶解槽进行，将配好的药剂用泵提升至高位贮药箱，靠重力作用投加药剂。絮凝剂采用PAC，助凝剂采用PAM。
絮凝反应采用穿孔旋流反应池，反应时间20min。
沉淀池与絮凝反应池合建。考虑到站区可利用面积较大的特点，沉淀池采用平流沉淀池，表面负荷1.3m3/m2·h。2池共用行车刮泥机1台。絮凝污泥自流进入污泥贮池。
⑤ 调节池
调节池与平流沉淀池合建。其主要作用在于调节水质水量，避免提升泵频繁开停机，泵的开关由液位计控制。考虑到六个造纸厂排放废水在时间上的互补性和混凝沉淀池的调节能力，停留时间设计为30min。
⑥ 水解酸化池
由于该废水中含有大分子、好氧菌难以去除的物质。在废水进入好氧生化之前设置水解酸化池。靠水解产酸菌的作用可以迅速降解水中有机物的特点，形成以水解产酸菌为主的上流式污泥床，从而去除有机物并将水中难降解的大分子有机物转化为小分子有机物，并将固形有机物转化为溶解性有机物，进一步提高废水的可生物降解性和提高生化处理效率。
水解酸化池采用升流式，共分四池运行。上升流速1.3m/h。
⑦ SBR反应池
SBR系统共有2池运行，单池有效容积3800m3。SBR反应池运行周期8小时。其中进水4小时，采用非限制性曝气，鼓风曝气6小时,静沉1小时，滗水1小时。SBR池的稳定性较好，进水时废水与曝气池内的混合液充分混合，对于充水期内出现的废水浓度变化，可起到一定的缓冲作用，系统采用穿孔管曝气。采用间歇进水，对于长时间高峰浓度的废水冲击起到一定的分割作用。在反应池中反复出现好氧-缺氧状态，在同一个周期内污染物浓度、溶解氧亦有较大变化，能够保持较稳定的生物相，微生物生长良好。SBR反应池在固液分离时整体水体接近完全静止状态，不会发生短流现象，同时，在沉淀阶段整个SBR反应池容积都用于固液分离，较小的活性污泥颗粒都可得到有效地沉淀， SBR反应池的出水质量较高，系统出水稳定达标。
⑧ 污泥贮池
混凝沉淀池产生的絮凝污泥、水解酸化池和SBR反应池产生的剩余污泥均自流进入污泥贮池。经收集贮存后泵送污泥浓缩池。污泥贮池有效容积35m3。
⑨ 污泥浓缩池
系统产生的污泥若不浓缩将增加污泥处理的负荷，因此设置污泥浓缩池。该工程污泥浓缩池4池运行，经浓缩后的污泥含水率降至97％左右，污泥体积大大减少。
主要构筑物见表2。
表2    主要构筑物一览表
构筑物名称
规格或主要设计参数
备注
格栅
B＝800mm，e=10mm
人工格栅
收浆系统
长50m，宽1.5m60目尼龙网
斜网
集水井
5×2.5×3.5m
超高0.5m
混凝沉淀池
28×6×3.5m
2池，穿孔旋流反应平流沉淀池
调节池
12.3×5.3×3.5m
水解酸化池
8.6×8.6×5.5m
4池
SBR反应池
27.7×27.7×5.5m
2池
污泥贮池
3×3.7×3.8
污泥浓缩池
6×6×7.6m
4池
2.3 工艺的主要特点
① 该工艺具备技术先进、运行可靠的特点，适合石灰法造纸废水处理。
② 污泥系统上清液回流至集水井进而进入混凝反应池，在投药量一定的情况下提高了沉淀效果。
③ 在好氧生化处理前增设水解酸化处理，将大分子有机物经过水解菌的作用转变为小分子有机物，提高了废水的可生化性，进而提高了SBR反应池的效率。
3 处理效果和主要技术经济指标
经过六个月时间的运行，系统出水水质稳定满足《造纸工业水污染物排放标准》（GB3544－2001）制浆造纸非木浆本色标准和当地环保部门COD总量控制的要求。各单元处理效果见表3，具体出水水质见表4。
表3 污水处理各工段出水水质设定
单位：mg/L（去除率除外）
项目
原水
收浆系统
混凝沉淀
水解酸化池
SBR
标准
出水
去除率（％）
出水
去除率（％）
出水
去除率（％）
出水
去除率（％）
CODCr
2250
2025
10
1500
26
1425
5.0
262
81.6
370
BOD5
425
404
5.0
364
10
328
10.0
73
77.8
100
SS
1250
625
50
250
60
237
5.0
82
65.4
100
表4 出水水质监测结果
指标
COD(mg/l)
BOD5(mg/l)
SS(mg/l)
pH
进水
2250
425
1250
7.8
出水
262
73
82
7.5
标准
370
100
100
6－9
备注
表中数据为平均值。COD370mg/l标准依据总量控制指标算得。
主要技术经济指标见表5。
表5    主要技术经济指标
项目
实际运行参数
处理能力（m3/d）
9150
总装机容量（kw）
373.6
运行容量（kw）
239.7
电耗（kw·h/m3）
0.604
占地面积（m2）
23400
项目总投资（万元）
580
运行成本（元/m3）
0.513
备注
表中数据为均值。
4 结论
之所以采用SBR法，主要是考虑到SBR本身具有的如占地面积小、流程简单、电耗节省、不易产生污泥膨胀现象等优势，同时考虑到该造纸企业操作人员自身素质偏低的因数，而SBR工艺具有系统操作简单且更具有灵活性的特点。
采用该工艺处理石灰法造纸废水，实现了达标排放。与其它工艺相比具有管理方便、运行可靠、一次性投资低、运行成本低、适合管理水平相对较低的企业的特点。经过半年的运行实践和监测结果表明，对COD、BOD5、SS的去除率分别达88％、83％、93％，运行成本约0.52元/m3。回收的废浆可回用于生产，实现了废水处理和废物回收资源化的目的。
该工程为多家石灰法造纸企业集中治理工程，不论从操作管理或性价比来考虑均优于单独建造的小型污水处理工程，具有一定的推广意义。
参考文献：
⑴ 北京市环境保护科学研究院  三废处理工程技术手册（废水卷）[M].北京：化学工业出版社，2000.
⑵ 顾夏声.水处理工程[M].北京：清华大学出版社,1998.
⑶ 胡家骏.环境工程微生物学[M].北京：高等教育出版社,1992.
⑷ 武书彬.造纸工业水污染控制与治理技术.北京：化学工业出版社，2001.

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收稿日期：2004-4-10