深度处理制浆造纸废水处理工程方案

　　造纸工业是与经济社会发展密切相关的重要基础原材料产业。山东某纸业股份有限企业，是一家全球先进的跨国造纸集团和林浆纸一体化企业，是全国最大的民营造纸企业之一和全国最大的高档涂布包装纸板生产基地，年浆纸产能450万吨，主要产品有高档包装纸、高档工业用原纸、高级学问办公用纸等。

　　废水主要来源是制浆生产线及造纸车间：制浆过程中产生的废水，包括碱法化学浆、硫酸盐法化学浆、化学机械浆，制浆废水水量约36000方/天；造纸车间废水，废水水量约40000方/天。两股废水共计约76000方/天。因生产发展需要，该企业拟新建一套80000方/天废水处理站，原污水处理系统用地则考虑改建为生产用地。新建的废水处理站釆用物化、生化及深度处理相结合的工艺，达到出水优良、运行稳定、成本可控的效果。本文以该制浆造纸废水处理工程为例，详细先容了该类废水的工艺设计和实际运行情况。

　　1 车间排污状况及水质分析

　　1.1 排污情况

　　造纸生产过程中产生的废水有机污染物浓度高、悬浮物含量高，水质水量变化大，是较难处理的工业废水之一。制浆造纸产生的废水主要由两部分组成，一是自制浆过程中产生的废水，包括碱法化学浆、硫酸盐法化学浆、化学机械浆，制浆废水水量约36000方，进水CODCr浓度在1800?3000 mg/L，SS在1600?2200mg/L；二是造纸废水，量约40000方，进水CODCr浓度在1200?2050mg/L，SS在1200?2800mg/L。其中在漂白、碱抽提过程中较多木素、部分纤维、半纤维素及抑制微生物生长的氯代酚等进入制浆废水，而木素这类芳香族结构的聚合物属于难生物降解物质，造成在生化处理系统中难处理，且色度重。而造纸废水可生化性较好，与制浆废水混合处理有利于制浆废水中污染物的协同降解，两种废水混合后CODCr浓度在1600?2900mg/L、SS在1400?2600 mg/L。

　　废水的污染物成分复杂，含有一些分子结构较稳定的大分子污染物，如木质素、纤维素、半纤维素、少量松香等难生物降解的物质，并含有部分其它的有机杂质、土壤颗粒等无机物和氯化物等少量有毒物质。木质素及其衍生物、纤维素、半纤维素等是形成COD&&BOD5的主要成分；细碎木片、细小纤维、土壤颗粒等主要形成固体悬浮物(SS)。

　　1.2 处理要求

　　处理出水需达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》GB 3544-2008中表2的要求。

　　2 工艺设计

　　2.1 处理工艺流程说明

　　生产车间排出的废水经过收集后通过提升泵提升至废水处理厂。生产废水先经过圆网机，滤去大部分细小纤维和悬浮物后，自流进入1#絮凝反应池。在1#混凝反应池中投加絮凝剂，废水与之发生絮凝反应并形成大量较易沉淀的矾花，随后进入初沉池，物化污泥在此沉淀下来。初沉池的出水自流进入调节池，进行水质与水量的调节。调节池中的废水通过提升泵提升至PAFR厌氧反应器，由脉冲布水器进行布水，在水解和产酸菌的作用下，将废水中大分子有机物分解成小分子有机物，使废水中溶解性有机物显著提高，在短时间内和相对较高的负荷下获得较高的悬浮物去除率，改善和提高原水的可生化性。PAFR厌氧反应器出水进入卡鲁塞尔氧化沟，利用好氧菌吸附、氧化、分解废水中的有机物；废水中的污染物质被池内的好氧微生物不断吸附和降解。生化系统需要的氧气由表面曝气机供给。氧化沟出水进入二沉池，进行泥水分离后，部分污泥回流到生化系统。二沉池出水自流至集水池，提升到高级氧化系统进一步处理。在高级氧化处理系统中，废水调至酸性后投加Fenton试剂(H2O2及Fe2+)，Fenton试剂与废水充分混合反应，氧化分解污水中的难生物降解的污染物。随后鼓风曝气、投加碱液回调pH、投加PAM，废水中的Fe2+因氧化还原反应生成Fe3+形成大量的矾花，并在终沉池沉淀下来，终沉池出水达标排放。

　　2.2 主要构筑物及设备 

　　2.2.1 物化沉淀池

　　在反应池中投加药剂进行絮凝反应，于初沉池中去除悬浮物、部分有机物及无机盐。反应池有效容积为833m3，停留时间15min，初沉池表面负荷0.6m3/m2h，配置4台刮吸泥机。

　　2.2.2 调节池

　　收集初沉池来水，调节水质水量，调节池有效容积为11250m3，停留时间2.7h。

　　2.2.3 PAFR厌氧反应器

　　利用其兼氧、厌氧菌等生物群体的综合作用，提高废水的可生化性。设有脉冲布水器，底部采用穿孔布水管，布水均匀，并可使泥水充分混合。有效容积为61270m3，停留时间18h，容积负荷为

　　1.96kgCODCr/(m3xld)，设置了脉冲布水器、布水系统、三相分离器各8套，1套沼气收集燃烧系统。

　　2.2.4 改良型氧化沟

　　利用好氧活性污泥在氧气充足的条件下，吸附降解有机污染物并进行自身增殖，维持系统中高浓度的生物群体。改良型氧化沟采用预曝气池+卡鲁塞尔氧化沟的组合形式，有效防止污泥膨胀并有效地去除污水中的硫。预曝气池有效容积17500m3，停留时间4h；氧化沟段积75000m3，停留时间18h，设计CODCr负荷：87545kg/d，污泥浓度(MLSS):4500mg/L，污泥负荷：0.324kg CODcr/kgmlssD。预曝气池设置功率132kW的倒伞型表面曝气机3套；氧化沟设置功率160kW的倒伞型表面曝气机15套。 

　　2.2.5 二沉池

　　从氧化沟出来的混合液在此泥水分离，活性污泥回流至生化系统，剩余污泥送入污泥浓缩池。二沉池表面负荷0.6 m3/m2h。

　　2.2.6高级氧化系统

　　投加Fenton试剂，与二沉池出水充分混合、反应，通过沉淀进一步去除废水中的污染物，使出水水质达到设计目标。污泥用泵输送到污泥处理系统。高级氧化反应池时间90min，终沉池表面负荷0.6m3/m2h。

　　2.2.7 污泥处理系统

　　污水处理系统共有了6座直径22m的污泥浓缩池，配套了600m2的高压板框压滤机10台，污水处理厂产生的污泥经过重力浓缩、高压板框压滤后含水率降低到60%，运送至该企业自有的燃煤发电厂，与燃煤掺和后一起燃烧发电。

　　3 运行结果及主要经济指标

　　3.1 运行结果

　　本工程建成经环保部门验收后，正式投入运行己超过2年，每天对各处理工段进、出水的各项指标进行检测，选取其中一年的平均数据列于表2(表中括号内数据为平均去除率)。系统平均处理效果运行结果表明，各工段的实际进出水水质符合设计参数，达到设计要求。

　　3.2 运行分析

　　本废水处理系统运行过程。园网机回收的纤维平均约有35t/d(DS)，物化污泥量平均约有140t/d(DS)，生化剩余污泥平均约有15t/d(DS)，高级氧化系统污泥量平均约有20t/d(DS)。如果不能及时处理外运，污泥将会在系统内累计，导致前物化系统出水SS升高，产生一连串的不良效应。厌氧反应器由于进水SS增高 的影响，处理效率降低到35%左右、出水SS的也大量增加，厌氧出水的可生化性也降低，对后续的ABR、氧化沟生化系统造成冲击，加大了好氧系统的处理难度，好氧系统的去除效率降低到70 %以下，同时氧化沟也较频繁地发生污泥膨胀，二沉池出水水质变差。深度处理系统出水也变差，药剂费用大幅提高，出水混浊泛黄且带有浮渣。在厌氧系统运行良好的情况下，高级氧化酸碱投加量很低甚至可以不调酸碱，但在厌氧系统去除率降低之后，高级氧化处理难度加大，酸碱投加量大幅增加，直接导致了运行费用的上升，高级氧化药剂费从以往0.3?0.4元/m3上升到0.6?0.7元/m3。

　　3.3 主要经济指标

　　本工程设计处理能力为8万m3/d，占地面积202亩，工程总投资2.2亿元。总装机功率为6926kW，运行功率为4808kW。直接运行费用中电费为0.686元/m3，药剂费为0.986元/m3，工资费为0.033元/m3，合计1.705元/m3。

　　4 结语

　　该制浆造纸废水经本工艺处理后，出水CODcr平均58.8mg/L，优于排放标准的要求，去除率达到了98%，直接运行费用1.705元/m3。本工程采用了高压板框压滤机处理系统中产生的污泥，该污泥处理工段是整个污水处理系统稳定、高效的保证。釆用“前物化一厌氧一改良型氧化沟一深度处理”工艺处理制浆造纸废水，经过2年多的运行实践，证明该工艺成熟，处理效果稳定，能够确保水质达标排放。