造纸废水好氧及深度处理系统设计

蔡明清，黎 璇

（湖北省武汉市江夏区水务总公司，湖北 武 汉430200）

1 引言

湖北某纸业有限公司位于湖北省南部，该公司的中段废水中主要污染物为植物纤维。其特点为质轻、粒细、难以沉淀，因此污水中污染物浓度高，水质变化大，对生化处理单元冲击性强，废水可生化性差，易产生泡沫，处理难度大。为了能较好地控制污染源，使企业污水能够达标排放，减轻对周边环境的污染，通过对造纸废水处理技术的深入研究，本文提出了符合我国国情的造纸废水综合处理系统设计。

2 设计水量、水质及处理标准

2．1 设计水量

根据各个车间的生产状况，生产废水24h连续排放，污水处理站设计24h连续运转，处理水量设计规模为好氧处理系统10 000（厌氧出水）＋30 000（制浆车间）m3／d，深度处理系统40 000m3／d。

2．2 进水水质

好氧系统情况见表1、表2，深度处理系统见表3。

表1 厌氧出水水质情况

表2 制浆车间中段污水水质情况

表3 深度处理前水质情况

2．3 出水水质

好氧系统，情况见表4。深度处理系统，见表5。

表4 好氧处理系统主要污染物排放浓度指标

表5 深度处理系统主要污染物排放浓度指标

3 废水处理工艺流程

该厂造纸废水的处理工艺流程如图1所示，主要工艺流程说明如下。

中段废水经过细格栅去除大颗粒悬浮物，进入调节池；由于中段水pH值波动较大，设置酸碱储罐，必要时粗调pH值；调节池池底采用穿孔曝气管，起均和水质水量作用。中段水经过泵房中的提升泵提升至水力斜筛，回收纤维。斜筛出水进入缓冲池，通过冷却塔增压泵进入冷却塔。经过斜筛收浆后，污水中还含有大量细小悬浮物、木质素、溶解性有机物等，通过超效浅层气浮，可有效降低COD和色度，并对溶解性物质有很好的效果。

厌氧出水和中段水降温水混合后进入生化系统，经过水解酸化预处理后，进入后端好氧池；好氧池采用卡鲁塞尔氧化沟，曝气采用表面倒伞形曝气器。氧化沟投加高效菌种，有效提高生化效果并降低产泥量。

污水中大量有机物在生化池降解后，混合液进入二沉池进行泥水分离。二沉池采用平流沉淀池，污泥分别回流至水解酸化池和氧化沟进水端，剩余污泥进入浓缩池。

通过生化池后，污水COD在150～200×10－6之间，投加专有药剂后进入预磁化系统，在预磁化系统中依靠废水的顺磁性原理，改变废水中溶解态和胶体态有机污染物与水分子的结合状态，激活废水中如木质素衍生物等极性小分子有机物污染物分子上的活性位点。

图1 好氧及深度处理系统工艺流程

预磁化系统的出水进入聚合反应沉淀池，在聚合反应池中加入常规药剂PAM，使木质素碎片聚合物的分子量大幅度增加，其水溶性大幅度下降，提高絮凝颗粒的大小，而且可以形成聚合酶，对废水中难降解的有机物予以氧化去除；系统异常时，调整为芬顿氧化系统运行。

沉淀池的出水自流进入稳定池，经过调节废水的pH值后，稳定达标排放。初沉池、二沉池、后端沉淀池污泥进入污泥浓缩池，在污泥浓缩池中，污泥经过浓缩后，用泵打入脱水机进行脱水，脱水后的污泥外运处理，滤液回流至调节池。

4 主要构筑物设计

4．1 好氧处理系统

4．1．1 调节池及泵房

设调节池1座，用于收集中段废水和备料废水。中段废水集水池设酸碱中和设施。提升泵是整个厂区的关键设备，考虑到设备稳定性和管理、检修方便，提升泵房考虑半地下式干式泵房。进水泵房和调节池合建，一是减少工程造价，二是可以缩短水泵吸入管长度，提升泵启动采用自灌式，这样操作简单、灵活。泵房间设置1台潜水泵，设备管路的跑冒滴漏收集到集水坑，通过潜水泵打回调节池，保持提升泵房的干燥环境，减少设备、管道腐蚀，保证用电设备的安全。

系统设事故池1座，地下钢混结构，环氧树脂防腐，容积6 500m3，有效水深为5m，结构尺寸为40m×33m×6．5m，停留时间为5h。格栅渠结构为半地下钢砼，内部环氧防腐，数量2座。格栅渠后端为调节池，用于废水pH值的调整并均和水质水量。有效水深为5m，有效容积为7 500m3，结构尺寸为40m×38m×6．5m，停留时间为6h。泵房1座，为半地下钢砼自灌式设计，结构尺寸为6．5m×4．2m×9m。

4．1．2 斜筛

中段水送往絮凝沉淀处理之前，采用斜网过滤初级处理以回收纤维，可大大降低废水中悬浮物的含量。所以在格栅后采用斜筛截留回收纤维，既可以去除部分悬浮污染物还可回收部分浆料。设斜筛2座，设置于平台上，为地上钢砼式结构，尺寸为34m×8m×3m，斜筛规格为L×B＝2m×1m。

4．1．3 缓冲池及冷却塔

由于原水水温较高，配套机械冷却塔降温至35℃左右后，进入生化系统。缓冲池作为冷却塔增压泵的吸水池，停留时间12min。缓冲水池为半地上钢砼结构，尺寸为6m×6m×4．5m，数量为2座（同初沉池合建），有效水深为4．0m，停留时间为12min。冷却塔置于水解酸化池边，控制生化进水温度小于35℃，塔基采用框架结构，结构尺寸8m×8m×5．5m，数量为2座（同水解酸化池合建）。

4．1．4 超效浅层气浮

冷却塔出水进入气浮处理单元，同时加入混凝剂与助凝剂，用来去除水中的悬浮污染物，并去除部分COD。高效浅层气浮池采用成套系统，安装于井字钢砼平台上。系统包括气浮主体设备、空压机、溶气罐、溶气水泵、管道混合器以及加药系统。设备置于加药间内，污泥自流到污泥井，同深度处理污泥一起泵入浓缩池。

4．1．5 水解酸化池

喷淋废水经过厌氧处理后和中段废水分混合进入水解酸化池。二沉池回流部分剩余活性污泥，补充污泥消耗。该工艺对造纸废水中有机污染物有较好的降解作用。水解酸化池的有效水深未5．0m，有效容积为6 700m3，停留时间为4h，结构设计为半地上钢砼，尺寸为36m×19m×5．3m，数量为2座。

4．1．6 氧化沟

好氧池采用卡鲁塞尔氧化沟，是整个工艺的核心单元，主要是利用微生物的降解作用去除废水中的污染物。氧化沟前段设置生物选择区，防止污泥膨胀。结构尺寸为105m×38m×5．5m，半地上（选择区5m×8m×5．5m），有效水深为5m，有效容积为40 000m3，停留时间：24h，数量为2座，污泥负荷为0．21kgCOD／KG·mLSS·d，污泥浓度为3 000～4 500mL／L。曝气池设置曝气装置，设备规格为倒伞形曝气器，曝气设置喷淋消泡系统和消泡剂投加系统。

4．1．7 二沉池

二沉池采用辐流沉淀池，主要作用是分离生化出水中的微生物污泥，得到澄清出水。结构为半地上钢砼，尺寸为Φ36m，数量为2座，有效水深为4．0m，停留时间为4．8h，表面负荷为0．8m3／m2·h，设置刮吸泥机和工作桥。

4．1．8 物化污泥井

初沉池和深度处理池污泥自流到污泥井，通过自吸泵打入浓缩池。结构为半地上钢砼，尺寸为6m×9m×4．5m，有效水深为4．2m，有效容积为200m3，数量为1座，并设置自吸泵，潜水搅拌机和在线泥位计。

4．1．9 生化污泥井

二沉池污泥自流到污泥井，部分回流到氧化沟进口，部分回流到水解池，通过阀门控制流量。剩余污泥溢流到物化污泥井，泵入浓缩池。结构为半地上钢砼，尺寸为6m×9m×4．5m，有效水深为4．2m，有效容积为200m3，数量为1座，并设置自吸泵，潜水搅拌机和在线泥位计。

4．1．10 污泥浓缩池

系统设置污泥浓缩池2座，物化污泥及生化污泥从沉淀池到污泥浓缩池进行重力浓缩，浓缩后污泥进行机械脱水，上清液回流到调节池，污泥浓缩池设计直径为20m（内径），采用中进水，周边出水辐流式浓缩池。池上安装中心传动污泥浓缩机。污泥浓缩池出水通过池内出水三角堰板汇入出水槽后直接排入调节池，沉淀池内设置的出水三角堰板采用耐腐蚀性强的6mm厚PVC板或玻璃钢加工成形，堰板上开孔均为长圆形孔，便于堰口调平且安装简单。

污泥浓缩池主要作用是浓缩系统产生生化和化学污泥，以得到更高浓度的污泥，减少污泥体积。结构为半地上钢砼，尺寸为Φ20m×4．5m，数量为2座，有效水深为4．2m。浓缩池采用辐流式，中心进水周边出水。池上安装中心传动全桥式浓缩机，行走轮采用胶轮，含中心进水筒。污泥浓缩池设置在线泥位计，用于泥位监控和污泥泵自动控制。

4．1．11 脱水间

根据水质资料，每天绝干污泥量约35～40t。脱水间内设置带式污泥脱水机，将污泥进行泥水分离，泥饼外运填埋或通过烘干处理送锅炉同碳混合燃烧。结构为砖混，尺寸为30m×16m×6m，数量为1座，并设置带式污泥脱水机，配套静态混合器，配套空压机，配套污泥输送泵配套反冲水泵，配套皮带输送机，配套PAM制备装置。

4．1．12 加药间

PAC投配系统、PAM制备系统、专用药剂投加系统、营养盐（氮、磷）投配系统均在加药间集中设置。PAC和专用药剂原料为液体，采用储罐保存，通过螺杆泵配套浮子流量计投加。结构为砖混，尺寸为20m×9m×5m，数量为1座。加药间设置溶药装置及加药泵。

4．2 深度处理系统

本系统采用超磁分离技术，改变溶解性有机物结构和化学性质，并组合投加专用药剂，去除率可达到50%～85%。本工艺操作简单、安全、成本低、控制灵活，是目前较理想的深度处理方式。深度处理流程即：二沉池出水进入磁分离器并投加药剂，出水再加入助凝剂，平流沉淀池中进行泥水分离，上清液达标排放。深度处理系统设计酸碱调节、双氧水和硫酸亚铁反应系统，必要时启动芬顿强氧化。

加药混合池结构类型为地下钢砼矩形池，结构尺寸为4m×5m×4．5m，停留时间为5min，有效水深为4．2m，池数为2座。预磁化系统，设备型号：LJ～MAG（Ⅰ）～210型废水磁化器，单套处理能力为210～250m3／h，外形尺寸为Φ600×1 200mm，磁体材料为钕铁硼，屏蔽外壳材质为碳钢防腐，设备数量为8套。

反应沉淀池结构类型为半地下钢砼矩形池，结构尺寸为50m×19m×4．5m，反应池停留时间为10min，有效水深为4．0m，沉淀池停留时间为4．6h，单套处理能力为840m3／h，表面负荷为0．8m3／m2．h，池数为2座。

该厂区占地3．6hm2，好氧及深度处理系统占地6 000m2，工程总造价约3 000万元，其中土建投资为2 000万元，设备工程投资为200万元，其他费用为800万元。运行期污水处理费用约为2．7元／t。

5 结语

通过造纸废水好氧及深度处理系统设计，可以得出以下结论：进行造纸废水设计，必须了解企业的原料、产品及生产工艺，才能做好废水处理设计。废纸造纸废水采用好氧及深度处理工艺完全可以做到达标排放。该方法处理的废水水质好，具有良好的环境效益和较好的经济效益，同时运行效果稳定可靠，操作简单，有很高的推广价值。

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