废纸造纸废水处理与回用工程实例

叱干勇

（重庆市清泽水质检测有限公司， 重庆 401331）

某包装有限责任公司主要生产水果、 食品、 酒类等产品的包装纸， 是当地最大的彩印包装企业之一。 该公司新建一条瓦楞纸、 牛皮纸生产线， 为保护环境， 减少污染， 节约企业投资， 降低成本， 拟全部采用国内废纸造纸， 不含“美废”或“欧废”［1－2］。同时为执行环保“三同时”政策， 保护周边水环境，该公司拟新建一套废水处理系统， 确保处理后出水优先回用于生产， 多余出水达标外排。

1 设计规模及水质

根据该公司所提供的废纸造纸企业废水排放情况， 确定本工程设计水量为6 000 m3／d， 废水经处理后， 1 000 m3／d 出水回用于制浆车间， 4 000 m3／d 出水回用于造纸车间， 剩余1 000 m3／d 出水达到GB 3544—2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》表2 排放标准限值后外排。

具体设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质Tab. 1 Design influent and effluent water quality

2 工艺流程

该公司主要以国内废纸（包括废旧瓦楞纸、 箱板纸、 牛皮纸及书籍杂志等）为原料生产瓦楞纸、牛皮纸， 排放的废水主要来自废纸的碎浆、 筛选净化、 浓缩及抄造等过程中产生的废水。 废水中的主要成分是细小悬浮性纤维、 造纸填料、 废纸杂质和造纸助剂等各种有机和无机的污染物。 废水的特点是SS 和COD 浓度均较高， 可生化性一般， 色度较深， 废水排放呈现不规律性［3］， 在COD 组成中， 非溶解性COD 浓度较高， 约占60%以上， 而部分溶解性COD 又较难生物降解， 含少量酚类、 酯类等物质， 污染物浓度相对稳定。

根据本项目来水的水质特点， 经过经济、 技术比较， 本项目针对废水悬浮物较高且来水不规律性的特点， 采用格栅-斜筛／混凝沉淀-调节池工艺，先对废水中的悬浮物及硬度进行去除， 通过斜筛回收纸浆， 废水在调节池内进行均质均量混合， 再通过水解酸化-好氧生化工艺， 去除废水中大部分的有机污染物， 最后采用砂滤工艺， 对废水中残留的有机物及悬浮物进行进一步截留。 具体的工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程Fig.1 Process flow of wastewater treatment

废水首先经过机械格栅， 去除其中的大颗粒悬浮物质， 之后进入集水池经泵提升至斜筛， 截留的纸浆纤维经收集后回用于车间生产。 滤后废水自流入混凝池， 通过投加PAC、 PAM， 使废水中的小颗粒悬浮物以及悬浮性COD 类物质等进行絮凝、吸附， 在沉淀池中进行沉淀去除。

沉淀池出水自流入调节池， 调节池末端设置冷却塔进行降温， 以防止夏季温度较高对生化系统造成影响， 调节池部分出水由泵提升至制浆车间回用， 其余由泵提升进入水解酸化池， 利用厌氧和兼氧菌在水解和酸化阶段的作用， 将废水中的大分子有机物分解为小分子有机物， 提高废水的可生化性， 部分小分子有机物被彻底降解去除［4－6］， 从而降低后续处理负荷、 提高处理效果、 降低处理成本。 水解酸化池出水进入后续好氧池进行处理， 好氧微生物在氧气充足的条件下， 利用新陈代谢将废水中的有机物分解成二氧化碳和水， 好氧池出水进入二沉池进行固液分离， 上清液自流入砂滤池， 去除废水中呈胶体和微小悬浮状态的有机和无机污染物， 降低废水的色度和浊度， 保证出水水质稳定。砂滤池出水自流入清水池， 80% 出水回用至造纸车间， 20%出水达标排放。

二沉池污泥部分回流至生化系统， 补充微生物量， 剩余生化污泥、 物化污泥排至污泥浓缩池进行预浓缩， 再由螺杆泵送至带式压滤机进行压滤， 最终得到含水率约为82%的脱水泥饼。

3 主要工艺单体及设计参数

（1） 格栅／集水池。 设计水量为6 000 m3／d，集水池设计尺寸为10.0 m×6.0 m×4.0 m， 设计停留时间为30 min， 设计有效水深为2.0 m。 机械格栅设置于集水池前端， SS304 材质， 栅隙为8 mm。池内设置空气穿孔搅拌， 防止池底悬浮物沉积； 设置污水提升泵2 台， 1 用1 备。

（2） 斜筛／混凝沉淀池。 设计水量为6 000 m3／d， 设计尺寸为25.0 m×6.0 m×4.0 m， 混凝池停留时间为10 min， 絮凝池停留时间为20 min， 沉淀区表面负荷为2.1 m3／（m2·h）， 采用平流式沉淀池。斜筛置于混凝反应池之上， 倾斜角度为60°。 设置泵吸泥机1 台， 剩余污泥泵2 台， 1 用1 备。

（3） 调节池。 采用廊道式， 末端池上设置冷却塔。 调节池设计水量为6 000 m3／d， 设计尺寸为22.0 m×16.0 m×4.5 m， 设计停留时间为5.6 h。 设置回用水泵2 台， 废水提升泵2 台， 冷却塔内循环泵2 台， 均为1 用1 备。

（4） 水解酸化池。 设计水量为5 000 m3／d， 设计尺寸为20.0 m×14.0 m×7.0 m（2 座）， 停留时间为17.5 h， 有效水深为6.5 m， 上升流速为0.8 m／h， 采用脉冲布水器进行布水， 单个布水孔服务面积为1.2 m2， 设置脉冲布水器2 台及配套布水系统。

（5） 好氧池。 设计水量为5 000 m3／d， 设计尺寸为28.0 m × 12.0 m × 5.8 m（2 座）， 停留时间为16.1 h， 污泥质量浓度为3 500 mg／L， 污泥回流比为100%， 污泥负荷为0.28 kg［COD］／（kg［MLSS］·d）， 气水比为15 ∶1， 曝气器采用射流曝气器。

（6） 二沉池。 设计水量为5 000 m3／d， 设计尺寸为φ 18.0 m×4.5 m， 采用辐流式沉淀池， 沉淀区表面负荷为0.84 m3／（m2·h）。 设置周边传动刮泥机1 台及污泥回流泵2 台（兼做排泥用）。

（7） 砂滤池。 设计水量为5 000 m3／d， 设计尺寸为3.0 m×3.0 m×4.0 m（3 座）， 正常滤速为7.7 m／h， 强制滤速为11.6 m／h， 反冲洗强度为14.08 L／（s·m2）， 反冲洗时间为5 min， 反洗周期为24 h。

4 运行情况

本系统2016 年10 月投入试运行， 系统进水量约为4 500 m3／d。 经过2 个月调试， 处理站出水COD、 SS 指标能够稳定达标， 出水COD 质量浓度维持在75 ～85 mg／L， SS 质量浓度维持在10 mg／L以下。 各处理单元实际处理结果见表2。

表2 主要工艺单元实测出水水质Tab. 2 Quality of actual measured effluent water from main process units

经过2 个月连续调试运行发现， 来水SS 浓度极高， 斜筛网上纸浆需要及时清理， 否则容易堵塞过滤网， 导致过水面积减小而发生溢流现象， 溢流后混凝沉淀池处理负荷较大， 吸泥不及时易导致出水带料， 影响后端生化系统运行。 针对这种情况及时调整筛网目数， 选用不锈钢筛网， 目数为60 目左右比较合适， 能够避免溢流， 前端混凝沉淀池也能够正常稳定运行； 同时， 因本系统中氮、 磷元素较为匮乏， 且COD 去除率要求较高， 需要定时少量添加氮、 磷元素。 经过上述调整后， 预处理系统和生化系统稳定、 高效运行， 系统回用及外排出水完全达到设计要求， 正式运行2 年多来一直非常稳定。

5 经济分析

本项目总投资约为2 500 万元， 其中土建投资1 500 万元（不含地基处理）， 设备安装投资1 000万元， 吨水投资约为4 200 元。 本项目主要的运行费用包括人工费0.06 元／m3、 电费0.51 元／m3、 药剂费0.23 元／m3， 合计运行成本为0.80 元／m3， 其他折旧、 大修等不计。

6 结语

对于利用废纸生产瓦楞纸和牛皮纸造纸产生的废水， 采用格栅-斜筛／混凝沉淀-综合调节-水解酸化-好氧-砂滤组合工艺进行处理， 实际运行结果表明， 该工艺出水COD 质量浓度维持在75 ～85 mg／L， SS 质量浓度维持在10 mg／L 以下， 完全满足GB 3544—2008 表2 排放标准限值要求， 同时回收的浆料和83.3% 的出水可分段回用于生产，实现了废水治理和废物资源化的双重目的。 该工程运行稳定， 处理工艺成熟可靠， 操作简单， 对于同类型企业废水处理系统的设计具有很好的借鉴意义。