随着我国原料产业结构调整及出口产品的增加,纱管纸的需求量日益增加。纱管纸是一种高强度纸板,专供纺织工业制造粗纱管、化纤纱管及其他纸芯管用。纱管纸业是一个用水量及废水产生量极大的新兴行业。其废水主要来自原料的破碎离解、洗涤、打浆和抄纸等生产工艺。国内对再生纸废水的研究很多,但针对高浓度纱管纸废水的工程研究却鲜有报道。
安徽某纱管纸造纸企业产生的纱管纸废水COD高达12 000 mg/L,固体悬浮量2 000~2 500 mg/L,且含有钙盐,但氮磷含量却很低,生化性能较差。国家在《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB 3544—2008)中对各厂吨产品排水量作了明确规定,随着吨产品排放量的不断降低,废水中COD逐渐增高,普通物化处理早已不能满足达标排放,如何高效处理该类废水已普遍受到环境部门的高度重视。笔者针对安徽某纱管纸造纸企业产生的高浓度纱管纸废水,采用气浮—水解酸化—IC—曝气池工艺,对废水有机污染物降解性能进行了研究,为纱管纸废水处理的工程化提供了一定的参考依据。
1.1 废水水质水量
安徽某纱管纸造纸企业是集制浆、造纸、污水处理于一体的大型纱管纸生产基地。企业年产纱管纸制品10万t,生产稳定,日排放废水1 000 m3,废水水质及《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343—2010)如表 1所示。
表1 废水水质及排放标准
项目 | pH | COD/(mg⋅L-1) | SS/(mg⋅L-1) | NH3-N/(mg⋅L-1) | TP/(mg⋅L-1) |
废水水质 | 7.0~8.0 | 12 000~15 000 | 2000~2500 | - | - |
排放标准 | 6.0~9.0 | 500 | 400 | 35 | 8 |
1.2 工艺流程
现根据该厂实际的废水水质、水量情况,采用在气浮工艺的基础上串联高效厌氧处理设施并组合好氧曝气池的工艺对废水进行处理,具体工艺流程如图 1所示。
图1 工艺流程
该污水处理系统由预处理系统和生化处理系统两部分组成。生产废水由废水排放管道经机械格栅后进入调节池,并通过提升泵进入气浮池。气浮池采用部分回流加压溶气工艺,并在池内投加PAC和PAM,旨在去除废水中的SS及COD。70%的气浮出水回用于造纸生产,30%的气浮出水经污水泵进入水解酸化池。水解酸化池设有氮、磷投加装置,以确保废水中营养成分均衡。混合均匀后的废水进入中间水池,通入蒸汽调节水温后进入IC塔进行生化处理。预处理后的废水生化性能良好,很大程度提升了IC塔的处理效率。厌氧出水经沉淀后进入曝气池进行好氧处理,好氧段采用普通活性污泥法,好氧出水经二沉池沉淀后达标排放。
污泥处理系统主要包括污泥浓缩池及污泥脱水机。沉淀池污泥及气浮浮渣经收集后排入污泥浓缩池,经浓缩、脱水干化后的泥饼外运填埋或综合利用。
(1) 气浮池。气浮池采用部分回流加压溶气工艺,通过投加PAC和PAM以去除水中悬浮物及溶解性胶体物质,从而降低出水COD、SS及色度,70%出水回用于生产,其余废水排入后续生化处理系统进行处理。1座,钢筋混凝土结构,直径8 m,处理能力150 m3/h。
(2) 水解酸化池。在池内补充生物反应维持正常进行所需要的营养盐,投加比例按n(COD)∶n(N)∶n(P)=350∶5∶1。1座,钢筋混凝土结构,尺寸14 m×30m×7 m,有效体积2 900 m3,最大水深6.5 m,HRT=54 h,同时配搅拌器4台。
(3) IC塔。IC塔通过其合理的构造设计及自身产气所实现的混合液内循环,可大幅度提升泥水的混合接触和传质效果,保证了第一反应室内高浓度的污泥量,并且具有占地面积小,抗冲击负荷能力强,生物启动快等优点,得到国内废水处理行业广泛应用。2座,碳钢结构,内外防腐,单个尺寸D 10 m×23 m,HRT=72 h。
(4) 曝气池。经IC反应器处理后的废水进入好氧处理系统,笔者工艺采用普通活性污泥法。1座,钢筋混凝土结构,单体尺寸D 20 m×5.5 m,HRT=34 h,采用鼓风曝气,配有风机2台。
(5) 二沉池。1座,采用辐流式沉淀池,钢筋混凝土结构,尺寸D 18 m×4.5 m,配周边传动刮泥机1台。污泥部分回流,剩余污泥则由污泥泵排入污泥浓缩池进行处理。
(6) 污泥浓缩池。浓缩池用以储存气浮浮渣及生化系统定期排放的剩余污泥。沉淀后排出上清液,浓缩污泥经污泥调理罐调理为易脱水的污泥,再经板框压滤机脱水为泥饼,外运至有资质单位进行后续处理。1座,钢筋混凝土结构,尺寸5 m×6 m×6 m。
(7) 污泥脱水机房。1座,砖混结构,尺寸5 m×6m×3 m,污泥脱水设备选用板框压滤机,产生的污泥经过脱水系统处理后,进一步降低污泥含水率,形成泥饼,减少污泥体积,并委外处理。