造纸废水高效深度综合处理生态工程关键技术研究

　　摘要：随着造纸废水排放新标准的执行，原有处理工艺已经难以达到要求，必须对废水进行深度处理，而且废水的深度处理及资源化利用的协同技术将使造纸企业在满足达标排放的同时提升企业的市场竞争优势。浙江永泰纸业集团针对制浆造纸废水的特点，从深度处理技术和资源化回用两个方面开展了相关处理技术的研究。该项目在永泰纸业原有一期废水处理工程技术的基础上进行，不但大幅度降低污染物排放量，而且在很大程度上提高废水的回用量，既节约了成本又节省了清水资源。

　　随着国家可持续发展的持续深入，大众环保意识的不断增强，以及新版《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB 3544-2008) 的颁布与实施，造纸企业的废水排放压力越来越大，生产废水浓度大幅度提高 [1](相对于原有标准，新标准 CODcr、BOD5、SS 的排放指标降低约 50%~70%)，造纸功能区现有的污水处理厂的处理能力显然已不能适应持续发展的要求。为了满足新排放标准，必须对废水进行深度处理。据预测春江污水回用工程服务范围内的污水排放量即将达到 100 000 m3·d-1，且随着企业进一步降低生产成本的需要，吨纸耗水量不断下降，而污水的负荷指标(CODcr等) 则不断提高，现有一期 45 000 m3·d-1处理能力的污水厂已难以适应开发区持续发展的要求，目前运行的一期工程设备陈旧，效率低下，部分构筑物运行管理复杂。因此对春江污水回用一期工程进行造纸废水高效深度综合处理生态工程关键技术的研究势在必行。

　　面对传统造纸行业资源高消耗的困境，本文以浙江省富阳“中国白纸板”为重点，深入细致地调查分析了浙江省废纸造纸行业的资源消耗量、吨纸废水排放量、废水水质等重要数据;同时，针对造纸废水排放量大、悬浮物浓度高、COD 含量高的特点 [2]，本文着重从造纸废水高效深度处理和回用技术方面开展了相关研究。

　　对于用水要求不高的生产系统，如生产瓦楞原纸、包装纸、纸板的纸机和生产无漂白浆的纸机，废水经过适当处理后可部分或全部回用。回用水质要求见表1。

　　污水处理厂一期工程设计时，已按远期规模配套了辅助管理用房等设施，并预留了远期发展用地，且已无再扩展征用土地的可能性。根据春江污水回用一期工程处理工艺的实际情况，本项目工艺方案的整体构思从以下三个部分考虑。

　　一期工程造纸废水进入二级生物处理前采用气浮工艺进行处理，设计能力为45000m3·d-1。根据污水厂提供的资料，原有气浮设备较为陈旧，运行效率低，而且气浮管理较为复杂，在现场实地考察了有一定运行经验的八一污水处理厂的造纸废水预处理工艺后，拟将原气浮池改为沉淀池。生活污水进入二级生物处理前维持原格栅、沉砂等常规城市污水预处理工艺。

　　污水处理厂一期工程确定的污水处理工艺经过了充分的技术分析论证，考虑到工程的连续性和运行管理方便，富阳市春江污水回用改扩建工程处理工艺拟与一期工程采用相同的形式。根据污水处理厂提供的资料，当前运行的微孔曝气头设备陈旧，工作效率低，改扩建时拟改用悬链曝气管。

　　污水处理厂一期工程设置了滤池作为深度处理设施，以使出水满足回用要求，根据污水厂实际运行情况，该工艺处理效果较好。根据处理进水水质和出水水质，本工程技术推荐采用转盘过滤器作为深度处理工艺方案。根据上述分析，本项目的二级生化处理部分采用强化A 池 +O 池 + 二沉池 + 高效涡凹气浮系统 + 转盘过滤器 + 紫外线消毒处理工艺，以满足处理后废水回用水质要求，具体工艺流程见图 1。

　　采用气浮法通过溶气系统产生的溶气水，经过快速减压在水中产生大量微细气泡，若干气泡粘附在水中絮凝好的杂质颗粒表面上，形成整体密度小于1 的悬浮物，通过浮力使其上升至水面从而实现固液分离 [3]。

　　采用转盘过滤器去除悬浮微量絮聚物，转盘过滤器是目前污水处理厂应用较为广泛的污水深度去除悬浮物的工艺，转盘过滤器与常规滤池相比有以下特点[4] ：(1) 出水水质好并且稳定;(2) 转盘过滤器耐冲击负荷强;(3) 设备简单紧凑，附属设备少，整个过滤系统的投资低;(4) 转盘过滤器装机功率小、自动化程度高;(5) 转盘过滤器水头损失小，占地面积小;(6) 转盘过滤器设计和施工周期短。

　　采用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的紫外UV-C 光发生装置产生的强紫外 UV-C 光照射达到水的消毒和净化，去除 TOC 的目的 [5]。

　　转盘过滤器是目前污水处理厂应用较为广泛的污水深度去除悬浮物的工艺设备，主要用于冷却循环水处理、废水的深度处理后回用。作为冷却水、循环水过滤后回用，通常要求进水SS ≤ 80 mg·L-1，出水水质SS ≤ 10 mg·L-1。用于污水的深度处理，设置于常规活性污泥法、延时曝气法、SBR 系统、氧化沟系统、滴滤池系统、氧化塘系统之后，主要用于去除总悬浮固体、总磷等，通常要求进水 SS ≤ 30 mg·L-1，出水SS 能够小于 5 mg·L-1或更低。

　　由图2 看出，经过 10 天的连续监测，进水 SS在 28~58 mg·L-1之间，在1~5 天试验期间进水流量为 10 m3·h-1，出水SS 均小于 10 mg·L-1;在试验的 6~10 天，将进水流量提高到 20 m3·h-1，出水SS 明显增加，SS 浓度在 9~13 mg·L-1，但均低于高档纸回用水质标准。

　　现有污水处理及回用的消毒工艺有液氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒及紫外线消毒。不同工艺的优缺点[6] 如表 2 所示。

　　通过表2 对几种不同消毒方法的优缺点的比较分析，液氯消毒运行成本较低，操作简单，但具有安全问题和生成有机卤化物问题，不适合于造纸废水回用消毒。二氧化氯消毒成本高，并使用大量的化学药品，操作较为复杂。而臭氧如操作不当，容易造成空气污染，而且臭氧需要现场制备，操作繁琐。通过以上分析，并结合造纸废水中由于车间投加药剂造成的最终出水难降解物质为水溶性的特点，采用紫外线进行消毒较为合适，而且紫外消毒工艺占地面积小，操作简单。

　　此工程项目经过一段时间调试运行后，公司委托浙江省废弃生物质循环利用与生态处理技术重点实验室对处理后水质指标进行检测，取样检测3 次，水质检测结果如表 3 所示。

　　由表3 看出，待处理废水由于生产车间废水回用等因素影响，废水水质浓度较高，处理难度相应加大。但处理后，绝大部分指标都满足城镇污水处理厂污染物排放一级 A 标准 ( 除 BOD5外)，但所有的水质指标都满足各种纸产品的回用水水质的要求。

　　浙江省杭州市科技发展计划项目《造纸废水高效深度综合处理生态工程关键技术研究与集成》，由富阳春江污水回用处理有限公司、华南理工大学、杭州永泰造纸技术研究院有限公司共同承担实施，从资源化利用角度提出了推进废纸造纸行业节能减排的和治理措施。通过集成造纸废水处理与资源化利用关键技术，对永泰纸业原有的45 000 t·d-1的废水处理系统进行了技术，建立了造纸废水深度处理及资源化利用示范工程。项目技术开展及实施后，排水水质将明显改善，CODcr≤ 50 mg·L-1;SS ≤ 50 mg·L-1;氨氮≤ 5 mg·L-1;大肠杆菌杀菌率达到 99% 以上，废水再生回用达到 70%以上。

　　通过示范工程的建设和对永泰纸业现有废水处理系统的，年削减COD 排放量近 200 t，年节水 3 150 000 m3，新增销售收入2257 万元，新增利税 340 万元，取得了明显的经济效益和社会效益。

　　[ 1 ] 李志萍，刘千钧，林亲铁.造纸废水深度处理技术的应用研究进展 [ J]. 中国造纸学报，2010，25(1): 102-107.

　　[ 4 ] 阳佳中，张学兵，孟广.转盘滤池在污水处理厂深度处理中的应用 [ J]. 西南给排水，2011，33(6): 1-3.

　　[ 5 ] 杨纪超，朱荣淑.深圳污水处理厂紫外消毒的影响因素及改进对策 [D]. 工业大学硕士学位论文，2013.

　　[ 6 ] 王俭龙，郑晓英.城市污水再生处理过程消毒技术研究 [D].工业大学章泽天高考成绩硕士学位论文，2014.