李育蕾,補忠勇,霍金華

(1.四川煙草工業(yè)有限責(zé)任公司,四川成都610066;2.四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院,四川成都610021)

1 引言

根據(jù)我國經(jīng)濟社會發(fā)展的客觀要求,一切生產(chǎn)建設(shè)活動都應(yīng)執(zhí)行國家環(huán)保法律法規(guī),實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放是企業(yè)遵循環(huán)保要求的基本準(zhǔn)則。卷煙生產(chǎn)工藝的機械化和自動化程度都非常高,煙草加工業(yè)廢水產(chǎn)生量不是很大,不易引起人們的重視,但其含有高濃度有害物質(zhì)如焦油、尼古丁、酚、苯并芘等,直接排放嚴(yán)重污染環(huán)境[1]。據(jù)對我國卷煙廠的廢水排放狀況調(diào)查統(tǒng)計,卷煙廠廢水排放量為每箱煙0.35～0.60m3[2,3],大中型卷煙廠的廢水排放量也相當(dāng)大。

卷煙廠排放的綜合污水包括車間生產(chǎn)廢水和生活污水,其中生產(chǎn)廢水成分復(fù)雜,處理難度較大,直接排放對水體危害嚴(yán)重。隨著煙草行業(yè)競爭的加劇,以及節(jié)水意識和環(huán)保要求的提高,越來越多的卷煙廠已經(jīng)意識到全面治理綜合污水的重要性。然而,國內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域尚無煙草生產(chǎn)廢水的定型處理工藝,對綜合污水全面治理及再生回用的實例更不多見。目前國內(nèi)卷煙廠在污水處理方面已采用的處理方法主要有物化處理、生化處理以及兩者相結(jié)合的處理等[4～6]。尋找一種先進(jìn)成熟、可靠性高的處理方法十分必要。筆者在對四川某大型卷煙企業(yè)的原有污水處理工藝進(jìn)行改造時,針對其該廢水的水質(zhì)和水量及其變化特性,設(shè)計上采用厭氧-接觸氧化綜合處理的辦法,解決了長期困擾企業(yè)的污水處理排放問題,實現(xiàn)了穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

2 廢水來源及特點

廢水主要有卷煙生產(chǎn)洗梗廢水、洗膠缸廢水、香精香料間產(chǎn)生的廢水、各種盛裝及生產(chǎn)煙草制品設(shè)備的清洗廢水、生產(chǎn)過程熱交換后產(chǎn)生的冷凝水等,此外還有空壓機、制冷機、除異味設(shè)備的冷卻水、鍋爐排水、生產(chǎn)現(xiàn)場地坪沖洗水和辦公樓、職工日常洗浴、用餐等排放的生活廢水。

因卷煙生產(chǎn)的計劃性和間歇性,廢水排放具有集中性和水量的較大波動性,廢水中含有大量的膠體物質(zhì),有毒物質(zhì)如煙堿、焦油、亞硝胺類,以及一些有機物如糖類、芳香烴及雜環(huán)類物質(zhì),另外還有大量的煙葉、煙絲碎料等固體懸浮物。廢水中一般不含重金屬及有毒化學(xué)物質(zhì)。

3 廢水設(shè)計水質(zhì)及工藝流程

3.1 廢水水質(zhì)

該廠廢水在注入處理工程前先進(jìn)入化糞池,其對污染物濃度起到消減作用,進(jìn)水水質(zhì)是在正常生產(chǎn)時對調(diào)節(jié)池前水樣的監(jiān)測。出水是根據(jù)企業(yè)對處理水質(zhì)的使用要求進(jìn)行設(shè)計的。設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

3.2 工藝流程

通過了解該廠生產(chǎn)過程中廢水排放點以及廢水成分、水質(zhì)特點,并結(jié)合廢水的排放標(biāo)準(zhǔn),確定厭氧-接觸氧化法處理工藝,具體工藝流程見圖1。

車間和生產(chǎn)廢水排放進(jìn)入化糞池后,到達(dá)集水井,經(jīng)過泵提升至格柵井,去除廢水的懸浮物后,流入調(diào)節(jié)池。在調(diào)節(jié)池內(nèi)水質(zhì)得到均和,水量得到調(diào)節(jié)。之后由潛污泵將廢水分別提至到2套并聯(lián)的厭氧池中,經(jīng)過該池的反應(yīng)區(qū),利用池內(nèi)厭氧細(xì)菌的作用,對廢水中的有機物進(jìn)行初步的分解消化。然后廢水依次進(jìn)入2套串聯(lián)的好氧池,在充氧條件下,利用好氧菌的作用,對廢水中的有機分子進(jìn)行進(jìn)一步的氧化分解,廢水中的大部分COD、BOD5等有機污染物進(jìn)一步得到降解。降解后的廢水流入沉淀池,一部份需要使用的廢水經(jīng)過濾池、消毒池進(jìn)行懸浮物的過濾和消毒后,進(jìn)入回用水池,用于廠區(qū)綠化,不使用的廢水則經(jīng)沉淀池后達(dá)標(biāo)排放。沉淀池產(chǎn)生的污泥通過污泥泵進(jìn)入好氧池或厭氧池進(jìn)行回用,無污泥外排。過濾池產(chǎn)生的反沖污水進(jìn)入集水進(jìn),進(jìn)行再次處理,無污水外排。

圖1 廢水處理工藝流程圖

3.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

該工程主要涉及的構(gòu)筑物和設(shè)備組成分另見表2、表 3。

表2 廢水處理工藝主要構(gòu)筑物

表3 主要設(shè)備

集水井內(nèi)采用三級液位的自控方式進(jìn)行控制,實行聲光報警提示;調(diào)節(jié)池泵后總程安裝超聲波流量計和電動調(diào)節(jié)閥,池內(nèi)設(shè)置5個的控制點,經(jīng)過PLC控制器進(jìn)行程序運算,控制調(diào)節(jié)水泵和水泵出口電動閥。

2套并聯(lián)的厭氧池內(nèi)均懸掛ZS組合式多孔環(huán)填料,組合式多孔環(huán)填料由塑料環(huán)片和醛化絲組成。塑料環(huán)片四周均置40個方孔,八束醛化絲均勻布在四周。該填料比表面積大,掛膜快,脫膜容易,生物膜生長更新良好,耐高負(fù)荷沖擊,可對氣泡進(jìn)行多層次碰撣,密集型切割,可大大提高氧的轉(zhuǎn)移和利用,截留吸附廢水中的固體物質(zhì)和膠物質(zhì),厭氧池設(shè)計容積負(fù)荷為3kgCOD/(m3?d),COD去除率≥60%,降解廢水中的大分子物質(zhì)。

2套好氧池內(nèi)懸掛ZS組合式多孔環(huán)填料,串聯(lián)使用,池內(nèi)采用微孔曝氣的供氧方式,微孔曝氣器采用進(jìn)口三元乙丙(EPDM)橡膠加工制作,規(guī)格￠200,共392套,0.25～0.55m2/個,具有優(yōu)越的耐酸堿、抗老化、抗撕裂性能,獨特的開孔方式可產(chǎn)生大量直徑≤3mm的有效均勻的氣泡,在水深4m,氣量為4m3/h的條件下,此類曝氣器充氧能力可達(dá)0.283kgO2/h),配置兩臺3L52WD變頻羅茨風(fēng)機供氧,電機功率為30kW,進(jìn)口流量為 19.8m3/min,升壓49kPa,池內(nèi)設(shè)置在線溶氧儀,能過改變風(fēng)機運行頻率使好氧池溶氧量保持穩(wěn)定。

沉淀池采用豎流式,中心進(jìn)水,周邊出水,重力排泥,表面負(fù)荷1.0m2/(m2?h),池徑水深比為2;外置污泥回流泵,減小池內(nèi)的水力攪動,增加沉淀效果,同時便于設(shè)備檢修。采用電動閥對好氧池、備用厭氧池的污泥回流管進(jìn)行控制。沉淀池至過濾池的出水管道外置,在池子外側(cè)設(shè)置電動閥門,優(yōu)先滿足中水回用水量,不需要使用的廢水達(dá)標(biāo)外排。

進(jìn)入過濾池的需回用水,通過濾料層(卵石、石英砂和活性炭),采用氣水混合反沖,水的沖洗強度為4～5L/s2,氣的沖洗強度為10～15L/s2沖洗時間5～10min/次,降低水質(zhì)指標(biāo),減輕后續(xù)消毒負(fù)荷。消毒池出水口外的余氯探頭檢測接觸消毒30min后的余氯指標(biāo),處理合格的中水至回用水池,用于企業(yè)綠化使用。

3.4 運行調(diào)試

3.4.1 調(diào)試運行

厭氧池、好氧池完成池內(nèi)安裝工程后使用消防水試水2d,分別投入菌種和培養(yǎng)基進(jìn)行現(xiàn)場微生物培養(yǎng),活化期 8d,階段進(jìn)水期 12d,進(jìn)水量由5m3/h逐漸達(dá)到30m3/h,滿負(fù)荷40m3/h運行18d,設(shè)定兩好氧池溶氧量分別為4×10-6、7×10-6,污泥泵回流運行時間360s、停止時間 1 800s。

調(diào)試中,因生物系統(tǒng)進(jìn)行活性污泥篩選,有少量懸浮物上升,呈絮狀顆粒,加入物化絮凝劑控制生物系統(tǒng)波動,添加營養(yǎng)劑,溶氧值穩(wěn)定在設(shè)定值±0.5×10-6范圍內(nèi)波動,好氧活性污泥沉降為30%,回流污泥為 98%。消毒 30min后的余氯指標(biāo)≥1.0m g/L,中水管路末端余氯指標(biāo)≥0.2mg/L,調(diào)試前5～10d出水水質(zhì)有部分波動,但后期水質(zhì)開始逐漸穩(wěn)定,進(jìn)水為灰色、煙葉味,沉淀池出水微黃、弱煙味,回用中水清澈、無異味。

3.4.2 運行效果

該工程調(diào)試完成后,經(jīng)過2個月的試運行,由當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門進(jìn)行了為期2d的取樣監(jiān)測驗收,監(jiān)測結(jié)果如表4所示。由表4可以看出,該系統(tǒng)處理效果優(yōu)良,排放污水COD去除率為97.83%、BOD5去除率為95.76%、懸浮物去除率為70.69%、氨氮去除率為 79.96%,達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級排放標(biāo)準(zhǔn),回用中水COD去除率為95.66%、BOD5去除率為94.04%、氨氮去除率為83.19%,達(dá)到了《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)綠化標(biāo)準(zhǔn)。

表4 工程驗收監(jiān)測結(jié)果

4 結(jié)語

工藝設(shè)計上采用厭氧-接觸氧化法。經(jīng)過一段時間的調(diào)試運行,出水水質(zhì)穩(wěn)定,一次性通過了當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的監(jiān)測驗收。污水處理站處理量為1 000 m3?d-1,運行費用約為3元/m3,其中人工費0.6元/m3,電費1.3元/m3,藥劑費1.1元/m3;

厭氧-接觸氧化法處理煙草加工廢水具有處理效果好,抗負(fù)荷沖擊力強,無排放污泥的特點。整個系統(tǒng)能很好地適應(yīng)卷煙加工生產(chǎn)不均衡及保養(yǎng)不定時情況下水質(zhì)、水量的變化,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。該工程把各處理構(gòu)筑物設(shè)計為一體的半地上式聯(lián)合建筑,不僅節(jié)省了空間和占地,而且使整個工藝流程簡潔順暢,操作和維護保養(yǎng)方便。

[1]胡麗君,魏豐偉,孫家壽,等.卷煙廠廢水處理工程研究[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報,2008,30(4)：58～61.

[2]張紅振,劉漢湖,齊運偉,等.生物接觸氧化結(jié)合氣浮法處理卷煙綜合廢水[J].環(huán)境污染與防治,2006(5)：384～387.

[3]楊岳平,徐新華,劉傳富.廢水處理工程及實例分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003：124～125.

[4]王 敏,鄒 哲,王洪權(quán).南昌卷煙廠的污水處理與回用[J].煙草科技,2008(9)：17～ 19.

[5]劉建廣.水解-BAF-纖維過濾工藝處理卷煙廢水[J].中國給水排水,2003,19(1)：62～ 64.

[6]張 魏,楊建華,夏根明,等.煙草廢水處理及其中水回用[J].凈水技術(shù),2007,26(4)：71～ 73.