葉 蒼

(福建南紙股份有限公司，福建南平，353000)

為了促進制漿造紙工業(yè)生產(chǎn)工藝和污染治理技術(shù)的進步，2008年8月1日國家制定了新的水污染物排放標準［1-2］。福建南紙股份有限公司 (以下簡稱南紙)對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水經(jīng)二級標準處理后基本達標排放，但COD和色度卻不能滿足新的排放要求，于是南紙在原有的3萬t/d的廢水處理設施上增加了深度處理設施，該深度處理采用氣浮絮凝法，利用淺層氣浮，并加入化學絮凝劑以達到固液分離的目的，將二沉池出水的CODCr從原來的300 mg/L以上降至90 mg/L以下，滿足了GB3544—2008 制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準規(guī)定的排放要求，本文介紹了這一工藝的應用過程。

1 超效淺層氣浮的基本原理

超效淺層氣?。?］運用“淺池理論”及“零速原理”進行設計，強制布水，進出水都是靜態(tài)的，減少對混凝絮體的擾動。在絮凝劑和助凝劑的作用下，利用特制的溶氣水將水中的懸浮物質(zhì)和膠狀物質(zhì)浮至水面，達到固液分離的目的。同時形成絮體的吸附作用和溶氣水中產(chǎn)生的微小氣泡的氧化作用能夠?qū)в蓄伾拇蠓肿佑袡C物吸附或氧化成CO2排出。

2 超效淺層氣浮的工藝特點

超效淺層氣浮設有自動水位調(diào)節(jié)裝置，流量適應范圍大，水體擾動小，出水懸浮物低，出渣含固率高。它的關鍵設備溶氣水系統(tǒng)采用了雙溶氣系統(tǒng)，使氣泡密度大大增加，吸附能力增強。數(shù)量龐大的微氣泡同時生成能使膠體碰撞的平均動能增大，較大的微氣泡表面積能吸附大量的短鏈有機物分子，這些難以用物化法去除的污染物隨著氣泡的上升而被分離去除，提高了凈化力。

另外，超效淺層氣浮所產(chǎn)生的較大的微氣泡總表面積能夠顯著提高廢水混合體系的總界面自由能，在一定程度下降低了膠體體系的穩(wěn)定性，使絮凝劑投藥量的臨界值明顯地降低。由于產(chǎn)生的氣泡表面帶有一定的正電荷，它能中和形成COD的膠體中的負電荷，使化學助凝劑的用量減少了50～100 mg/kg，因而具有投藥量低，去除率穩(wěn)定的特點。

該氣浮裝置由于利用零速原理［4］，因此容積效率很高，水力停留時間只有3～5 min，氣浮過程中會有大量空氣進入水中，從而提高了廢水中的溶解氧，使淺層氣浮產(chǎn)生的廢水和污泥不會惡化和發(fā)臭，具有處理效果良好、運行成本低、操作方便等工藝特點。

3 工藝流程

二沉池出水進入集水池，用提升泵將廢水泵入兩臺直徑14 m、日處理量1.5萬t的超效淺層氣浮池，根據(jù)進水量及氣浮池液位調(diào)整液位控制調(diào)節(jié)閥，盡量保持水量平穩(wěn)。系統(tǒng)正常后，投加藥劑進行氣浮。在進水泵前先加入絮凝劑，通過水泵葉輪的攪拌，使絮凝劑與廢水充分混合，再在氣浮前混合管處加入助凝劑。藥劑投加量根據(jù)氣浮的運行情況進行調(diào)整，以氣浮內(nèi)形成良好的絮泥效果為佳。觀察氣浮的絮泥情況，如果發(fā)現(xiàn)不絮泥則調(diào)整投藥量，如果發(fā)現(xiàn)絮泥較黏則降低投藥量。

氣浮池［5］中，在平均直徑僅約5 μm并且?guī)в幸欢ㄕ姾傻奈⑿馀萃懈阶饔孟?，各種懸浮物質(zhì)、膠狀物質(zhì)、以及較大分子的有機物質(zhì)被吸附和氧化，形成固形物。根據(jù)氣浮理論，氣泡吸附懸浮物的趨勢越強，吸附力越大。這些固形物被挾帶在氣泡群的氣泡間隙中被裹攜至液面，聚凝的絮體及被微氣泡吸附的污染物在浮力及零速度的作用下迅速進行固液分離。在淺層氣浮池清水區(qū)被分離而上浮的浮渣污染物被特殊螺旋設計的撇泥勺撈走，自流至污泥桶，在重力的作用下自流至浮渣槽;被分離在下層的清水通過回轉(zhuǎn)桶下面的清水抽提槽管自流至澄清水池，出水回用至車間，污泥槽內(nèi)的污泥由泵送入污泥脫水系統(tǒng)脫水，澄清水達標排放。超效淺層氣浮系統(tǒng)的工藝流程簡圖見圖1。

圖1 超效淺層氣浮系統(tǒng)工藝流程簡圖

4 污泥處理

新增的三級處理工程對污泥處理單元的設計是基本不改變原有的污泥處理系統(tǒng)，主要是增加兩臺帶式脫水機，進一步擠壓污泥中的水分。深度處理的超效淺層氣浮系統(tǒng)所產(chǎn)生的污泥浮渣，通過刮渣機等設備收集后，排至污泥濃縮池。通過污泥濃縮池的貯存、濃縮作用后，污泥進入帶式壓濾機脫水，最后外運填埋。其中二沉池的部分污泥回流至篩選池，補充曝氣池前端的污泥量，也減少污泥的排放量。

5 運行效果

5.1 原廢水處理系統(tǒng)的處理效果

南紙的原制漿廢水處理場能力為3萬t/d，主要是處理DIP、TMP、BKP和抄紙等制漿、抄紙4種廢水。廢水處理場有高濃系統(tǒng) (厭氧)和低濃系統(tǒng)(好氧)，高濃系統(tǒng)進水主要包括TMP、DIP制漿廢水，低濃系統(tǒng)進水主要是化漿、堿回收車間、漿板工段和延潤公司等廢水。

原3萬t/d廢水處理系統(tǒng)的原水進水水質(zhì)見表1，經(jīng)該系統(tǒng)處理后的出水水質(zhì)數(shù)據(jù)見表2，各項指標均達到GB3544—2001 造紙工業(yè)水污染物排放標準規(guī)定的限值。

表1 原3萬t/d廢水處理系統(tǒng)原水進水水質(zhì)

表2 原3萬t/d廢水處理系統(tǒng)處理后出水水質(zhì)

5.2 超效淺層氣浮的處理效果

在二沉池出水CODCr為300 mg/L左右的情況下，經(jīng)過一段時間對廢水處理設施的調(diào)試和試運行，同時對絮凝劑進行優(yōu)化和選擇，以確定最佳投加工藝。原生化出水排放集水池廢水經(jīng)超效淺層離子氣浮處理后的出水清澈透明，幾乎看不到顏色和濁物，CODCr排放濃度基本在90 mg/L以下，CODCr去除率介于70%～80%之間;pH值、色度、SS和BOD5等指標均滿足排放要求。2009年6月，當?shù)丨h(huán)保局對三級處理進行竣工環(huán)境保護驗收達標監(jiān)測，監(jiān)測期間生產(chǎn)正常，環(huán)保設施運行正常。驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果見表3。

表3 2009年廢水驗收監(jiān)測報告

從表3可看出，新增三級處理設施后生產(chǎn)廢水經(jīng)高效淺層氣浮處理后出水pH值為6.63～7.38;SS為43 mg/L;CODCr為 45.8 mg/L;BOD5為 6.81 mg/L;色度為4倍，各項指標均達到GB3544—2008 制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準要求。

2011年7月以后，為滿足新的排放標準，南紙針對二沉池出水反復進行絮凝氣浮深度處理試驗，在相同的處理水量和工藝參數(shù)下，投加不同絮凝劑和助濾劑對二沉池出水進行絮凝氣浮試驗。對絮凝氣浮后的深度處理出水采樣測定CODCr、SS和pH值，比較不同絮凝劑對二沉池出水絮凝效果的優(yōu)劣，尋找更加高效的助凝劑投入使用。通過投加高效絮凝劑和助凝劑，經(jīng)超效淺層離子氣浮處理后的三級出水pH值、色度、CODCr、SS和 BOD5全部達到 GB3544—2008制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準中“新建企業(yè)水污染物排放限值”。表4為2011年三四季度和2012年前三季度南平市環(huán)境監(jiān)測站對廢水處理場的監(jiān)督性監(jiān)測報告。

5.3 運行成本

超效淺層氣浮主要運行費用是化學藥品消耗，以下是調(diào)試期間滿負荷生產(chǎn)時的處理費用估算:

(1)硫酸鋁以1600元/t計，復合硫酸鋁以800元/t計，AK-491聚丙烯酰胺以35000元/t計。氣浮裝機容量以80 kW計，電費以0.5元/kWh計。

(2)運行電費:0.06元/t廢水。

(3)化學藥品消耗:硫酸鋁0.56元/t廢水，復合硫酸鋁0.48元/t廢水。

表4 2011—2012年廢水污染源監(jiān)督性監(jiān)測報告

(4)聚丙烯酰胺消耗:0.062元/t廢水。

(5)人員工資:0.01元/t廢水。

(6)維護費用:0.046元/t廢水。

處理費用為:(2)+(3)+(4)+(5)+(6)。

使用復合硫酸鋁費用為:0.06+0.48+0.062+0.01+0.046=0.658(元/t廢水)。

使用硫酸鋁費用 =0.06+0.56+0.062+0.01+0.046=0.738(元/t廢水)。

根據(jù)實驗結(jié)果分析，超效淺層離子氣浮對生化后廢水進行三級處理能達到排放目的，采用絮凝劑和助凝劑能進一步去除色度并降低排放水的CODCr，費用小于0.80元/t廢水。

6 結(jié)論

福建南紙股份有限公司原3萬t/d廢水處理場新增超效淺層氣浮深度處理設施，利用淺層氣浮并加入化學絮凝劑，使二沉池出水的 CODCr從原來的300 mg/L以上降至90 mg/L以下，確保了廢水處理后水質(zhì)穩(wěn)定達標排放。從長遠規(guī)劃，新增高效淺層氣浮深度處理造紙廢水既可提高廢水的利用率，又可使處理水達標排放。

［1］ZHAI YANG.Current Status and Development Trend of Advanced Treatment Technologies for Waste Water of Paper Industry in China［J］.China Pulp ＆ Paper，2011，30(10):56.

翟 陽.我國造紙工業(yè)廢水深度處理的技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢［J］.中國造紙，2011，30(10):56.

［2］Jiang Hong-guo，Ruo ling ，Wang Sheng-jie.Study on Advanced Treatment of Pulping and Papermaking Wastewater［J］.Transactions of China Pulp and Paper，2011，30(3):30.

蔣宏國，羅 琳，王盛頡.制漿造紙廢水深度處理研究［J］.中國造紙學報，2011，30(3):30.

［3］Li Yan，Cheng Pu.Application of super-efficient shallow air-floating to the treatment of wastewater from papermaking［J］.Industrial Water Treatment，2007(8):85.

李 燕，程 蹼.超效淺層氣浮在造紙廢水處理中的應用［J］.工業(yè)水處理，2007(8):85.

［4］Sun Jianfu，Zhang Peiqin，Xu Bin.Treatment of paper making wastewater by high-efficient shallow air flotation equipment［J］.Industrial Water＆ Wastewater，2006(5):88.

孫建富，張佩琴，許 斌.高效淺層氣浮設備處理造紙廢水［J］.工業(yè)用水與廢水，2006(5):88.

［5］Lu JianMing.CQJ type air-floating in waste water treatment of papermaking outstanding application［J］.Tissue Paper＆ Disposable Products，2001(9):36.

陸建明.CQJ型超效淺層氣浮在造紙廢水處理中的杰出應用［J］.生活用紙，2001(9):36. CPP