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紙箱生產(chǎn)廢水回用處理新型納米平板陶瓷膜

  在我國,紙箱行業(yè)用水量大,造成的環(huán)境污染十分嚴(yán)重,紙箱廠丁業(yè)廢水主要產(chǎn)生于二個(gè)方面:一是玉米淀粉膠制膠產(chǎn)生的廢水,廢水中的COD、N、P以及無機(jī)鹽都有比較嚴(yán)重的積累二是印刷油墨產(chǎn)生的廢水;油墨產(chǎn)生的過程中使用的添加劑多為高分子添加劑,這些殘留在廢水中的添加劑一方面會(huì)大幅度提高廢水的COD,同時(shí)會(huì)導(dǎo)致廢水可生化性降低另外,一些油墨的生產(chǎn)過程中會(huì)添加比較多的酚醛類物質(zhì),這些物質(zhì)殘留在排出的廢水中會(huì)對(duì)微生物的生長起嚴(yán)重的阻礙作用,導(dǎo)致生物處理的失敗。同時(shí),在油墨生產(chǎn)中會(huì)使用大量的顏料,這些顏料使產(chǎn)生的廢水有較高的色度。油墨廢水往往還含有相當(dāng)量的重金屬離子。所以,玉米淀粉膠制膠產(chǎn)生的廢水和印刷油墨產(chǎn)生的廢水都屬于較難處理的工業(yè)廢水。目前國內(nèi)的紙箱生產(chǎn)企業(yè)普遍采用傳統(tǒng)的混凝氣浮-化學(xué)氧化-生物處理組合,存在著處理成本高/長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)困難等缺點(diǎn)。

  北京某大型紙制品公司的主營業(yè)務(wù)是制作精美裱裝盒、精品卡紙包裝盒、高檔彩色瓦愣盒及紙箱、手提袋等各種紙包裝制品,每天要排放出大量的廢水。企業(yè)采取廢水循環(huán)利用的策略,處理后的廢水用于廠區(qū)園林綠化。針對(duì)該公司水質(zhì)和水量狀況的特點(diǎn),本文在大量小試的基礎(chǔ)上,采用混凝沉淀(以硅藻土為混凝劑)-水解酸化-MBR-活性炭吸附組合工藝進(jìn)行處理。MBR采用平板陶瓷膜,與傳統(tǒng)的有機(jī)膜相比,陶瓷膜由于具有化學(xué)穩(wěn)定性好,特別適合帶腐蝕性的工業(yè)廢水,實(shí)用溫度范圍廣,耐污染能力強(qiáng),機(jī)械強(qiáng)度高,易與實(shí)現(xiàn)膜再生等一系列優(yōu)點(diǎn)。本文以實(shí)際的紙箱生產(chǎn)廢水為例,分析介紹了以平板陶瓷膜MBR工藝為主的各個(gè)工藝的設(shè)計(jì)特點(diǎn),主要設(shè)備選型和實(shí)際一年的運(yùn)行效果,可為同類廢水處理提供參考。

  1、工程概述

  根據(jù)廠區(qū)實(shí)際生產(chǎn)情況,各車間排放污水加少量的生活廢水匯集到廠區(qū)污水處理區(qū)的調(diào)節(jié)池,設(shè)計(jì)流量為240m3/d。原水水質(zhì)見表1。處理后的水質(zhì)達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)身GB/T18920—2002表1中的城市綠化排放標(biāo)準(zhǔn)。

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  2、工藝流程

  工藝流程如圖1所示。本工程中采用的混凝劑是硅藻土。與傳統(tǒng)的PAC、PAFC等相比,硅藻土天然資源豐富,處理成本低,脫水性好,不僅能處理膠體態(tài)與顆粒態(tài)的污染物,還能除去色度,溶解態(tài)的憐和重金屬等小試結(jié)果表明,用硅藻土和PAM能除去除60%的COD、40%的色度和85%的重金屬。在水解酸化階段,大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì),降解一些有毒化合物,提高B/C比,為后續(xù)的MBR好氧生化處理段提供良好的環(huán)境。在MBR膜池中,全部細(xì)菌及懸浮物均被膜截流,有利于微生物的生長和繁殖,得到較高的污泥濃度,保證對(duì)有機(jī)污染物的除去和體系能夠耐一定的負(fù)荷沖擊,同時(shí)出水的SS和濁度幾乎為零。在活性炭吸附塔進(jìn)一步降低色度,最后達(dá)標(biāo)排放。

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  3、主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

  3.1 調(diào)節(jié)池

  調(diào)節(jié)池池體為鋼砼結(jié)構(gòu),總尺寸為10.0mx6.0mx4.0m,有效水深3.5m,有效容積為240m3內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái),功率2.2kW。調(diào)節(jié)池提升泵為潛水泵,1用1備,型號(hào)CP50.75-50,功率0.75KW。

  3.2 混凝沉淀池

  共2個(gè)池子,均為碳鋼防腐結(jié)構(gòu),每個(gè)池子尺寸0.5mx1.0mx2.5m,有效水深2.0m。通過自動(dòng)力口藥系統(tǒng)在第2個(gè)池子加入硅藻土,在第2個(gè)池子里再加入PAM助凝劑助沉。兩個(gè)加藥罐均為500L的PE罐,每個(gè)加藥罐配有1個(gè)加藥泵,功率60kW,同時(shí)配有攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速1440r/min,功率0.75kW。

  3.3 斜管二沉池

  池體為碳鋼防腐結(jié)構(gòu),尺寸2.5mx1mx4.0m,表面負(fù)荷大約4.0m3/(m2*h),排泥泵為氣動(dòng)隔膜泵。空氣壓縮機(jī)的氣源壓力為氣動(dòng)隔膜泵的動(dòng)力,排氣量170L/min,功率是1.5kW。3.4水解酸化池池體為鋼輪結(jié)構(gòu),10.0mx5.0mx4.0m,超高0.5m,有效容積175方。

  3.5 MBR池和中間水池

  池體為鋼輪結(jié)構(gòu),10mx10mx4.0m,超高0.5m。有效容積350m3。底部采用盤式膜片微孔曝氣器,采用ABS工程塑料為主體??倲?shù)量300個(gè)。MBR池工藝段的鼓風(fēng)機(jī),1用1備,流量4.08m3/min,壓力44.1kPa,功率5.5kW。平板陶瓷膜采用的陶瓷膜片孔徑100nm,設(shè)計(jì)平均膜通量25L/(m2.h)。MBR膜池內(nèi)共有2個(gè)膜組,每個(gè)膜組安裝有200m2的平板陶瓷膜,每片膜的有效膜面積是0.5m2。加上底座和集水管件、出水管件,每個(gè)膜架尺寸2.2mx0.9mx3.1m。兩個(gè)膜組共400個(gè)膜片。運(yùn)行方式為進(jìn)水9min,停1min,反洗1min。膜抽吸栗采用自吸泵,1用1備,功率0.75kW,反洗泵采用管道離心泵,1用1備,功率1.5kW。MBR膜池和好氧池共用1臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)。每個(gè)膜架底部安裝有氣體反吹管。當(dāng)運(yùn)行時(shí)抽吸跨膜壓差達(dá)到0.04MPa,MBR膜會(huì)啟用維護(hù)性清洗,清洗的藥劑分別是用于去除有機(jī)和生物污堵的次氯酸鈉和用于去除無機(jī)污堵的檸檬酸。加藥采用自動(dòng)在線加藥方式,加藥泵選用隔膜計(jì)量泵,功率60W。膜池內(nèi)設(shè)有排泥栗,功率1.1kW,污泥部分回流至水解酸化池,部分至污泥濃縮箱。中間水池設(shè)有外排泵。采用潛水泵,1用1備,功率0.75kW。

  3.6 活性炭吸附塔和清水池

  活性炭吸附塔吸附塔尺寸φ2300mm,高3700mm,材質(zhì)碳鋼防腐,裝有濾板,濾板上裝有濾頭和濾帽。濾板上先鋪上一層石英砂,然后再鋪上活性炭。清水池體為鋼砼結(jié)構(gòu),總尺寸為10.0mx6.0mx4.0m,有效水深3.5m,有效容積為240m3。清水池提升泵為潛水泵,1用1備,功率0.75kW。同時(shí),還設(shè)有活性炭吸附塔反洗泵,反洗泵采用大流量,低量程的潛水泵,功率1.1kW。

  3.7 污泥濃縮箱和板框壓濾機(jī)

  污泥濃縮箱為PE材質(zhì),和混凝沉淀池共用一個(gè)PAM加藥泵,配有攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速1440r/min,功率0.75kW。排泥泵為氣動(dòng)隔膜栗,和斜管二沉池的排泥泵共用一個(gè)空氣壓縮機(jī)。板框壓濾機(jī)功率為4.0kW,框壓濾產(chǎn)生的濾液至調(diào)節(jié)池。

  4、運(yùn)行情況和討論

  原水在混凝階段丁藝中,采用硅藻土作為混凝劑,加藥量1g/L,PAM作為助凝劑,加藥量3mg/L。該工藝段脫色率40%左右,COD的去除率55%左右,重金屬的去除率80%左右。水解酸化接種污泥取自其他廠區(qū)水解酸化池污泥,和城市污水廠的厭氧污泥混合,接種量大約是水解酸化池的1/4。直接用混凝后的出水馴化。MBR工藝段污泥接種采用污水處理廠的二沉池的脫水污泥(VSS大約20g/L)為接種污泥進(jìn)行馴化培養(yǎng)。MBR池中的污泥投加量為有效體積的1/5,池內(nèi)污泥質(zhì)量濃度達(dá)到4000mg/L。好氧池首先灌滿清水,投加工業(yè)葡萄糖,使COD達(dá)到800mg/L左右,由于本紙箱生產(chǎn)廢水中,N、P含量極低,每天按COD:N:P=200:5:1的比例根據(jù)水量投加尿素和磷廢。悶曝期間不排泥,一周后,直接接水解酸化池出水。MBR平板膜采用無抽真空系統(tǒng)產(chǎn)水的模式,降低了運(yùn)行能耗。初次啟動(dòng)時(shí),首先需要開啟反洗泵,將膜產(chǎn)水管道灌滿清水后,再運(yùn)行產(chǎn)水自洗泵。正常運(yùn)行時(shí),由于膜的截流作用,污泥質(zhì)量濃度高達(dá)10g/L左右,出水COD55到75mg/L之間,濁度0.1NTU,由于MBR膜對(duì)色度的去除作用不明顯,MBR工藝段的出水再經(jīng)過活性炭的吸附,最終出水COD《30mg/L,色度等其它指標(biāo)達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)3GB/T18920—2002表1中的城市綠化排放標(biāo)準(zhǔn)。

  本工程中采用反洗和安裝在膜架底部的氣體增加吹掃管吹掃的方式,大大延緩了膜污染。實(shí)際運(yùn)行4月后,跨膜壓差最高才達(dá)到0.04MPa,啟動(dòng)次氯酸鈉和檸檬酸在線清洗。在線清洗時(shí),同時(shí)運(yùn)行反洗泵,清洗濃度次氯酸鈉和檸檬酸均為2000mg/L。每次清洗后,膜通量恢復(fù)正常。運(yùn)行滿一年后,將整個(gè)膜架及膜組件拉出膜池,用5000mg/L的次氯酸鈉和2000mg/L的檸檬酸侵泡進(jìn)行恢復(fù)性清洗。整個(gè)運(yùn)行及加藥均由PLC和觸摸屏自動(dòng)控制。整個(gè)工藝運(yùn)行一年結(jié)果表明,出水水質(zhì)穩(wěn)定,同時(shí)新型納米平板陶瓷膜的清洗頻率低,也保證了運(yùn)行的連續(xù)性。

  項(xiàng)目總投資近百萬,主要是土建投資60多萬,一體化設(shè)備(混凝和斜管二沉池)和活性炭吸附塔共15萬。400平米平板陶瓷膜膜片及膜架共4萬。管材,管件,自控等投資10多萬。運(yùn)行周期24h。整個(gè)運(yùn)行費(fèi)用大約6.1元/m3(不包括污泥處置費(fèi)),其中電費(fèi)1.3元/m3,藥劑費(fèi)用3.5元/m3,人工費(fèi)0.6元/m3,維修費(fèi)0.4元/m3,檢測費(fèi)0.3元/m3。每年可減少排放約COD935.5t,廢水回用節(jié)省自來水費(fèi)40.8萬元(每方自來水按5元計(jì)算),產(chǎn)生巨大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

  5、結(jié)論

  采用混凝沉淀+水解酸化+MBR+活性炭復(fù)合工藝來回用紙箱生產(chǎn)廢水用于廠區(qū)綠化。效果穩(wěn)定,出水能夠《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》GB/T18920-2002表1中的城市綠化排放標(biāo)準(zhǔn)。一年穩(wěn)定運(yùn)行結(jié)果表明新型納米平板陶瓷膜具有運(yùn)行通量高,抗污染能力和耐腐蝕能力強(qiáng),清洗頻率低等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于處理和回用此類工業(yè)廢水具有積極的工程借鑒意義。( >

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