紙箱生產(chǎn)廢水回用處理新型納米平板陶瓷膜

　　在我國(guó)，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(wú)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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(guó)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(zhǎng)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(yíng)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(chē)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(jiàn)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)。

　　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?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(zhǎng)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。

　　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(guò)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(pán)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(wú)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(wú)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(kāi)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(guò)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(wàn)，主要是土建投資60多萬(wàn)，一體化設(shè)備(混凝和斜管二沉池)和活性炭吸附塔共15萬(wàn)。400平米平板陶瓷膜膜片及膜架共4萬(wàn)。管材，管件，自控等投資10多萬(wàn)。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(cè)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(lái)水費(fèi)40.8萬(wàn)元(每方自來(lái)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(lái)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。(來(lái)源：中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，豐南區(qū)教育教學(xué)研究與教師培訓(xùn)中心，北京博鑫精陶環(huán)?？萍加邢薰?，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心國(guó)家水質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，壽光東城水務(wù)有限公司)