造紙廢水提標改造活性焦吸附過濾技術(shù)

活性焦是一種由褐煤為原料生產(chǎn)的具有大量功能基團的中孔（2~50nm）豐富的碳吸附材料，與活性炭具有相近的特性?；钚越贡缺砻娣e一般為600~1000m2/g，吸附能力約200kgCOD/t。國內(nèi)外大量研究成果表明，活性焦在煤化工廢水、印染廢水、農(nóng)藥廢水、石油廢水、炸藥廢水、垃圾滲濾液、生活污水等處理方面，均有較好的效果.特別是在難降解COD去除方面，體現(xiàn)出綜合成本低、無污泥產(chǎn)生、排放標準高的優(yōu)勢。與活性炭相比，也表現(xiàn)出更優(yōu)異的吸附效能和經(jīng)濟性。

造紙工業(yè)是我國國民經(jīng)濟重要產(chǎn)業(yè)之一，同時也是排污大戶。造紙廢水含有大量難降解有機物，毒性強，色度高，屬于較難處理的工業(yè)廢水種類。造紙企業(yè)廢水經(jīng)預處理后排入園區(qū)污水處理廠處理達標排放的模式較為常見。

對于此類污水廠而言，出水水質(zhì)一般執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918―2002），處理達標難度大、成本高。造紙廢水生化處理出水深度處理常用技術(shù)有活性炭吸附、膜分離、化學高級氧化或多重技術(shù)聯(lián)用，處理成本高，廢液污泥產(chǎn)量大且處置困難。

將活性焦用于造紙廢水深度處理是一次有意義的嘗試，實踐證明其運行效果穩(wěn)定、具有一定綜合成本優(yōu)勢，未來可能成為造紙廢水深度處理工藝段具有競爭力的技術(shù)路線之一。

1、工程概況

浙江省某造紙廢水處理提標改造項目主要處理造紙企業(yè)預處理排水，設計處理規(guī)模為2×104m3/d。

污水廠現(xiàn)狀采用二級生化處理+混凝沉淀深度處理工藝流程（見圖1），實際運行出水水質(zhì)執(zhí)行GB18918―2002的二級標準，提標改造后要求出水執(zhí)行一級A標準。

污水處理廠實際進、出水水質(zhì)及改造目標見表1。

2、工藝設計

2.1  廢水特點及工藝適應性分析

造紙廢水具有成分復雜、可生化性差、有生物毒性等特點。造紙廢水經(jīng)過二級生化處理后，COD一般為100mg/L，但是其出水BOD5已經(jīng)非常低，其中所含的污染物基本為難生物降解污染物，一般的生化方法無能為力。從該污水廠運行情況看，廢水經(jīng)過企業(yè)預處理、廠內(nèi)生化處理，出水氨氮、TN、TP、SS等指標均可控制在較低水平，但COD濃度仍較高，應該還存在大量溶解性難降解COD，故進一步去除COD是本次提標的重點。

對于造紙廢水中溶解性難降解COD的去除，主要有高級氧化法、物理法等。高級氧化法是泛指在氧化過程中有大量羥基自由基參與的深度化學氧化過程，其反應迅速、處理效率高、二次污染小，具有代表性的工藝包括臭氧氧化、芬頓氧化等。物理法包括吸附法和膜分離法等，膜分離法具有分離效率高的優(yōu)點，但普遍存在費用較高、濃液處理困難等問題，因此現(xiàn)階段仍難以大規(guī)模應用。吸附法是利用活性炭（焦）、硅藻土、活性氧化鋁、沸石及離子交換樹脂等吸附劑來去除污染物，其中應用最多的是活性炭（焦）吸附。實踐表明，物理吸附對COD、重金屬均有較好的去除效果。選取臭氧氧化、芬頓氧化、活性焦吸附作為深度處理提標的比選工藝。

2.2 提標工藝比選

根據(jù)工程現(xiàn)狀，分別以上述三種工藝為主體提出深度處理提標方案，見圖2。

方案一：在終沉池后設置臭氧氧化進一步去除COD，為減少SS對臭氧氧化效率的影響，降低臭氧投加量，在臭氧氧化池前設置濾池作為去除SS的保障措施。方案二：在二沉池后設置芬頓反應系統(tǒng)，利用現(xiàn)有終沉池作為芬頓系統(tǒng)沉淀池。現(xiàn)有終沉池前的混合反應池停用。方案三：在終沉池后設置活性焦吸附過濾（ACCA）系統(tǒng)。

上述三種提標方案的技術(shù)經(jīng)濟分析比較見表2。

方案一在投資經(jīng)濟性、污泥產(chǎn)量等方面有明顯優(yōu)勢，但根據(jù)同類工程經(jīng)驗，臭氧氧化用于造紙廢水深度處理時的達標穩(wěn)定性較差，為實現(xiàn)穩(wěn)定達標常需采取粉末活性炭應急投加等手段，導致其綜合成本增加，且運營難度較大。

方案二在建設成本、用地水平等方面有一定優(yōu)勢，根據(jù)同類工程經(jīng)驗，芬頓系統(tǒng)出水具有較強的達標保障性，但污泥產(chǎn)量大、運行成本高，同時涉及濃硫酸、液堿、雙氧水等危險化學品的使用，在原料運輸、儲存管理等方面對運行管理造成較大壓力。

方案三在用地水平、運行成本、運營難度等方面有明顯優(yōu)勢，深度處理階段無污泥產(chǎn)生且廢焦產(chǎn)量較小，綜合優(yōu)勢較明顯。

因此，考慮采用方案三，即以ACCA技術(shù)作為本工程提標的主體工藝。

2.3 提標改造工藝段流程

ACCA工藝采用兩級流動床（見圖3），終沉池出水經(jīng)提升后進入兩級濾床，正常運行狀態(tài)下，污水經(jīng)兩級吸附過濾后進入后續(xù)工藝流程。每日向二級吸附過濾池投加新活性焦，并從二級濾床向一級濾床翻動濾料，從一級濾床末端排除飽和濾料。同時，每日進行濾床翻動清洗，排出濾料表面截留的懸浮物。濾床翻動過程可產(chǎn)生微小焦粉導致出水SS超標，故濾床翻洗完成后30min內(nèi)出水需經(jīng)砂濾池過濾。

2.4 主要構(gòu)筑物工藝設計

①中間提升泵房

中間提升泵房設置1座鋼筋混凝土半地下集水池和2臺提升泵。集水池有效水深5.8m，有效容積為145m3，停留時間8min。2臺立式污水泵（1用1備），揚程為200kPa，24h連續(xù)運行。

②ACCA吸附過濾系統(tǒng)

設置兩級ACCA吸附過濾系統(tǒng)，平均負荷為0.38kgCOD/（t活性焦?d），設計飽和容量為200kgCOD/t活性焦。選用流動床顆?；钚越刮剿鳛榉磻?，主體由罐體和內(nèi)部構(gòu)件組成，為地上式構(gòu)筑物。吸附塔罐體采用碳鋼襯玻璃鱗片防腐制造，通過法蘭連接進水、出水和清洗用水。內(nèi)部構(gòu)件包括進水管、布水器、顆?；钚越固嵘b置、顆?；钚越骨逑囱b置等。污水經(jīng)提升進入吸附塔內(nèi)的布水器，經(jīng)布水后從下向上流過活性焦填充層，活性焦填充層上部設置溢流堰，收集出水進入下一級處理單元。一級吸附過濾系統(tǒng)設置26座吸附塔，單座尺寸為?3.0m×9.0m，濾床厚度為4.25m，平均濾速為4.50m3（/m2?h），高峰濾速為5.85m3（/m2?h），空床水力停留時間為1.2h。二級吸附過濾系統(tǒng)共設置26座吸附塔，單座尺寸為?3.0m×8.0m，濾床厚度為4.25m，平均濾速為4.50m/h，高峰濾速為5.85m/h，空床水力停留時間為1.0h。

③砂濾池

活性焦翻動和反沖洗過程會產(chǎn)生破碎的細小活性焦顆粒，為避免顆粒出流造成出水SS超標，設置1座砂濾池作為保險措施。將活性焦吸附過濾系統(tǒng)翻焦過程及完成后30min內(nèi)的系統(tǒng)出水接入砂濾池，經(jīng)過濾后排出。砂濾池采用碳鋼涂料防腐制造，尺寸為3.0m×12m×3.0m（分3格），采用均質(zhì)石英砂濾料，濾床厚度約1.0m，濾速23m/h。反沖洗方式為水洗，反沖洗強度為240m3（/m2?h），反沖洗時長8min。

④輔助用房

設輔助用房1座，車間內(nèi)布置活性焦新料配置投加系統(tǒng)、廢焦焦水分離系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)等?；钚越剐铝吓渲猛都酉到y(tǒng)設配焦池1座，有效容積為2.25m3，采用2臺自吸式排污泵將配制好的焦水混合物（焦水比1∶5）輸送至活性焦吸附塔內(nèi)。廢焦焦水分離系統(tǒng)設振動脫水篩2套，篩面尺寸為1500mm×4000mm，將廢焦與廢水分離，廢焦裝袋后外運處置，廢水經(jīng)泵輸送至污水廠前端?？諝鈮嚎s系統(tǒng)為ACCA系統(tǒng)濾料汽提、氣動控制閥的動力源，設空壓機2臺（1用1備）、冷干機2臺（1用1備）、儲氣罐4套。

2.5 運行模式

①進、出水

進、出水為24h連續(xù)運行。

②加焦與排焦

活性焦吸附飽和后應及時從濾床中排出并補充新的活性焦。加焦與排焦采取每日投加、排出方式，設計投加活性焦量為4.50t/d，則排出濾床的活性焦量為9.0t/d。

③濾床翻動濾床翻動的目的是防止濾料板結(jié)，同時在翻動過程中對活性焦進行清洗，去除表面附著的懸浮物。濾料翻動時將吸附罐分為4個批次，每批次包括對應的一級、二級吸附罐，分別為14、14、12、12座。按照先一級吸附罐、后二級吸附罐順序開展，頻率為1次/d，第一級濾床翻動時間為30min，第二級濾床翻動時間為20min。

2.6 廢焦處置

本工程廢焦經(jīng)鑒定為一般工業(yè)固廢，采用電廠摻燒方式處置。廠內(nèi)設廢焦堆置場1處，一般將袋裝廢焦在場內(nèi)暫存3~4d后外運。廢焦熱值較高、含水率較低，與脫水污泥處置相比，電廠接受度高、處置費用低。

3、處理效果

2021年1月―11月活性焦系統(tǒng)進、出水水質(zhì)實測數(shù)據(jù)見圖4。

該工程自運行以來，出水水質(zhì)穩(wěn)定、設施設備良好。從活性焦系統(tǒng)實測進、出水水質(zhì)數(shù)據(jù)來看，該系統(tǒng)已達到了設計預期效果，在設計進水條件下出水可以穩(wěn)定達標，進水COD在80~90mg/L范圍波動時也可確保出水水質(zhì)達標。此外，活性焦系統(tǒng)進水水質(zhì)對活性焦系統(tǒng)的運行控制、加焦排焦影響較大，二級處理的出水穩(wěn)定是實現(xiàn)活性焦系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要前提。

4、存在的問題

①造紙廢水硬度較高，ACCA系統(tǒng)運行過程中發(fā)生了數(shù)次濾料板結(jié)現(xiàn)象。通過調(diào)整濾床翻動時間（調(diào)整后第一級濾床翻動時間為70min，第二級濾床翻動時間為40min），有效解決了該問題。

②ACCA系統(tǒng)濾床在翻動、排焦過程中會產(chǎn)生破碎的活性焦粉末，運行中發(fā)現(xiàn)含焦粉廢水在重力管道中流行時沉淀導致管道淤堵的現(xiàn)象。通過新建集水井單獨收集含焦廢水，并通過壓力輸送至污水廠沉淀池的方式予以解決。

③活性焦濾床連接管道設計采用給水PE管，受活性焦機械強度高的影響，運行過程出現(xiàn)管件磨損較大導致滲漏的情況。采取更換為更高壓力等級（標準尺寸比更低）管件的方式解決了該問題。同類項目開展時，也可考慮采用金屬管道及配件。

5、結(jié)論

將ACCA工藝應用于造紙廢水深度處理，相較于芬頓高級氧化、臭氧氧化等工藝，具有經(jīng)濟性、運行便利性、節(jié)地性、污泥（廢料）產(chǎn)量等方面的綜合優(yōu)勢。實踐應用證明，該工藝可以有效提高對溶解性難降解COD的去除率，實現(xiàn)出水穩(wěn)定達標。通過運行經(jīng)驗積累，解決了進水硬度導致的濾床板結(jié)、廢焦沉淀導致的排水管道堵塞等問題，實現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。（來源：上海市城市建設設計研究總院<集團>有限公司，平湖市獨山污水處理有限公司）