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煙草廢水處理

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煙草廢水處理方法

       1 工程概況

  蕪湖卷煙廠是安徽省國有大型骨幹企業,其產生的廢水包括生產廢水和生活汙水兩部分。香煙生產的前期廢水主要來源於膨脹煙絲用水和洗梗用水,其廢水特點是水量較小,濃度較高,含有煙葉中的生物堿和酚類等,同時廢水溫度較高,大約在60~70 ℃之間;生產中期使用的黏合劑會在生產過程中進入排水係統,這部分廢水被稱為白膠廢水,廢水成白混濁色,COD在2 000 mg/L左右;生產後期產生的廢水主要來源於香料車間,大部分來源於衝洗加料設備,其廢水中含有加入香煙中的香料和香精成分,同時還有些機油〔1, 2, 3〕。香煙生產廢水汙染物濃度較高,色度較高,同時廢水中含有生物堿、酚類、醇類等多種難降解有機物〔4, 5〕。


  該廠廢水總排放量為1 500 m3/d,其中1 000 m3/d的二級出水水質執行《汙水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的一級標準,500 m3/d的中水出水水質執行《城市汙水再生利用 城市雜用水水質》(GB/T 18920-2002)的再生水回用水質標準。該廠產生的廢水水質:CODCr≤550 mg/L,BOD5≤250 mg/L,石油類≤10 mg/L,SS≤250 mg/L,NH3-N≤30 mg/L,pH 6~9。


  2 廢水處理工藝流程

  該廠廢水處理站占地980 m2,綜合設備間為地上1層框架結構,水池為地埋式鋼筋混凝土結構,廢水處理站產生的不良氣體經收集淨化處理後排放。綜合設備間設有氣浮、加藥係統、帶式壓濾機、除臭等設備及二氧化氯發生間、配電控製室、化驗室等。地埋式水池內部設地下設備間及鼓風機房。


  廠區生產生活廢水經過廠區排水管網收集後輸送至廢水處理站,廢水經提籃格柵去除水中的大塊物質後進入集水井。集水井廢水經泵提升後,經過機械格柵進入調節池,機械格柵的作用是去除廢水中的漂浮物、細小顆粒懸浮物及毛發等。調節池廢水經泵提升後進入氣浮池,廢水中的懸浮物及膠體類物質經絮凝反應及氣浮作用後形成浮渣,就近重力流入汙泥濃縮池,與生化剩餘汙泥一起進行機械脫水處理。氣浮出水流入水解酸化池,通過水解酸化作用提高廢水的可生化性。水解酸化池出水流入接觸氧化池,進行好氧生化反應,去除廢水中大多數有機汙染物。接觸氧化池出水流入斜管沉澱池,沉澱汙泥由汙泥泵打入汙泥濃縮池,上清液進入中間水池。


  中間水池一部分水經消毒後,由出水提升泵提升排放;另一部分由中水提升泵提升至砂濾罐和活性炭罐,進行過濾和吸附處理,然後排至清水池,清水池出水加氯消毒後用於廠區內衝廁和綠化。工藝流程如圖 1所示。

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圖 1 工藝流程

  圖 1 工藝流程異味處理係統采用UVT紫外光催化氧化裝置,裝置中納米材料塗層會在紫外光催化作用下產生羥基(·OH) 和超氧化物離子,具有很高的氧化性,對異味具有很高的處理效率〔6〕。


  3 主要構(建)築物及設備

  3.1 集水井

  集水井尺寸為5 m×2.5 m×8.8 m,有效水深為2.5 m.設潛汙泵2台,1用1備,Q=70 m3/h,H=13 m,N= 5.5 kW;設提籃格柵1台,尺寸為0.6 m×0.5 m×0.6 m。


  3.2 格柵井

  格柵井尺寸為2.5 m×0.6 m×1.5 m,鋼砼結構,柵前水深0.3 m,渠寬0.6 m.內設格柵機1台,柵條間隙5 mm,功率0.75 kW。


  3.3 調節池

  調節池尺寸為12 m×9 m×5.6 m,鋼砼結構,超高0.75 m,有效容積520 m3,HRT=8.3 h.設潛汙泵2台,1用1備,Q=70 m3/h,H=13 m,N=5.5 kW;設潛水攪拌機1台,功率5 kW,葉輪直徑615 mm,轉速480r/min。


  3.4 絮凝反應罐及氣浮係統

  絮凝反應罐尺寸為D 2.6 m×3 m,鋼結構,超高0.35 m,有效容積14 m3,HRT=13 min;設絮凝攪拌機1台,轉速8 r/min,功率0.75 kW.氣浮係統日處理量1 500 m3/d,尺寸為7 m×2.5 m×2.5 m,HRT=25 min.配套高效溶氣係統1套(溶氣泵、溶氣罐等),PAC、PAM加藥係統各1套。


  3.5 水解酸化池

  水解酸化池尺寸為12 m×3.3 m×5.6 m,超高0.55 m,有效容積200 m3,HRT=3.2 h,填料BOD負荷2.4 kg/(m3·d).設布水裝置1套,曝氣裝置1套;組合填料123 m3,填料直徑150 mm,片間距100 mm;填料架1套,采用槽鋼和螺紋鋼焊製而成。


  3.6 接觸氧化池

  接觸氧化池尺寸為12 m×10.2 m×4.9 m,超高0.7 m,有效容積600 m3,HRT=9.6 h,填料BOD負荷0.7 kg/(m3·d).設曝氣盤420套,型號KKI 219;組合填料380 m3,填料直徑150 mm,片間距100 mm;填料架1套,采用槽鋼和螺紋鋼焊製而成。


  3.7 斜管沉澱池

  斜管沉澱池尺寸為12 m×3.5 m×5.6 m,鋼砼結構,超高1.0 m,表麵負荷1.6 m3/(m2·h).設D 80斜管38 m3;填料架1套,采用槽鋼和扁鋼焊製而成。


  3.8 中間水池

  中間水池尺寸4 m×4 m×5.6 m,鋼砼結構,超高1.3 m,HRT=1.0 h.池內設出水提升泵2台,1用1備,Q=50 m3/h,H=8 m,N=4.0 kW;地下設備間內中間水池旁設過濾泵2台,1用1備,Q=25 m3/h,H=42 m,N=7.5 kW。


  3.9 砂濾罐、活性炭吸附罐

  砂濾罐、活性炭吸附罐各1套,罐體直徑1 800 mm,濾速8.2 m/h,碳鋼材質。


  3.10 消毒池

  消毒池有效容積100 m3,設計每天雜用水回用量為500 t,儲水量為回用總量的20%.地下設備間內消毒池旁設帶機衝洗泵1台,恒壓變頻供水係統1套,Q=25 m3/h,H=50 m,N=(2×7.5) kW。


  3.11 汙泥處理係統

  汙泥處理係統每天產泥0.45 t,有效體積56 m3(含水率99.2%).汙泥濃縮池尺寸為5.5 m×4 m× 5.6 m,超高1.2 m,有效容積30 m3,HRT=12.8 h;地下設備間內設汙泥螺杆泵2台,1用1備,Q=5 m3/h,P=0.6 MPa,N=2.2 kW.帶式壓濾機1套,帶寬0.6 m,處理量3~5 m3/h.PAM汙泥加藥係統1套。


  3.12 地下設備間

  地下設備間除設置過濾泵、汙泥螺杆泵、帶機衝洗泵、恒壓變頻供水係統外,還有汙泥泵2台,1用1備,Q=40 m3/h,H=15 m,N=4 kW;鼓風機2台,1用1備,Q=13.5 m3/min,P=0.06 MPa,N=22 kW;濾罐反衝洗泵1台,Q=90 m3/h,H=34 m,N=15 kW。


  3.13 綜合設備間

  綜合設備間平麵尺寸為29.7 m×9 m,除設置汙泥處理係統設備、加藥設備、絮凝反應罐及氣浮係統、砂濾罐及活性炭罐等設備外,還設有異味去除係統1套,處理風量Q=2 500 m3/h,P=1 960 Pa,N=2.2 kW,紫外燈功率2.88 kW; 二氧化氯發生間1間,平麵尺寸為3.2 m×2.3 m,內有二氧化氯發生器1套,發生量300 g/h;化驗室1間,平麵尺寸為3.3 m×2.3 m;值班控製室、配電室1間,平麵尺寸為9 m×6 m。


  4 調試與運行

  4.1 調試


  向水解酸化池、好氧池中投加幹汙泥,投加量為池有效容積的0.5%~0.6%,汙泥質量濃度為5~6g/L.打開水解酸化池、好氧池曝氣管進行曝氣,剛開始培養時,由於水量少,且24 h曝氣,1 d後汙泥量減少很多,而且產生些許泡沫,表明微生物營養缺乏。之後減少曝氣時間,盡量減少泡沫的產生。運行大約1周後,能看到填料局部黏附的少許汙泥,有黏滑的感覺。大約2周後,明顯能看到填料上麵的生物膜,但較薄。第3周後,填料表麵掛了厚厚的生物膜,且與填料結合緊密,表明水解池及好氧池填料掛膜成功。第4周,連續進出水,將水解酸化池曝氣管關閉,使其好氧生物膜形成厭氧生物膜。第5周,連續進出水,二級處理係統出水COD保持在70 mg/L以下,中水處理係統出水濁度保持在5 mg/L以下,COD在38 mg/L以下,都達到了設計的出水水質標準,調試結束。


  4.2 運行監測結果

  運行監測結果見表 1和表 2。

運行結果表明,二級出水水質達到《汙水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的一級標準,中水出水水質達到《城市汙水再生利用 城市雜用水水質》(GB/T 18920-2002)的再生水回用水質標準。


  4.3 存在問題

  本工程存在的問題及應采取的對策:(1)一般卷煙廠規劃廢水處理規模都較大,而實際初期運行時水量較小,長時間連續曝氣,易造成生物膜脫落,給運行操作帶來很大麻煩。對此,廢水處理站處理構築物宜設計為2組並聯運行,水量較小時,可隻運行1組,這樣還可節省成本和運行費用。(2)汙泥泵進口管道管徑原設計為DN 150,實際運行中發現其較易堵,更換為DN 200管道後,基本上沒再發生堵塞。(3)汙泥濃縮池中的汙泥來自氣浮池的浮渣和沉澱池的生物汙泥,運行中發現,浮渣和生物汙泥混合不均勻,浮渣較難壓濾處理。對此宜在汙泥濃縮池中設置攪拌裝置。(4)水解酸化池、調節池中常常含有大量的水汽,造成風管內大量積水,並被離心風機抽送至異味處理係統,造成處理效率下降。對此在進行風管設計時,宜設置泄水裝置。


  5 主要技術經濟指標

  項目總投資為758萬元,其中設備工程投資為498萬元,土建費用為260萬元。水處理成本為0.823元/m3,包括人工費0.15元/m3、電費0.49元/m3、藥劑費0.14元/m3、異味去除費0.043元/m3,不含設備折舊費和汙泥處理費。


  6 結論

  (1)采用氣浮+水解酸化+接觸氧化+斜管沉澱+砂濾+活性炭吸附組合工藝處理煙草廢水可行。經二級處理後,出水水質能達到《汙水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的一級標準;經深度處理後,出水水質能達到《城市汙水再生利用 城市雜用水水質》GB/T 18920-2002)的再生水回用水質標準。

  (2)采用氣浮+水解酸化對廢水進行預處理,處理效果好。氣浮可以去除煙草中的懸浮物、煙絲及油類等,水解酸化對香精香料等難生化降解物質有較好的處理效果,可提高廢水的可生化性。

  (3)接觸氧化法采用低負荷運行,可提高對氨氮的硝化效果,抗衝擊負荷強。

  (4)斜管沉澱池占地麵積小,處理效率高,適合地埋式廢水處理工藝,在接觸氧化池後使用能滿足二級處理達標要求。

  (5)UVT紫外光催化氧化裝置處理異味具有運行費用低,處理效率高,操作運行簡單的特點。


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