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制浆污水处理技术几种工艺方案的比较

发布时间:2021年08月18日    点击:[5]人次

制浆污水处理技术几种工艺方案的比较

通过对国外污水处理公司技术方案中的工艺流程特点、曝气方式、运行费用等比较与分析,提出了较适合南平纸厂制浆污水处理的技术方案。

一、工艺流程及特点

1 物理+生化处理

图1 物理+生化处理工艺流程(略)

如图1,该工艺设有反应型预沉池预处理,可提高SS的去除率。由于不加化学药剂,因此是一个物理过程。一般预沉池SS的去除率为70%,而该反应型预沉池SS去除率可达90%以上,从而可降低CODCr30%以上。

其设计原理是在不加絮凝剂的条件下,充分利用纤维的絮凝特征。一个大直径低转速的搅拌器将先期沉淀的污泥提升,并与从预沉池底部进入的污水在中心导管内接触混合,混合后的污水进入锥形反应室,在锥形反应室内停留时间较长,此时污水中的悬浮物增长成为絮状物。当混合污水从反应室流出时,因污水的流速逐渐降低,从而为絮状物提供了最佳反应条件。

该工艺的反应型预沉池已应用于河南漯河银鸽造纸厂和四川雅安造纸厂的污水处理。由于该反应型预沉池不加絮凝剂,运行费用低,但一次性投资要比一般的预沉池高。

2 厌氧+好氧处理

提出该工艺的公司认为TMP和DIP两股污水的有机物浓度较高,适合用厌氧预处理。经过厌氧处理后的CODCr可降低到1000mg/L以下,CODCr的去除率可达70%左右,从而减轻其后好氧预处理的负担(见图2略)。

厌氧+好氧处理工艺流程

厌氧反应器是用国外较为成熟的升流式厌氧污泥床,即UASB。这是一个无填料无任何动力装置,且有一定数量厌氧颗粒状污泥的空容器。其工艺原理是,反应器的上半部分设置1个三相分离器,分离器的上部为沉淀区,下部为反应区。在反应区中,根据污泥的分布又可分为污泥层和悬浮层。污水自下进入反应器向上流动时,污水与颗粒污泥充分接触,进行一系列生化反应后产生沼气。由于气泡上升托起污泥,随着反应的进行和气量的增加,污泥逐渐膨胀并略呈流化态,气体从污泥层内逸出。沉降性能较低的污泥在气体的搅动下形成悬浮层,混合液上升至三相分离器内。气体碰到反射板时折向气室而被有效地分离排出。污泥和水进入沉淀区,在重力作用下,水与污泥分离。

厌氧处理的优点在于能耗低,占地小,产污泥量少,去除效率高,可降解部分大分子有机物,有利于进一步的好氧处理。但厌氧处理一次性投资较大;在国内运行经验甚少,尤其在制浆污水处理方面,国内尚无用厌氧处理方法;厌氧处理在试车时,颗粒污泥不易培养,培养时间较长;较难把握稳定的运行;制浆污水中的树脂、有机氯、过氧化氢和硫化物等对厌氧菌可能存在抑制作用;此外还要考虑厌氧过程生物气体的利用问题。因而制浆污水用厌氧处理,目前尚不成熟,暂不考虑厌氧方法处理。

3 物化+生化法(见图3)

其工艺特点为预处理设絮凝池,投加化学药品。这种化学絮凝预处理不但可以增加悬浮物的沉降性能,通过增加SS的去除率大大降低不可溶性CODCr,而且还可以去除一些大分子难降解的有机物如木素、纤维素、有机氯等。其原理是投加絮凝剂后,水中悬浮的细小纤维凝聚成大颗粒物质,这些各种形状的颗粒也存在着多孔比表面,对一些大分子有机物具有一定的吸咐作用。

与厌氧预处理和反应型预处理比较,化学预处理的投资费用较低,且易于控制和管理,但化学药品投加量较多,运行费用大大增加。

图3 物化+生化处理工艺流程(略)

4 两级曝气+物化法

该工艺采用两级曝气,最后设化学处理,如图4。由于工艺过程较为复杂,构筑设施多,因而占地面积相对较大,相对投资也较高。工艺流程的最后还需加化学药剂。这样虽可以保证达标排放,但无疑运行费用也相应增加,而且加药后的污泥粘性增大,影响污泥的脱水。

图4 两级曝气+物化处理工艺流程(略)

5 生化+物化法

如图5所示,预处理不一般沉淀地,最后加气浮处理。由于没有特殊的预处理方法,预处理的CODCr去除率较低,增加好氧生物去除CODCr的负担,因此最后的气浮处理必须投加较多的絮凝剂方可保证达标排放。

图5 生化+物化处理工艺流程(略)

这些工艺的共同之处是在曝气池前加选择器,且曝气时间较长,都在15h到30h之间。加选择器和延时曝气都是为了增加CODCr的去除率,保证CODCr的达标排放。

加选择器主要是当回流污泥和污水一起进入选择器时,在没有曝气的情况下消耗有机物造成缺氧。首先是产生一些厌氧菌可分解一小部分难降解的有机物,其次是在缺氧状态下,可选择出生存能力较强和活性较好的好氧菌种。这些生命旺盛的菌种一旦进入曝气池,在好氧状态下,其去除有机物的能力明显增强。

增加曝气时间,有机物和活性污泥混合停留时间较长,对一些较难降解的有机物也能够逐步降解。

二、曝气方式

所有提出的技术方案中,曝气池的曝气方式有3种,即表面曝气、鼓风曝气和喷射曝气。它们各自的优缺点见表2。

曝气方式 优点 缺点 表面曝气 根据溶解氧需要可调速,移动;便于操作和控制管理;易维修,无须将池中的水排出 动力消耗大;充氧能力较低;需要加消泡剂消除水面的泡沫,否则不利于表面空气充氧 鼓风曝气 动力消耗相对较少;充氧能力高,适合深池曝气;表面泡沫不影响充氧 鼓风噪声大;池底布气设施出故障时,需将池中的水排出,极为不便 喷射曝气 动力消耗小;充氧效率最高,也适合深池曝气,表面泡沫也不影响充氧 控制一定的喷射流速,否则太低喷口会堵泥;同样设施维修时,需将池中的水排出

表2几种曝气方式的比较

三、运行费用

运行费用主要决定于化学药品消耗量和总电耗,设备折旧和维护管理费用大同小异,所占的比例很低。5种工艺的化学药品消耗量和总电耗归纳见表3。

处理工艺 化学药品消耗量/kg·d-1 磷酸三钠尿素 聚丙烯酰胺 硫酸铝 消泡剂 总电耗/kWh·d-1 物理+生化 500 1050 85 - - 17400 厌氧+好氧 400 1000 100 - 60 15600 化学+生化 125 650 150 12000 100 23000 两级曝气 1200 2400 160