造紙廠白水回用工程設(shè)計(jì)
為了減少對(duì)水資源的消耗和水污染物的排放量，造紙工業(yè)水的回用尤為重要，特別是地處嚴(yán)重缺水地區(qū)的造紙廠。有些工廠雖建立了廢水回用設(shè)施，但因考慮不周或設(shè)計(jì)不合理，設(shè)施不能發(fā)揮作用而閑置。下面以某廠白水回用工程為例說明工程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的一些重要因素。
造紙工業(yè)是我國主要的水污染源，我國造紙行業(yè)每年要排放廢水30億m3。為了減少對(duì)水資源的消耗和水污染物的排放量，造紙工業(yè)水的回用尤為重要，特別是地處嚴(yán)重缺水地區(qū)的造紙廠。然而很多老廠由于場(chǎng)地狹窄，現(xiàn)有管線混亂復(fù)雜等原因未能對(duì)廢水進(jìn)行凈化回收，大量廢水直接進(jìn)入末端廢水處理廠，經(jīng)處理后排放。這不僅增加了廢水處理量，還污染了受納水體。有些工廠雖建立了廢水回用設(shè)施，但因考慮不周或設(shè)計(jì)不合理，設(shè)施不能發(fā)揮作用而閑置。下面以某廠白水回用工程為例說明工程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的一些重要因素。
1 基本情況
該廠是典型的老廠，有50多年的歷史，有3臺(tái)紙機(jī)抄造復(fù)印紙和膠版紙，雖每臺(tái)紙機(jī)都配有回收白水的射流氣浮設(shè)施，但基本處于半閑置狀態(tài)，噸紙耗新鮮水120～150m3。由于水價(jià)不斷上漲，國家的環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，工廠決定放棄原有的白水回收系統(tǒng)，重新建立新的系統(tǒng)。
2 白水回用工藝流程
3臺(tái)紙機(jī)及其制漿線(廢紙漿)每天排放造紙白水5000～5500m3，SS高達(dá)1800mg/L，回用水要求SS小于45mg/L，以滿足各類噴頭和花管的用水要求。
制漿和紙機(jī)的白水經(jīng)過地下管線，匯集進(jìn)入150m長(zhǎng)的總管線流入地下集水井，然后用潛水離心泵送至建在地面上的原水池，再用臥式離心泵送入高效淺層氣浮系統(tǒng)去除懸浮物質(zhì)，經(jīng)氣浮處理的清水流到清水池，然后經(jīng)150m長(zhǎng)的地下管線流至地下清水貯池，最后用泵加壓后送各用水點(diǎn)。白水回用工程包括集水井、原水池、氣浮間、清水池、清水貯池及相應(yīng)的白水收集和清水回用管線。
3 主要單元的設(shè)計(jì)
3.1 集水井
集水井直徑為4m，高5m。為了減少用地，集水井和格柵槽組合在一構(gòu)筑物中，采用潛水泵提升廢水，泵的運(yùn)行由浮球液位開關(guān)控制。在施工中采用了沉井技術(shù)，縮短了施工時(shí)間。
3.2 原水池
原水池尺寸為7m×6m×3.8m，有效容積147m3。原水池起調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量的作用。為防止原水池固體物沉積，在池中設(shè)攪拌裝置。但因白水中固體物(如：滑石粉、碳酸鈣)比重大，易下沉，在攪拌器設(shè)計(jì)上需認(rèn)真考慮。為本工程設(shè)計(jì)了直徑1m的螺旋槳槳葉，轉(zhuǎn)速31r/min，電機(jī)功率5kW，槳葉和軸使用不銹鋼。在實(shí)際運(yùn)行中效果良好，池內(nèi)未發(fā)生固體物沉積。
3.3 氣浮間及氣浮設(shè)備
3.3.1 氣浮間
為了減少用地，氣浮間的設(shè)計(jì)盡量考慮充分利用空間。氣浮間平面尺寸為13m×12m，分兩層，上層放置氣浮槽和無機(jī)混凝劑投加槽(高位槽)，下層布置原水泵、高壓水泵、溶氣罐、浮渣槽以及高分子絮凝劑和無機(jī)混凝劑配制系統(tǒng)。
氣浮槽和溶氣罐引進(jìn)美國Krofta公司的高效淺層氣浮設(shè)備，該設(shè)備被廣泛用于造紙廠白水回用處理，我國已引進(jìn)了10多套。從引進(jìn)設(shè)備的使用情況來看，某些設(shè)備由于配套設(shè)計(jì)不合理和運(yùn)行不規(guī)范也出現(xiàn)了處理效果不佳的情況，主要原因是：①原水泵因進(jìn)水不平衡，時(shí)開時(shí)停，進(jìn)水波動(dòng)；②回流高壓泵實(shí)際壓力高于或低于要求；③空壓機(jī)供氣壓力不穩(wěn)定；④回流比不合理。為了解決上述問題，廢水在進(jìn)入氣浮系統(tǒng)處理前需設(shè)調(diào)節(jié)池均衡水質(zhì)、水量，實(shí)際進(jìn)水量宜小于氣浮機(jī)的處理能力；回流高壓泵宜采用單級(jí)高壓泵以保證回流水壓力穩(wěn)定；雖然氣浮設(shè)備帶有穩(wěn)壓閥，但不能完全穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，由于供氣壓力的變化，時(shí)間長(zhǎng)易損壞穩(wěn)壓閥，解決該問題有兩種方法，即設(shè)置壓縮空氣貯氣罐或采用變頻恒壓系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用了變頻技術(shù)，根據(jù)壓力傳感器的信號(hào)由變頻器控制空壓機(jī)的運(yùn)行，這樣不僅避免了空壓機(jī)的經(jīng)常開停，延長(zhǎng)了設(shè)備的壽命，同時(shí)減少了空壓機(jī)的噪聲；溶氣水的回流比的確定需根據(jù)處理水SS含量高低來確定
3.3.2 氣浮設(shè)備
(1)氣浮槽和溶氣罐。氣浮槽直徑8.23m，高0.953m，材質(zhì)為不銹鋼，型號(hào)SPC-27，日處理白水6000～8000m3。溶氣罐直徑0.456m，長(zhǎng)2.7m，材質(zhì)為不銹鋼，型號(hào)ADT-2500。關(guān)于高效淺層氣浮設(shè)備的工作原理和構(gòu)造在此不加贅述。
(2)無機(jī)混凝劑配制投加系統(tǒng)。無機(jī)混凝劑配制投加系統(tǒng)包括溶解槽和貯槽，投加采用將藥劑由高位槽向泵的吸水口投加。溶解槽、貯槽和高位槽均采用碳鋼制造，內(nèi)襯玻璃鋼防腐，管線采用ABS塑料管，輸液泵采用不銹鋼離心泵？紤]到每天需無機(jī)化學(xué)品1～2t，溶藥工作量大，而操作空間小，無法設(shè)置吊裝設(shè)備，為了減輕工作強(qiáng)度，在溶藥槽上設(shè)一平臺(tái)，由叉車直接將混凝劑高舉送至溶藥口，由人工倒入。貯槽容積設(shè)計(jì)為3d的使用量，貯槽內(nèi)設(shè)有過濾單元，采用不銹鋼濾網(wǎng)，以濾除溶液中的固體雜質(zhì)。
(3)高分子絮凝劑的配制和投加系統(tǒng)。由于固體高分子絮凝劑溶解困難，如果溶解不完全，隨清水回到造紙系統(tǒng)，易形成紙病。為此引進(jìn)芬蘭AQWA公司制造的自動(dòng)高分子聚合物溶解機(jī)1臺(tái)，其由溶解槽和貯槽組成，喂料采用螺旋定量喂料器，為了防止固體絮凝劑進(jìn)入溶解槽后結(jié)團(tuán)影響溶解效果，溶解水通過扁形噴頭噴向下落的粉末聚合物，將其沖散，以防止結(jié)團(tuán)。溶解攪拌器采用低速三角攪拌器。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由液位計(jì)、電磁閥和時(shí)間控制器組成。投加設(shè)備采用柱塞計(jì)量泵，投加位置設(shè)在壓水管線上。投加位置需認(rèn)真考慮，考慮的因素是能否形成合適的礬花，以使其在氣浮槽中分離！—
(4)浮渣槽。浮渣槽的作用是脫氣，脫除氣浮分離出的纖維和填料中的空氣，保證浮渣(纖維和填料)回用不會(huì)因含氣而造成紙病。本設(shè)計(jì)采用框式攪拌器脫氣。
3.4 清水池
清水池尺寸為4m×6m×3.8m，設(shè)在地面上。從氣浮出來的清水經(jīng)清水池重力流至清水貯池。氣浮出來的水還含有非常少量的懸浮物，清水池出水采用溢流方式，溢流管前設(shè)擋渣板，避免少量浮渣流入清水貯池。
3.5 清水貯池
清水貯池的容積應(yīng)詳細(xì)調(diào)查工廠的用水才能確定，因造紙廠用水時(shí)大時(shí)小，貯槽的容積應(yīng)基本滿足高峰用水的需求，以減少工廠對(duì)新鮮水的使用，本設(shè)計(jì)的地下清水貯池的有效容積為500m3。為了節(jié)能和保證穩(wěn)定供水，在設(shè)計(jì)中采用了變頻供水技術(shù)，靠壓力傳感器通過變頻器改變泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變供水量，并保證泵的出水壓力穩(wěn)定。
4 結(jié)論和建議
(1)該回用設(shè)施自1999年投入運(yùn)行以來，一直穩(wěn)定運(yùn)行，白水SS在2000mg/L左右，出水SS始終小于45mg/L。清水貯池未發(fā)現(xiàn)固體物沉積，設(shè)施的運(yùn)行操作每班只需1人。工廠新鮮水的用量從噸紙耗新鮮水120～150m3減少到40m3。
(2)造紙廠白水回用不能僅簡(jiǎn)單考慮購置一凈化設(shè)備，需從工廠的實(shí)際出發(fā)和對(duì)回用水水質(zhì)的要求綜合考慮。在設(shè)計(jì)中考慮的因素包括：①減少用地；②必要的自動(dòng)控制措施；③回用水對(duì)生產(chǎn)工藝和設(shè)備的影響；④連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行；⑤操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度低！
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