高效淺層氣浮技術在造紙廢水處理中的應用
江蘇某造紙廠地處太湖流域，采用廢紙為原料，年產5萬t牛皮箱紙和高強度瓦楞原紙。日排廢水1.2萬t。原廢水pH為5.5～7，CODCr為1000～2000mg／L，SS為1000～1700 mg／L。原廢水處理工藝為初沉法，廢水經(jīng)一套格柵→斜篩→平流式沉淀池處理后外排至京杭運河。由于該工藝只是去除了大量的SS和部分CODCr，達不到GB3544—92《造紙工業(yè)水污染物排放標準》中二級標準。對此，采用高效淺層氣浮工藝，較好地解決了這一問題。
1 處理工藝
1.1 原處理工藝存在的問題
該廠以廢紙為原料，廢水中雜質多，組分較復雜。據(jù)監(jiān)測，該廠廢水中可溶性CODCr值為350～450mg／L，用單一初沉池難以去除。針對上述問題，新工藝采用淺層氣浮系統(tǒng)，不僅使處理后的廢水達到排放要求，pH為6～9，CODCr≤200mg/L，SS≤250 mg/L，BOD5≤80mg／L，而且每天回收5～6 t紙漿，處理后的廢水能回用90％，同時降低了運行費。
1.2 改造后的廢水處理流程
改造后的廢水處理流程見圖1。
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高效淺層氣浮系統(tǒng)是一個先進的快速氣浮系統(tǒng)，改傳統(tǒng)氣浮的靜態(tài)進水、動態(tài)出水為動態(tài)進水、靜態(tài)出水，即把含有附有微氣泡懸浮顆粒的混合污水進入氣浮池內的時候，使出流裝置移動，混合廢水的水平流速相對出流裝置為零，從而抑制了槽內的紊流，因而能進行平穩(wěn)的氣浮分離(即所謂的“零速度原理”)，浮選體上升速度達到或接近理論升速，極大地提高了處理效率，使廢水在淺層氣浮槽中的停留時間由傳統(tǒng)的30～60 min減至3 min，并且集凝聚、撇渣、排水、排泥為一體，是一種高效的廢水處理裝置。圖2表示了該原理。原水從圖中的整流區(qū)被放入浮選區(qū)的氣浮槽時，整流區(qū)自身以原水的出流速度并與其相反的方向周轉，此時，就創(chuàng)造了水流速為零的零流速狀態(tài)。
1.4 高效淺層氣浮工藝的特點
(1)待處理水停留時間較短，僅為3min。(2)處理效率高，尤其是處理高濁度水。(3)單位面積的處理量為250 m3／(m2·d)，處理能力大。(4)可以設置為多層，并可以直接設置在地面上或架空設置，占地面積小。(5)有效水深約0.4m，且與處理能力基本無關，構筑物總高度降低。
2 處理效果
2.1 監(jiān)測結果
1998年12月8日江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心站對該污水處理工程進行了24h連續(xù)監(jiān)測(監(jiān)測頻率為每1.5h一次，共測16次)，監(jiān)測結果如表1所示(噸紙排水量為64m3)。
表1 污水處理工程達標排放驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總
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由表l可知，處理后的排放廢水中pH、SS符合GB3544—92《造紙工業(yè)水污染排放標準》二級標準，CODCr、BOD5各有一次略為超標，但均值不超標。
2.2 溶解性CODCr、BOD5去除率分析
該廠曾委托某大學進行了溶解性CODCr、BOD5去除率監(jiān)測分析(每小時取一次樣，共取四次，再混合)．結果如下：
進水混合樣：CODCr1270mg／L；BOD5 376mg／L；SS1300 mg/L；溶解性CODCr
244mg／L；溶解性BOD5 120 mg／L。
處理后出水：CODCr 167mg／L；BOD5 68m8／L；SS 14mg／L。
若將處理出水CODCr、BOD5看成全為溶解性CODCr、BOD5，則溶解性CODCr、BOD5去除率分別為31.6%、43.3％。
2.3 不加絮凝劑和助凝劑的淺層氣浮處理效果
該廠技術人員曾進行了不加藥劑的淺層氣浮處理廢水試驗(每隔1h采一次樣，共16次)，試驗結果如表2。
表2 不加藥劑的處理效果 mg·L－1
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從表2中可看出，采用高效淺辰氣浮裝置不加藥劑處理造紙廢水時，SS去除率在89％以上，CODCr去除率達70％。
2.4 工藝流程特點
(1)采用格柵、斜網(wǎng)過濾加淺層氣浮處理造紙廢水，流程連續(xù)性強、操作管理簡單。
(2)經(jīng)斜網(wǎng)過濾可回收大量紙漿，每天約5～6t。
(3)選用高效氣浮設備作為主體設備，一般情況下氣浮達標排放。對溶解性CODCr、BOD5有一定的去除效率；在不加藥劑的情況下對SS、CODCr也有較高的去除率。
(4)淺層氣浮裝置操作彈性大抗沖擊力強，出水穩(wěn)定并且能達到90％回用率。
3 主要技術經(jīng)濟指標及效益分析
(1)本工程占地面積為400 m2，每天處理1m3廢水占地僅為0.03m2。
(2)污水處理工程總投資350萬元，其中高效淺層氣浮裝置262萬元，土建70萬元，配套安裝費用18萬元。
(3)本工程噸廢水處理成本為0.60元。其中、藥劑費0.365元／m3水，電費0.130元／m3水。
(4)本工程運行后，每天處理廢水l～2萬t．可削減SS 10～14t／d、削減CODCr 10～15t／d，處理出水可回用90％，節(jié)約了寶貴的水資源。以每噸清水0.50元計，每天可收益5400元，另外、每天回收紙漿6t，以每噸紙漿700元計，收益4200元，共計每天收益9600元，即每處理1t廢水可創(chuàng)效益0.80元，扣除單位廢水處理成本0.60元，實際上每處理1t廢水可獲效益0.20元，即每天2400元。經(jīng)濟效益、環(huán)境效益明顯。
4 結 論
(1)經(jīng)格柵—斜網(wǎng)過濾—淺層氣浮工藝處理后的廢水回用率達90％，每天還能回收5～6t紙漿，每天少排放SS10～14t、CODCr10～15t，經(jīng)濟效益與環(huán)境效益明顯。
(2)本工藝具有投資省、占地少、運行費用低、操作方便、性能穩(wěn)定等特點，可在同類型企業(yè)中推廣應用。
(3)由于噸水處理成本中藥劑費占了60.8％，因此藥劑品種和用量可進一步試驗優(yōu)化。
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