無碳復(fù)寫紙涂料廢水處理工程設(shè)計(jì)

作者：劉映堯何宇娜陳港方志強(qiáng) 王欽雯來源：《中國造紙》日期：2022-04-02人氣：899

無碳復(fù)寫紙屬于涂布加工紙，產(chǎn)品有上紙（CB紙）、中紙（CFB紙）和下紙（CF紙）^[1]，涂料有下紙（CF）和上紙（CB）兩種涂料。生產(chǎn)無碳復(fù)寫紙的涂布機(jī)有單面涂布機(jī)和雙面涂布機(jī)，涂布方式主要有氣刀涂布和刮刀涂布。上紙和中紙的生產(chǎn)采用氣刀涂布，下紙的生產(chǎn)可以采用氣刀涂布和刮刀涂布等方式。無論是使用單面涂布機(jī)、雙面涂布機(jī)或者是氣刀涂布、刮刀涂布，在涂布過程或產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時(shí)均會(huì)產(chǎn)生一定的廢水，雖然廢水量不大，但污染物濃度較高，生產(chǎn)色紙時(shí)產(chǎn)生的廢水還有一定的色度，這些廢水如不經(jīng)過處理直接排放，必然會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。根據(jù)涂布紙廠的經(jīng)驗(yàn)，配制出來的涂料最終會(huì)有2%～15%成為廢水，即使在大型、品種單一、很少進(jìn)行品種更換且生產(chǎn)效率高的涂布紙廠，通常也有2%～6%的流失^[2-3]。因此企業(yè)需建設(shè)一座廢水處理設(shè)施，對(duì)該項(xiàng)目產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后方可排放。

1 工程背景

廣西某企業(yè)是一家生產(chǎn)無碳復(fù)寫紙的企業(yè)，產(chǎn)量約為3萬t/a。該企業(yè)生產(chǎn)過程排出的廢水主要是涂布生產(chǎn)過程以及清洗涂布機(jī)機(jī)頭和貯料罐等設(shè)備時(shí)產(chǎn)生的涂料廢水，廢水量約為240 m³/d。廢水中主要含有改性淀粉、羧基丁苯膠乳等膠黏劑，高嶺土、輕質(zhì)碳酸鈣等顏料，發(fā)色劑微膠囊，顯色劑酚醛樹脂、水楊酸鋅以及染料等殘余化工料。廢水特點(diǎn)是廢水量小、污染物（如SS、COD和BOD）濃度比較高。

2 廢水處理工程設(shè)計(jì)

2.1　設(shè)計(jì)水量

涂料廢水處理設(shè)計(jì)總水量為240 m³/d，廢水處理設(shè)施每天運(yùn)行24 h，平均廢水處理量為10.0 m³/h。

2.2　設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

無碳復(fù)寫紙涂料廢水水質(zhì)見表1。

表1 涂料廢水水質(zhì)

Table 1 Coating waste water qualities

pH值	COD_Cr/mg·L^-1	BOD₅/mg·L^-1	氨氮/mg·L^-1	SS/mg·L^-1	色度/倍
5~7	2000~3500	800~1800	15~26	500~1200	100~350

2.3　設(shè)計(jì)出水排放要求

主要污染物排放執(zhí)行GB 3544—2008《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中表2規(guī)定的新建企業(yè)水污染物排放限值^[4-5]。

表2 涂料廢水出水水質(zhì)

Table 2 Coating waste water emission qualities

pH值	COD_Cr/mg·L^-1	BOD₅/mg·L^-1	氨氮/mg·L^-1	SS/mg·L^-1	色度/倍
6~9	≤80	≤20	≤8	≤30	≤50

2.4　廢水處理工藝流程

廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

Fig. 1 Process flow

2.5　廢水處理工藝

2.5.1　工藝流程

（1）涂料廢水自流進(jìn)入集水池，再由廢水提升泵泵送到廢水調(diào)節(jié)池均衡水質(zhì)。

（2）調(diào)節(jié)池廢水由廢水泵抽取，經(jīng)反應(yīng)罐并在反應(yīng)罐中加入絮凝劑1、絮凝劑2和助凝劑充分反應(yīng)后進(jìn)入高效廢水凈化器。

（3）清水由高效廢水凈化器的頂部出來，進(jìn)入清水過渡池，再由清水泵1泵送到塔式生物濾池，清水經(jīng)過塔式生物濾池處理后進(jìn)入集水池，再由清水泵送2泵到Fenton反應(yīng)池，并在Fenton反應(yīng)池中加入Fenton試劑。

（4）清水經(jīng)Fenton反應(yīng)池深度氧化后進(jìn)入中和池，在中和池中加入NaOH調(diào)節(jié)pH值再進(jìn)入除鐵曝氣池，然后再進(jìn)入混凝反應(yīng)池，并在混凝反應(yīng)池中加入聚丙烯酰胺（PAM）。

（5）經(jīng)混凝反應(yīng)池反應(yīng)的水進(jìn)入沉淀池，沉淀池上清液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)直接排放，沉淀池污泥由污泥泵泵送到污泥濃縮罐進(jìn)一步濃縮，再由污泥泵泵送到脫水機(jī)脫水至達(dá)到干度要求后運(yùn)走。

（6）高效廢水凈化器的污泥在底部排出，靠高效廢水凈化器與污泥濃縮罐之間的液位差壓到污泥濃縮罐；塔式生物濾池產(chǎn)生的污泥和污泥濃縮罐濃縮后的污泥由污泥泵泵送到脫水機(jī)脫水至干度要求后運(yùn)走，脫水機(jī)產(chǎn)生的過濾水回到涂料廢水集水池。

2.5.2　工藝說明

本廢水處理設(shè)計(jì)采用一級(jí)物化、二級(jí)生化和深度氧化相結(jié)合的工藝^[6]。

（1）一級(jí)物化工段：采用“高效廢水凈化器”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一級(jí)物化處理工藝（如普通沉淀池或氣浮等），是因?yàn)椤案咝U水凈化器”相比傳統(tǒng)的一級(jí)物化處理工藝具有污染物去除效果更好的優(yōu)點(diǎn)。“高效廢水凈化器”是華南理工大學(xué)特種紙團(tuán)隊(duì)根據(jù)傳統(tǒng)的一級(jí)物化處理工藝存在污染物去除效率低的問題而研制的高效凈化設(shè)備，是將廢水的反應(yīng)、混凝、沉淀、澄清、過濾和吸附等工序集中設(shè)計(jì)在一個(gè)罐體內(nèi)進(jìn)行?！案咝U水凈化器”的原理是利用廢水與混凝劑反應(yīng)生成的絮凝物即“污泥”在罐體內(nèi)形成一個(gè)穩(wěn)定的“過濾吸附流化床”，廢水通過這個(gè)“過濾吸附流化床”的泥層過濾與吸附，不但使廢水得到固液分離，而且得到了類似“活性炭吸附”的凈化處理。廢水在“高效廢水凈化器”罐體中完成了“沉淀”“過濾”和“吸附”多種處理工藝，與傳統(tǒng)的一級(jí)物化處理工藝（混凝沉淀或氣?。┲皇菍⒐绦挝锱c廢水分離而得不到進(jìn)一步凈化處理不同，“高效廢水凈化器”不但具有傳統(tǒng)的一級(jí)物化處理工藝特點(diǎn)，而且能對(duì)廢水進(jìn)一步深度處理（“過濾”和“吸附”），對(duì)廢水的污染物去除率比傳統(tǒng)的一級(jí)物化處理工藝高20%~30%^[2]。“高效廢水凈化器”的特點(diǎn)是：占地面積??；投資、運(yùn)行費(fèi)用低；操作簡單、管理方便；在設(shè)備內(nèi)沒有濾料，不會(huì)堵塞和不需反沖洗。

（2）生化工段：采用塔式生物濾池是因?yàn)閺U水量不大和塔式生物濾池占地面積小，能承受較大的有機(jī)物和毒物的沖擊負(fù)荷，一般采用自然通風(fēng)，常用于處理高濃度的工業(yè)廢水^[7]。

（3）深度氧化工段：采用Fenton氧化法對(duì)廢水進(jìn)行處理，F(xiàn)enton氧化法是將硫酸亞鐵與過氧化氫相結(jié)合的一種深度處理工藝，利用硫酸亞鐵和雙氧水的強(qiáng)氧化還原性，兩者在pH值為3.5左右時(shí)發(fā)生反應(yīng)，生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基（·OH）^[8]，羥基自由基的高氧化能力（氧化電勢達(dá)到2.80 V，是除元素氟外最強(qiáng)的無機(jī)氧化劑）^［9]與廢水中的有機(jī)物反應(yīng)，可分解氧化有機(jī)物，特別是難以氧化的芳香類化合物和雜環(huán)類化合物，從而降低廢水中生物難分解的COD。

2.6　主要設(shè)備選型

（1）廢水調(diào)節(jié)池。A₃鋼制，外型尺寸：Φ 4000 mm×3500 mm，有效容積約42 m³，配潛水泵攪拌。

（2）高效廢水凈化器。A₃鋼制，外型尺寸：Φ2600 mm×9500 mm，有效容積約41 m³，廢水停留時(shí)間約3.9 h。

（3）塔式生物濾池^［7］。A₃鋼制，外型尺寸：Φ2200 mm×14500 mm，BOD容積負(fù)荷約2000 g BOD₅/（m³濾料·d），濾料為直徑Φ50 mm的鮑爾環(huán)，總?cè)莘e約46 m³。

（4）污泥濃縮罐。A₃鋼制，外型尺寸：Φ3000 mm×5500 mm，有效容積約為33 m³，污泥停留時(shí)間約12 h，污泥上升流速約為0.1 mm /s。

（5）脫水機(jī)。每天污泥總量約為18 m³/d（污泥濃度約1.5%），污泥經(jīng)疊螺脫水機(jī)脫水后干度大于18%，疊螺脫水機(jī)，型號(hào)：KTDL252，流量Q=3 m³/h，總功率1.47 kW。

2.7　主要建（筑）物設(shè)計(jì)參數(shù)

主要建（筑）物設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。

表3 設(shè)計(jì)參數(shù)

Table 3 Design parameters

建（筑）物	清水過渡池	Fenton反應(yīng)池	中和池	脫鐵曝氣池	混凝反應(yīng)池	沉淀池(半地下)
材質(zhì)	砼結(jié)構(gòu)	砼結(jié)構(gòu) （內(nèi)襯玻璃鋼）	砼結(jié)構(gòu) （內(nèi)刷環(huán)氧樹脂）	砼結(jié)構(gòu) （內(nèi)刷環(huán)氧樹脂）	砼結(jié)構(gòu)	砼結(jié)構(gòu)
表面水力負(fù)荷/m³·(m²·h)^-1						約0.7
水力停留時(shí)間/min		60	30	30	30
外型尺寸/mm	5000×4000×2700	1600×1600× 3000	1600×1600×3000	1600×1600×3000	1600×1600×3000	4000×4000×3500
有效水深/m		2.5	2.5	0.5	0.5
有效容積/m²	約50	12.8	6.4	6.4	6.4	48
數(shù)量/個(gè)		2	1	1	1	1
攪拌器數(shù)量/套		2	1		1
槳式攪拌器 (水下部分為316 L不銹鋼)		轉(zhuǎn)速80~120 r/min	轉(zhuǎn)速80~120 r/min		轉(zhuǎn)速80~120 r/min
電機(jī)功率/kW		1.5	1.1		1.1

3 工程運(yùn)行效果

整個(gè)工程在3個(gè)月完成，然后進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試完成后，連續(xù)2天對(duì)該廢水處理工程進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足GB 3544—2008《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中表2規(guī)定的新建企業(yè)水污染物排放限值的要求^[4]。

表4 監(jiān)測數(shù)據(jù)

Table 4 Monitoring data

水質(zhì)指標(biāo)	pH值	COD_Cr/mg·L^-1	BOD₅/mg·L^-1	氨氮/mg·L^-1	SS/mg·L^-1	色度/倍
進(jìn)水	6.25~6.37	2520~2640	971~991	16~19	642~673	170
出水	7.03~7.28	55~59	16~17	2.23~2.55	26~27	15
排放標(biāo)準(zhǔn)	6~9	≤80	≤20	≤8	≤30	≤50
去除率/%		97.8	98.3	86.0	95.9	91.2

注進(jìn)入塔式生物濾池廢水的BOD₅濃度在426~437 mg/L，經(jīng)塔式生物濾池處理后廢水的BOD₅濃度為57~63 mg/L。

4 工程投資概算及運(yùn)行費(fèi)用分析

該項(xiàng)目工程投資包括：設(shè)備、材料及電器購買、設(shè)備加工、土建工程、設(shè)備運(yùn)輸及安裝等，總投資86萬元。廢水處理直接運(yùn)行成本如下。

（1）人工費(fèi)

本廢水處理站設(shè)操作工3人（每班1人），按4000元/（人·月）計(jì)處理每噸廢水費(fèi)用為：4000×3÷30÷240=1.67（元/t廢水）。

（2）實(shí)際使用藥劑費(fèi)

① 混凝劑1用量按0.20~0.25 kg/m³計(jì)，每噸廢水需混凝劑1費(fèi)用：1.60×0.25=0.40（元/t廢水）。

② 混凝劑2用量按0.04~0.06 kg/m³計(jì)，每噸廢水需混凝劑2費(fèi)用：2.2×0.06=0.13（元/t廢水）。

③ 助凝劑用量按0.006~0.008 kg/m³計(jì)，每噸廢水需助凝劑費(fèi)用：9×0.008=0.07（元/t廢水）。

④ Fenton系統(tǒng)藥劑（含濃硫酸、硫酸亞鐵、過氧化氫和氫氧化鈉）總費(fèi)用：每天約530元，折算為每噸水費(fèi)用為：530÷240=2.21（元/t廢水）。

以上藥劑費(fèi)用合計(jì)：0.40+0.13+0.07+2.21=2.81（元/t廢水）。

（3）電費(fèi)

廢水站每天耗電量約為306 kWh，電費(fèi)按0.62元/kWh計(jì)，處理廢水需電費(fèi)：0.62×306÷240=0.79（元/t廢水）。

直接運(yùn)行總費(fèi)用（不含維修費(fèi)、折舊費(fèi)、企業(yè)管理費(fèi)等）合計(jì)為：1.67+2.81+0.79=5.27（元/t廢水）。

5 結(jié)　語

針對(duì)無碳復(fù)寫紙廢水量小、污染物濃度高的特點(diǎn)，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用一級(jí)物化（高效廢水凈化器）、生化（塔式生物濾池）和深度氧化（Fenten氧化法）相結(jié)合的工藝對(duì)廢水進(jìn)行處理。運(yùn)行表明，該設(shè)計(jì)合理、處理效果好、管理方便。COD_Cr去除率達(dá)97.8%、BOD₅去除率達(dá)98.3%、SS去除率達(dá)95.9%，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了GB 3544—2008《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中表2規(guī)定的新建造紙企業(yè)水污染排放限值，為同類廢水項(xiàng)目及新建項(xiàng)目提供參考。

本文來源：《中國造紙》：http://m.k2057.cn/w/zw/24523.html

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無碳復(fù)寫紙涂料廢水處理工程設(shè)計(jì)

1 工程背景

2 廢水處理工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)水量

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

2.3 設(shè)計(jì)出水排放要求

2.4 廢水處理工藝流程

2.5 廢水處理工藝

2.6 主要設(shè)備選型

2.7 主要建（筑）物設(shè)計(jì)參數(shù)