厌氧-接触氧化法在烟草生产废水处理中的应用

2011-04-23李育蕾补忠勇霍金华

绿色科技 2011年6期

李育蕾,补忠勇,霍金华

(1.四川烟草工业有限责任公司,四川成都610066;2.四川大学建筑与环境学院,四川成都610021)

1 引言

根据我国经济社会发展的客观要求,一切生产建设活动都应执行国家环保法律法规,实现达标排放是企业遵循环保要求的基本准则。卷烟生产工艺的机械化和自动化程度都非常高,烟草加工业废水产生量不是很大,不易引起人们的重视,但其含有高浓度有害物质如焦油、尼古丁、酚、苯并芘等,直接排放严重污染环境[1]。据对我国卷烟厂的废水排放状况调查统计,卷烟厂废水排放量为每箱烟0.35～0.60m3[2,3],大中型卷烟厂的废水排放量也相当大。

卷烟厂排放的综合污水包括车间生产废水和生活污水,其中生产废水成分复杂,处理难度较大,直接排放对水体危害严重。随着烟草行业竞争的加剧,以及节水意识和环保要求的提高,越来越多的卷烟厂已经意识到全面治理综合污水的重要性。然而,国内外废水处理领域尚无烟草生产废水的定型处理工艺,对综合污水全面治理及再生回用的实例更不多见。目前国内卷烟厂在污水处理方面已采用的处理方法主要有物化处理、生化处理以及两者相结合的处理等[4～6]。寻找一种先进成熟、可靠性高的处理方法十分必要。笔者在对四川某大型卷烟企业的原有污水处理工艺进行改造时,针对其该废水的水质和水量及其变化特性,设计上采用厌氧-接触氧化综合处理的办法,解决了长期困扰企业的污水处理排放问题,实现了稳定达标排放。

2 废水来源及特点

废水主要有卷烟生产洗梗废水、洗胶缸废水、香精香料间产生的废水、各种盛装及生产烟草制品设备的清洗废水、生产过程热交换后产生的冷凝水等,此外还有空压机、制冷机、除异味设备的冷却水、锅炉排水、生产现场地坪冲洗水和办公楼、职工日常洗浴、用餐等排放的生活废水。

因卷烟生产的计划性和间歇性,废水排放具有集中性和水量的较大波动性,废水中含有大量的胶体物质,有毒物质如烟碱、焦油、亚硝胺类,以及一些有机物如糖类、芳香烃及杂环类物质,另外还有大量的烟叶、烟丝碎料等固体悬浮物。废水中一般不含重金属及有毒化学物质。

3 废水设计水质及工艺流程

3.1 废水水质

该厂废水在注入处理工程前先进入化粪池,其对污染物浓度起到消减作用,进水水质是在正常生产时对调节池前水样的监测。出水是根据企业对处理水质的使用要求进行设计的。设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质

3.2 工艺流程

通过了解该厂生产过程中废水排放点以及废水成分、水质特点,并结合废水的排放标准,确定厌氧-接触氧化法处理工艺,具体工艺流程见图1。

车间和生产废水排放进入化粪池后,到达集水井,经过泵提升至格栅井,去除废水的悬浮物后,流入调节池。在调节池内水质得到均和,水量得到调节。之后由潜污泵将废水分别提至到2套并联的厌氧池中,经过该池的反应区,利用池内厌氧细菌的作用,对废水中的有机物进行初步的分解消化。然后废水依次进入2套串联的好氧池,在充氧条件下,利用好氧菌的作用,对废水中的有机分子进行进一步的氧化分解,废水中的大部分COD、BOD5等有机污染物进一步得到降解。降解后的废水流入沉淀池,一部份需要使用的废水经过滤池、消毒池进行悬浮物的过滤和消毒后,进入回用水池,用于厂区绿化,不使用的废水则经沉淀池后达标排放。沉淀池产生的污泥通过污泥泵进入好氧池或厌氧池进行回用,无污泥外排。过滤池产生的反冲污水进入集水进,进行再次处理,无污水外排。

图1 废水处理工艺流程图

3.3 主要构筑物及设备参数

该工程主要涉及的构筑物和设备组成分另见表2、表 3。

表2 废水处理工艺主要构筑物

表3 主要设备

集水井内采用三级液位的自控方式进行控制,实行声光报警提示;调节池泵后总程安装超声波流量计和电动调节阀,池内设置5个的控制点,经过PLC控制器进行程序运算,控制调节水泵和水泵出口电动阀。

2套并联的厌氧池内均悬挂ZS组合式多孔环填料,组合式多孔环填料由塑料环片和醛化丝组成。塑料环片四周均置40个方孔,八束醛化丝均匀布在四周。该填料比表面积大,挂膜快,脱膜容易,生物膜生长更新良好,耐高负荷冲击,可对气泡进行多层次碰掸,密集型切割,可大大提高氧的转移和利用,截留吸附废水中的固体物质和胶物质,厌氧池设计容积负荷为3kgCOD/(m3◦d),COD去除率≥60%,降解废水中的大分子物质。

2套好氧池内悬挂ZS组合式多孔环填料,串联使用,池内采用微孔曝气的供氧方式,微孔曝气器采用进口三元乙丙(EPDM)橡胶加工制作,规格￠200,共392套,0.25～0.55m2/个,具有优越的耐酸碱、抗老化、抗撕裂性能,独特的开孔方式可产生大量直径≤3mm的有效均匀的气泡,在水深4m,气量为4m3/h的条件下,此类曝气器充氧能力可达0.283kgO2/h),配置两台3L52WD变频罗茨风机供氧,电机功率为30kW,进口流量为 19.8m3/min,升压49kPa,池内设置在线溶氧仪,能过改变风机运行频率使好氧池溶氧量保持稳定。

沉淀池采用竖流式,中心进水,周边出水,重力排泥,表面负荷1.0m2/(m2◦h),池径水深比为2;外置污泥回流泵,减小池内的水力搅动,增加沉淀效果,同时便于设备检修。采用电动阀对好氧池、备用厌氧池的污泥回流管进行控制。沉淀池至过滤池的出水管道外置,在池子外侧设置电动阀门,优先满足中水回用水量,不需要使用的废水达标外排。

进入过滤池的需回用水,通过滤料层(卵石、石英砂和活性炭),采用气水混合反冲,水的冲洗强度为4～5L/s2,气的冲洗强度为10～15L/s2冲洗时间5～10min/次,降低水质指标,减轻后续消毒负荷。消毒池出水口外的余氯探头检测接触消毒30min后的余氯指标,处理合格的中水至回用水池,用于企业绿化使用。

3.4 运行调试

3.4.1 调试运行

厌氧池、好氧池完成池内安装工程后使用消防水试水2d,分别投入菌种和培养基进行现场微生物培养,活化期 8d,阶段进水期 12d,进水量由5m3/h逐渐达到30m3/h,满负荷40m3/h运行18d,设定两好氧池溶氧量分别为4×10-6、7×10-6,污泥泵回流运行时间360s、停止时间 1 800s。

调试中,因生物系统进行活性污泥筛选,有少量悬浮物上升,呈絮状颗粒,加入物化絮凝剂控制生物系统波动,添加营养剂,溶氧值稳定在设定值±0.5×10-6范围内波动,好氧活性污泥沉降为30%,回流污泥为 98%。消毒 30min后的余氯指标≥1.0m g/L,中水管路末端余氯指标≥0.2mg/L,调试前5～10d出水水质有部分波动,但后期水质开始逐渐稳定,进水为灰色、烟叶味,沉淀池出水微黄、弱烟味,回用中水清澈、无异味。

3.4.2 运行效果

该工程调试完成后,经过2个月的试运行,由当地环保部门进行了为期2d的取样监测验收,监测结果如表4所示。由表4可以看出,该系统处理效果优良,排放污水COD去除率为97.83%、BOD5去除率为95.76%、悬浮物去除率为70.69%、氨氮去除率为 79.96%,达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准,回用中水COD去除率为95.66%、BOD5去除率为94.04%、氨氮去除率为83.19%,达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)绿化标准。