卷烟企业污水处理系统的升级改造

张百根 高宪君

(河南中烟工业有限责任公司新郑卷烟厂，河南 新郑 451150)

烟草企业污水处理起步于二十世纪八十年代末期，由于当时企业生产规模不大，污水排放量相对较小，化学需氧量(COD)含量不高，污水处理的方式、方法仅限于简单的廻流沉淀、石灰消化处理。二十世纪九十年代，烟草企业技术改造升级的步伐不断加快，厌氧—曝气—接触氧化—斜管沉淀—石英砂过滤污水处理工艺被烟草企业广泛应用。进入二十一世纪后，随着烟草企业生产集中度的提高，生产规模的不断扩大，生产过程中产生的生产、生活污水的色、浊、味、化学需氧量(COD)、悬浮物、PH也发生了质的变化，这些变化给烟草企业清洁生产、节能减排带来了很大的困难和压力。因此，寻找工艺先进合理、运行稳定、维护、管理、操作方便的膜技术、气浮和活性碳过滤等技术作为污水处理的新工艺，为烟草企业中水再利用以及实现污水“零”排放开辟了新途径。

1.存在的问题

1.1 改造前污水处理工艺

生产污水采用旋流穿孔反应，聚合氯化铝絮凝，斜管沉淀后产生的中水全部排放，生活污水处理采用两级沉淀、两级生物接触氧化法反应，经过石英砂过滤、二氧化氯消毒后部分回用。改造前污水处理工艺流程如图1所示：

图1 改造前污水处理工艺流程

1.2 中水水质

浊度：55度;溶解固形物：1700mg/L;悬浮物 SS：110mg/L;色度：43 度;化学需氧量(COD)：173mg/L;PH 值：5.0 ～10.2;氯化物：350mg/L;总硬度：570mg/L;臭：略有异臭及芳香味;细菌总量：1100个/mL，各项指标偏高于国家排放标准。

2.改造方法

2.1 改造后的工艺流程

在原工艺基础上增加了PH值在线检测、酸碱自动中和、气浮、超滤(图中椭圆形标示)。改进后的工艺流程如图2所示。

图2 改进后的工艺流程

2.2 PH在线检测与酸碱自动中和的应用

2.2.1 PH 值在线检测

采用P53型PH/ORP分析仪，独立信号4～20A;稳定性：每24小时误差量程的±0.2%无累计;电源要求：190～260V;探头电极：Pdepe。

2.2.2 加碱装置

PE材质碱桶0.8×1.0m;加碱计量泵：流量240L/H(可调节)，功率0.25KW;加碱搅拌机：转速86r/min，功率0.37KW。

2.2.3 加酸装置

PE材质酸桶1.5×2.0m;加酸计量泵：流量120L/H，功率0.25KW(可调节)。

2.3 高效混合气浮系统

气浮系统采用德国产的EDUR溶气系统及埃德尔多相流泵。系统包括混凝和气浮两部分，混凝药剂采用浓度为7.5%～10%PAC，药液和污水通过管道混合器混合，混凝池内设柜式搅拌器进行混合反应，混凝池的出水和气浮的回流溶气水混合，形成细小的矾花，进入气浮池上浮，池上部配有刮渣机，将污泥刮入泥槽，污泥溢流至浓缩池进行浓缩，处理后的水从池子底部的穿孔管流出，出水配有调节器调节水位，气浮池出水经过进一步过滤后进入中水池备用。

2.4 超滤膜元件及装置

2.4.1 膜处理元件

采用荷兰Norit工业集团旗下X-Flow膜公司的内压式中空纤维膜。采用改性聚醚砜(PES)膜材料，抗污染能力强，耐氧化、使用寿命长。

2.4.2 膜过滤的反冲洗保护流程

原水由正压驱动从膜丝内腔通过膜丝内壁渗透进入膜丝外侧，产生超滤产水。膜过滤装置的进水压力控制在2.0bar以下，跨膜压差(TMP)控制在0.1bar至1.0bar之间，流量控制是通过每套膜装置进水流量计和相应的给水泵变频驱动实现。膜过滤的反冲洗保护程序流程如图3所示。

图3 膜过滤的反冲洗保护程序流程

3.改进后的效果

3.1 检测仪器

PHS-3C 型精密酸度计(上海大善仪器有限公司);RC-1型余氯仪(姜堰市分析仪器厂);WMX微波密封消解COD快速测定仪(国家环保局华南环境科学院研究所研制);101A-1型干燥箱(上海市实验仪器厂);AB204-E型自动分析天平(Made in Switzerland);TU7685型在线浊度仪(意大利匹磁公司);P53-Pdepe型在线PH计。

3.2 检测方法

按文献［1-3]中的方法，检测污水原水水质与中水水质的相关技术指标［1-3]。

3.3 相关说明

当PH值高于9或低于6时，由PH/ORP分析仪信号反馈到加酸或加碱计量泵自动开启，直至PH值满足6～9方可停止加碱或加酸。在线PH计日常维护方便，防护等级高，操作简便，每隔两周将电路板清洗一次即可，处理后的中水水质PH值一直稳定在6.97～7.85之间。

在气浮系统中加入的药剂为聚合硫酸铝铁盐，它不但可以起到絮凝的作用，而且还可以去除水中的色素及悬浮颗粒［4]。污水通过高效气浮后，水质基本无色、无味，PH值7.6～7.9，色度 ＜30度，悬浮物含量≤60mg/L。

超滤共分为三级过滤即：果壳活性炭过滤——保安过滤——X—FLow内压式中空纤维膜过滤［5]。超滤的操作：由正常产水——水压冲洗——产水等，按一定的时间顺序循环进行，超滤产水量稳定。出水水质悬浮物含量≤20mg/L，肉眼可见物：无，水中杂质颗粒粒度＜100(m，经过超滤处理前后水质化验结果对比如表1所示。说明：改造前因无消毒设备，故“游离性余氯”没有数值。

表1 经过超滤处理前后污水水质化验结果对比表

序号 项目 改造前指标(平均值)改造后指标(实测值)8 氯化物350mg/L 300mg/L 9 总硬度(以CaCO3计)570mg/L 450mg/L 10 游离性余氯 — 30分钟接触后0.3mg/L 11 细菌总量 1100个/mL 50个/mL

4.经济和社会效益分析

新工艺、新技术引进后，总装机容量为188.23KW，每天运行功率为57.12KW，处理每吨水的耗电量为：57.12×24/1200=1.14KWh/吨水，按0.5 元/KWh 计算，每吨水耗费 0.57 元/吨水，各种药剂费用0.228元/吨水，污水处理得到可再利用中水实际发生费用0.898元/吨水。按每天生产200吨中水计算，每年可置换洁净水6万吨，价值18万元以上。污水处理工艺改进后具有较为显著的经济效益，减少了对环境的污染，并取得了较好的社会效益，具有一定的推广价值。

［1]中华人民共和国建设部.生活杂用水水质标准(CJ/48-1999)［M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

［2]国家环境保护局.地面水环境质量标准(GB3838-2002)［M].北京：中国环境科学出版社，2002.

［3]国家环境保护局.污水综合排放标准(BG8978-1996)［M].北京：中国环境科学出版社，1996.

［4]中华人民共和国建设部.给排水工程结构设计规范(BG50096-2002)［M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

［5]陆柱，陈中兴.水处理技术(第二版)［M].上海：华东理工大学出版社，2006.