探索造纸厂污水处理工程节能减排的有效途径

探索造纸厂污水处理工程节能减排的有效途径摘要：加强造纸厂污水处理工程节能减排的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对造纸厂污水处理工程节能减排的有效途径进行了分析，具有重要的参考意义。关键词：造纸污水；污水处理；节能；途径城市化、信息化、工业化的过快发展同样给城市的环境建设带来了严峻的现实问题。由于制浆造纸废水量大、处理难度大以及环保标准的不断提高等原因，使水处理费用在企业支出中也不断增加。下面从五个方面讨论一下如何节能减排。1厌氧处理设施从厌氧技术本身特点来看厌氧技术处理造纸废水是可行的，也是企业节能的重中之重。厌氧技术的优点：（1）节省动力消耗。厌氧生物处理不需要向水中充氧，理论上完全氧化1kgBOD需要1kg分子氧，而向水中充1kg氧则需要耗电0.5～1.0kWh。（2）厌氧处理产生的污泥量少，厌氧菌世代时间长。其中产甲烷菌的世代时间4～6d，而好氧所需时间为几十分钟。好氧处理过程中，有机物约2/3合成细胞，约1/3被氧化分解，提供能量。而厌氧处理中绝大部分有机物被转化为CH4和CO2，因此，用厌氧处理可以减少污泥产量，从而也可以降低污泥处理费用。（3）厌氧处理对氮磷等营养物质需要少。一般好氧处理对氮磷的需求比例为C∶N∶P=100∶5∶1，而厌氧处理为C∶N∶P=（300～500）∶5∶1，所以对于厌氧处理来讲可以节省氮和磷的投加量，从而节约处理费用。（4）厌氧处理对于难降解的物质有很好的降解能力。应用厌氧技术作为前处理，一方面可以去除一部分COD，另一方面可以提高废水的可生化性，为后续的好氧处理做了很好的基础。（5）厌氧处理可以产甲烷，甲烷的热值很高可以用来发电。理论上完全降解1kgCOD可以产生0.35m3的甲烷，1m3甲烷约可以发电3～4kWh。厌氧处理的缺点：不能去除氮和磷、启动时间长以及难控制等。制浆造纸废水含氮磷少，同时并不易降解，因此不易产生酸化，容易控制。2好氧处理设施好氧处理设施是污水处理中能耗最高的部分，占整个处理系统能耗的60%～70%，因此是节能的重点。2.1营养盐的投加制浆造纸废水属于缺少氮磷、成分比较单一的废水，实际运行中需要投加一定的氮磷，如果按理论C∶N∶P=100∶5∶1的比例来投加，那么出水的氨氮往往会超标，而且也造成了不必要的硝化耗氧量。实际运行中可以将生活污水和污泥消化池上清液引入好氧池中用以补充水中的氮磷。因为这两种水中含氮磷量高，水量少，而且可生化性好，不会影响处理效果，同时补充了水中的氮磷，可以节约成本。2.2污泥浓度的控制对一个特定企业来讲，每天的排水量、水质比较稳定，这样对于好氧池污泥的浓度控制就比较容易。通过控制污泥浓度来调节污泥负荷，而污泥负荷又决定了需氧量的多少。随着污泥负荷增加，需氧量反而减少，原因是一定量的有机物被微生物所降解，消耗的氧是一定的。当负荷低时消耗额外的溶解氧就多了，所以负荷越低需氧量就越高，同时污泥负荷又影响曝气量以及回流污泥量。因此控制好污泥回流比，确定最合适的污泥浓度，最大程度地减少曝气量，对于节能以及整个好氧处理系统的稳定是很重要的。2.3溶解氧的调节2.3.1选择高效的曝气装置及设备目前常见的曝气装置有微孔曝气、水剪切力曝气以及射流曝气等。微孔曝气氧利用率高，但对于造纸废水易堵塞；机械曝气虽不需要建立鼓风机房，但是氧利用率低；射流曝气氧转移效率高、动力消耗少，在制浆造纸废水处理中已经得到了广泛的应用。在选择风机时对于小风量、高风压的污水处理选择罗茨风机；对于大风量、低风压的污水处理选用离心风机。2.3.2鼓风机房及管道设计在建设鼓风机房时,应当根据鼓风机的类型进行合理的通风系统设计，使鼓风机房具有较好的通风效果，同时在通风系统设计中还要尽量避免出现气流短路。在布置管道时要短而直，减少损失。3卡鲁塞尔氧化沟处理设施3.1工艺特点。卡鲁塞尔氧化沟工艺，兼具厌氧一好氧双重效果的工艺特点，该工艺可根据废水处理不同要求组合成不同比例的厌氧一好氧的生物处理流程，处理效果好。该工艺采用表面曝气方式，配备慢速倒伞表面曝气机集曝气、推流和提升混合三种功能于一身，无需配备鼓风机、曝气头、水下推流设备等，流程简单，机械设备少，节约能耗，且日常运行管理与维修简单方便，处理水质效果好，是目前在造纸中段废水处理领域最有优势的曝气系统，云投林纸公司就是采用这种处理方法，效果很明显。3.2工艺构造及原理。它主要是由卡鲁塞尔氧化沟、辐流式二沉池及污泥回流系统组成的沟内外循环处理系统。经预处理后的废水，自流至卡鲁塞尔氧化沟，先经过前段厌氧区，通过厌氧反应，可以使废水中难以降解的木素及其衍生物等大分子链物质部分分解为易于生化降解的低分子有机物，再通过倒伞曝气机曝气充氧、提升混合、推动作用，使废水和活性污泥的混合液进入中段好氧区，使大量有机物在好氧生物作用下降解成无害的二氧化碳和水。由于卡鲁塞尔氧化沟工艺活性污泥的含量高（达5000-6000mg/L)，随着混合液的流动和活性污泥好氧处理的进行，混合液中的氧含量被快速消耗，当水中溶解氧低至0.5mg/L时混合液进入厌氧处理段，运行中调整曝气和工艺运行，可使废水混合液中溶氧进一步下降到0.2mg/L以下，从而形成深度缺厌氧的处理环境，此时在相应的生物体作用下会产生缺氧甚至水解酸化这样的初步厌氧反应，裂解不宜被好氧微生物分解的大分子有机污染物。随后在经过倒伞表面曝气机充氧后，又进入混合曝气区形成的好氧处理段。从而在氧化沟中形成循环的厌氧一好氧处理区段，废水混合液在推流过程中不断经过这样的循环。因此，卡式氧化沟工艺对于造纸废水具有独到的、较好的处理效果。氧化沟有较长的水力停留时间和较低的污泥负荷，因此也具有较强的耐水量、水质冲击能力。废水经氧化沟处理后，进入二沉池泥水分离，上清液出水进入深度处理单元进行进一步处理。4深度处理4.1深度处理意义纸厂废水经二级生化处理后，废水CODcr含量可降低至200mg/L以下，BOD5达到50mg/L以下，但要将CODcr降解到100mg/L以下及降低色度至国家排水要求，还需要对废水进行三级深度处理，进一步去除废水中的污染物。4.2深度处理方法二级生化处理后排出来的水中污染物基本上是难以生物降解的可溶性有机物、胶体和细小的悬浮固体，还需经过氧化还原反应，再沉淀处理。目前大多采用氧化还原+再絮凝沉淀处理的方法解决。氧化还原+絮凝沉淀处理工艺：先对废水进行化学氧化处理，通过添加针对废水中的可溶性有机污染物性质的化学氧化药剂，一方面氧化去除有机物，另一方面通过降低废水有机物含量也能改善废水因含有有机物而起泡沫的现象，有利于后续絮凝沉淀处理过程中絮凝体的沉降，采用适宜的氧化剂可以达到降低色度的目的。氧化还原技术是去除水中污染物的一种有效方法，已经受到越来越广泛的关注。通过化学反应把污水中呈溶解状态的无机和有机物氧化或还原成无害的化合物（H2O、CO2和无机盐等），或者转化成容易与水分离的物质形态，从而实现水中污染物的去除和无害化。4.3氧化还原及絮凝沉淀效果氧化还原技术它具有处理效果良好，反应产物无毒无害，不需进行二次处理；处理费用合理，所需的药剂与材料容易获得；操作性好，在常温和较宽的pH值范围内具有较快的反应速度；与前后处理工艺的目标一致，搭配方便等优点。氧化还原技术较之膜过滤法、反渗透法、活性炭过滤法等深度处理法可以大大降低了运行成本，吨水成本约减少50%-80%;处理效果好，可以达到回用和国家废水排放标准；不会产生二次污染等。5结束语污水处理工程的节能降耗是一项综合性的工作，涉及到工艺、自控、设备等多个环节，多学科的交叉和各种技术的融合是其发展的必然趋势。关于造纸厂污水处理的节能建议关注以下几点：(1）企业的领导要有节能减排意识。对企业员工应当进行节能知识的培训，同时考察现有处理设施以及设备是否节能，更换不节能的设施与设备。另外合理优化设备的运行时间，对于一些可以间歇运行的设备应当尽量选择在用电低谷时运行。(2）在实际调试运行中，工程的调试人员应该依据造纸制浆废水的特点，确定合理的污泥浓度以及DO浓度，从而节约能源。(3）参与污水处理工程的设计人员应当从节能角度出发，选择高效节能的设备，选择科学节能的控制系统，确定合理的扬程以及管线布置，从而减少能耗。(4）企业要重视厌氧技术，厌氧技术处理制浆造纸废水不但可以去除大部分COD、提高水的可生化性，而且厌氧产生的甲烷可以用来发电，这对一个企业污水处理工程的节能减排意义重大。参考文献[1]高旭,龙腾瑞,郭劲松.城市污水处理能耗能效进展[J].重庆大学学报,2002,25(6):144-148.[2]谷成国,宋剑峰.城市污水处理厂鼓风机曝气阶段的节能降耗研究[J].环境保护科学,2008,34(5):26-28.[3]杨敏,张建强,李亚澜.污水处理工程中的节能问题的探讨[J].工业安全与环保,2005,31(2):22-24.[4]李春光,徐晓宇.污水处理厂设计和运行中的节能考虑[J].水工业市场,2010,(5):21-23.