IC-氧化沟-Fenton氧化处理烟草薄片废水

Posted 2023-01-13 反应器

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工程概况

贵州某公司采用造纸法生产烟草薄片，生产过程中产生大量高浓度的有机废水。为解决生产废水外排造成的环境污染问题，该企业投资2 000 多万元建设1 座废水处理站，用于处理生产废水和生活污水。处理工艺采用预处理-厌氧好氧生化-深度处理的组合工艺，处理出水可达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准的要求，有效地解决了废水排放造成的污染问题，取得了较好的社会效益和环境效益。

2 废水水质与水量

企业的废水量为4 000 m3/d，其中生产废水量为3 800 m3/d，生活污水量为200 m3/d，平均废水量约为170 m3/h，设计进、出水水质见表1。

3 废水处理工艺

3．1 处理工艺选择

常规的厌氧-好氧生化法无法使废水达到GB18918—2002 中的一级A 标准的要求。在现有的研究及工程实例中，一般采用“预处理－厌氧好氧生化法－深度处理”的方法，预处理可以消除废水中有毒有害物质及高浓度SS 对生化系统的危害，再采用以厌氧、好氧为主体的生化工艺对废水中生化性良好的有机物质进行去除，并将厌氧产出的沼气加以利用，回收投资成本，最终辅以深度处理工艺，对废水色度及残余CODCr进行去除，以达到排放或回用标准的要求。

IC 厌氧技术的核心是借助反应器内所产沼气的提升作用实现内循环，达到强化过程传质、提高基质转化效率的作用。废水基质浓度愈大，沼气产生量愈大，内循环作用愈强，传质过程愈强烈，基质转化效率愈高，故IC 厌氧特别适用于高浓度有机废水处理。李志建利用IC 厌氧反应器处理造纸综合废水时，在CODCr负荷为18 kg/(m3·d)、HRT 为8 h 的条件下，CODCr的去除率可达到62．8％，BOD5的去除率可达到78％。

卡鲁塞尔2000 氧化沟是在传统的卡鲁塞尔氧化沟中增加了一道横向分隔墙（形成了前置反硝化区），它具有A/O 工艺的特点，而独特的水力设计又使其具有很高的断面流量（为进水流量的30 ～50 倍）和循环流的特点。该工艺运行稳定，对冲击负荷的承受能力较强。卡鲁塞尔2000 氧化沟混合液的回流完全通过沟内水流循环自动完成，最大限度地降低了由抽吸和跌水作用而携带溶解氧到缺氧区的可能性。田旭中等采用以卡鲁塞尔氧化沟为主体的二级生物处理工艺处理麦草浆中段废水时，氧化沟混合液MLSS 的质量浓度达到5 ～ 6g/L，生化系统CODCr的去除率可达80％以上，且对难生物降解的可吸附有机卤化物（AOX）具有较好的去除作用。

Fenton 氧化技术对绝大多数污染物具有较强的氧化能力，且反应条件较易控制，因而其在废水的处理和难降解污染物的预处理、深度处理等领域具有广泛的应用，可用于处理垃圾渗滤液、印染废水、炸药废水以及POPs 等难处理污染物。

因此，本工程选择采用混凝沉淀－IC 厌氧反应器－卡鲁塞尔2000 氧化沟－Fenton 氧化组合工艺处理企业废水。

3．2 处理工艺及说明

废水处理工艺流程见图1。

厂区生产废水及生活污水经泵提升或重力流入废水站，经过细格栅筛滤去除大颗粒悬浮物质后进入集水井，由调节池提升泵将废水提升至调节池调节水质、水量，同时投加NaOH 调节pH 值至7 ～ 8以提高混凝沉淀效率。废水重力自流入混凝沉淀池，通过投加高效聚合氯化铝及高分子絮凝剂等药剂对废水进行预处理，在混凝沉淀池中去除大部分SS。由于废水温度为45 ～65 ℃，十分适合废水的厌氧生化处理，因此无需对废水进行再次加热。

混凝沉淀池出水由IC 提升泵提升至IC 反应器，在IC 反应器内厌氧污泥充分降解废水中的有机物，同时产生沼气，沼气可以根据需求合理利用。

IC 反应器出水进入厌氧沉淀池，防止在突发情况下厌氧污泥流失对后续处理工艺的冲击，厌氧沉淀池设有污泥回流设备，可以在适当情况下回流厌氧污泥，使系统抗负荷冲击能力增强，可达到长时间稳定运行。厌氧沉淀池设有厌氧出水外回流设备，可以在适当情况下回流厌氧出水，有利于快速安全地调试工作。

厌氧沉淀池出水进入卡鲁塞尔2000 氧化沟，由好氧微生物在曝气状态下将废水中剩余的大部分有机物质完全氧化成CO2和H2O，氧化沟具有同步去除有机物、脱氮除磷的功能，且稳定性良好，自动化程度高。氧化沟出水经二沉池进行泥水分离。

二沉池出水进入深度处理系统，深度处理系统由Fenton 氧化和多介质过滤器组成。Fenton 氧化池中，首先投加酸及亚铁盐，再投加双氧水产生强氧化性的·OH，待反应完成后投加碱性药剂及絮凝剂沉淀，泥水分离后，出水进入清水池，视情况决定是否进入后续的多介质过滤系统。

4 主要构筑物及其工艺参数

（1）调节池。1 座，地下钢砼结构，尺寸为10m×8 m×5 m。HRT 为24 h。

（2）混凝沉淀池。1 座，尺寸为10 m×10 m×5 m，钢砼结构，分为混凝区、沉淀区、泵池区3格。混凝池HRT 为1 h，沉淀池表面负荷为1．5m3/（m2·h），泵池区容积为200 m3。配置IC 提升泵3 台，2 用1 备，流量为100 m3/h，扬程为15 m，单台功率为11 kW；自动加药控制系统2 套，液位控制系统1 套。

（3） IC 反应器。2 座，地上钢结构，单塔Φ13 m×22 m，单池容积为3 000 m3。容积负荷为8kg/（m3·d），HRT 为1．5 d。

（4）卡鲁塞尔2000 氧化沟。1 座，尺寸为64m×25 m×5 m，容积8 000 m3，其中厌氧区1 000m3，缺氧区1 500 m3，钢砼结构。设计HRT 为2d，容积负荷为1 kg［CODCr］/（m3·d），有机负荷约为0．25 kg［CODCr］/（kg［VSS］·d），DO 的质量浓度为1．0 ～ 2．0 mg/L，内回流比为150％。池内配置微孔曝气系统1 套，服务面积1 100 m2；罗茨鼓风机3 用1 备，单台功率为60 kW；在线溶氧仪1 套；内回流泵2 台，单台功率为11 kW；潜水推流器10 台，单台功率为11 kW。好氧池加盖，防止气味造成二次污染，臭气收集后进入喷淋塔喷淋吸收。

（5）二沉池。1 座，设计尺寸Φ 20 m×4．5 m，容积为1 400 m3，钢砼结构，表面负荷为0．54 m3/（m2·h）。配置污泥泵2 台，1 用1 备，单台功率为5．5 kW；周边传动刮吸泥机1 座，功率为1．5 kW。

（6） Fenton 氧化脱色池。1 座，尺寸为12 m×10 m×5 m，钢砼结构。分为反应池、沉淀池、清水池3 格。反应时调节pH 值至3 ～ 4，FeSO4·7H2O 的投加量为2 g/L，在充分搅拌的同时加入质量分数为30％的H2O2，投加量为15 mL/L，反应池HRT 为0．5 h，沉淀区表面负荷为2．0 m3/（m2·h）。池内配置自动加药系统4 套，在线pH 计2套，污泥泵2 台，1 用1 备，单台功率为5．5 kW。

5 工程运行效果

该工程自2013 年3 月开始运行，经过2 个月的运行调试后，系统出水稳定，水质达到GB18918—2002 中一级A 标准的要求。3 个月内系统运行情况见表2。。

6 技术经济分析

该工程总投资约2 647．39 万元，包括土建工程、设备及电气费、设备安装调试费等，直接运行费用约为2 元/ t。

7 结语

（1）工程实践表明，采用IC 厌氧反应器-卡鲁塞尔氧化沟2000-Fenton 氧化为主的组合工艺处理烟草薄片废水，系统运行稳定、处理效果好。出水水质优于GB 18918—2002 中的一级A 标准的要求。

（2）该系统设备自动化程度高，操作和管理方便，运行、管理费用较低，具有推广应用的价值。