摘要
国内某新建造纸企业配套废水处理站设计规模60000
造纸行业废水排放量大，污染程度仅次于化工行
由于废水本身所含污染物十分复杂，经处理后出水虽能基本达到排放标准，但远不能达到回用水要求。采用传统砂滤、活性炭过滤、多介质过滤等处理工艺实现废水回用处理，只能一定程度上降低出水悬浮物浓度，无法有效地去除废水中可溶解性污染物（如COD、盐分等
国内某新建造纸企业，首次对制浆造纸废水采用废水深度处理联合中水回用工艺，实现中水高回用率，达到降低用水成本、节约水资源、减少废水排放量目的。
国内某造纸企业，新建林浆一体化项目，制浆产能为30万 t/a漂白化学木浆，造纸产能为129.8万t/a。与之配套废水处理站设计处理能力60000
本项目所处理的废水主要为制浆项目排放废水，废水来源包括制浆车间、浆板车间、备料工段、碱回收车间、热电站、码头、化工项目、厂区及生活区生活废水等。
该项目设计进水水质及排放要求如
| CODCr/mg· | BOD5/mg· | SS/mg· | pH值 | |
|---|---|---|---|---|
| 进水指标 | 1850 | 650 | 750 | 6~9 |
| 排放要求 | ≤60 | ≤10 | ≤15 | 6~9 |
综合本项目废水水质，基于投资省、占地面积小、运行费用低、工艺可靠及操作简便等原则，项目采用预处理+好氧生物处理+混凝沉淀+Fenton氧化深度处理工艺路线。工艺流程如
图1 废水处理工艺流程图
根据
废水处理包括3个主要的处理单元，各单元处理效果如
| 处理单元 | CODCr | SS | ||
|---|---|---|---|---|
| 浓度/mg· | 去除率/% | 浓度/mg· | 去除率/% | |
| 进水 | 1850 | 750 | ||
| 预处理单元(初沉池出水) | 1400 | 24 | 200 | 73 |
| 好氧生物处理单元（曝气池+二沉池出水） | 300 | 79 | 50 | 75 |
| 深度处理单元（混凝沉淀池出水） | 180 | 40 | 35 | 30 |
| 深度处理单元（Fenton+三沉池出水） | 50 | 72 | 13 | 63 |
本项目中，预处理单元包括格栅、进水井、初沉池和均衡池。初沉池采用辐流沉淀池，直径50 m，表面负荷0.75 m/h，配套周边传动刮泥机和排泥泵。根据
好氧生物处理单元包括冷却塔、选择池、好氧曝气池、二沉池。好氧曝气池BOD5污泥负荷为0.1 kg BOD5/(kg MLSS·d)，停留时间25 h。好氧曝气池采用MTS射流曝气系统，配套6台（4用2备）多级离心鼓风机，单台流量150
深度处理单元包括混凝沉淀池、Fenton反应池和三沉池。混凝沉淀池采用辐流沉淀池，直径58 m，表面负荷0.57 m/h，配套周边传动刮泥机、排泥泵、絮凝剂（PAC）和助凝剂（PAM）加药系统。控制Fenton反应池pH值为3~3.5左右，投加Fenton试剂（硫酸亚铁和过氧化氢摩尔比1:1，过氧化氢∶COD为0.6~0.8∶1）氧化废水中COD，反应停留时间2 h。三沉池采用辐流沉淀池，直径61 m，表面负荷0.51 m/h，配套周边传动刮泥机和排泥泵。根据
中水回用单元的主要目的是对经过废水处理后的出水进行回用处理，以实现系统回收率≥70%，并将回用处理后的水再次利用。中水回用设计处理量：60000
中水回用系统进水及出水水质如
| CODCr/mg· | pH值 | TDS/mg· | SO4
| C | 总硬度/mg· | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 进水水质 | ≤60 | 6.0~9.0 | ≤6000 | ≤3000 | ≤1500 | ≤1000 |
| 出水水质 | ≤10 | 6.0~9.0 | ≤180 | ≤60 | ≤50 | ≤5 |
经废水处理后出水水质虽达到了中水回用进水要求，但根据制浆造纸废水工业特点及废水处理工艺，中水回用要达到70%回收率的要求，还存在如下难点。
制浆造纸工艺决定了废水中含盐量较高，总含盐量（TDS）高达6000 mg/L，经过反渗透处理，浓水TDS可达23000 mg/L。
针对废水处理后出水水质特点及回用水质要求，要实现中水回用率70%，首先需要经过软化预处理以去除水中悬浮物、钙镁硬度及残留铁离子，然后再进行超滤反渗透脱盐处理。详细工艺流程如
图2 中水回用工艺流程图
由
预处理单元包含均质池、冷却塔、机械加速澄清池和变孔隙滤池。机械加速澄清池具有占地面积小、运行稳定可靠、沉淀效率高、排泥浓度大、出水水质优，可长期连续运行等优点。配套PAC、PAM、氢氧化钠和碳酸钠投加系统，去除水中硬度、悬浮物和胶体等杂质。
本项目中水回用工段，预处理单元的进水悬浮物浓度≤15 mg/L，出水悬浮物浓度低于5 mg/L，去除率66.7%，有效降低出水悬浮物浓度。
超滤系统作为反渗透系统的前处理，运行压力为0.2~0.3 MPa。主要包括自清洗过滤器、超滤膜单元、反洗水泵和化学清洗装置。自清洗过滤器过滤精度200 μm，内置不锈钢过滤网，可有效防止异物进入超滤对膜元件造成损坏。超滤系统的主要特点及优势为：①采用聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜丝具有高机械强度和良好的化学稳定性，从而延长膜的使用寿命；②超滤膜组件，采用截污量更高的外压式结构，具有更大的过滤面积，允许采用气擦洗工艺，使清洗更简便、更彻底；③在单元设计中预加了错流过滤模式，可以在来水水质恶化的情况下，采用错流方式，保证超滤系统的稳定运行。
反渗透系统运行压力为1.1 MPa，主要包括反渗透保安过滤器、反渗透膜元件、高压泵、段间增压泵和膜元件化学清洗装置。保安过滤器过滤精度为5 μm，能有效截留水中的微细杂质，保证这些颗粒不进入反渗透系统，是去除悬浮物的最后保障。反渗透单元采用一级两段，反渗透膜选用陶氏Cr-100卷式膜，透水量大、脱盐率高。反渗透出水CODCr≤10 mg/L，TDS≤180 mg/L，系统回收率70%，脱盐率97%。
图3 超滤系统进出水浊度
图4 超滤系统出水SDI值
图5 反渗透处理出水电导率值
图6 反渗透处理出水CODCr值
在本项目中，反渗透系统进水水量2500
由于造纸废水中悬浮物和胶体物质含量高，而且还含有大量木素、纤维素和半纤维素等难降解大分子溶解性物质，这些都可以在混凝处理中有效地被去除，所以比较适宜用絮凝法进行预处理或深度处理。混凝处理法对于造纸废水而言是最经济有效的大幅降低水中污染物和色度的方法之一。
Fenton试剂是指F
因此本项目首先对生化二沉池出水进行混凝沉淀处理，去除部分COD及色度，混凝沉淀出水再经过Fenton氧化处理，出水COD和色度均达到排放要求；并且由于混凝沉淀降低了Fenton系统进水COD，因此降低了Fenton试剂用量，节约了深度处理运行成本。深度处理出水CODCr≤50 mg/L，低于中水回用单元设计要求的≤60 mg/L，进入后续中水回用单元降低了反渗透膜有机物污染的风险。
本项目废水含盐量高，且回用水水质要求较高，对于反渗透来说，水中COD、BOD等有机污染物若未经过很好的预处理，则会造成反渗透系统膜污染严重，从而引发系统频繁清洗、回收率降低、膜元件使用寿命缩短等问题。为保证反渗透系统的连续稳定运行，在反渗透之前设置超滤系统，既可以除去悬浮物和胶体杂质，又可以除去可溶性的有机物和无机聚合物，其出水水质满足了反渗透系统对进水水质的要求。
反渗透系统主要包括反渗透膜装置、保安过滤器、清洗系统、阻垢剂加药系统和还原剂加药系统。反渗透膜表面具有选择性吸附水排斥盐的作用，水优先吸附在膜表面，在压力的作用下，优先吸附的水渗透通过膜孔，达到脱盐的目的。有前端超滤系统的保证，在高含盐量的进水水质条件下，反渗透脱盐率可稳定在97%，达到回用水指标要求。
中水回用单元直接运行费用包括人工工资、电费、药剂费、耗材费。运行成本详见
| 类别 | 明细 | 单价 | 单位废水耗用量 | 成本/元· |
|---|---|---|---|---|
| 电费 | 0.3981 元/kWh | 3129 kWh | 0.498 | |
| 药品费用 | 氢氧化钠 | 2.4元/kg |
0.14 kg/ | 0.336 |
| 碳酸钠 | 2.5元/kg |
0.0412 kg/ | 0.103 | |
| PAC | 2.85元/kg |
0.024 kg/ | 0.068 | |
| PAM | 23元/kg |
0.001 kg/ | 0.023 | |
| 盐酸 | 0.7元/kg |
0.02 kg/ | 0.014 | |
| 次氯酸钠（10%） | 2元/kg |
0.03 kg/ | 0.060 | |
| 还原剂 | 2.5元/kg |
0.005 kg/ | 0.013 | |
| 阻垢剂 | 50元/kg |
0.004 kg/ | 0.200 | |
| 非氧化性杀菌剂 | 50元/kg |
0.0014 kg/ | 0.07 | |
| 耗材费 | 超滤、反渗透膜每5年更换1次 | 0.22 | ||
| 人工费 | 600000 元/a | 20人 | 0.028 | |
| 吨水总运行费用 | 1.633 | |||
以系统进水量60000
员工配置：生产运行员工总共20人。生产主管1人，技术管理人员1人，行政管理1人，操作员工12人（四班三运转），化验2人，维护人员3人。
4.1 预处理+好氧生物处理+混凝沉淀+Fenton氧化工艺路线处理制浆造纸废水，进水CODCr=1850 mg/L，出水CODCr=50 mg/L，CODCr去除率达到97.3%；进水SS=750 mg/L，出水SS=13 mg/L，SS去除率达到98.3%，处理效果良好，出水水质稳定。
4.2 预处理+超滤反渗透工艺用于制浆造纸废水中水回用处理回收率高，回用效果良好。反渗透系统出水CODCr稳定在10 mg/L以下，反渗透脱盐率稳定在97%，达到回用水指标要求。中水回用系统进水量为2500
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