以廢紙為原料的制漿造紙廢水經(jīng)二級(jí)生化處理后，二沉出水還殘留一部分木質(zhì)素及其衍生物的降解產(chǎn)物，導(dǎo)致出水色度和有機(jī)物濃度還是很高，后續(xù)必須設(shè)置深度處理，才能保證最后出水各項(xiàng)污染物排放值達(dá)到當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放指標(biāo)要求。
１、項(xiàng)目概況
項(xiàng)目位于越南某工業(yè)園區(qū)，以美廢（美國(guó)廢紙）為主要原料輔以當(dāng)?shù)貜U紙生產(chǎn)瓦楞箱板紙。廠內(nèi)自備廢水處理站，接納廠區(qū)生產(chǎn)廢水、生活污水以及受污染的初期雨水。配合生產(chǎn)項(xiàng)目的分期實(shí)施規(guī)劃，廢水處理站的規(guī)模為２萬(wàn)ｍ３／ｄ，分成兩條獨(dú)立的處理線，可單獨(dú)運(yùn)行或并列運(yùn)行。整體處理工藝為弧形篩－冷卻塔－調(diào)節(jié)／酸化池－厭氧－好氧－深度處理。本文重點(diǎn)介紹以芬頓－流化床為基礎(chǔ)的深度處理工藝。
２、進(jìn)、出水水質(zhì)
業(yè)主對(duì)各個(gè)處理工段的污染物去除率都有明確要求。根據(jù)此要求，設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)估二沉池出水水質(zhì)如表１所示。最后出水排放值按照項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告要求執(zhí)行，具體水質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表１。
３、深度處理工藝
３.１ 工藝選擇
廢紙?jiān)旒垙U水經(jīng)過(guò)預(yù)處理＋厭氧＋好氧處理后，二沉池出水的ＣＯＤ仍然保持在１００～１３０ｍｇ／Ｌ，即使延長(zhǎng)好氧生物處理時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)出水ＣＯＤ濃度降低也非常有限，最終出水ＣＯＤ濃度達(dá)不到低于５０ｍｇ／Ｌ。故設(shè)置深度處理單元。臭氧氧化由于其氧源制備的復(fù)雜、運(yùn)行成本高以及臭氧對(duì)有機(jī)物的選擇性，導(dǎo)致其在造紙廢水的應(yīng)用上受到限制。芬頓強(qiáng)氧化技術(shù)已逐漸成為該類工業(yè)廢水的深度處理主流工藝。
芬頓反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基（·ＯＨ）通過(guò)破壞難降解有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)氧化分解有機(jī)物，同時(shí)降低色度。芬頓－流化床是芬頓氧化技術(shù)的第四代產(chǎn)品，其氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的三價(jià)鐵大部份得以結(jié)晶（·ＦｅＯＯＨ）在內(nèi)部載體石英砂表面上，·ＦｅＯＯＨ也是很好的催化劑，使得Ｆｅ２＋的投加量大幅度降低，因此芬頓－流化床是一項(xiàng)結(jié)合了同相化學(xué)氧化（Ｆｅｎｔｏｎ法）、異相化學(xué)氧化（Ｈ２Ｏ２／ＦｅＯＯＨ）、流體化床結(jié)晶及ＦｅＯＯＨ的還原溶解等功能的技術(shù)，很大程度上降低了Ｆｅ２＋催化劑的加藥量，對(duì)水質(zhì)波動(dòng)適應(yīng)好、污泥產(chǎn)生量小等優(yōu)點(diǎn)，因此受到外資或大型造紙企業(yè)的青睞，成為造紙行業(yè)低濃度難降解有機(jī)廢水的主流深度處理工藝。在芬頓－流化床工藝中，Ｆｅ２＋的投加量約為傳統(tǒng)芬頓工藝的４０％～５０％。
３.２ 工藝流程
芬頓－流化床深度處理工藝流程如圖１所示。
二沉池出水在中間水池進(jìn)行ｐＨ池的預(yù)調(diào)節(jié)（預(yù)調(diào)后ｐＨ維持在５.５左右），然后經(jīng)泵提升至芬頓－流化床底部配水系統(tǒng)。在上部不同的分隔槽內(nèi)投加２７.５％的Ｈ２Ｏ２溶液和５％的ＦｅＳＯ４溶液（以Ｆｅ２＋計(jì)）。芬頓－流化床配置ＦｅＳＯ４溶液和Ｈ２Ｏ２溶液的內(nèi)循環(huán)泵，由上部相應(yīng)分隔槽內(nèi)抽出，由底部送入相應(yīng)的配水系統(tǒng)內(nèi)，與進(jìn)水在不同高度進(jìn)行混合及反應(yīng)。進(jìn)水流量及循環(huán)泵流量維持床內(nèi)水流上升流速在３５～４０ｍ／ｈ，維持載體的流化。
芬頓－流化床內(nèi)設(shè)有ｐＨ，控制ＦｅＳＯ４的投加量，維持流化床內(nèi)廢水反應(yīng)ｐＨ在３.５～３.８，出水溢流，依次經(jīng)過(guò)至ｐＨ調(diào)節(jié)池、脫氣池、絮凝池。絮凝池之后廢水流入三沉池進(jìn)行泥水分離。泥密度大，下沉入池底被抽走；水密度小，上溢至出水堰排至放流池。
放流池出水達(dá)標(biāo)后排放。
芬頓－流化床內(nèi)在不同高度設(shè)置有取樣口，用來(lái)檢測(cè)內(nèi)部載體膨脹情況，以便于控制排泥周期。
三沉池產(chǎn)生的污泥進(jìn)入廢水站的污泥脫水系統(tǒng)集中處理。
深度處理單元分為２套，可獨(dú)立運(yùn)行，單套設(shè)計(jì)處理能力為１萬(wàn)ｍ３／ｄ。
４、主要處理設(shè)施及設(shè)計(jì)參數(shù)
（１）中間水池。１座，尺寸８.０ｍ×７.０ｍ×４.８ｍ，有效水深４.２ｍ，混凝土結(jié)構(gòu)，ＦＲＰ內(nèi)防腐。內(nèi)設(shè)立式不銹鋼漿葉型攪拌機(jī)１臺(tái)，前端設(shè)柵縫２ｍｍ的轉(zhuǎn)鼓式格柵１套。格柵主要功能：攔截大的漂浮物，防止堵塞流化床配水系統(tǒng)。中間水池主要功能：投加濃硫酸，進(jìn)行ｐＨ的初調(diào)節(jié)。
（２）芬頓－流化床。２套，３.８５ｍ×１２.９ｍ，鋼制設(shè)備，不銹鋼ＳＳ３１６Ｌ材質(zhì)＋內(nèi)防腐。每套內(nèi)含分配板及支撐件、配水系統(tǒng)及支持件、固液分離裝置。每套流化床內(nèi)裝填５０ｔ石英砂（粒徑～０.５ｍｍ）。水力停留時(shí)間：２０ｍｉｎ。
（３）ｐＨ中和池。２座，每座分２格，每個(gè)系列和一套流化床相對(duì)應(yīng)。每格尺寸３.２ｍ×３.３５ｍ×４.０ｍ，有效水深３.５ｍ，混凝土結(jié)構(gòu)，ＦＲＰ內(nèi)防腐。每格內(nèi)設(shè)穿孔管，空氣攪拌混合。水力停留時(shí)間１０ｍｉｎ。
（４）脫氣池。２座，每座分２格，每格尺寸３.２ｍ×３.３５ｍ×４.０ｍ，有效水深３.５ｍ，全地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，ＦＲＰ內(nèi)防腐。每格內(nèi)設(shè)穿孔管，空氣攪拌脫氣。水力停留時(shí)間１０ｍｉｎ。
（５）絮凝池。２座，每座分２格，每格尺寸３.２ｍ×３.３５ｍ×４.０ｍ，有效水深３.５ｍ，混凝土結(jié)構(gòu)，ＦＲＰ內(nèi)防腐。第１個(gè)格內(nèi)設(shè)穿孔管曝氣攪拌，第２個(gè)格內(nèi)設(shè)機(jī)械攪拌，促進(jìn)絮體的形成。水力停留時(shí)間１０ｍｉｎ。
（６）三沉池。２座，２８ｍ×４.５ｍ（直邊高度），混凝土結(jié)構(gòu)。內(nèi)設(shè)周邊驅(qū)動(dòng)全橋式刮泥機(jī)，水下部分材質(zhì)ＳＳ３０４，水上部分材質(zhì)為碳鋼防腐。刮泥機(jī)設(shè)過(guò)扭矩及限位開(kāi)關(guān)的電氣和機(jī)械雙重保護(hù)。
（７）放流水池。１座，混凝土結(jié)構(gòu)，池體尺寸３.２ｍ×３.３５ｍ×４.５ｍ，有效水深４.０ｍ。（８）ＦｅＳＯ４溶解池。２座，混凝土結(jié)構(gòu)，每座尺寸５.０ｍ×５.０ｍ×５.５ｍ，有效水深５.０ｍ，ＦＲＰ內(nèi)防腐。配置濃度５.０％（以Ｆｅ２＋計(jì)。）
５、運(yùn)行及效果分析
５.１ 運(yùn)行及維護(hù)
芬頓－流化床的運(yùn)行維護(hù)，有以下幾點(diǎn)需要特別注意：
（１）由于內(nèi)部有石英砂載體，為保持載體的流化，要求回流泵一直保持在運(yùn)行狀態(tài)。為此，項(xiàng)目專門設(shè)置了柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)急供電，其中包括對(duì)流化床回流泵的應(yīng)急供電。
（２）正常設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉ＦｅＳＯ４回流泵，０.５ｈ之后再關(guān)閉Ｈ２Ｏ２回流泵，保證加入的Ｆｅ２＋反應(yīng)完全，并持續(xù)進(jìn)水；系統(tǒng)重新開(kāi)啟時(shí)先打開(kāi)ＦｅＳＯ４回流泵，０.５ｈ之后再打開(kāi)Ｈ２Ｏ２回流泵。
（３）設(shè)備需要定期排泥。運(yùn)行正常后基本上每周需要檢查一次載體膨脹情況，當(dāng)最上層取樣口有載體流出后，需要排泥，通過(guò)排泥來(lái)控制床內(nèi)的載體量。因?yàn)榈撞枯d體粒徑最大，最不利于催化反應(yīng)，所以應(yīng)優(yōu)先排出。排至上層第二取樣口不再有載體流出時(shí)，停止排泥。
（４）正常排出底部載體后，如果頂部仍有載體排出，說(shuō)明回流量偏大，上升流速偏高，需調(diào)小回流量。
５.２ 運(yùn)行效果
項(xiàng)目運(yùn)行半年后對(duì)運(yùn)行效果進(jìn)行跟蹤分析。由于生產(chǎn)線的分期實(shí)施以及生產(chǎn)工藝的技術(shù)改進(jìn)，單位產(chǎn)品產(chǎn)生的廢水量下降，實(shí)際產(chǎn)水量運(yùn)行１套芬頓－流化床處理系統(tǒng)。同時(shí)污染物濃度有大幅度提高。只運(yùn)行１套芬頓處理系統(tǒng)。污水處理站實(shí)際來(lái)水量為６５００～７７００ｍ３／ｄ，進(jìn)水ＳＣＯＤ濃度為６０００～８２００ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ負(fù)荷是設(shè)計(jì)值的１.１～１.２倍。污水處理廠的運(yùn)行平穩(wěn)，二沉池出水水質(zhì)基本在原設(shè)計(jì)估算值范圍內(nèi)。
項(xiàng)目從２０１８年１１月ＦＡＴ驗(yàn)收通過(guò)，投入正常運(yùn)營(yíng)。以２０１９年５月下旬至６月上旬的主要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果如表２所示。
對(duì)表２數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入到芬頓系統(tǒng)的污水ＣＯＤ基本穩(wěn)定在９０～１３０ｍｇ／Ｌ，經(jīng)過(guò)芬頓系統(tǒng)處理后，放流池出水ＣＯＤ穩(wěn)定在３１～４７ｍｇ／Ｌ，色度（Ｐｔ－Ｃｏ）基本上在３０度以下，優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)（ＣＯＤ≤５０ｍｇ／Ｌ，色度≤４０度），做到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。
５.３ 加藥量分析
芬頓處理系統(tǒng)中，化學(xué)品消耗是影響污水處理站運(yùn)行費(fèi)用的關(guān)鍵因素。根據(jù)理論計(jì)算并參考廠家經(jīng)驗(yàn)值，系統(tǒng)設(shè)計(jì)加藥系統(tǒng)能力按以下參數(shù)配置：
Ｈ２Ｏ２／ＣＯＤ＝２.１３，即每氧化１ｋｇＣＯＤ需要２.１３ｋｇＨ２Ｏ２。
Ｆｅ／Ｈ２Ｏ２＝０.６即每消耗１ｋｇＨ２Ｏ２需要０.６ｋｇＦｅ鹽（以Ｆｅ２＋計(jì)）。
對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際加藥量進(jìn)行分析，如圖２所示。
通過(guò)連續(xù)１１ｄ運(yùn)行的加藥量進(jìn)行比較，期間Ｈ２Ｏ２／ＣＯＤ的比值變化范圍為１.６８～２.１７，平均值為１.９３，比理論計(jì)算值略偏低；Ｆｅ／Ｈ２Ｏ２的比值變化范圍為０.５５８～０.５８４，平均值為０.５７６，也比經(jīng)驗(yàn)值略偏低。常規(guī)芬頓氧化反應(yīng)中，Ｆｅ／Ｈ２Ｏ２經(jīng)驗(yàn)取值為１.５，實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)可以說(shuō)明：芬頓－流化床確實(shí)可以大幅度降低亞鐵鹽的投加量，節(jié)省藥耗，從而也減少亞鐵鹽帶來(lái)的化學(xué)污泥量，降低污泥處理系統(tǒng)的負(fù)荷。
６、結(jié)論
芬頓－流化床工藝是一種成熟的深度處理工藝，用在造紙廢水深度處理上能有效氧化去除生物處理后難以降解的有機(jī)物，與傳統(tǒng)芬頓工藝相比，具有加藥量低、污泥量少、色度低、等優(yōu)勢(shì)，能夠做到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。（來(lái)源：（中國(guó)海誠(chéng)工程科技股份有限公司）
