烟草废水处理的技术

1 工程概况

　　芜湖卷烟厂是安徽省国有大型骨干企业，其产生的废水包括生产废水和生活污水两部分。香烟生产的前期废水主要来源于膨胀烟丝用水和洗梗用水，其废水特点是水量较小，浓度较高，含有烟叶中的生物碱和酚类等，同时废水温度较高，大约在60～70 ℃之间;生产中期使用的黏合剂会在生产过程中进入排水系统，这部分废水被称为白胶废水，废水成白混浊色，COD在2 000 mg/L左右;生产后期产生的废水主要来源于香料车间，大部分来源于冲洗加料设备，其废水中含有加入香烟中的香料和香精成分，同时还有些机油〔1, 2, 3〕。香烟生产废水污染物浓度较高，色度较高，同时废水中含有生物碱、酚类、醇类等多种难降解有机物〔4, 5〕。

　　该厂废水总排放量为1 500 m3/d,其中1 000 m3/d的二级出水水质执行《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级标准，500 m3/d的中水出水水质执行《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)的再生水回用水质标准。该厂产生的废水水质：CODCr≤550 mg/L,BOD5≤250 mg/L,石油类≤10 mg/L,SS≤250 mg/L,NH3-N≤30 mg/L,pH 6～9。

　　2 废水处理工艺流程

　　该厂废水处理站占地980 m2,综合设备间为地上1层框架结构，水池为地埋式钢筋混凝土结构，废水处理站产生的不良气体经收集净化处理后排放。综合设备间设有气浮、加药系统、带式压滤机、除臭等设备及二氧化氯发生间、配电控制室、化验室等。地埋式水池内部设地下设备间及鼓风机房。

　　厂区生产生活废水经过厂区排水管网收集后输送至废水处理站，废水经提篮格栅去除水中的大块物质后进入集水井。集水井废水经泵提升后，经过机械格栅进入调节池，机械格栅的作用是去除废水中的漂浮物、细小颗粒悬浮物及毛发等。调节池废水经泵提升后进入气浮池，废水中的悬浮物及胶体类物质经絮凝反应及气浮作用后形成浮渣，就近重力流入污泥浓缩池，与生化剩余污泥一起进行机械脱水处理。气浮出水流入水解酸化池，通过水解酸化作用提高废水的可生化性。水解酸化池出水流入接触氧化池，进行好氧生化反应，去除废水中大多数有机污染物。接触氧化池出水流入斜管沉淀池，沉淀污泥由污泥泵打入污泥浓缩池，上清液进入中间水池。

　　中间水池一部分水经消毒后，由出水提升泵提升排放;另一部分由中水提升泵提升至砂滤罐和活性炭罐，进行过滤和吸附处理，然后排至清水池，清水池出水加氯消毒后用于厂区内冲厕和绿化。工艺流程如图 1所示。

图 1 工艺流程

　　图 1 工艺流程异味处理系统采用UVT紫外光催化氧化装置，装置中纳米材料涂层会在紫外光催化作用下产生羟基(·OH) 和超氧化物离子，具有很高的氧化性，对异味具有很高的处理效率〔6〕。

　　3 主要构(建)筑物及设备

　　3.1 集水井

　　集水井尺寸为5 m×2.5 m×8.8 m,有效水深为2.5 m.设潜污泵2台，1用1备，Q=70 m3/h,H=13 m,N= 5.5 kW;设提篮格栅1台，尺寸为0.6 m×0.5 m×0.6 m。

　　3.2 格栅井

　　格栅井尺寸为2.5 m×0.6 m×1.5 m,钢砼结构，栅前水深0.3 m,渠宽0.6 m.内设格栅机1台，栅条间隙5 mm,功率0.75 kW。

　　3.3 调节池

　　调节池尺寸为12 m×9 m×5.6 m,钢砼结构，超高0.75 m,有效容积520 m3,HRT=8.3 h.设潜污泵2台，1用1备，Q=70 m3/h,H=13 m,N=5.5 kW;设潜水搅拌机1台，功率5 kW,叶轮直径615 mm,转速480r/min。

　　3.4 絮凝反应罐及气浮系统

　　絮凝反应罐尺寸为D 2.6 m×3 m,钢结构，超高0.35 m,有效容积14 m3,HRT=13 min;设絮凝搅拌机1台，转速8 r/min,功率0.75 kW.气浮系统日处理量1 500 m3/d,尺寸为7 m×2.5 m×2.5 m,HRT=25 min.配套溶气系统1套(溶气泵、溶气罐等),PAC、PAM加药系统各1套。

　　3.5 水解酸化池

　　水解酸化池尺寸为12 m×3.3 m×5.6 m,超高0.55 m,有效容积200 m3,HRT=3.2 h,填料BOD负荷2.4 kg/(m3·d).设布水装置1套，曝气装置1套;组合填料123 m3,填料直径150 mm,片间距100 mm;填料架1套，采用槽钢和螺纹钢焊制而成。

　　3.6 接触氧化池

　　接触氧化池尺寸为12 m×10.2 m×4.9 m,超高0.7 m,有效容积600 m3,HRT=9.6 h,填料BOD负荷0.7 kg/(m3·d).设曝气盘420套，型号KKI 219;组合填料380 m3,填料直径150 mm,片间距100 mm;填料架1套，采用槽钢和螺纹钢焊制而成。

　　3.7 斜管沉淀池

　　斜管沉淀池尺寸为12 m×3.5 m×5.6 m,钢砼结构，超高1.0 m,表面负荷1.6 m3/(m2·h).设D 80斜管38 m3;填料架1套，采用槽钢和扁钢焊制而成。

　　3.8 中间水池

　　中间水池尺寸4 m×4 m×5.6 m,钢砼结构，超高1.3 m,HRT=1.0 h.池内设出水提升泵2台，1用1备，Q=50 m3/h,H=8 m,N=4.0 kW;地下设备间内中间水池旁设过滤泵2台，1用1备，Q=25 m3/h,H=42 m,N=7.5 kW。

　　3.9 砂滤罐、活性炭吸附罐

　　砂滤罐、活性炭吸附罐各1套，罐体直径1 800 mm,滤速8.2 m/h,碳钢材质。

　　3.10 消毒池

　　消毒池有效容积100 m3,设计每天杂用水回用量为500 t,储水量为回用总量的20%.地下设备间内消毒池旁设带机冲洗泵1台，恒压变频供水系统1套，Q=25 m3/h,H=50 m,N=(2×7.5) kW。

　　3.11 污泥处理系统

　　污泥处理系统每天产泥0.45 t,有效体积56 m3(含水率99.2%).污泥浓缩池尺寸为5.5 m×4 m× 5.6 m,超高1.2 m,有效容积30 m3,HRT=12.8 h;地下设备间内设污泥螺杆泵2台，1用1备，Q=5 m3/h,P=0.6 MPa,N=2.2 kW.带式压滤机1套，带宽0.6 m,处理量3～5 m3/h.PAM污泥加药系统1套。

　　3.12 地下设备间

　　地下设备间除设置过滤泵、污泥螺杆泵、带机冲洗泵、恒压变频供水系统外，还有污泥泵2台，1用1备，Q=40 m3/h,H=15 m,N=4 kW;鼓风机2台，1用1备，Q=13.5 m3/min,P=0.06 MPa,N=22 kW;滤罐反冲洗泵1台，Q=90 m3/h,H=34 m,N=15 kW。

　　3.13 综合设备间

　　综合设备间平面尺寸为29.7 m×9 m,除设置污泥处理系统设备、加药设备、絮凝反应罐及气浮系统、砂滤罐及活性炭罐等设备外，还设有异味去除系统1套，处理风量Q=2 500 m3/h,P=1 960 Pa,N=2.2 kW,紫外灯功率2.88 kW; 二氧化氯发生间1间，平面尺寸为3.2 m×2.3 m,内有二氧化氯发生器1套，发生量300 g/h;化验室1间，平面尺寸为3.3 m×2.3 m;值班控制室、配电室1间，平面尺寸为9 m×6 m。

　　4 调试与运行

　　4.1 调试

　　向水解酸化池、好氧池中投加干污泥，投加量为池有效容积的0.5%～0.6%,污泥质量浓度为5～6g/L.打开水解酸化池、好氧池曝气管进行曝气，刚开始培养时，由于水量少，且24 h曝气，1 d后污泥量减少很多，而且产生些许泡沫，表明微生物营养缺乏。之后减少曝气时间，尽量减少泡沫的产生。运行大约1周后，能看到填料局部黏附的少许污泥，有黏滑的感觉。大约2周后，明显能看到填料上面的生物膜，但较薄。第3周后，填料表面挂了厚厚的生物膜，且与填料结合紧密，表明水解池及好氧池填料挂膜成功。第4周，连续进出水，将水解酸化池曝气管关闭，使其好氧生物膜形成厌氧生物膜。第5周，连续进出水，二级处理系统出水COD保持在70 mg/L以下，中水处理系统出水浊度保持在5 mg/L以下，COD在38 mg/L以下，都达到了设计的出水水质标准，调试结束。

　　4.2 运行监测结果

　　运行监测结果见表 1和表 2。

　　运行结果表明，二级出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级标准，中水出水水质达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)的再生水回用水质标准。

　　4.3 存在问题

　　本工程存在的问题及应采取的对策：(1)一般卷烟厂规划废水处理规模都较大，而实际初期运行时水量较小，长时间连续曝气，易造成生物膜脱落。对此，废水处理站处理构筑物宜设计为2组并联运行，水量较小时，可只运行1组，这样还可节省成本和运行费用。(2)污泥泵进口管道管径原设计为DN 150,实际运行中发现其较易堵，更换为DN 200管道后，基本上没再发生堵塞。(3)污泥浓缩池中的污泥来自气浮池的浮渣和沉淀池的生物污泥，运行中发现，浮渣和生物污泥混合不均匀，浮渣较难压滤处理。对此宜在污泥浓缩池中设置搅拌装置。(4)水解酸化池、调节池中常常含有大量的水汽，造成风管内大量积水，并被离心风机抽送至异味处理系统，造成处理效率下降。对此在进行风管设计时，宜设置泄水装置。

　　5 主要技术经济指标

　　项目总投资为758万元，其中设备工程投资为498万元，土建费用为260万元。水处理成本为0.823元/m3,包括人工费0.15元/m3、电费0.49元/m3、药剂费0.14元/m3、异味去除费0.043元/m3,不含设备折旧费和污泥处理费。

　　6 结论s

　　(1)采用气浮+水解酸化+接触氧化+斜管沉淀+砂滤+活性炭吸附组合工艺处理烟草废水可行。经二级处理后，出水水质能达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级标准;经深度处理后，出水水质能达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》GB/T 18920-2002)的再生水回用水质标准。

　　(2)采用气浮+水解酸化对废水进行预处理，处理效果好。气浮可以去除烟草中的悬浮物、烟丝及油类等，水解酸化对香精香料等难生化降解物质有较好的处理效果，可提高废水的可生化性。

　　(3)接触氧化法采用低负荷运行，可提高对氨氮的硝化效果，抗冲击负荷强。

　　(4)斜管沉淀池占地面积小，处理效率高，适合地埋式废水处理工艺，在接触氧化池后使用能满足二级处理达标要求。

　　(5)UVT紫外光催化氧化装置处理异味具有运行费用低，处理效率高，操作运行简单的特点。