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玉溪卷烟厂废水处理工艺的研究
摘要：玉溪卷烟厂在原中水站基础上通过改造，增加一套ICEAS设备，将废水处理后回用做厂区绿化用水，不仅实现了废水零排放的目标，还节省的设备投资。更为值得一提的是通过对原有排洪沟的有效利用，解决了厂区废水产生量少时导致绿化用水不够的问题，较使用自来水做绿化用水比，不仅降低了绿化用水成本，还一定程度上缓解了玉溪市供水短缺的局面，具有较大的环境效益、经济效益和社会效益。
关键词：烟草行业 生物膜 ICEAS工艺 废水处理 处理技术
一个现代化的企业，不仅要有一个很好的经济效益，同时还要有一个好的环境效益和社会效益。玉溪卷烟厂一贯重视环境保护工作，认真贯彻国家有关法律法规和省、市、区有关环境管理的要求，在做好末端污染治理的同时，抓好生产中各个环节的环境管理，从源头控制污染。为保护环境，避免该厂的废水对周围环境造成污染，该厂在生产区内修建了中水站，对关索坝厂区所有的生产废水和生活污水进行集中处理，使其达到GB/T18920-2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》的城市绿化用水标准，达标后的中水用于厂区绿化，实现了正常处理情况下废水的零排放，这不仅节约了淡水资源，还取得良好的环境效益和社会效益。
一、废水来源与水质
进入中水站处理的废水包括了工业废水和生活污水两大类。其中，工业废水主要来自厂区内各生产部门的生产性排水（其中包括动力部锅炉冲渣废水，各化验室排水等）；而生活污水包括卫生间排水及其它与生活相关的排水。
烟草行业废水主要污染物为悬浮物、溶解盐，其它有机污染物相对较少，属较典型的无机废水。为进一部掌握该厂废水水质的变化情况，该厂除了由动力部供水组中水化验员每周一次（特殊情况下每周2～3次）对废水进行周期性的水质检测外，还定期或不定期委托地方各级环保部门对该厂废水进行监测。表1列出了市、区两级环境监测站2002年5月至2004年9月共计四次对中水站水质监测得到的结果。
表1 2002年5月至2004年9月中水站进水水质监测结果 项目 | 变化范围 | 平均值 | PH | 7.04～7.76 | 7.29 | 溶解性固体(mg/L) | 214～364 | 296.5 | 氨氮(mg/L) | 3.73～11.91 | 8.31 | BOD5(mg/L) | 84.75～200.4 | 128.6 | 浊度(NTU) | 23～103 | 48 |
监测数据表明，玉溪卷烟厂关索坝厂区废水属中性废水，废水中的主要污染物为溶解性固体、氨氮、BOD5、浊度，虽然主要污染物数值较小，但变好范围较大，这说明该厂进水水质相对较好，但水质稳定性较差，处理工艺设计上要考虑上述情况。
该厂1996年在关索坝厂区始建的中水站使用一台IS-Ⅱ-50中水成套设备，日处理水量1000 m3（每天按20小时计算）。至2001年，由于关索坝厂区绿化用水的增加，同时考虑了关索坝厂区中水水质、水量的波动和玉溪卷烟厂的发展前景，同年对中水站进行了改造，增加了ICEAS反应器一台，日处理废水量为600 m3，从而使玉溪卷烟厂废水日处理量上升为每日1600 m3。
二、处理流程
改造后的新中水站废水处理工艺如下图：
图2中水站废水处理工艺流程 废水通过格栅井进入，经过格栅、初沉池一级处理后，由液下
泵打到两级生物接触氧化池、斜管沉淀池（或ICEAS反应器）做二级处理，最后再经过机械过滤器和活性炭吸附器做最后的深度处理，从而确保了中水水质符合回用标准。
三、主要处理构筑物
中水站具体构筑物见表3，本工程主要构筑物均为蓄水构筑物，对结构的防水性能要求较高，因此，所有构筑物均采用钢混或砖混结构，且混凝土中加入一定比例的防水剂，用于补偿混凝土的收缩变形，以避免混凝土在温度、干缩、裂变等作用下引起的开裂，同时还可提高混凝土的密实度和抗渗性。
表3 构筑物总览 名称 | 有效容积(m3) | 数量(个) | 格栅井 | / | 1 | 配水箱 | / | 1 | 初沉池 | 400 | 2 | 污泥消化池 | 117 | 2 | 大集水井 | 24 | 1 | 小集水井 | 18 | 1 | 调节池 | 400 | 1 | 生物氧化池 | 352 | 1 | 斜管沉淀池 | 38 | 1 | ICEAS反应池 | 181 | 1 | 机械过滤器 | / | 1 | 活性炭吸附器 | / | 2 | 中水池1 | 1200 | 1 | 中水池2 | 400 | 1 |
1、格栅
格栅用于废水的前处理，一是用以截留水中较大的漂浮物和悬浮的固体杂质，如纤维、碎发、毛发、木屑、塑料制品等，以防止水泵、排水管以及后续处理构筑物的堵塞，保证处理设施和设备的正常运转；二是为了处理污水，格栅每天截留的固体物质量占废水悬浮物固体质量的1/10左右。
采用回转式机械格栅，减少人工清渣频率，捞泥工只需定期将格栅机清出的杂务运到指定地点。
2、初沉池
设置了两个采用竖流的圆性沉淀池，废水沉淀池中部进入，经
过沉淀后由一侧出水口流出。其主要作用是去除废水中的悬浮物质和漂浮物质，约可去除悬浮固体SS 的50%～60%，同时还可去除部分BOD5（主要是悬浮性BOD5，可降低25%～35%），从而改善后续生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷，另外，还能起到均和池的作用，使入流废水水质水量的波动不至于给后续生物处理单元造成大的冲击。初沉池处理水量每个为75 m3/h，钢筋混凝土结构，作玻璃钢防腐。
3、调节池
用于调节和贮存不均匀的进水，调节池容积为400 m3，为防止排水在池内沉淀及水质腐化，池中设计了预曝气器两台，同时它可有效的去除BOD5 15%左右，改善水质以保证处理过程的均匀稳定的工作。
4、两段生物接触氧化池
通过曝气提供附着在填料上生物膜栖息的微生物氧化废水中有机物，以达到净化废水的目的。
为减少环境噪声，提高水中氧的利用率，便于设备的安装与维护，
设计采用水下曝气器。
为了提高生物接触氧化池处理效果，便于维护管理，设计采用了
不产生剩余污泥的悬浮型生物填料，使单元填料可同时提供好氧、亏氧气、厌氧三种微环境，通过食物链作用，将剩余污泥减少到最低限度。
5、斜管沉淀池
去除水中悬浮的生物粒子，水在由下至上流动的过程中被澄清水。
6、ICEAS反应池
传统或经典的SBR工艺形式在工程应用中存在一定的局限性，
首先是在进水流量较大的情况下，对反应系统需要进行调节，增加了投资，而对出水水质有特殊要求，如脱氮、除磷等工艺，则需对SBR工艺进行适当的改进。因而在工程实践中，SBR传统工艺逐步发展成了各种新的形式，间歇式循环延时曝气活性污泥处理法（即ICEAS）就是SBR法的改进的一种形式。
ICEAS工艺主要应用于以下几个污水领域：（1）城市污水（2）
生活污水（3）工业废水（4）有毒有害废水等。
ICEAS工艺的模式为：连续进水→曝气反应→沉淀→排水几个
作周期循环，如图4。
图4 ICEAS工艺流程图 ICEAS的主要工艺参数为：污泥负荷0.15～0.30ugBOD5/KgMLVSS，容积负荷0.1～0.24KgBOD5/m3.d，混合液悬浮物浊度（MLSS）1500～5000mg/L。污水连续不断地进入预反应区，在此过程中大部分可活性BOD5被活性污泥微生物吸附，然后从隔板下以低速进入主反应区，不会搅动污泥层。在主反应区依照曝气→沉淀→滗水程序周期进行，使污水在反复的好氧，缺氧状况中完成有机物的分解，以及脱氮除磷，通过沉淀使水和污泥分层，上清液通过滗水器排出，底部剩波动污泥通过污泥收集排放装置排出。通过该工艺处理BOD5去除率达85%～95%。
7、砂滤及活性炭吸附，消毒
为了使处理后的水达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）的城市绿化用水标准，设计了水质的深度处理，采用机械过滤器和两级活性炭吸附器对废水进行深度处理，水的消毒采用了ClO2消毒剂。
四、处理效果
红塔区环境监测站2004年8月27日和28日两天对中水站入口
及出口废水进行了监测，监测结果见表5。
表5 红塔区环境监测站监测结果 | 监测位置 | BOD5(mg/L) | NH3-N(mg/L) | 浊度(NTU) | LAS(mg/L) | | 格栅后出水 | 143.0 | 8.556 | 65 | 0.952 | | 中水池 | 2.56 | 0.666 | 7 | 0.068 | | 去除率(%) | 98.2 | 92.2 | 88.7 | 92.9 | | 标准限值 | 20 | 20 | 20 | 1 |
监测结果表明：该工艺处理效果明显，去除率高，不仅主要污染物较好的达到了GB/T18920-2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》的城市绿化用水标准，而且悬浮物，PH、色度、嗅、总余氯、溶解性固体、溶解氧、总大肠菌群也较好的符合该标准。
值得一提的是，当仅用处理后的厂区废水作为厂区绿化用水不够时，可将事先贮存在排洪沟内的雨水抽入大集水井，依次进入后续各处理单元进行处理，由于雨水相对于工业废水水质较好，故较容易达到处理后的中水回用水质要求。在为企业带来了一定的经济效益的同时，也节约了淡水资源，一定程度上缓解了玉溪市供水紧张的状况。
五、对各种突发事件的应变处理能力
玉溪卷烟厂在对中水站做改造时，充分考虑到了该处理工艺对各种突发事件的应变能力。中水站异常情况主要有以下两种：1、停电、突发故障等原因导致废水处理设备停止运行，丧失废水处理能力；2、连续下雨等原因导致绿化用水大量减少。
（一）因停电、突发故障等原因导致废水处理设备停止运行，丧
失废水处理能力。大量废水很可能从集水池超越排放管直接排放，从而可能造成严重的环境污染事故。针对这一可能发生的事故，该厂因地制宜，在工艺设计时充分考虑并利用了中水站一侧用来排放雨水的排洪沟，利用排洪沟蓄水来处理短时间的停电和设备突发故障。排洪沟蓄水能力约1000 m3，约可贮备一天左右的厂区废水，可较好的为设备抢修争取到一定的时间。待恢复供电（或设备恢复正常）后，启动排洪沟潜水泵再将积蓄的废水送往集水池后续废水处理设备处理。
（二）因连续下雨等原因导致绿化用水大量减少，处理后的中水
可进入中水池，中水池在设计时充分考虑了蓄水量，两个中水池蓄水量达到1600 m3，可暂存一部分使用不完的中水，减少连续下雨导致的中水外排量，但中水超过中水池蓄水能力时，外排中水经化验达标后排入城市排水管网。
六、存在问题及解决方案设想
1、发生停电或设备突发故障时，因排洪沟等部分蓄水能力有限，当达到排洪沟蓄水量而设备还不能恢复正常运行时必然出现废水未处理而必须外排，此时具体处理还需相关职能部门进一步联系落实确认。
2、因ICEAS处理工艺废水在沉淀阶段会受到进水扰动，破坏了其成为理想沉淀的条件。故应尽可能地减少进水带来的扰动，为此除加装总进水流量计外，还需在ICEAS处理器入口和IS-Ⅱ-50中水成套设备入口处分别加装流量计，加强对ICEAS处理器进水流量的实时监控（特别是在沉淀阶段的监控），当总进水突然增大时，可考虑尽可能让IS-Ⅱ-50中水成套设备多增加些负荷，以减小进水对ICEAS设备处理效果的影响。其它情况也应考虑进水对ICEAS处理设备沉淀和排水阶段的水质的影响，尽可能在沉淀和排水阶段少进水，以保证出水水质。实际运行应尽可能以IS-Ⅱ-50中水成套设备为主要的废水处理设备，对于ICEAS设备，主要起为IS-Ⅱ-50中水成套设备分担负荷的作用。
七、结论
在原有的IS-Ⅱ-50中水成套设备的基础上，通过技术改造增加一台ICEAS设备，不仅实现了玉溪卷烟厂废水处理回用做厂区绿化用水，废水零排放的目标，还节省了设备投资。更为值得一提的是，因地制宜，通过对原有排洪沟的有效利用，解决了关索坝厂区有时废水产生量少导致绿化用水不够的问题，和使用自来水做绿化用水比，不仅降低了绿化用水成本，还一定程度上缓解了玉溪市供水短缺的局面，具有较大的环境效益、经济效益和社会效益。
[参考文献]
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[ 本帖最后由 knifebluce 于 2007-11-25 12:17 编辑 ] | 
发表于 2007-3-19 13:49:34
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