以廢紙為原料的制漿造紙廢水經(jīng)二級生化處理后，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，導致出水色度和有機物濃度還是很高，后續必須設置深度處理，才能保證最后出水各項污染物排放值達到當地環(huán)保排放指標要求。
１、項目概況
項目位于越南某工業(yè)園區，以美廢（美國廢紙）為主要原料輔以當地廢紙生產(chǎn)瓦楞箱板紙。廠(chǎng)內自備廢水處理站，接納廠(chǎng)區生產(chǎn)廢水、生活污水以及受污染的初期雨水。配合生產(chǎn)項目的分期實(shí)施規劃，廢水處理站的規模為２萬(wàn)ｍ３／ｄ，分成兩條獨立的處理線(xiàn)，可單獨運行或并列運行。整體處理工藝為弧形篩－冷卻塔－調節／酸化池－厭氧－好氧－深度處理。本文重點(diǎn)介紹以芬頓－流化床為基礎的深度處理工藝。
２、進(jìn)、出水水質(zhì)
業(yè)主對各個(gè)處理工段的污染物去除率都有明確要求。根據此要求，設計時(shí)預估二沉池出水水質(zhì)如表１所示。最后出水排放值按照項目環(huán)評報告要求執行，具體水質(zhì)參數見(jiàn)表１。
３、深度處理工藝
３.１ 工藝選擇
廢紙造紙廢水經(jīng)過(guò)預處理＋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(cháng)好氧生物處理時(shí)間長(cháng)，對出水ＣＯＤ濃度降低也非常有限，最終出水ＣＯＤ濃度達不到低于５０ｍｇ／Ｌ。故設置深度處理單元。臭氧氧化由于其氧源制備的復雜、運行成本高以及臭氧對有機物的選擇性，導致其在造紙廢水的應用上受到限制。芬頓強氧化技術(shù)已逐漸成為該類(lèi)工業(yè)廢水的深度處理主流工藝。
芬頓反應產(chǎn)生的羥基自由基（·ＯＨ）通過(guò)破壞難降解有機物的結構，從而實(shí)現氧化分解有機物，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，其氧化反應所產(chǎn)生的三價(jià)鐵大部份得以結晶（·ＦｅＯＯＨ）在內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－流化床是一項結合了同相化學(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，對水質(zhì)波動(dòng)適應好、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池的預調節（預調后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。在上部不同的分隔槽內投加２７.５％的Ｈ２Ｏ２溶液和５％的ＦｅＳＯ４溶液（以Ｆｅ２＋計）。芬頓－流化床配置ＦｅＳＯ４溶液和Ｈ２Ｏ２溶液的內循環(huán)泵，由上部相應分隔槽內抽出，由底部送入相應的配水系統內，與進(jìn)水在不同高度進(jìn)行混合及反應。進(jìn)水流量及循環(huán)泵流量維持床內水流上升流速在３５～４０ｍ／ｈ，維持載體的流化。
芬頓－流化床內設有ｐＨ，控制ＦｅＳＯ４的投加量，維持流化床內廢水反應ｐＨ在３.５～３.８，出水溢流，依次經(jīng)過(guò)至ｐＨ調節池、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。
放流池出水達標后排放。
芬頓－流化床內在不同高度設置有取樣口，用來(lái)檢測內部載體膨脹情況，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集中處理。
深度處理單元分為２套，可獨立運行，單套設計處理能力為１萬(wàn)ｍ３／ｄ。
４、主要處理設施及設計參數
（１）中間水池。１座，尺寸８.０ｍ×７.０ｍ×４.８ｍ，有效水深４.２ｍ，混凝土結構，ＦＲＰ內防腐。內設立式不銹鋼漿葉型攪拌機１臺，前端設柵縫２ｍｍ的轉鼓式格柵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。中間水池主要功能：投加濃硫酸，進(jìn)行ｐＨ的初調節。
（２）芬頓－流化床。２套，３.８５ｍ×１２.９ｍ，鋼制設備，不銹鋼ＳＳ３１６Ｌ材質(zhì)＋內防腐。每套內含分配板及支撐件、配水系統及支持件、固液分離裝置。每套流化床內裝填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應。每格尺寸３.２ｍ×３.３５ｍ×４.０ｍ，有效水深３.５ｍ，混凝土結構，ＦＲＰ內防腐。每格內設穿孔管，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構，ＦＲＰ內防腐。每格內設穿孔管，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，混凝土結構，ＦＲＰ內防腐。第１個(gè)格內設穿孔管曝氣攪拌，第２個(gè)格內設機械攪拌，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），混凝土結構。內設周邊驅動(dòng)全橋式刮泥機，水下部分材質(zhì)ＳＳ３０４，水上部分材質(zhì)為碳鋼防腐。刮泥機設過(guò)扭矩及限位開(kāi)關(guān)的電氣和機械雙重保護。
（７）放流水池。１座，混凝土結構，池體尺寸３.２ｍ×３.３５ｍ×４.５ｍ，有效水深４.０ｍ。（８）ＦｅＳＯ４溶解池。２座，混凝土結構，每座尺寸５.０ｍ×５.０ｍ×５.５ｍ，有效水深５.０ｍ，ＦＲＰ內防腐。配置濃度５.０％（以Ｆｅ２＋計。）
５、運行及效果分析
５.１ 運行及維護
芬頓－流化床的運行維護，有以下幾點(diǎn)需要特別注意：
（１）由于內部有石英砂載體，為保持載體的流化，要求回流泵一直保持在運行狀態(tài)。為此，項目專(zhuān)門(mén)設置了柴油發(fā)電機應急供電，其中包括對流化床回流泵的應急供電。
（２）正常設備維護保養時(shí)，應先關(guān)閉ＦｅＳＯ４回流泵，０.５ｈ之后再關(guān)閉Ｈ２Ｏ２回流泵，保證加入的Ｆｅ２＋反應完全，并持續進(jìn)水；系統重新開(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）設備需要定期排泥。運行正常后基本上每周需要檢查一次載體膨脹情況，當最上層取樣口有載體流出后，需要排泥，通過(guò)排泥來(lái)控制床內的載體量。因為底部載體粒徑最大，最不利于催化反應，所以應優(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，需調小回流量。
５.２ 運行效果
項目運行半年后對運行效果進(jìn)行跟蹤分析。由于生產(chǎn)線(xiàn)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)水量運行１套芬頓－流化床處理系統。同時(shí)污染物濃度有大幅度提高。只運行１套芬頓處理系統。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負荷是設計值的１.１～１.２倍。污水處理廠(chǎng)的運行平穩，二沉池出水水質(zhì)基本在原設計估算值范圍內。
項目從２０１８年１１月ＦＡＴ驗收通過(guò)，投入正常運營(yíng)。以２０１９年５月下旬至６月上旬的主要監測數據進(jìn)行分析，結果如表２所示。
對表２數據進(jìn)行分析發(fā)現，進(jìn)入到芬頓系統的污水ＣＯＤ基本穩定在９０～１３０ｍｇ／Ｌ，經(jīng)過(guò)芬頓系統處理后，放流池出水ＣＯＤ穩定在３１～４７ｍｇ／Ｌ，色度（Ｐｔ－Ｃｏ）基本上在３０度以下，優(yōu)于排放標準（ＣＯＤ≤５０ｍｇ／Ｌ，色度≤４０度），做到穩定達標排放。
５.３ 加藥量分析
芬頓處理系統中，化學(xué)品消耗是影響污水處理站運行費用的關(guān)鍵因素。根據理論計算并參考廠(chǎng)家經(jīng)驗值，系統設計加藥系統能力按以下參數配置：
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）。
對運行過(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１１ｄ運行的加藥量進(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)驗值略偏低。常規芬頓氧化反應中，Ｆｅ／Ｈ２Ｏ２經(jīng)驗取值為１.５，實(shí)際運行數據可以說(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，降低污泥處理系統的負荷。
６、結論
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物，與傳統芬頓工藝相比，具有加藥量低、污泥量少、色度低、等優(yōu)勢，能夠做到穩定達標排放。（來(lái)源：（中國海誠工程科技股份有限公司）
