制浆造纸废水曝气设备的比选

2022-09-10

1 规范要求

根据《制浆造纸废水治理工程技术规范》 (HJ 2011-2012) 中6.4.4.5中H条对于曝气设备选型的要求:“曝气设施的选用应充分考虑制浆造纸废水易结垢的特点, 宜选用表面曝气机、转刷、转碟和射流曝气器等防堵塞、易维修的曝气方式。”

2. 规范要求的原因

制浆造纸废水中蒸煮废水 (红液) 、机械浆废水包含使用的以Na, Ca, Mg, NH4+等为盐基的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐和石灰, 其中Ca, Mg对污水的硬度影响很大。如果为了提高曝气效率, 采用微孔曝气器, 高硬度的废水会造成曝气头膜片的结垢, 随着结垢的加厚, 在温度相对较高 (40℃) 的废水作用下, 曝气头膜片材料会慢慢失去弹性, 逐渐硬化。与此同时, 制浆造纸废水的固体悬浮物会堵塞膜片的微孔, 最终使曝气器的效率降低甚至无法使用。

以上图片为市政污水厂曝气头堵塞情况, 对于制浆废水, 堵塞情况会更加严重。

3 制浆造纸废水曝气系统现状

根据对国内、国外制浆废水的调研, 目前实际采用的曝气设施的形式很多, 运行情况也存在不同的问题:

3.1 印尼制浆造纸废水处理项目:

3.1.1 项目概况

项目位于印尼, Perawang地区。制浆原料为桉树。总规模为34万吨/d, 由EN02 (8万吨/d) 、EN08 (6万吨/d) 、EN09 (10万吨/d) 、EN10 (11万吨/d) 。3.1.2曝气形式

3.1.3 曝气机原理

螺旋式曝气搅拌机拥有两套独立的动力系统, 即鼓风机马达和主马达, 分别承担提供压缩空气和推动搅拌水体动力的功能或具有类似功能的系统。它的运行模式可分为曝气并搅拌推流及搅拌推流不曝气二种:

1>曝气搅拌模式此模式状态下, 鼓风机马达和主马达同时开启, 鼓风机马达为风机提供动力;主马达主要用于提供两组螺旋桨的旋转动力, 以推动和混合水体, 同时, 与二级螺旋桨一体化的空气雾化器将鼓风机提供的压缩空气流切割成雾状云形微气泡。此时的功能为曝气与搅拌相结合。

2>搅拌不曝气模式此模式状态下, 鼓风机马达关闭, 只开启主马达;此时鼓风机不供气, 则整个系统将不对水体充氧;主马达驱动螺旋桨为水体提供混合和推动力。该模式可适应反硝化脱氮阶段缺氧条件下的防止污泥沉降和推动水体要求。此时仅起到搅拌机的功能。

3.1.4 优点及存在问题

1>优点a.设备安装方便, 可以用钢索固定在池面的任何位置;b.设备不受水温影响:电机和离心风机全部在液面以上;c.检修方便:设备的主要检修部件为电机、离心风机、螺旋桨叶, 能够方便的更换和维修。

2>存在问题a.设备氧气传递效率低 (1.7kg O2/kw) ;b.单台设备充氧能力有限, 造成虽然曝气池满布设备, 充氧能力仍然不足;c.搅拌的动能在总能耗中的占比较高。

3.2 海南金光造纸:

3.2.1 项目概况

项目位于海南海口。制浆原料为桉树。总规模为10万吨/d。

3.2.2 曝气形式

改造前:采用底部膜片微孔曝气形式。运行不超过半年, 曝气头严重结垢和堵塞, 不得不停产大修, 生产受到很大影响。

改造后:改为射流曝气。运行稳定可靠。

3.2.3 气原理

3.2.4 存在问题

a.设备氧气传递效率低 (>2kg O2/kw.h) , 能耗较高;b.搅拌的动能在总能耗中的占比较高;c.配备设备较多, 投资高, 运行维护量较大。

3.3 其他常规造纸企业曝气系统:

3.3.1 曝气形式

目前造纸企业采用氧化沟工艺较多, 其中倒伞型曝气系统应用较为广泛。

3.3.2 曝气原理

在倒伞型叶轮的强力推进作用下, 水呈水幕状自叶轮边缘甩出, 行成水幕, 裹进大量空气, 由于污水上下循环, 不断更新液面, 污水大面积与空气接触, 叶轮旋转带动水体流动, 形成负压区, 吸入空气, 空气中的氧气迅速融入污水中, 完成对污水的充氧作用, 进而加快污水的净化工程, 同时, 强大的动力驱动, 搅动大量水体流动, 从而实现推流作用。