烟草企业废水处理及再生回用技术的应用 4页

★烟草科技TobaccoScience＆Technology★★设备与仪器Equipment＆Apparatus★烟草企业废水处理及再生回用技术的应用1,2周平1.中国矿业大学管理学院,江苏省徐州市解放南路2210082.江苏中烟工业公司徐州卷烟厂,江苏省徐州市环城路80号221005关键词:废水处理;再生回用;膜-生物反应器;膜组件摘要:通过对烟草加工企业产生的废水特点、不同废水处理工艺和烟草生产废水的分析等,开发了以膜-生物反应器为核心的烟草行业污水再生回用工艺技术和反渗透技术,并利用该反应器建立了烟草加工企业水系统循环、处理及回用系统工艺流程。试验结果表明,经过该膜-生物反应器一级处理后的出水COD、浊度、色度等水质指标可以满足国家标准,经过进一步深化处理的水可用于锅炉和空调。该废水处理及再生回用技术每年可为徐州卷烟厂创造经济效益58.4万元。中图分类号:X703文献标识码:B文章编号:1002-0861(2007)03-0019-04ApplicationofWastewaterTreatmentandReclamationTechnologyinTobaccoEnterpriseZHOUPING(1,2)1.ManagementCollege,ChinaUniversityofMining＆Technology,Xuzhou221008,Jiangsu,China2.XuzhouCigaretteFactory,Xuzhou221005,Jiangsu,ChinaKeywords:Wastewatertreatment;Reclamation;Membranebioreactor;MembranemoduleAbstract:Bycomparingdifferenttreatmentprocessesforwastewaterproducedduringtobaccoprocessing,thetechnologiesofreverseosmosiswerespeciallydesignedonthebasisofmembranebioreactor(MBR).Itwasfoundthatexternalmembranemodulewaspreferablefortobaccowastewatertreatment,andasystemincludingwatercirculating,treatingandreclaimingwasestab-lished.Thequalityindexesofwater,suchasCOD,turbidity,chroma,etc.,primarilytreatedbyMBRwereuptothenationalstandards.Thewatercouldbeusedinboilerandair-conditionerafterfurthertreatmen.tTakingXuzhouCigaretteFactoryasanexample,wastewatertreatmentandrecla-mationcouldsave584thousandRMB/year.目前,大多数烟草生产企业,对于水资源实行浪费严重。同时,废水排放也加重了对水环境的的仍是较粗放管理模式。其原因主要是:①对水污染;③卷烟加工企业使用的水费占直接生产成资源缺乏科学、成熟的分级和循环使用规范,导致本的比例不足0.5%,废水处理没有引起足够的水资源使用不科学,综合利用效率低;②现有用水重视。许多企业很少对废水进行全面综合治理,设施技术落后,节水型器具普及率低,造成水资源只是缴纳一定排污费后直接排入市政污水管网,废水处理再生回用的企业则更少。在当前建立资源节约型和环境友好型的社会大环境下,烟草加作者简介:周平(1971-),中国矿业大学在读研究生,江工企业废水处理及再生回用已逐渐引起了高度苏中烟工业公司徐州卷烟厂工程师,主要从事卷接包及重视。辅联设备的技术消化及引进工作。E-mail:zp.126@163.com1烟草加工企业废水特点收稿日期:2006-12-15责任编辑:曹娟E-mail:cj254@126.com(1)废水成分复杂,处理难度较大。烟草加2007年第3期(总第236期)19n★烟草科技TobaccoScience＆Technology★★设备与仪器Equipment＆Apparatus★工企业的废水主要来源于卷烟生产过程中废水和3膜-生物反应器厂区内生活废水两个部分。其中,生产废水中含有大量细小悬浮物、木质素、烟碱、糖类物质、少量膜-生物反应器技术是由废水生物处理技的胶体、芳香类等物质。因此,生产废水具有污染术与膜分离技术结合而成的新型高效废水处理技[3]物浓度和色度高、成分复杂等特点,故采用传统工术,由于其出水水质优良、可以直接回用、装置艺仅能实现废水处理的达标排放,较难达到再生占地面积小、二次污染小、自动化程度高等特点,回用水标准。在废水再生利用方面具有良好的应用前景。其中(2)年用水量较大,废水产生量也相对较大。膜分离技术通过膜组件实现,膜组件又分为外置据调查,烟草加工企业的废水排放量通常为0.35式和内置式两种形式。3～0.60m/50000支,国内大多数企业的年生产规3.1内置式膜组件模在250～500亿支左右,据此计算,其年废水排如图1所示,内置式膜组件由成千上万根膜3放量达175～600km。以徐州卷烟厂为例,年生丝组成一个片状膜元件,许多膜元件通过管网联产规模287.5亿支,根据2005年8月～2006年8表1徐州卷烟厂主要用水点月平均使用量3月自来水的实际使用量统计(表1),实际用水量用水类别主要用水点用水量(m)比例(%)241500m3年/,主要包括生活用水6541m3、生产用生活用水食堂17658.7733澡堂477623.73水13328m和其它用水256m,分别占总用水量生产用水办公楼6523.24的32.5%、66.23%和1.27%。一车间312015.52烟草加工企业废水处理及再生回用工艺选择二车间1020.51三车间7363.66通过对不同废水处理工艺进行对比分析,对垃锅炉509625.32圾废液、市政废水、石化废水等应用实例进行调研,空调296914.75以及针对烟草生产废水进行分析化验、实验等,探服务6533.24索出了当前比较适合烟草废水处理及再生回用的厂区道路清洗、浇灌其它用水2561.27经济且可靠的工艺技术,即膜-生物反应器处理技植被、喷泉等术。该技术与其他废水处理工艺比较见表2。总计20125100表2不同废水处理及再生回用工艺比较工艺类型优点缺点适用范围性价比膜-生物[1]气水比高,需对膜丝适用各种场地、水量、水质等高出水水质优且波动小,容积反应器负荷高,占地面积小,系统流进行反洗,能耗及运情况;处理后的水达到《城市程紧凑;污泥负荷低,产污泥行费用较高。污水再生利用城市杂用水[2]量低;自控程度高,运行管理水质》,可作为杂用水方便。[3-4]回用。曝气出水水质较好;运行可靠性需反冲洗,运行方式小规模废水处理工程;处理后较高生物高,抗冲击负荷能力强;无污比较复杂;反冲水量的水达到《城市污水再生利用滤池泥膨胀问题;占地面积小。较大。城市杂用水水质》(GB18920-2002),可作为低质杂用水回用。生物接触抗冲击负荷能力高,运行稳部分脱落生物膜造适用场地小、水量小、水质波中氧化工艺定;容积负荷高,占地面积小;成出水中的悬浮固动较大和微生物不易培养等污泥产量较低;无需污泥回体浓度高。情况;需要进一步处理,才能流,运行管理简单。作为低质杂用水回用。活性适应不同性质的废水处理。运行稳定性差,易发适用场地大、水量大、水质波较低污泥法生污泥膨胀和流失,动较大和微生物不易培养等分离效果不理想。情况;不能作为低质杂用水回用。简易生化造价低,动力消耗低,管理出水COD、BOD等理作为废水处理的前期过渡处低处理工艺简单。化指标不能确保理;不能作为低质杂用水达标。回用。202007年第3期(总第236期)n★烟草科技TobaccoScience＆Technology★★设备与仪器Equipment＆Apparatus★接构成一个膜组件。膜组件置入生物反应池,通置的在线跟踪检测装置会及时发现异常,并自动过膜丝的过滤,实现污染物与水的分离。膜材质进行反冲洗动作,确保膜组件的清洁和过滤效果。一般有PVC、PE、PVDF,单片膜元件的有效面积根据烟草废水水质特点和两类膜组件的特点,烟231.6m,产水能力(可以透过膜丝的合格水量)草废水处理宜选用外置式膜组件。31m/h。内置式膜组件需要定期从生物反应池内4烟草加工企业水系统循环、处理及回用系统工取出,进行人工清洗,劳动强度和能耗较大,适应艺流程于大规模的废水处理厂。3.2外置式膜组件烟草加工企业水系统循环、处理及回用系统如图2所示,外置式膜组件由成千根膜丝和工艺流程见图4。其中,预先处理工艺包括格栅、圆形外壁构成一个膜元件,许多膜元件通过管网高效气浮、水解酸化等工艺处理过程。格栅用于联接构成一个膜组件。膜组件置于生物反应池的对水中大颗粒物进行拦截,栅网孔径为1～外面,通过膜丝的过滤,实现污染物与水的分离。10mm;高效气浮配合加药系统,对水中的胶体、悬3膜材质有PVC、PE、PVDF;膜通量为1.0～1.5m/浮物、色素等进行分离与去除;水解酸化主要针对d(表示膜的处理能力,即膜每天能够透过的合格水中难降解的大分子物质(胶体、芳香类等)进行水量),膜压差为5～20kPa,截留分子量15万道尔顿(Dalton);毛细管内径3～5.2mm;单支膜组2件面积30m;单支膜组件大小200mm×3000mm(×H)。水的回收率大于90%,包括反冲洗用水。该组件的主要特点:①封闭系统设计,膜组件与生物反应器分开,便于膜组件的清洗、更换等,维护操作简单安全,易于控制;②泵的工作压力可随膜组件的变化而变化,使其处于高效率区,增大膜的透水量(为浸没式的2～3倍)[5];③采用气图1内置式膜组件提方式可降低进水泵的扬程,降低错流能耗;④在污泥回流过程中,通过泵回流和气体产生的高剪切作用使污泥絮体的平均尺寸减小,且不影响微生物的活性;⑤采用抗污染管式膜组件,可减缓膜的污染,膜的使用寿命大于5年;⑥适用于大规模工业化系统,不受生物反应器的限制,便于系统优化设计。3.3外置式膜组件的工作原理外置式膜组件的工作原理如图3所示,经过图2外置式膜组件充分预处理和生物有效降解的废水,由泵从生物滤池泵入外置式膜组件,通过膜的过滤,完成废水中污染物与水的分离。其中,水分子通过膜丝微细孔进入膜丝内部,然后汇集到收集管,由泵泵入中间水池;被膜丝隔离的污染物由部分废水携带,以浓缩液的形式返回生物滤池,从而完成一个流程污染物与水的分离过程。如此周而复始地循环往复,完成废水的处理。在废水分离、循环的同时,由空压机将相应压力和流量的空气输送到膜丝表面,确保污染物与水有效分离,并使膜丝保持清洁。当膜组件被污染到一定程度后,系统中设图3外置式膜组件工作原理2007年第3期(总第236期)21n★烟草科技TobaccoScience＆Technology★★设备与仪器Equipment＆Apparatus★增加约20%。废水处理及再生回用技术还可为企业产生较大经济效益。徐州卷烟厂年产卷烟287.5亿支,3每年的废水排放量达241.5km,若能实现回用,预计每年将为徐州卷烟厂创造直接经济效益358.4万元(徐州市自来水价格为3.62元/m,回3图4水系统循环、处理及回用流程用水综合处理费用为1.2元/m)。另外,当前国断链,使之成为小分子、可降解的物质,以便进行家正加大对“资源循环再利用项目”的扶持和鼓生化处理。励力度,施行“废水处理及再生回用”项目,企业可获得投资额30%以上的资金扶持。5应用效果分析因此,开发以膜-生物反应器为核心的烟草经过膜-生物反应器一级处理后的出水行业污水再生利用工艺技术、反渗透技术,不仅经COD、浊度、色度等水质指标满足《城市污水再生济可靠地实现废水再生利用,节约了宝贵的水资利用城市杂用水水质》国家标准,可以代替自源,而且可创造一定的经济效益。来水用于洒扫、洗车、冲厕以及景观用水等,而采参考文献用其它传统工艺处理后的出水仅能达到“污水排[6]放国家标准”。膜-生物反应器一级处理后的[1]范彬,黄霞,文湘华,等.动态膜-生物反应器处理出水经进一步的深化处理,可以达到《工业锅炉生活污水的研究[J].环境科学,2002,23(5):[7]51-56.水质标准》,该水质标准远高于自来水水质标[2]GB18920-2002,城市污水再生利用城市杂用水水准,部分水质标准还高于“饮用纯净水标准”,可质[S].用于锅炉和空调等对水质要求较高的用水需求。[3]樊耀波,王菊思.水与废水中的膜生物反应器[J].目前在建的“徐州卷烟厂污水处理”项目已采用环境科学,1995,16(6):79-81.该技术,并将深化处理后的水用于锅炉和空调。[4]CJ25.1-89,生活杂用水[S].采用传统工艺处理生产废水到排放指标,则[5]吴盈禧,陈福泰,黄霞.高通量自生动态膜生物反应不能减少排污费用;若处理到中水标准,根据烟草器的运行特性[J].中国给水排水,2004,20(2):行业实际情况,中水不能被全部利用,剩余部分的5-7.排放将造成浪费;同时,在传统工艺基础上把废水[6]GB8978-1996,污水排放[S].处理到锅炉回用水标准,则基建成本比“膜-生[7]GBl576-2001,工业锅炉用水[S].物反应器+反渗透”工艺增加约40%,运行费用(上接第15页)(5)简单相关分析与典型相关分析的结论为B2F加料陈化研究[J].烟草科技,2004(12):大部分一致,小部分不一致。其主要原因是简单15-19.[2]方萍,何延.试验设计与统计[M].杭州:浙江大学相关分析的整体性不够,不能完全反映一些变量出版社,2003:221-238.作为一个整体与另一些变量作为一个整体之间的[3][3]何晓群.现代统计分析方法与应用[M].北京:中国内在联系。另外,由于用于典型相关分析的样人民大学出版社,1998:373-396.本数据较少,而评价指标较多,这对于分析结论的[4]袁志发,周静芋.多元统计分析[M].北京:科学出准确性亦会有一定的影响。版社,2003:172-180.[5]唐启义,冯明光.实用统计分析及其DPS数据处理参考文献系统[M].北京:科学出版社,2002:393-400.[1]牟定荣,王晓辉,赵云川,等.云南烤烟复烤烟片222007年第3期(总第236期)