徐州卷烟厂污水处理与再生回用工程

　　徐州卷烟厂是我国烟草行业的重点骨干企业。为进一步提高企业的综合竞争力，徐州卷烟厂在现有基础上进行改造，改造后将形成年产卷烟100万箱的规模。

　　污水处理与再生回用工程是徐州卷烟厂“十五”技改的配套工程，将全厂的生产、生活污水收集处理后进行回用。工程预计于2007年8月投入运行。

　　承包单位：清大国华环保科技有限公司

　　设计单位：清华大学环境科学与工程系膜技术研发与应用中心

2 工艺流程

2.1 工艺设计

　　烟草污水中含有大量的香精香料、焦油、生物碱、酚类等有机物，cod、色度较高，可生化性差。同时由于烟草品种的更换，水质波动较大，容易对污水处理系统造成冲击负荷，处理难度较大。

　　本工程位于徐州卷烟厂新厂区内，处理对象为厂区的生产、生活混合污水，其中生产污水1200m³/d，生活污水620m³/d，设计规模为2000m³/d。应业主的要求，反渗透设计产水规模为1800m³/d（回收率75%），不足部分补充自来水。

　　设计进水水质：

　　CODcr：400～2500 mg/L

　　SS： 100～300 mg/L

　　色度： 30～300倍

　　设计出水水质：

　　工程采用分质回用的原则。污水经预处理、膜-生物反应器处理后：

　　（1）一小部分出水经消毒后达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB 18920-2002）规定的水质标准，回用于绿化和冲厕，该部分的水量为200 m3/d。

　　（2）剩余1800 m³/d的出水进入反渗透系统进行深度处理，处理后的出水达到《工业锅炉水质》（GB 1576-2001）和《循环冷却水水质》（GB 50050-95）规定的水质标准，用作锅炉补给水和空调循环冷却水。

　　本项目的主体工艺为“Airlift MBR+RO”，工艺流程如图1所示。

图1 徐州卷烟厂污水处理与再生回用项目工艺流程图

　　该工程是国内首个MBR-RO双膜法工艺在烟草污水处理与再生回用中的大规模应用。

2.3 工艺单元概述

2.3.1 预处理系统

　　妥善的预处理是MBR污水处理工程的关键。鉴于烟草废水COD、色度较高，可生化性差等特点，本工艺设有以下预处理系统：

　　（1）转鼓格栅，去除毛发等丝状物，避免其对膜组件造成损害；

　　（2）智能加药式高效气浮，去除污水中的悬浮物，混凝脱色；

　　（3）水解酸化，提高污水的可生化性。

2.3.2 Airlift MBR系统

　　MBR是本工艺的核心处理单元，它集生物降解和膜过滤分离于一体，是膜技术和生物处理技术有机结合的污水处理新工艺，与传统污水生物处理工艺相比，具有出水水质好、占地面积小、剩余污泥产量少等优点。

　　传统的外置式MBR为降低膜污染，需要在膜表面形成高的错流速率，因而能耗很高。本工程中采用了目前国际上最新型的外置式气提膜-生物反应器（Airlift MBR），通过空气的气提作用，有效降低了运行中的能耗。如图2，3 所示。

 图2 Airlift MBR工程效果图

　　徐州卷烟厂污水处理与再生回用工程中所用的Airlift MBR规模是2000m³/d，是世界上正在建设运行的最大规模的Airlift MBR之一。

 图3 Airlift MBR工程照片

　　图4为徐州卷烟厂污水处理与再生回用项目中MBR采用的是管式膜组件，主要参数如下：

　　膜材质：PVDF

　　截留分子量：15 万道尔顿

　　毛细管内径：5.2 mm

　　单支膜组件面积：30 m²

　　单支膜组件大小：Φ200 ×H3000 mm

 图4 Airlift MBR管式膜组件

2.3.3 RO系统

　　RO系统采用美国DOW化学公司的BW30-365FR抗污染膜元件，平均脱盐率为99.5%。RO出水经pH回调后，用于锅炉补给水和空调循环冷却水。

2.3.4 其他系统

　　污泥压滤系统采用带式浓缩压滤一体机，气浮的浮渣和剩余污泥经浓缩脱水处理后外运。

　　为保障操作维护人员的身心健康，避免对周围环境造成不良影响，污水站设有异味去除系统，对生化和污泥处理系统的异味气体进行处理。该系统采用目前国际上最先进的植物提取液喷淋去除异味工艺，具有去除效果好、无毒副作用和二次污染等优点。

2.3.5 控制系统和在线仪表

　　根据业主要求，自控系统选用西门子S7-400 PLC，德国威图柜体。中控室设有触摸屏和上位机两级系统，具有良好的人机交互功能。

　　为确保工艺的稳定运行，污水站设置了在线COD仪、在线浊度仪、在线溶氧仪、在线污泥浓度计、pH、ORP等大量在线监测仪表。

2.4 工艺特色

　　该项目采用当今国际上最为先进的MBR污水处理与再生回用技术，运用独特的设计，具有以下三个方面的特色：

　　（1）主体工艺采用外置式气提膜-生物反应器(Airlift MBR)

　　Airlift MBR采用抗污染管式膜组件，大大减缓膜的污染，膜的使用寿命大于5年。由于采用了气提技术，与传统外置式MBR相比，显著降低了运行能耗。同时外置式的设计，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）采用智能加药式高效气浮工艺，降低运行成本

　　工艺采用模糊控制算法，如图5所示，根据气浮反应后出水的水质判断加药和气浮处理效果，从而有效降低处理成本。

 图5 模糊控制原理图

　　（3）GPRS无线监控支持系统

　　通过无线网络与位于北京的膜技术网络服务平台连接，提供在线运行跟踪和远程技术支持等，使工艺处于最佳运行状态。

2.5 平面布置

　　污水处理站总占地面积864m²（48m×18m），分为三层。地下一层主要为MBR设备间和鼓风机房，地上一层主要为气浮、反渗透、污泥脱水和异味去除车间，地上二层主要为低压配电和中央控制室。

3　成本分析

　　工程设备总投资1600万元，吨水投资7930元，土建部分由业主承建。包括反渗透和异味去除系统，吨水的直接处理成本为1.89元。

　　根据业主的要求，工艺中采用了大量的进口设备，如法国HIBON风机、德国WILO水泵、美国HACH在线仪表、电控系统均采用西门子元件和德国威图柜体，此外污水站还设有空气异味去除系统，因而吨水的投资较高。如果采用普通设备，吨水投资约为3500～5000元。

4　经济和社会效益

　　工程建成后，徐州卷烟厂每年将减少排放CODcr 474.5 t，减少排放BOD₅ 189.8 t。同时由于将污水再生后回用，每年可以节约新鲜自来水70万吨。