包装纸造纸厂污水处理案例｜涂布白卡纸食品包装纸厂废水处理工程

造纸白水"气浮+过滤"回用处理工程

一、项目背景与概况

某高档包装纸生产企业位于华东地区，主要生产涂布白卡纸和食品包装纸，年产量25万吨。造纸过程中产生的大量白水（造纸废水）含有细小纤维、填料、胶料和溶解性有机物等污染物。白水的特点是SS浓度高、COD浓度相对较低、水量大。传统的白水直接排放不仅造成水资源浪费，还增加了末端废水处理系统的负荷。该企业为实现清洁生产和废水零排放目标，决定建设白水回用处理系统。

项目设计处理规模为40000立方米/天，进水水质指标为：COD浓度800-1200毫克/升，BOD₅浓度200-350毫克/升，SS浓度800-1500毫克/升，浊度500-1000NTU，pH值6.5-8.0。处理后白水回用于造纸生产，回用水质要求：COD≤100毫克/升，SS≤20毫克/升，浊度≤10NTU，硬度≤200毫克每升（以碳酸钙计），电导率≤1500微西门子每厘米。

二、白水特性与回用难点

造纸白水主要来源于纸机网部和压榨部的脱水过程。白水中的污染物组成与纸种和生产工艺密切相关。对于涂布纸生产，白水中除含有细小纤维外，还含有大量涂料成分（如碳酸钙、高岭土、胶乳等）和胶黏剂。这些物质的粒径分布范围广，从几微米的填料粒子到几百微米的纤维团都有，增加了固液分离的难度。

白水回用的主要难点包括：一是白水中含有大量细小纤维和填料，常规沉淀方法难以有效去除；二是白水中的溶解性有机物和胶体物质会影响纸张质量，需要深度处理；三是回用水中的钙镁离子浓度过高会导致造纸系统结垢和纸张质量下降；四是回用水中微生物滋生会影响纸机运行和产品质量。

三、处理工艺流程

本项目采用"多盘纤维回收+溶气气浮+多介质过滤+超滤+反渗透"的组合工艺，实现白水的分级处理和高效回用。

3.1 多盘纤维回收单元

白水首先进入多盘纤维回收机进行初级固液分离。多盘过滤机采用不锈钢网盘，网目80-120目，通过真空抽吸原理将白水中的纤维和较大颗粒物截留在网盘上，滤液进入后续处理单元。纤维回收机每天回收纤维约15吨，回收的纤维浓度约3%-5%，直接回用于配浆系统。该单元SS去除率约40%-50%，COD去除率约15%-20%。

多盘过滤机的运行关键在于网盘的清洗和真空度的控制。网盘在旋转过程中经过反冲洗区，高压喷淋水将截留的纤维冲洗下来，收集到纤维槽中。真空度控制在0.03-0.05兆帕，过高会增加能耗，过低则影响过滤效率。定期对网盘进行化学清洗，去除堵塞网孔的细小物质，保持过滤能力。

3.2 溶气气浮单元

多盘过滤出水进入溶气气浮池进行深度固液分离。气浮法利用微气泡的浮选作用，将白水中密度接近水的细小纤维、填料和胶体物质带至水面，通过刮渣机去除。

气浮系统采用部分回流溶气气浮工艺，回流比为30%-50%。溶气罐压力控制在0.4-0.5兆帕，溶气水通过减压释放器产生直径20-50微米的微气泡。气浮池表面负荷5-8立方米每平方米每小时，停留时间约20-30分钟。气浮前投加聚合氯化铝作为混凝剂，投加量100-150毫克/升，助凝剂采用聚丙烯酰胺，投加量1-2毫克/升。

气浮池对SS的去除率达到70%-80%，COD去除率约30%-40%，浊度去除率约80%-90%。气浮产生的浮渣浓度约3%-5%，经过浓缩后送污泥处理系统。气浮出水浊度降至50-100NTU，为后续过滤创造条件。

3.3 多介质过滤单元

气浮出水进入多介质过滤器进一步去除悬浮物。过滤器采用无烟煤和石英砂双层滤料，无烟煤层厚度400毫米，粒径0.8-1.6毫米；石英砂层厚度800毫米，粒径0.5-1.0毫米。滤速8-10米每小时，过滤周期8-12小时。

多介质过滤器对SS的去除率达到80%-90%，浊度去除率约85%-95%。过滤出水浊度降至5-10NTU，SS降至10-20毫克/升。过滤器采用气水联合反冲洗方式，反冲洗强度15-20升每平方米每秒，反冲洗时间10-15分钟。反冲洗水返回调节池重新处理。

3.4 超滤单元

为进一步去除胶体物质和溶解性大分子有机物，设置超滤系统。超滤采用外压式中空纤维膜组件，膜材质为聚偏氟乙烯，截留分子量100000道尔顿，膜孔径约0.03微米。超滤系统采用错流过滤方式，运行通量30-50升每平方米每小时，跨膜压差0.05-0.15兆帕。

超滤系统分为若干组，每组由若干支膜组件并联组成。系统采用全自动运行，包括过滤、反洗、化学清洗等程序。正常运行周期为30-60分钟，之后进行水反洗，反洗时间30-60秒。定期进行化学清洗（如次氯酸钠清洗、酸洗和碱洗），恢复膜通量。

超滤对胶体物质和大分子有机物的去除效果显著，COD去除率约40%-50%，浊度去除率约95%以上，出水浊度小于1NTU，SS小于5毫克/升。超滤产水率约90%，浓水返回气浮池重新处理。

3.5 反渗透单元

为满足回用水对硬度和电导率的要求，设置反渗透脱盐系统。反渗透采用卷式复合膜组件，脱盐率98%以上。反渗透系统分为一级两段，一段产水进入二段进一步脱盐，一段浓水经过能量回收装置后排放或用于其他用途。

反渗透进水需要经过严格的预处理，包括加酸调节pH值、投加阻垢剂和还原剂（去除余氯）等。运行压力1.2-1.6兆帕，产水率约70%-75%。反渗透对溶解性盐类的去除率达到95%以上，出水硬度小于20毫克每升（以碳酸钙计），电导率小于100微西门子每厘米。

反渗透浓水含有较高浓度的盐类和有机物，该股水经过蒸发结晶或送末端废水处理系统处理。为降低浓水处理成本，企业正在探索浓水的资源化利用途径，如用于烟气脱硫、道路抑尘等。

四、主要设备参数

多盘纤维回收机：过滤面积200平方米，网盘直径3米，转速1-3转每分钟，配套真空泵和反冲洗系统。

溶气气浮池：尺寸30米×12米×3.0米，有效水深2.5米，配套溶气罐、空压机和刮渣机。

多介质过滤器：直径3.5米，滤层总厚度1.2米，共6台（5用1备），配套反冲洗水泵和风机。

超滤系统：膜组件200支，总膜面积12000平方米，产水量1500立方米每小时，配套反洗泵和化学清洗系统。

反渗透系统：膜组件360支，总膜面积18000平方米，产水量1200立方米每小时，配套高压泵、能量回收装置和化学清洗系统。

五、运行效果与回用情况

系统运行以来，各单元处理效果稳定，回用水质满足生产要求。

多盘过滤：进水SS平均1200毫克/升，出水SS平均650毫克/升，去除率46%；回收纤维量约15吨每天。

溶气气浮：进水SS平均650毫克/升，出水SS平均150毫克/升，去除率77%；进水浊度平均700NTU，出水浊度平均80NTU，去除率89%。

多介质过滤：进水SS平均150毫克/升，出水SS平均18毫克/升，去除率88%；进水浊度平均80NTU，出水浊度平均8NTU，去除率90%。

超滤：进水COD平均500毫克/升，出水COD平均280毫克/升，去除率44%；进水浊度平均8NTU，出水浊度平均0.5NTU，去除率94%。

反渗透：进水硬度平均300毫克每升，出水硬度平均15毫克每升，去除率95%；进水电导率平均2000微西门子每厘米，出水电导率平均80微西门子每厘米，去除率96%。

最终回用水水质：COD平均280毫克/升，SS平均3毫克/升，浊度平均0.5NTU，硬度平均15毫克每升，电导率平均80微西门子每厘米，各项指标均满足回用要求。

白水回用率达到85%以上，每天节约新鲜水用量约34000立方米，按水价2.5元每立方米计算，年节约水费约3100万元。同时，由于回用水温较高（约40-50摄氏度），每年可节约蒸汽费用约200万元。

六、运行管理与膜污染控制

膜系统的稳定运行是白水回用系统的关键。超滤膜和反渗透膜在运行过程中不可避免地会受到污染，导致膜通量下降和跨膜压差升高。膜污染的主要类型包括：无机结垢（如碳酸钙、硫酸钙等）、有机污染（如腐殖质、蛋白质等）和生物污染（微生物滋生）。

针对膜污染问题，采取以下控制措施：一是优化预处理工艺，确保进入膜系统的水质满足要求，特别是控制进水中的余氯浓度、浊度和SDI值；二是合理设计膜系统的运行参数，包括运行通量、回收率和清洗周期；三是建立完善的膜清洗制度，包括日常水反洗、定期化学清洗和恢复性清洗；四是加强运行监测，通过在线仪表实时监控膜系统的运行状态，及时发现异常并采取措施。

超滤膜的化学清洗采用次氯酸钠（有效氯浓度200-500毫克/升）和氢氧化钠（pH值11-12）交替清洗，清洗时间30-60分钟。反渗透膜的化学清洗采用柠檬酸（pH值2-3）和氢氧化钠（pH值11-12）交替清洗，清洗时间2-4小时。通过规范的清洗管理，膜系统的使用寿命可达到5-7年。

七、经济效益分析

白水回用系统工程总投资约8500万元，其中多盘过滤和气浮系统投资1500万元，多介质过滤投资800万元，超滤系统投资2500万元，反渗透系统投资3200万元，其他辅助设施投资500万元。

吨水运行成本约1.8元，其中电费0.8元，药剂费0.4元，膜更换费0.3元，人工费0.2元，其他费用0.1元。虽然运行成本高于直接使用新鲜水，但考虑到节约的新鲜水费用和蒸汽费用，系统的综合经济效益显著。年节约水费约3100万元，节约蒸汽费约200万元，扣除运行成本后，年净收益约2800万元，投资回收期约3年。

此外，白水回用还带来了显著的环境效益。每年减少废水排放量约1200万吨，减少COD排放约600吨，减少SS排放约1500吨，有效减轻了对周边水环境的影响。