造纸企业废水沼气回收利用
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摘要：介绍了华南地区某造纸企业利用厌氧处理技术处理造纸废水，回收沼气，以达到节能减排的目的，分析了该节能改造方案的工艺技术及技术经济可行性。进一步阐述了该节能改造项目对企业节能减排工作的意义。 关键词：造纸，废水，沼气，回收
1 引言
近些年，废纸造纸工艺在国内得到了广泛的应用发展。较传统造纸工艺具有工艺技术简单、投资少及废弃资源循环利用等优点，但废纸造纸工艺的废水污染情况仍然存在。造纸企业排放的污水量大，污染物浓度较高。虽然目前很多造纸企业都在进行节水改造，但是对于一些生产高档纸品的企业，要达到零排放是不现实的，污水必须通过终端的生物处理，达标后排放[1]。对造纸废水的治理措施主要有物化法（混凝、气浮、过滤）和生化法（好氧、厌氧处理），以及正在研究开发的高级氧化、光催化、膜处理法等[2]。将造纸废水的污染降至最低程度，并且尽可能回收利用其有效成分，是造纸厂节能降耗、污染减排的又一途径。
华南地区某造纸企业作为能源消耗大户，采取积极节能措施，取得了明显的节能效果。但企业的能源系统还存在很大的节能潜力，基于目前的设备和工艺生产状况，企业拟将污水处理由好氧处理改为厌氧处理，并将厌氧工段产生的沼气收集，输送到电站锅炉燃烧，代替部分燃煤，减少煤的使用，达到节能降耗、污染减排的目的。
2 项目工艺
该造纸企业主要产品为包装用牛皮箱板纸、瓦楞芯纸及木浆，年产量380万吨纸，15万吨浆，原造纸废水采用物化―好氧处理工艺。该企业第五条生产线上马后，原有处理工艺不能满足处理要求。经反复论证，决定采用厌氧内循环工艺对现有废水处理设施进行改扩建，增加厌氧塔，改建后的废水处理工艺流程见图 1。
图1 废水处理工艺流程
均衡池作为水解酸化均化池运行，均化池内有机固体被水解成溶解态的有机物，为后面厌氧反应奠定基础。经过酸化水解、冷却后的废水进入厌氧反应器中。溶解态的有机物在产酸菌的作用下，生成有机酸、游离氨和硫化氢。有机酸在产甲烷菌的作用下生成甲烷和二氧化碳从系统中排除，加以收集利用。好氧剩余活性污泥，经过厌氧消化，可以减小其体积，降低污泥脱水处理费用，最后残余的泥饼可重新用于造纸。
3 技术经济分析
3.1 节能分析
污水厌氧处理产生的沼气全部输送到电站锅炉燃烧，沼气测试热值为5980千卡/立方米左右。在节能技术改造项目完成后，沼气池每天产生沼气32000m3，节能量以生产的沼气取代煤产生的热值计算，该企业全年生产，年节约标准煤9978吨，同时减少了SO2、NOX、CO2等气体和粉尘的排放，起到了良好的节能减排效果。
表1 造纸能量系统优化节能量计算表
序号 项目 符号 单位 数值 数据来源或计算公式
1 污水产生沼气热值
千卡/立方米 5980 测试数据
2 改造完成后日产沼气量
立方米 32000 估算数据
3 产沼气天数
天 365 经验数据
4 单位标煤所含热值
千卡/千克标煤 7000 标准数据
5 沼气生产节能折标煤量
吨标煤 9978
3.2技术经济分析
项目建成后，废水处理运行成本主要包括动力费用、化学品费用和人工费用。其中动力费主要用于水泵、曝气器以及沉淀池的刮泥机等机械费用；化学品包括了添加的营养盐尿素、磷酸二氢铵等，稳定运行后，不再需要添加 NaOH 调 pH，故不计算在内。人工费用用以支付运行管理人员、监测人员以及工人的工资，原先污水处理工作人员经培训后完全可以胜任此工作，所以此部分费用不计算在内。 沉池污泥大部分回用于造纸生产工艺中，故污泥处置费不列在内。
废水运行成本包括：（1）动力。动力消耗主要是新增风机动力，新增电机功率为80KW，占单位成本预算很小。电价以0.8元/（kW•h）计，日耗电1920 kW•h，则电费成本为 1536元/日。（2）人工费用。本项目投产后，不新增员工。
综合计算该废水厌氧沼气回收节能技改项目投资总额为1599万元，其中场地建设费用200万元，设备采购费用1260万元，设备安装费用139万元。项目计算期约5年，改造期为12个月。厌氧过程每天沼气产量约为 32000m3，沼气全部输送到电站锅炉燃烧，替代部分燃煤，在现在能耗基础上较少消耗 9978吨标煤，折算成原煤后，按照市场上原煤价格，每年可节约燃料848万元，收益约为2.32万元/日。收益明显高于投资成本，投资回收期约为2年，废水处理工艺的经济效益明显。
4结论
（1）对于高浓度的造纸废水采用厌氧反应+好氧曝气工艺是可行的。
（2）工程实践表明，该工艺解决了高浓度造纸废水环境污染和资源循环回收利用问题，并确保处理水水质满足《造纸工业水污染物排放标准》。
（3）该节能减排工程项目节能效果明显，同时产生了可观的经济效益。
参考文献
[1] 曹莹，郭方峥，李红艺等，IC 反应器处理造纸废水技术[J]. 中国资源综合利用.28(1)，50-51
[2] 蒋健翔，次新波，万先凯等，厌氧内循环工艺在废纸造纸水处理中的应用[J]. 工业水处理.30(11)，89-92
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