造纸厂白水回用工程设计
为了减少对水资源的消耗和水污染物的排放量，造纸工业水的回用尤为重要，特别是地处严重缺水地区的造纸厂。有些工厂虽建立了废水回用设施，但因考虑不周或设计不合理，设施不能发挥作用而闲置。下面以某厂白水回用工程为例说明工程设计中应考虑的一些重要因素。
造纸工业是我国主要的水污染源，我国造纸行业每年要排放废水30亿m3。为了减少对水资源的消耗和水污染物的排放量，造纸工业水的回用尤为重要，特别是地处严重缺水地区的造纸厂。然而很多老厂由于场地狭窄，现有管线混乱复杂等原因未能对废水进行净化回收，大量废水直接进入末端废水处理厂，经处理后排放。这不仅增加了废水处理量，还污染了受纳水体。有些工厂虽建立了废水回用设施，但因考虑不周或设计不合理，设施不能发挥作用而闲置。下面以某厂白水回用工程为例说明工程设计中应考虑的一些重要因素。
1 基本情况
该厂是典型的老厂，有50多年的历史，有3台纸机抄造复印纸和胶版纸，虽每台纸机都配有回收白水的射流气浮设施，但基本处于半闲置状态，吨纸耗新鲜水120～150m3。由于水价不断上涨，国家的环保要求日趋严格，工厂决定放弃原有的白水回收系统，重新建立新的系统。
2 白水回用工艺流程
3台纸机及其制浆线(废纸浆)每天排放造纸白水5000～5500m3，SS高达1800mg/L，回用水要求SS小于45mg/L，以满足各类喷头和花管的用水要求。
制浆和纸机的白水经过地下管线，汇集进入150m长的总管线流入地下集水井，然后用潜水离心泵送至建在地面上的原水池，再用卧式离心泵送入高效浅层气浮系统去除悬浮物质，经气浮处理的清水流到清水池，然后经150m长的地下管线流至地下清水贮池，最后用泵加压后送各用水点。白水回用工程包括集水井、原水池、气浮间、清水池、清水贮池及相应的白水收集和清水回用管线。
3 主要单元的设计
3.1 集水井
集水井直径为4m，高5m。为了减少用地，集水井和格栅槽组合在一构筑物中，采用潜水泵提升废水，泵的运行由浮球液位开关控制。在施工中采用了沉井技术，缩短了施工时间。
3.2 原水池
原水池尺寸为7m×6m×3.8m，有效容积147m3。原水池起调节水质、水量的作用。为防止原水池固体物沉积，在池中设搅拌装置。但因白水中固体物(如：滑石粉、碳酸钙)比重大，易下沉，在搅拌器设计上需认真考虑。为本工程设计了直径1m的螺旋桨桨叶，转速31r/min，电机功率5kW，桨叶和轴使用不锈钢。在实际运行中效果良好，池内未发生固体物沉积。
3.3 气浮间及气浮设备
3.3.1 气浮间
为了减少用地，气浮间的设计尽量考虑充分利用空间。气浮间平面尺寸为13m×12m，分两层，上层放置气浮槽和无机混凝剂投加槽(高位槽)，下层布置原水泵、高压水泵、溶气罐、浮渣槽以及高分子絮凝剂和无机混凝剂配制系统。
气浮槽和溶气罐引进美国Krofta公司的高效浅层气浮设备，该设备被广泛用于造纸厂白水回用处理，我国已引进了10多套。从引进设备的使用情况来看，某些设备由于配套设计不合理和运行不规范也出现了处理效果不佳的情况，主要原因是：①原水泵因进水不平衡，时开时停，进水波动；②回流高压泵实际压力高于或低于要求；③空压机供气压力不稳定；④回流比不合理。为了解决上述问题，废水在进入气浮系统处理前需设调节池均衡水质、水量，实际进水量宜小于气浮机的处理能力；回流高压泵宜采用单级高压泵以保证回流水压力稳定；虽然气浮设备带有稳压阀，但不能完全稳定压缩空气的压力，由于供气压力的变化，时间长易损坏稳压阀，解决该问题有两种方法，即设置压缩空气贮气罐或采用变频恒压系统。本设计采用了变频技术，根据压力传感器的信号由变频器控制空压机的运行，这样不仅避免了空压机的经常开停，延长了设备的寿命，同时减少了空压机的噪声；溶气水的回流比的确定需根据处理水SS含量高低来确定
3.3.2 气浮设备
(1)气浮槽和溶气罐。气浮槽直径8.23m，高0.953m，材质为不锈钢，型号SPC-27，日处理白水6000～8000m3。溶气罐直径0.456m，长2.7m，材质为不锈钢，型号ADT-2500。关于高效浅层气浮设备的工作原理和构造在此不加赘述。
(2)无机混凝剂配制投加系统。无机混凝剂配制投加系统包括溶解槽和贮槽，投加采用将药剂由高位槽向泵的吸水口投加。溶解槽、贮槽和高位槽均采用碳钢制造，内衬玻璃钢防腐，管线采用ABS塑料管，输液泵采用不锈钢离心泵。考虑到每天需无机化学品1～2t，溶药工作量大，而操作空间小，无法设置吊装设备，为了减轻工作强度，在溶药槽上设一平台，由叉车直接将混凝剂高举送至溶药口，由人工倒入。贮槽容积设计为3d的使用量，贮槽内设有过滤单元，采用不锈钢滤网，以滤除溶液中的固体杂质。
(3)高分子絮凝剂的配制和投加系统。由于固体高分子絮凝剂溶解困难，如果溶解不完全，随清水回到造纸系统，易形成纸病。为此引进芬兰AQWA公司制造的自动高分子聚合物溶解机1台，其由溶解槽和贮槽组成，喂料采用螺旋定量喂料器，为了防止固体絮凝剂进入溶解槽后结团影响溶解效果，溶解水通过扁形喷头喷向下落的粉末聚合物，将其冲散，以防止结团。溶解搅拌器采用低速三角搅拌器。自动控制系统主要由液位计、电磁阀和时间控制器组成。投加设备采用柱塞计量泵，投加位置设在压水管线上。投加位置需认真考虑，考虑的因素是能否形成合适的矾花，以使其在气浮槽中分离。
(4)浮渣槽。浮渣槽的作用是脱气，脱除气浮分离出的纤维和填料中的空气，保证浮渣(纤维和填料)回用不会因含气而造成纸病。本设计采用框式搅拌器脱气。
3.4 清水池
清水池尺寸为4m×6m×3.8m，设在地面上。从气浮出来的清水经清水池重力流至清水贮池。气浮出来的水还含有非常少量的悬浮物，清水池出水采用溢流方式，溢流管前设挡渣板，避免少量浮渣流入清水贮池。
3.5 清水贮池
清水贮池的容积应详细调查工厂的用水才能确定，因造纸厂用水时大时小，贮槽的容积应基本满足高峰用水的需求，以减少工厂对新鲜水的使用，本设计的地下清水贮池的有效容积为500m3。为了节能和保证稳定供水，在设计中采用了变频供水技术，靠压力传感器通过变频器改变泵电机的转速来改变供水量，并保证泵的出水压力稳定。
4 结论和建议
(1)该回用设施自1999年投入运行以来，一直稳定运行，白水SS在2000mg/L左右，出水SS始终小于45mg/L。清水贮池未发现固体物沉积，设施的运行操作每班只需1人。工厂新鲜水的用量从吨纸耗新鲜水120～150m3减少到40m3。
(2)造纸厂白水回用不能仅简单考虑购置一净化设备，需从工厂的实际出发和对回用水水质的要求综合考虑。在设计中考虑的因素包括：①减少用地；②必要的自动控制措施；③回用水对生产工艺和设备的影响；④连续稳定的运行；⑤操作简便，劳动强度低。
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