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摘要：随着科学技术的发展,氧化沟工艺在造纸废水处理中的应用越来越广泛。本文采用混凝沉淀-厌氧-AB氧化沟组合工艺，对造纸废水的处理进行了探讨。
关键词：氧化沟;造纸废水;生物处理
引言
造纸工业属于一种高能耗、高污染产业,在我国可持续的经济发展理念下,对于造纸工业污染问题极为重视。而造纸废水处理则是造纸产业污染治理的主要问题,造纸工业废水具有排量大、污染重、纤维物多等热点,因此，有必要加强对造纸废水处理方法的探讨。
1.工程概况
某制桨造纸企业主要生产各种白纸板及纸制品，生产过程中产生的废水主要来源于制浆车间、涂料制备以及造纸车间的生产废水，还有其他配套电站、雨污水系统等生产废水。废水中含有大量的纤维素、木素、无机碱、单宁、树脂、蛋白质等，具有高CODCr、高悬浮物、温度高、色度大、碱度大、难降解等特点。该企业配套建设了废水处理工程，根据该企业废水水质水量特点，设计采用混凝沉淀-厌氧-AB氧化沟组合处理工艺，出水达到业主要求。工程选用了高效节能的废水处理工艺方案，选择了先进、可靠、高效的废水处理设备和自动化控制系统，技术上做到了可靠、经济合理。
2.设计规模及进出水水质
2.1设计规模
废水设计规模为46000m3／d。
2.2设计进出水水质
主要进水水质和出水要求见表1。
表1设计进出水水质
3.废水处理工艺
3.1工艺选择
造纸废水的SS、CODCr浓度较高，CODCr由非溶解性CODCr和溶解性CODCr两部分组成，通常非溶解性CODCr占总量的大部分，当废水中SS被去除时，绝大部分非溶解性CODCr同时被去除。因此，本项目中要解决的主要问题是去除SS和CODCr。
为了回收造纸废水中的制浆纤维，在集水井设置了圆筛机回收尺寸较大的纤维。对于细小悬浮物一般采用浅层气浮或沉淀进行处理，沉淀池相对气浮池运行稳定，出水效果好，且沉淀池配套设备少，功率小，投资、运行、维护费用低。本项目进水中的悬浮物质量浓度高达6000mg/L，易于沉淀，因此本项目采用辐流式沉淀工艺。
本工程进水CODCr较高，根据国内外高浓度有机废水处理的实际经验，厌氧－好氧联合处理技术是高浓度有机废水处理的最佳选择。厌氧反应器选用第三代效率较高的IC反应器，其具有特殊的内循环机理，能自动平衡CODCr的波动，水力负荷较高，且上流速度快，废水和产气搅动效果好，泥水混合均匀，污泥床始终处于悬浮或膨化状态，废水净化效果好，CODCr去除率稳定在70％以上；同时，IC反应器抗冲击负荷和对毒性物质废水的适应能力强；反应器产生的厌氧污泥单位容积生物量高，颗粒污泥泥况好，不易流失，且颗粒粒径大，沉降速度快，有机成分高，泥龄长，剩余污泥产量少；反应器高径比一般为在2-4:1，占地面积小。
AB氧化沟工艺主要基于在A段中游离（胶体状的）菌体将迅速地氧化掉可生物降解CODCr，但不会降解那些难以降解的CODCr，AB反应器中生物菌体的活性有其很高的氧摄取速率，它充分利用微生物在对废水中有机物生物转化初期，即水解酸化阶段（本项目混合废水水温较高，很容易在其收集、输送和处理厂的预处理工段如均衡、初沉过程中产生水解酸化反应）所产生的大量易降解物质，如小分子挥发性脂肪酸（VFA），在AB段中形成有利于高活性微生物的生长环境，由于易生物降解的成份被分解掉，丝状菌在后续的活性污泥反应器缺乏必要的食料，将不再占主导优势，因而彻底解决了污泥膨胀问题。同时采用AB段也减少了系统总的需氧量（SOR），降低了系统污泥产量，对后续的氧化沟运行起到良好的缓冲、稳定水质作用[1]。
3.2废水处理工艺流程
废水处理主要由预处理、厌氧、好氧、深度处理单元组成。废水处理工艺流程见图1。
图1废水处理工艺流程
正常情况下从制浆车间、造纸车间的来水先进入到集水井，集水井内设有机械格栅，先去除一部分大的塑料片、塑料膜等杂物，在进水管道上设有pH值和CODCr、流量等在线检测仪，若来水水质水量等超标，则需要切换至事故池，事故池池水量再小流量打入主系统进行处理。格栅出水泵提至圆筒筛，可去除75％的悬浮物，降低了后续构筑物处理负荷。圆筒筛出水进入初沉池，在初沉池前端设PAC、PAM投加点。
初沉池出水进入中间水池，通过提升泵进入到冷却塔，冷却塔放在调节预酸化池之上。冷却塔出水通过提升泵打入IC厌氧反应器，每台厌氧反应器设有循环泵，厌氧反应器部分出水与进水进行混合后再进入厌氧反应器，厌氧反应器进水管道上设有碱液、磷酸和尿素营养盐的投加点，厌氧反应器产生的沼气进入沼气处理单元，厌氧反应器对废水中的CODCr有70％的去除率，大大降低了好氧系统的处理负荷，是保证出水达标的核心单元。厌氧反应器出水进入AB池，AB池出水进入氧化沟，AB池和氧化沟合建，好氧系统进一步降解剩余部分的CODCr和BOD5，曝气器采用表面曝气器。氧化沟出水进入深度处理单元的絮凝反应沉淀池和砂滤器，进一步降解剩余的CODCr和悬浮物等，保证出水达标回用。
初沉池产生的初沉污泥在进行浓缩脱水后至脱墨车间回收纤维；好氧系统产生的剩余活性污泥和深度处理系统产生的污泥一并进入污泥浓缩池浓缩后通过带式脱水机脱水后泥饼外运，滤液与其他生产废水进入集水井重新处理。
4.主要构筑物及设计参数
4.1预处理单元
（1）格栅。在进水渠道中设置2台1.0m×3.0m机械格栅，栅缝宽3mm，截留的栅渣经皮带输送机输送外运。格栅井设置3台提升泵（2用1备），流量为1050m3／h，扬程为10m。
（2）圆筒筛。设4台φ1.8m×6.0m圆筛机，滤网的孔径为80目。
（3）初沉池。2座，尺寸为φ46.0m×4.5m，设计负荷为0.65m3／（m2·h）。内设全桥式刮泥机2台，φ46m；污泥泵选用渣浆泵，流量为250m3／h，扬程为15m，共4台（3用1备）。
（4）冷却塔。选用无填料喷雾冷却塔，进出水温度差为10℃，设置4座，每座塔进水流量为500m3／h。冷却塔的供料泵流量为500m3／h，扬程为15m，5台（4用1备）。
（5）事故池。容积为8000m3，停留时间为4h。提升泵流量为200m3／h，扬程为5m，2台。事故池设有2台30m3／min的鼓风机。（6）调节预酸化池。容积为8000m3，停留时间为4h。池内设有5.5kW潜水搅拌器4台。提升泵流量为750m3／h，扬程为30m，4台（3用1备）。
4.2厌氧处理单元
IC厌氧反应器3座，直径为15m，高度为26m，容积负荷为15kg［CODCr］／（m3·d）。壳体材质为Q235，内表面采用玻璃钢防腐；三相分离器等内件采用316L不锈钢；壳体外采用环氧树脂复合涂料防腐，硅酸盐保温棉厚100mm，外包彩钢瓦厚0.5mm。总罐体设有电磁流量计和控制阀自动控制IC反应器的进水，以保持一个恒定的输入流量，IC反应器的出水依靠重力作用溢流，在保证恒定的进水流量的条件下，一部分出水经厌氧反应器立管分配进入循环，与进水混合，另一部分出水溢流进入AB好氧池。AB厌氧反应罐的循环泵流量为800m3／h，扬程为8m，6台（3用3备）。
本项目沼气用作自备电站燃煤锅炉使用，沼气系统设有沼气稳压柜、沼气燃烧器等配套设备[2]。
4.3好氧生物处理工段
（1）AB池。尺寸为29.0m×25.0m×5.8m，3列布置，每列AB段容积为4000m3，水力停留时间约为6h，选用进口表面曝气器，配置6台25HP爱尔氧表面曝气机和4套SL100射流曝气器。
（2）氧化沟。本项目造纸废水不需考虑氮和磷的去除，因此氧化沟容积的设计只要满足CODCr和BOD5的去除即可。氧化沟设置3列，尺寸为100.0m×30.0m×5.8m，水深为5.5m，有效容积为15400m3，停留时间为24h，氧化沟段MLSS的质量浓度为4.8g／L，氧化沟渠道中水流速度不小于0.3m／s，选用进口表面曝气设备，配置18套25HP表面曝气机和12套SL100射流曝气器，气水比大约22∶1。
（3）二沉池。2座，直径为46m，有效水深为4.5m，设计负荷为0.65m3／（m2·h）。采用虹吸式吸泥机；回流泵流量为840m3／h，扬程为8m，3台（2用1备）；剩余污泥泵流量为200m3／h，扬程为8m，2台（1用1备）。
4.4深度处理单元
深度处理采用絮凝反应-高效沉淀池-砂滤组合工艺。
絮凝反应池的水力停留时间为56min，有效容积为1900m3，池体尺寸为18.0m×18.0m×6.5m。高效终沉池采用辐流式沉淀池，2座，直径为46m，有效水深为4m，沉淀时间为6.5h，表面水力负荷为0.56m3／（m2·h）。刮泥机采用全桥型周边传动；污泥泵流量为60m3／h，扬程为15m，3台（2用1备）。
过滤采用砂滤器，池体采用钢筋混凝土结构，过滤器选用不锈钢内件，30套，直径为3m，高度为6m。
4.5污泥脱水工段
初沉池和二沉池及终沉池污泥分开处理，各设1座直径为18m污泥浓缩池。初沉污泥处理选用4台2.5m带式脱水机，脱水后回收的纤维用于脱墨车间，剩余污泥和深度处理系统的污泥处理选用2台2.5m带式脱水机[3]。
4.6化学投药单元
（1）碱、PAC、PAM加药系统。初沉池和深度处理需投加PAC和PAM，PAC投加量为300~600mg／L，PAM投加量为3～5g／t［水］；厌氧处理设计有碱投加设备，在调节预酸化池投加NaOH。
（2）营养盐（尿素、磷酸）加药系统。营养盐投加比例：厌氧m（CODCr）∶m（N）∶m（P）＝350∶5∶1，好氧m（CODCr）∶m（N）∶m（P）＝100∶5∶1。
（3）污泥脱水PAM投加系统。污泥脱水系统PAM的投加量大约为5g／t［水］，初沉和二沉系统各采用9kg／h三槽式全自动泡药机。
5.工程设计特点
（1）采用高效IC厌氧反应器，降低了整个废水处理的运行成本，在进好氧单元之前可以将废水的CODCr质量浓度降低到1000mg／L以下，大大降低了好氧处理系统的负荷和运行成本；
（2）采用AB氧化沟工艺，防止了污泥膨胀，工艺流程简单，具有较强的抗负荷冲击能力，提高了处理工艺的运行稳定性；
（3）曝气器选用了带搅拌性能的表面曝气机与沟型相匹配，充气搅拌机是传统鼓风曝气和表面曝气组合的产物，安装方便，充氧效率高，不需建风机房，同时也保证系统水力流态的长期稳定和防止曝气器的污堵，满足处理工艺的要求并避免沉泥现象，选用进口搅拌机，具有使用寿命长，维护方便的优点，射流曝气器安装和维护简易。
6.运行效果
各单元的去除效果见表2。
表2各处理单元去除效果
7.效益分析
本工程直接运行成本主要由公用工程消耗、污泥处理和药剂费用、人工费用等组成，直接费用为1.38元／t。厌氧系统平均沼气产量为43000m3／d，沼气收益约为0.65元／t。
8.结语
综上所述，混凝沉淀－厌氧－AB氧化沟工艺作为一种新的废水生物处理技术,用于造纸废水处理，不仅可以去除SS和CODCr，还可以降低出水中的各种污染物指标，是一种高效低成本的成熟工艺，应用前景广阔。
参考文献:
[1]氧化沟工艺及其在污水处理中的应用[J].范莹,刘芊宏.江西建材.2016(18)
[2]生物强化技术在造纸废水处理中运用探究[J].黎凤霞.环境与发展.2018(02)
[3]Fenton氧化法处理造纸废水的研究[J].黄丽珠,张燊,陈华东.工业用水与废水.2016(06)