造紙廢水是我國主要的工業(yè)污染源之一。我國造紙業(yè)多采用草桿等草纖維作為造紙原料，相對木漿造紙廢水來說，草漿造紙廢水成分復(fù)雜，固體懸浮物高，可生化性差，屬于較難處理的工業(yè)廢水。若采用單一的好氧處理工藝很難達(dá)到理想的處理效果，因此，在好氧處理工藝前利用混凝沉淀法以除去以大量細(xì)小纖維為代表的固體懸浮物，同時再利用厭氧處理中的水解酸化過程將廢水中的難降解有機物轉(zhuǎn)化成易降解的脂肪酸，提高廢水的可生化性，這樣將極大地有利于后續(xù)的生化處理工藝。陜西某造紙企業(yè)，主要應(yīng)用麥草制文化用紙和衛(wèi)生紙，年生產(chǎn)能力為4萬，廢水主要來自制漿、洗選、漂白、抄紙等工序，主要污染物為CODCr、BOD5、SS等。該廠采用混凝沉淀-ABR-活性污泥法處理造紙廢水，投資省、運行費用低，出水水質(zhì)穩(wěn)定，同時由于無污染的后顧之憂也取得了顯著的經(jīng)濟效益。

1、設(shè)計水量水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

1.1設(shè)計水量及特點

排水量為10000m3/d，由于該廠車間水循環(huán)使用和使用部分商品木漿，故每噸紙排水量約為100m3左右。該廢水成分復(fù)雜，濃度大，固體懸浮物高，水呈現(xiàn)深紅色，可生化性較差(BOD5/CODCr=0.28)，屬于較難處理的廢水。

1.2水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)現(xiàn)場多次取樣測試，設(shè)計進水水質(zhì)如表1。處理后出水要求達(dá)到地方標(biāo)準(zhǔn)渭河水系陜西段《水污染物排放限值》(DB61-224-2006)。

表1　設(shè)計水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

項目COD Cr

/mg · L -1BOD 5

/mg · L -1SS

/mg · L -1色度

/ 倍pH 值

設(shè)計進水水質(zhì)

排放標(biāo)準(zhǔn)≤ 3500

≤ 200≤ 1000

≤ 100≤ 3000

≤ 80≤ 1500

≤ 806~9

6~9

2、廢水處理工藝流程

2.1　工藝流程

廢水處理工藝流程見圖1。

2.2　工藝流程說明

廢水首先經(jīng)過格柵截除水中的紙屑、泡沫紙、塑料紙及大顆粒雜物進入集水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水量、均勻水質(zhì)，再用水泵將水提升至斜網(wǎng)回收纖維，之后廢水自流進入反應(yīng)沉淀池進行絮凝沉淀反應(yīng)以除去大量的固體懸浮物，上清液進入ABR池調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，對廢水進行水解酸化作用，使廢水中纖維素及半纖維素的降解產(chǎn)物在水解酸化菌的作用下發(fā)生水解，變成小分子的有機酸，有利于下一步的生物處理。廢水自流經(jīng)生物選擇池進入氧化溝，通過微生物的新陳代謝作用，廢水中主要有機物得到去除，經(jīng)二沉池沉降分離后進入過濾池對細(xì)小懸浮物進行補充處理，使得處理后廢水水質(zhì)更佳，隨后進入清水池待用。

初沉池和二沉池剩余污泥以及過濾池少量懸浮物進入污泥池濃縮池進行濃縮處理，濃縮污泥經(jīng)壓濾機脫水后外運，壓濾液回流到集水池。

3、主要構(gòu)筑物、設(shè)備及參數(shù)

3.1　主要構(gòu)筑物參數(shù)及其功能介紹

(1)集水池：收集廢水，調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量。HRT=0.5h，V縱=220m3。

(2)初沉池：加入絮凝劑PAC和PAM去除大量固體懸浮物，以消除SS對生物處理的不利影響，保證生物處理的效果。采用半地下式幅流沉淀池，V總=1570m3，采用單周邊刮泥機1臺，驅(qū)動電機功率為0.75kW。

(3)ABR厭氧池：調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，對廢水進行水解酸化作用，使廢水中纖維素及半纖維素的降解產(chǎn)物在水解酸化菌的作用下發(fā)生水解，變成小分子的有機酸，提高廢水的可生化性有利于下一步的好氧生物處理。容積負(fù)荷為4.5kgCOD/m3·d，V總=4000m3。

(4)生物選擇池：是按照活性污泥種群組成動力學(xué)的規(guī)律而設(shè)置的，創(chuàng)造合適的微生物生長條件并選擇出絮凝性細(xì)菌，還可有效地抑制絲狀菌的大量繁殖，克服污泥膨脹，提高生物系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。HRT=0.5h，V總=220m3。

(5)氧化溝:形式為完全混合式的環(huán)形曝氣池，根據(jù)該廢水易起泡的特點，采用高效供氣式低壓射流曝氣工藝。在曝氣池內(nèi)，借助于好氧微生物的吸附、分解有機物的作用，使廢水的BOD5、CODCr降低。鑒于造紙廢水中缺氮、缺磷，為使生物污泥中的微生物能良好地生長繁殖，保持較高的生物活性，需要向廢水中投加一定量的含有氮、磷的營養(yǎng)物質(zhì)。HRT=30h，V總=12500m3，有機負(fù)荷：0.50kgBOD/m3·d;內(nèi)設(shè)低壓射流曝氣系統(tǒng)，共設(shè)置LPJ-30型射流曝氣器40套。

(6)二沉池：是使活性污泥從混合液中分離出來并將污泥濃縮。沉降到二沉池底部的活性污泥采用刮泥機刮出排到污泥回流池，用泵送到生物選擇池與來自ABR的廢水混合后流入氧化溝，剩余污泥排到污泥濃縮池進行濃縮。其采用半地下式幅流沉淀池，V總=1800m3，根據(jù)二沉池的污泥性質(zhì)，采用單周邊刮泥機1臺，驅(qū)動電機功率0.75kW。

(7)過濾池：為確保水質(zhì)即使在冬季條件下也可以達(dá)標(biāo)回用，利用微混凝過濾原理對廢水中剩余的SS和COD進行過濾、捕捉、吸附處理，保證廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。采用半地下式，V=400m3，濾速u=8m/h。

(8)污泥濃縮池：收集濃縮系統(tǒng)污泥。采用半地下式，V=770m3。單周邊刮泥機1臺，驅(qū)動電機功率1.1kW。

3.2　主要設(shè)備及其參數(shù)

主要設(shè)備及其參數(shù)如表2所示。

名稱技術(shù)性能單位數(shù)量備注

格柵d= 4mm ， N=0.75kW臺1

污水提升泵Q= 420m 3 /h ， H= 10m ， N=11kW臺11 用 1 備

斜板 m 360

循環(huán)泵Q= 540m 3 /h ， H= 5m ， N=11kW臺2

羅茨風(fēng)機Q= 25m 3 /min ，△ P=58.8kPa ， N=30kW ， n=1330r/min臺43 用 1 備

配套選用消聲器

曝氣頭LPJ-30 型套40

回流污泥泵Q= 360m 3 /h ， H= 8.0m ， N=11kW臺21 用 1 備

濾池反沖洗泵Q= 790m 3 /h ， H= 12m ， N=37kW臺1每天開機 10min

污泥泵Q= 25m 3 /h ，△ P=0.3Mpa ， n=571r/min ， N=5.5kW臺2螺桿泵

加藥系統(tǒng) 套4包括加藥泵、流量計、攪拌機、藥槽等

帶式壓濾機Q=10~ 20m 3 /h ， N=12kW臺1

4、廢水處理效果

本工程于2007年5月開始設(shè)計、動工，到2008年3月完成并開始工藝調(diào)試，該地區(qū)環(huán)境監(jiān)測站于2008年6月5次對該工程進行了驗收監(jiān)測，共5個監(jiān)測因子，頻次為48h內(nèi)間隔4h連續(xù)取樣。取樣點為廢水進口、混凝沉淀池出口、ABR池出口、二沉池出口、清水池，結(jié)果見表3(均值)。

表3　廢水處理效果

項目COD Cr

/mg · L -1BOD 5

/mg · L -1SS

/mg · L -1色度

/ 倍pH 值

設(shè)計進水水質(zhì)

原廢水

混凝沉淀池出口

ABR 池出口

二沉池出口

清水池

總?cè)コ?/%

排放標(biāo)準(zhǔn)≤ 3500

3150

2047

1330

266

153

95.1

≤ 200≤ 1000

879

659

328

78

72

91.8

≤ 100≤ 3000

2658

179

-

-

53

98.0

≤ 80≤ 1500

1360

147

-

-

62

95.4

≤ 806~9

8.2

7.8

6.9

7.5

7.7

-

6~9

從表3結(jié)果可知道，廢水經(jīng)本系統(tǒng)處理后，其CODCr、BOD5、SS和色度總?cè)コ史謩e為95.1%，91.8%，98.0%和95.4%?；赜没蚺潘|(zhì)低于地方標(biāo)準(zhǔn)渭河水系陜西段《水污染物排放限值》(DB61-224-2006)。從工程竣工投入運行至今已半年有余，環(huán)保部門定期對系統(tǒng)和外排水監(jiān)測，運行狀況良好，水質(zhì)良好穩(wěn)定。

5、運行過程中常見異?，F(xiàn)象及解決辦法

(1)初沉池懸浮物難以下沉，飄浮于水面上。

原因：主要由于水質(zhì)水量的引起的濃度、pH值的變化，PAM加入量過多。

辦法：定期測量水質(zhì)，優(yōu)化絮凝劑種類及使用條件。

(2)ABR池出現(xiàn)浮泥和酸臭味。

原因：主要由于ABR池的水解酸化，致使池內(nèi)pH值下降，沒有定期排泥。

辦法：連續(xù)開啟循環(huán)泵，充分?jǐn)嚢枘嗨?，定期排泥?/p>

(3)氧化溝表面出現(xiàn)較多的漂泥，二沉池出水中SS增多。

原因：氧化溝內(nèi)污泥濃度太高，泥齡太長，或進水濃度太低，污泥內(nèi)源代謝加劇、自身氧化分解，絮狀污泥解體，沉降性差的細(xì)小無機污泥增多。

辦法：增加剩余污泥排量，降低曝氣池污泥濃度，改善進水水質(zhì)，必要時補充碳源。

(4)二沉池表面出現(xiàn)浮泥，并常見氣泡，出水中SS增多。

原因：污泥在二沉池停留時間太長，在厭氧條件下發(fā)生了反硝化反應(yīng)，廢水在氧化溝生化降解不徹底，殘留水中的BOD為反硝化提供了碳源，反硝化產(chǎn)生的N2將污泥帶至水面。

方法：加大污泥回流比以更新池底污泥，加強氧化溝管理，提高BOD去除率。

(5)污泥膨脹，SVI值為200左右，有時甚至更高。

原因：①活性污泥絮體中絲狀菌過度繁殖、導(dǎo)致膨脹、促成條件包括進水有機物太少，F(xiàn)/M太低，微生物食料不足引起。②進水中N、P不足;③pH太低、不利于微生物生長;④混合液溶解氧太低、不能滿足需要;⑤進水濃度波動太大，對微生物造成沖擊。

辦法：①投加足夠N、P;②調(diào)節(jié)氧化溝進水pH值;③開啟多臺風(fēng)機，滿足氧量;④調(diào)節(jié)進水量和穩(wěn)定水質(zhì)。

(6)其它操作條件相對變化不大，而曝氣池中溶解氧劇烈升高，控制風(fēng)量也難以降低。

原因：微生物對氧的利用率劇降，可能是由于PH嚴(yán)重偏離正常范圍，毒物進入曝氣池使污泥中毒，冬季水溫偏低。

辦法：檢查進水水質(zhì)，查明原因，然后采取針對措施恢復(fù)。

(7)操作條件相對沒有變化，出水水質(zhì)突然惡化。

原因：進水濃度、進水量嚴(yán)重超出設(shè)計范圍，超過了微生物的降解能力，污泥回流不及時，曝氣池污泥濃度太低。

辦法：從生產(chǎn)車間入手查明原因，采取針對性措施如穩(wěn)定進水水質(zhì)、水量，及時回流污泥，增加曝氣池污泥濃度等。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。

6、主要經(jīng)濟指標(biāo)

本項目總投資455萬元，土建工程約為227萬元，設(shè)備及安裝約為208萬元，其它約為20萬元。系統(tǒng)自正常運行以來，核算出單位運行費用約為0.93元/m3(不含折舊，其中電費約0.42元/m3，藥劑費約0.38元/m3，其它0.13元/m3)。

7、結(jié)束語

(1)由此工程運行效果可以看出，混凝沉淀-ABR-活性污泥法較好地解決了造紙廢水的處理問題。此工藝還具有投資省、運行費用低、處理效率高、出水穩(wěn)定、操作與維護方便的優(yōu)點。

(2)混凝沉淀和水解酸化作為活性污泥法的預(yù)處理系統(tǒng)，發(fā)揮了較好的降低毒性和脫除色度的作用，減輕了后續(xù)處理的負(fù)荷，并提高了廢水的可生化性，滿足了活性污泥法對處理水質(zhì)的要求。

(3)整個系統(tǒng)的產(chǎn)泥量較大，故應(yīng)采用帶濃縮功能的壓濾脫水機，絮凝劑投加量較少，有利于降低運行成本。處理后污泥可作有機肥料和土壤改良劑，還可與細(xì)小纖維一起制作預(yù)制紙板等。

(4)造紙廢水具有水量大、水質(zhì)波動大的特點，所以在處理運行過程中，要定期監(jiān)測水質(zhì)，投加營養(yǎng)鹽，保證溶解氧量，觀察各個處理單元的運行狀況，定期對所有設(shè)備進行保養(yǎng)及維護，保證整個系統(tǒng)的正常運行。