1、幾種制漿造紙廢水的生化處理工藝小結摘要：針對這兩年工作中遇見的制漿造紙廢水的水質進行了整理，對于其采用的生化工藝進行了分階段說明，指出了設計中常用的參數以及實際運行中的注意事項。此外，對于好氧生化工藝中關鍵的曝氣設備，還進行了比較和分析。關鍵詞：制漿造紙廢水，預處理，厭氧系統，好氧系統，曝氣設備1. 幾種制漿造紙廢水水質及其處理工藝（見表1）表1：近兩年接觸到的幾種制漿造紙廢水水質及其處理工藝廢水種類楊木化機漿廢紙脫墨漿非脫墨OCC硫酸鹽漂白竹漿排水量（m3/adt）18201620101237SCOD負荷（kg/adt）1301603550263060（TCOD）BOD負荷（kg/adt）7

2、08020152024SS負荷（kg/adt）15202530(網后)2030(網后)14.8溫度（）65474755實例河南焦作、濮陽山東華泰東莞玖龍貴州赤天化實例采用的工藝厭氧好氧好氧*厭氧好氧*好氧最終不可生物降解SCOD（kg/adt）13161.82.50.50.6_值得指出的是，廢紙脫墨漿廢水，除了表1中實例采用的好氧工藝外，也有采用厭氧好氧工藝的，同樣，OCC廢水除了表1中實例采用的厭氧好氧工藝之外，也有采用單純好氧工藝的。這兩種廢水SCOD濃度接近20003000mg/L，究竟采用何種工藝，應該針對具體的項目做投資和運行成本的比較之后再行決定。下面就整個生化系統工藝流程進行分階

3、段說明。一般可以分為預處理，厭氧系統和好氧系統三個階段。2預處理系統預處理系統一般有格柵，斜篩，初沉，調節，冷卻，中和以及事故池等設施。預處理的主要目的，是為后續的生化處理系統提供一個良好的廢水水質環境，有助于生化系統的順利進行。（1）斜篩：對于廢紙脫墨或非脫墨廢水，由于水中SS較高，一般可達到30004000mg/L甚至更高，故在進入初沉池之前先設斜篩去除部分SS并回收漿。例如東莞玖龍OCC廢水，就設置了50目的斜篩，傾斜角度50度。斜篩SS去除率約為30。（2）初沉：通常表面負荷在0.60.8m3/(m2h)左右，在加藥的情況下，可提高至1.0m3/(m2h)。設計SS的去除率一般為608

4、0，去除1kgSS可帶走0.8kg0.85kg COD，0.2kg BOD。當加藥為PAM時，加藥量按1噸初沉池的污泥加藥13kgPAM計。也可以采用PAC、PAM聯合加藥，具體加藥方案最好針對給定的水質做小試試驗后再行確定。（3）調節池：水力停留時間HRT=24h，內設潛水攪拌器以避免SS沉降，并起到均勻水質水量的作用。（4）冷卻：不管是厭氧生化還是好氧生化，溫度一般控制在3040度。故對于楊木化機漿以及廢紙脫墨廢水和OCC廢水，都需要用冷卻塔進行冷卻。冷卻塔填料采用防腐木材。（5）事故池： 為了防止生產工藝事故或者檢修沖洗等操作導致的廢水進水COD濃度以及pH發生大幅變化，如堿回收系統的黑

5、液泄漏等，現在的污水處理廠都設置事故池，也叫應急池。HRT26h。事故池中的水采用小流量水泵慢慢的打入初沉池或者調節池等后續處理工藝，盡量避免對后續生化系統造成沖擊。3厭氧系統厭氧系統主要包括預酸化池，循環罐，厭氧反應器，沼氣處理系統，廢氣處理系統等設施。（1）預酸化池：停留時間HRT24小時，在這里進行有機物的水解酸化過程，大量的高分子有機物水解為甲酸、乙酸、丙酸等揮發性脂肪酸，以達到工藝要求的預酸化度。預酸化度太低，則在厭氧反應器酸化速度會大于產甲烷速度，容易引起厭氧反應器的酸敗；預酸化度太大，會使厭氧反應器中產酸菌的數量太少，也不利于顆粒污泥的保持。實踐證明，預酸化度控制在3050之間較

6、為合適1（實際上在預處理階段就已經開始酸化了）。預酸化池同時也可以作為調節池，對廢水的營養鹽及pH進行調節。如果初沉池出水預酸化度偏低，可選擇在預酸化池投加營養鹽以刺激產酸菌的繁殖，有助預酸化的順利進行1。（2）循環罐：對于不同的水質和不同的厭氧工藝，循環罐的設置也不同。其主要作用是保持和控制厭氧反應器的水力上升流速，并對廢水的pH進行緩沖調節，減少調節pH所需的堿量。循環罐也可作為營養鹽的投加點，當廢水經過初沉和預酸化后，其預酸化度已在合適范圍內，選擇循環罐投加營養鹽可防止在預酸化池投加導致的產酸菌的過度生長1。（3）添加營養鹽：生化系統營養鹽的添加一般以剩余污泥產量來計算。剩余污泥中含N

7、8，含P 1.6，系統只要補充由于剩余污泥的排放損失掉的N、P即可。通常為了計算簡便，采用 CODred：N：P300：5：1或BODred：N：P100：5：1添加。但對于那些污泥產量比較小的特殊工藝，就應該根據剩余污泥產量來進行計算。（4）厭氧反應器：常用的有IC，EGSB，UASB等6。對于厭氧工藝，控制好廢水的pH，溫度，VFA（揮發性脂肪酸），ALK（堿度），以及營養鹽的投加至關重要。其中pH應控制在7左右，VFA應控制在5mmol/L以下，VFA/ALK比值控制在0.3以下。如果VFA過高，可以提高循環廢水流量或在預酸化池加堿提高pH值。（5）沼氣處理系統：包括沼氣的收集，沼氣穩壓

8、柜，冷凝水箱以及火炬等。沼氣也可以用來發電，但目前造紙廠還沒有實際應用。沼氣理論產量一般為0.5m3/kgCODred計。（6）廢氣處理系統：由于厭氧過程會產生H2S等廢氣，故厭氧系統的水池都應該加蓋，廢氣通過廢氣風機的收集，可以送至曝氣池進行氧化以去除臭味，也可以采用滌氣塔，用堿液進行洗滌。4. 好氧系統好氧系統包括曝氣池和二沉池等。造紙廢水處理中二沉池一般表面負荷為0.50.6m3/（m2h）。污泥回流比100150。好氧工藝目前經常采用的有PURAC的選擇器射流曝氣工藝；DHV的ABR+卡魯塞爾氧化溝（下簡稱卡溝）工藝；Aquaflow的MBP+選擇器曝氣池工藝；ADI的SBR工藝等。下

9、面分別作簡單介紹：（1）PURAC： 選擇器射流曝氣根據需要，選擇器為缺氧或者好氧選擇，原理為高負荷抑止絲狀菌導致的污泥膨脹。故二沉池污泥回流至選擇器。選擇器的設計以HRT進行計算，通常HRT=1.0h，COD的去除率在2030。曝氣池則以污泥負荷設計，一般取0.5kgCOD/VSS.d，污泥產量0.2kgVSS/CODred，AOR0.716CODred。曝氣采用MTS射流曝氣。每一個曝氣裝置在一定的水深條件下，隨著出口風量的增大，氧的利用率降低，無限大時趨于一穩定值，而氧的動力效率，則隨出口風量的變化呈現開口向下的拋物線型，也即動力效率有一個最佳值即為拐點。設計時，確定好水深以后，利用拐點

10、確定額定風量及最佳動力效率，然后在該風量下得出氧的利用效率。例如，每個MTS曝氣器在不同水深時的參數見表2：表2：MTS曝氣器在不同水深時的額定參數水深(m)額定氣量（m3/h）動力效率kgSORO2/kWh氧利用率E（）3.135.41.5106.147.22.1259.161.952.73112.267.853.04515.2683.250實際運行中，射流曝氣水深范圍通常在610m之間。水深太低，射流曝氣的動力效率，氧利用率沒有優勢，水深太高，雖然可以節省占地，但是土建造價將上升。值得注意的是，表2中的動力效率不含循環泵的動力消耗，僅為鼓風機的動力消耗。循環泵的流量一般為風量的4050。（

11、2）DHV：ABR+Carrousel氧化溝該公司的防止污泥膨脹反應器（ABR Aerobic Bioreactor）也是為了防止污泥膨脹而設置的。與一般的選擇器有兩點不同之處：其一沒有污泥回流，二沉污泥回流至卡溝。其二ABR池中有曝氣，一般的選擇器可以為缺氧也可以是好氧。ABR的原理就是在曝氣和添加營養鹽的條件下，強化水中原有的優勢菌種。在設計中，ABR以HRT進行設計，造紙廢水一般HRT=56h，COD去除率為2535%，AORCODred（沒有污泥回流，沒有剩余污泥的排放。）卡溝以污泥負荷進行計算，通常取值為0.450.55kgCOD/kgVSS.d。污泥產率以及AOR的計算與PURAC

12、的曝氣池類似。曝氣裝置為表曝，動力效率一般取2.1kgSORO2/kWh。從整個好氧工藝而言，DHV與PURAC相比，具有氧氣消耗高，污泥產量小的特點。（3）Aquaflow：MBP+選擇器曝氣池MBP：minimum biomass product，最小污泥產量工藝。與DHV公司的ABR類似，在曝氣和添加營養鹽的條件下強化原水中的優勢菌種，具有很強的抗負荷能力，可以取消預處理調節池的設置。但與DHV不同的是，該公司認為MBP不具備防止污泥膨脹的能力，故曝氣池前面還增設了選擇器。（4）ADI：SBR工藝序批式反應器（SBR Sequencing Batch Reactor），具有污泥沉降性能好

13、，不需二沉池，不需污泥回流，操作簡單，進水排水不同步，不可能發生短流等優點2，通常為多池系統，根據潷水器能力的大小，整個系統可以實現連續進出水，但也可能是連續進水間歇出水。工作周期通常為48小時，進水可以是限制性進水，也可非限制性進水。各階段時間分布舉例： 周期為6h，靜態進水60min，曝氣進水30min，曝氣150min，沉淀50min，潷水70min。充水比為0.150.3，最大水深69米，采用池底曝氣的方式，一般為微孔曝氣或射流曝氣。（5）曝氣設備的比較在好氧生化處理系統中，曝氣設備作為生化系統的核心，直接關系到系統的運行成本和處理效果。目前造紙廢水好氧處理中常見的曝氣方式主要有微孔曝

14、氣（管式或盤式），射流曝氣，潛水曝氣（自吸或鼓風），表曝等。曝氣的過程除了供氧以外，還起到攪拌混合作用，使活性污泥混合液保持懸浮狀態，與污水和溶解氧充分接觸混合。曝氣過程中影響氧轉移的主要因素有：水質：不同廢水水質，、不同。其中為氧轉移系數的修正，為氧在水中飽和度的修正。造紙廢水通常取0.95。水溫：水溫對氧轉移有兩種相反的影響。水溫增加，液體粘度降低，擴散度增加，氧轉移系數增加，但是，水溫增加將導致水中飽和溶解氧濃度下降，廢水中氧的濃度梯度減小。實際水溫控制在30以下。氧分壓（氣壓）：氣壓不同，飽和溶解氧不同。修正系數為。鼓風曝氣時氧利用率E不同，導致廢水表面的氧分壓不同，也應修正。實際計算

15、時，先根據COD的去除量計算出污水需氧量AOR，然后根據以上幾個因素進行修正計算出SOR，根據SOR進行曝氣器和鼓風機的選型。幾種曝氣設備使用效果比較見表3。表3：幾種曝氣設備的比較指標微孔曝氣射流曝氣潛水曝氣機表面曝氣氧利用率25302530清水動力效率2.53.02.12.82.02.22.1充氧修正系數0.50.70.850.950.70.850.850.95攪拌效果較差最好較好較差堵塞嚴重不會不會不會維修量高低中低建議水深6米610米610米5米以下氣味、噪音、水霧的彌漫無無無加蓋可以解決泡沫的產生都有可能產生，這與工藝條件有關，而與曝氣設備本身無關。由于廢水中存在溶解性有機物，特別是

16、表面活性物質，如短鏈脂肪酸和乙醇等，這類物質屬于兩親分子，它們將聚集在氣、液界面上，阻礙氧分子的轉移。因此引入為氧轉移系數的修正。由于機械式曝氣具有驅趕兩親分子的聚集而降低氧轉移阻力的作用，故表3中，機械式曝氣的較高，微孔曝氣的較低3。曝氣池泡沫產生一般有兩個原因。第一是廢水中的揮發性脂肪酸和表面活性物質導致的泡沫。這可以在厭氧過程中大量地去除，這就是采用厭氧預處理后好氧產生泡沫少的一個重要原因。另一個原因是好氧曝氣池的污泥負荷。好氧菌處理有機污染物分為“吸附”和“消化”兩個過程，如果好氧菌工作在高的污泥負荷下，它僅僅可以完成“吸附”過程而沒有及時“消化”，這樣一來好氧菌（污泥）的表面很臟，在

17、鼓氣的情況下很容易產生大量的泡沫。一般曝氣池的負荷為0.150.2kgBOD/kgVSS/d，0.40.5kgCOD/kgVSS/d，負荷太高將導致泡沫的產生。從實際應用來看，表曝結構簡單，但曝氣池深度有限，占地面積較大。潛水曝氣機由于受單臺功率所限，系統較大時設備臺數較多，維修不是很方便。微孔曝氣保證使用期限較短（一般為23年），膜易老化且易堵塞，運行維護多有不便，且微孔出氣導致氣體阻力增加，要求鼓風機壓力較高。射流曝氣設備材質為FRP和SS，具備不低于20年的使用壽命，運行穩定可靠，但是設備一次性投資較大。下面為幾種曝氣方式的圖片： 圖1 圖2 圖3 圖4 注：圖1：山東華泰 射流曝氣圖2

18、：射流曝氣循環泵圖3：東莞玖龍 表曝（加蓋）圖4：天津萬利 微孔曝氣（由于曝氣器的局部堵塞，導致曝氣池形成死角，曝氣不均）這些年純氧曝氣宣傳比較多。對比以上幾種空氣曝氣方式，純氧曝氣（通常純度97）主要具有以下優點：首先氧轉移速率快。這是因為純氧在水中的溶解度大大高于空氣中氧在水中的溶解度，造成氧轉移濃度梯度增大4 5。在水溫25和一個大氣壓下，純氧在水中的飽和濃度為39.9mg/L，而空氣中氧在水中的飽和濃度為8.25mg/L。其次純氧曝氣可以大大降低活性污泥反應器體積。在傳統活性污泥法中，受到充氧的限制，曝氣池混合液濃度MLSS不可能太高，其值通常在30005000mg/L，而在純氧曝氣中，該值可以得到較大的提高，在污泥負荷一樣的情況下，曝氣池體積得以降低。另外純氧曝氣氧利用率高達8590，清水動力效率高達35kgSOR/kwh4 5。但是實際工程中由于純氧曝氣設備一次性投資大，曝氣系統復雜（還需增設制氧站），故目前造紙廢水中還沒有純氧曝氣的應用。參考文獻：1. 陳志強. 采用厭