水解酸化-氧化沟工艺处理造纸废水

某公司产纸量为3.5×10t/a，排出的黑液量为1000～1500m3/d、中段废水量为1.85×104 m3/d。黑液原采用蒸发浓缩—燃烧法进行碱回收，但回收工程进展缓慢，目前采用酸析法提取木质素作为临时过渡措施，排出液与中段废水则采取水解酸化—氧化沟工艺进行处理，工程总投资为1160万元，2003年3月开始调试，2003年9月29日通过当地环保局监测验收。
  1　设计水量、水质
  设计处理能力为2×104 m3/d，设计进水水质及执行的排放标准见表1。  

表1  设计进水水质及排放标准  

项目	COD/mg/L	BOD5/mg/L	SS/mg/L	pH
混合水水质	1750	750	700	6~9
排放标准	≤450	≤100	≤100	6~9

  2　工艺流程
  工艺流程见下图。

水解酸化-氧化沟工艺处理造纸废水

主要处理单元及设备
  ①　中段水池：HRT=1.0h，有效容积为850 m3。
  ②　斜网：采用60目尼龙网，水力负荷为16～18 m3/(m2·h)。
  ③　水解酸化池：采用经过改造的机械加速澄清池，利用澄清池内部的污泥循环培养厌氧和兼性微生物以对废水中有机物进行水解和酸化，同时去除废水中的悬浮物。尺寸：D=29.0m，H=8.0m，有效容积为3680 m3，HRT=4.4h。运转表明COD去除率可达28%，高于传统的沉淀池。
  ④　好氧生物选择池：长为12.0 m，宽为8.0 m，有效容积为432 m3，HRT=0.52h。设固定双螺旋曝气器20个。
  ⑤　氧化沟：采用氧化沟作为好氧生物处理单元，沟长为94.0m，宽为48.0m，单槽宽为24.0ｍ，有效容积为1.8×104m3，HRT=22h，设计污泥负荷为0.25kg BOD5/(kgMLSS·d)；采用先进的供气方式低压射流曝气系统供氧。该系统将氧化沟中混合液用混流泵打入安装在沟底的曝气器，并在曝气器的混合室内与鼓风机压入的空气混合，完成氧从气相向液相的转移，同时对混合液在氧化沟中的循环流动起到推动作用，动力效率可达5.0～5.8kgO2/(kW·h)。实际运转污泥负荷为0.22kg BOD5/(kgMLSS·d)。
  ⑥　风机：选用离心风机3台(2用1备)，单台参数：Q=57.37m3/min，P=49kPa，N=75kW；配套设施有消声器和减振基础。
  ⑦　二沉池：HRT=4.2h，选用D=36ｍ的辐流式沉淀池1个，有效容积为3560m3，根据二沉池的污泥性质，采用周边传动刮吸泥机1台。
  ⑧　污泥浓缩池：由水解酸化池排出的污泥总量约13t/d(干)，有效容积为615m3，D=14m。
  ⑨　污泥脱水机：选用DYQ2000带式脱水设备(3台)。
  3　运转效果及成本分析
  2003年3月20日正式进水调试，接种污泥为石嘴山市城市污水厂的浓缩剩余活性污泥。在曝气池中加入1/3池容的造纸废水后闷曝，同时投加接种污泥约80～100m3/d，接种污泥投加5d后逐日增加进水量约1000m3/d继续曝气、进泥。10d后逐日增加进水量，20d后则达到满负荷运行。此时接种污泥投量约占曝气池容积的8%，4月25日后系统出水指标基本达到设计目标。调试过程中，由于黑液酸析系统的运行调整，有几次致使混合池中的COD达到3800～4500mg/L，出水COD则高达690mg/L，5月份以后系统逐渐进入正常、稳定运转。此时从二沉池回流至生物选择池的污泥回流比控制为75%～100%，控制曝气池中MLSS为3000～4000mg/L、溶解氧为2～4mg/L，每天按COD∶N∶P=300∶5∶1投加营养盐。
  处理效果见表2。

表2  处理效果

项目	COD/mg/L	BOD5/mg/L	SS/mg/L	pH
混合池进水	1683	806	596	7.2~8.7
水解酸化池出水	1203	560	260	7~8.5
二沉池出水	359	89	>86
注：混和废水为中段水和酸析、木素分离后的黑液。

  造纸废水处理污泥中含有大量的细小纤维，其脱水性能较好。通过调试优化，在污泥脱水时投加PAM量为0.1%～0.12%(干污泥量)，脱水后的污泥(含水率为70%～75%)外运填埋。该工程实际总投资为980万元(其中土建投资为642万元，设备及安装费为236万元，其他费用为102万元)；占地面积为2.6hm2，总装机容量为487.2kW，运转容量为386.1kW，中段废水(包括污泥处理)处理运转费用为0.38元/m3，其中电费：0.195元/m3，药剂费(包括营养盐)：0.166元/m3，人工费：0.019元/m3。
  4　结语
  ①　水解酸化—氧化沟工艺处理草浆造纸废水，一级处理采用具有内部活性污泥循环，并具有水解—酸化和澄清功能的澄清池，可使COD消减25%～30%，SS消减50%～60%，比传统辐流式沉淀池的去除效率高。
  ②　将二沉池活性污泥回流至水解酸化池，利用其生物絮凝吸附作用提高了水解酸化池对COD和SS的去除效果。
  ③　曝气池前设置生物选择池，有效地防止污泥膨胀。
  ④　采用氧化沟作为好氧生物处理单元，进水水质波动但出水比较稳定。BOD污泥负荷≤0.25kgBOD5/(kgMLSS·d)，出水水质稳定、达标。
  ⑤　曝气采用了先进的供气式低压射流曝气系统，氧转移效率高、不堵塞、故障率低、污泥沉淀性能好；有效地降低了废水处理的动力消耗，提高了系统的可靠性和稳定性。

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