多點進水及水力噴淋系統在造紙廢水處理上的應用

□文/軒興歧 張軼凡 馬 勁 張舒陽 張建富 毛 韌

造紙廢水雖然經過物化、厭氧生物處理，好氧生物處理負荷仍然較高，若采用氧化溝、生物接觸氧化及其他普通推流式活性污泥法，易出現進水端供氧量與進水負荷不匹配，影響處理效果，而多點進水活性污泥法可解決曝氣池進水端進水污染物負荷與供氣量不匹配問題[1]。同時，造紙生產過程中使用大量的化學品，如漿內施膠劑、表面施膠劑、疏水劑、濕強劑、防水劑等，而這些化學品大部分為疏水性表面活性物質，與廢水中的果膠、多糖、膠質及單寧等結合在曝氣及攪拌的作用下，易形成穩定的泡沫層，影響生物處理效果[2～3]。目前已有的消泡措施有水力噴淋、投加消泡劑及機械消泡等，總體運行費用以水力消泡最低，可在造紙廢水工程中應用。

1 工程概況

某造紙廠以稻草、廢紙為原料，生產黃板紙及瓦楞紙。廢水產生量為1 000 m3/d，原處理采用物化—水解—厭氧—低壓射流曝氣—二沉池工藝，出水去市政污水管網。但由于曝氣池進水負荷高及造紙廢水易產生泡沫等特點，致使低壓射流曝氣池內泡沫嚴重，進水端溶解氧低，生化效果較差，實際處理能力僅能達到500 m3/d。為提升污水處理工藝處理規模，改善現場運行環境，需對原處理工藝進行改造。

原工藝處理效果差，主要是由于進水端污染物負荷太高，曝氣量與進水負荷不能匹配，進而影響了處理效果；同時，應增加消泡措施，以徹底改善生化池處理效果。通過對現有工藝分析，在綜合比較造紙廢水適用工藝的基礎上，多點進水射流曝氣法及水力噴淋消泡系統更適于本工程改造。

工程設計進水水量、水質及排放標準見表1，原工藝流程及改造工藝流程見圖1和圖2。

表1 工程設計進水情況

圖1 原處理工藝流程

圖2 改造處理工藝流程

2 主要改造構筑物及設計參數

本次改造僅針對射流曝氣池進行，池體工藝尺寸48 m×12 m×6 m，有效容積 3 200 m3，污泥負荷 0.37 kg COD/（kgMLSS·d）。

主要配置設備：曝氣鼓風機Q=45 m3/min，P=49 kPa，N=75 kW，2臺；循環泵Q=200 m3/h，N=15 kW，4臺。

原池采用單廊道形式，沿池長間距9.6 m設置1臺射流曝氣裝置，共4臺。造紙廢水雖經前端的預處理及兩級厭氧處理后，射流曝氣進水COD依然較高，均值為3 100 mg/L。原池運行時泡沫嚴重，經常會沿池體四周溢出，對周邊環境造成嚴重影響。當處理水量提升至500 m3/d以上時，進水端沿池長1/2左右溶解氧低于1.0 mg/L，出水端溶解氧也很難穩定控制在2.0 mg/L以上，造成實際處理能力下降，無法滿足正常運行要求。

通過對原池池體、設備配置及進水負荷綜合研究，將進水口按射流曝氣裝置均分為4個，每個射流曝氣裝置前設置1個進水口；在池體出水端設置2臺Q=50 m3/h、H=30 m管道泵，在池頂沿池長方向兩側布置噴淋管，噴射嘴間距1 m，噴射壓力1～1.5 kg/cm2，單嘴噴射水量為6～8 L/min，將池內泥水混合物加壓后沿池長全池噴射，對全池進行水力消泡。

3 工程運行情況

3.1 初沉池

造紙廢水SS高且難于沉淀，需采用絮凝沉淀方法去除。為提高初沉池去除效率，在進水中投加PAC300mg/L，CODCr去除率達到20%～24%，SS去除率達到35%～40%。

3.2 水解酸化池

廢水在水解酸化池內停留時間為8.0 h，采用水力攪拌，廢水預酸化度一般控制在25%～30%，通過投加尿素、磷肥，調整C、N、P比例，為厭氧微生物提供適宜生長環境。

3.3 厭氧反應器

厭氧反應器采用兩級厭氧，包括UASB和IC反應器。在厭氧池內投加有大量厭氧污泥，含有大量甲烷菌、硫酸菌、乙酸菌等多種微生物。通過控制容積負荷、污泥負荷、上流速度等主要設計參數和pH、溫度、營養物質、毒性物質等外界條件保證厭氧處理高效運行。運行實踐證明，在微生物需要的外界條件滿足時，UASB和IC厭氧反應器容積負荷分別為3.9和2.2 kgCODCr/(m3·d)時，運行溫度為30～35℃條件下，CODCr去除率達50%～70%，沼氣產氣量達 0.45～0.55 m3/t CODCr。

3.4 射流曝氣池

運行實踐表明，采用多點進水射流曝氣工藝可以有效解決曝氣池內進水端供氧量與進水負荷不匹配問題，經改造后，射流曝氣池處理水量提升到1 000 m3/d，全池溶解氧可維持在2.0 mg/L以上，處理效果穩定，同時，泡沫未發生溢出現象，徹底改善了周邊環境；在DO濃度為 2.5～4.0 mg/L，SV30濃度為 50%～75%，MLSS濃度為5 500～7 500 mg/L條件下，射流曝氣系統CODCr去除率高達78%～85%；通過采用水力噴淋系統，可以有效抑制曝氣池內泡沫外溢，優化現場運行環境。

4 工程運行效果

經過2月的調試，系統運行穩定，處理能力達到設計規模，各項水質均達到設計標準，見表2。

表2 系統主要單元的處理效果

5 結論

1）通過采用多點進水對原有工藝改造，可提升原簡單推流式射流曝氣工藝處理能力，更好地均布曝氣池內污染物負荷及曝氣量，在曝氣池進水CODCr濃度為3 000 mg/L左右時，出水CODCr濃度可達到500 mg/L以下。

2）水力噴淋系統可有效控制造紙廢水曝氣池內泡沫，提高處理工藝穩定運行效果，改善曝氣池周邊環境。

3）采用多點進水及水力噴淋系統對原處理工藝進行改造，改動量小，增加成本低，適于在造紙廢水處理工程中應用。

[1]張自杰.排水工程（下冊）[M].4版.北京：中國建筑工業出版社，2000.

[2]胡文斐，鄔文彬.活性污泥法在處理造紙廠中段廢水中產生泡沫的控制[J].湖北造紙，2009，（1）：30-33.

[3]唐國民,喻金鐘.造紙廢水處理中泡沫的控制措施[J].紙和造紙，2010，29(2):46-48.