再生紙廢水處理生化處理階段生物接觸氧化工藝與SBR工藝對比分析
1.工藝論述
1.1 生物接觸氧化工藝簡介
生物接觸氧化法是一種好氧生物膜法工藝，接觸氧化池內設有填料，部分微生物以生物膜的形式固著生長在填料表面，部分則是絮狀懸浮生長于水中。該工藝兼有活性污泥法與生物濾池二者的特點。
池內加設適宜形狀和比表面積較大的生物膜載體填料，這樣在填料表面形成生物膜，由于內部的缺氧環境勢必形成生物膜內層供氧不足甚至處于厭氧狀態，這樣在生物膜中形成了由厭氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生動物和后生動物形成的長食物鏈的生物群落，能有效地將不能好氧生物降解的COD部分厭氧降解為可生化的有機物。
由于池內填充了大量的生物膜載體填料，填料上下兩端多數用網格狀支架固定，當填料下部的曝氣系統發生故障時，維修工作將十分麻煩。
填料易老化，一般4－6年需更換一次。
由于前端物化處理后廢水中SS含量較低，生物膜固著的載體較少，導致生物膜比重較小，極易造成脫膜，掛膜不穩定。脫落的生物膜和絮狀污泥在二沉池沉淀效果較差，易導致出水SS超標。
1.2 SBR工藝簡介
在序批式反應器系統（Sequencing Batch Reactor簡稱SBR法）中，曝氣池、二沉池合二為一，在單一反應池內利用活性污泥完成污水的生物處理和固液分離，SBR是污水活性污泥生化處理系統的先驅，然而直到最近幾年隨著監控與測試技術的飛速發展，這一技術才得以完全更新并被美國環境保護署（US EPA）推薦為一項低投資、低操作成本及低維修費用，高效益的環境處理新技術。據EPA調查，在污水流量一定時，選擇SBR要比傳統的活性污泥法處理費用節省許多，這一點已被大量的工程實例所證實。
工藝運行方式
SBR工藝主體構筑物由SBR反應池組成，SBR反應池的運行操作由進水、反應、沉淀、潷水和待機五個階段組成。
進水期：污水進入反應池。
反應期：污水進入反應池中發生生化反應，在這階段可以只混合不曝氣，或既混合又曝氣，使污水處在反復的好氧-缺氧中，反應期的長短一般由進水水質及所要求的處理程度而定。
沉降期：在此階段反應器內混合液進行固液分離，因該階段在完全靜止條件下進行，表面水力和固體負荷低，沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率。
排水期：當沉淀階段結束，設置在反應池末端的潷水器開動，將上清液緩緩潷出池外，當池內水位降到低水位時停止潷水。
待機期：本處理系統多池運行，在每池潷水后完成了一個運行周期，在實際操作中，潷水所需時間往往小于理論最大時間，故潷水完成后兩周期間閑置時間就是待機期，該階段可視污水的水質、水量和處理要求決定其長短或取消。在此階段可以從反應池排出剩余活性污泥。反應池排出的剩余污泥泥齡長，已基本穩定。
SBR法與其它活性污泥處理技術比較有以下優點：
SBR系統以一組反應池取代了傳統方法及其它變型方法中的初次沉淀池、曝氣池及二次沉淀池，整體結構緊湊簡單，無需復雜的管線傳輸，系統操作簡單且更具有靈活性。
SBR反應池具有調節池均質的作用，可最大限度地承受高峰BOD5濃度及有毒化學物質對系統的影響。
在污水流量低于設計值時，SBR系統可以調節液位計的設定值使用反應池部分容積，或調節反應時間，從而避免了不必要的電耗。其它生物處理方法則無這樣的功能。
因為對于每個反應單體而言出水是間斷的，在高負荷時活性污泥不會流失，因而可以保持SBR系統在高負荷時的處理效率。而其它的生物處理方法在高流量負荷時經常會出現活性污泥流失的問題。
SBR在固液分離時整體水體接近完全靜止狀態，不會發生短流現象，同時，在沉淀階段整個SBR反應池容積都用于固液分離，較小的活性污泥顆粒都可得到有效的固液分離，因此，SBR的出水質量高于其它的生物處理方法。
易產生污泥膨脹的絲狀細菌在SBR反應池中因反應條件的不斷的循環變化而得到有效的抑制。而污泥膨脹問題是其它活性污泥方法中很常見且很難控制的問題之一。
采用了穩定的自動化控制和先進的探測儀器和設備，以保證出水水質達到《造紙工業水污染物排放標準》（GB3544-2001）和當地環保部門的要求。
模塊設計而有利于處理規模增加時的擴建工程。
處理流程簡潔，控制靈活，可根據進水水質和出水水質控制指標處理水量，改變運行周期及工藝處理方法，適應性很強。
2.工藝設計和經濟比較
下面選擇兩個方案分別對生物接觸氧化和SBR工藝進行經濟比較分析。
2.1 方案一
2.1.1 原水水量水質
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2.1.2 兩種工藝對比分析的基礎條件
廢水經過收漿后進入超效淺層氣浮系統去除掉大部分的SS，后進入水解酸化階段。兩種工藝比較的基礎是水解酸化處理后的廢水，水質情況如下：
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排水水質均要求達到《造紙工業水污染物排放標準》（GB3544－2001）再生紙標準的要求，同時CODCr不大于70mg/l。
污泥處理系統相同不做比較。
電費按0.5元/度考慮。
2.1.3 生物接觸氧化工藝
2.1.3.1 工藝設計
生物接觸氧化池
數量 2 座
單池尺寸 10×9×5.5m
負荷 1.0kgBOD5/m3·d
接觸時間 3.6h
實際停留時間 6h
填料層高度 3m
曝氣系統采用散流式曝氣器曝氣。
鼓風機房
數量 1間
尺寸 9.9×7.2×3.3m
設3臺三葉羅茨鼓風機，二用一備。
型號 HSR-150
流量 17.15Nm3/min
轉速 1180rpm
風壓 58.8kPa
功率 30kw
平流沉淀池
數量 1座
表面負荷 1.0m3/m2·h
尺寸 25×6×6.0m
有效水深 2.5m
污泥斗深 2.5m
設行車刮泥機1臺。
型號 SHG6000
功率 3.75kw
2.1.3.2 投資估算
方案一生物接觸氧化系統投資估算見表1。
表1 方案一生物接觸氧化系統投資估算
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2.1.3.3 運行成本分析
風機24小時運行，耗電30×2×24＝1440度
行車刮泥機12小時運行，耗電3.75×12＝45度
生化部分噸水電費 0.206元/噸水
填料更換（按使用5年考慮）10.8×10000/5/365/3600＝0.016元/噸水
生化部分運行成本0.222元/噸水
2.1.3.4 構筑物占地
構筑物占地面積425.04m2。
2.1.4 SBR工藝
2.1.4.1 工藝設計
數量 2 座
單池尺寸 24×10×5.5m
最高水位 5.0m
最低水位 2.5m
超高 0.5m
污泥負荷 0.08kgBOD5/kgMLSS·d
污泥濃度 3000mg/L
反應池運行周期 8小時
每池內設1套潷水器，潷水速度600m3/h。
SBR反應池產生的剩余污泥采用重力排至貯泥池。
曝氣系統采用散流式曝氣器曝氣。
鼓風機房
數量 1間
尺寸 9.9×7.2×3.3m
設3臺三葉羅茨鼓風機，二用一備。
型號 HSR-150
流量 17.15Nm3/min
轉速 1180rpm
風壓 58.8kPa
功率 30kw
2.1.4.2 投資估算
方案一SBR系統投資估算見表2。
表2 方案一SBR系統投資估算
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2.1.4.3 運行成本分析
風機18小時運行，耗電30×2×18＝1080度
噸水電費 0.15元/噸水
2.1.4.4 構筑物占地
構筑物占地面積575.04m2。
2.2 方案二
2.2.1 原水水量水質
Q 18000m3/d
CODCr 1200mg/l
BOD5 300mg/l
SS 900mg/l
2.2.2 兩種工藝對比分析的基礎條件
廢水經過收漿后進入超效淺層氣浮系統去除掉大部分的SS，后進入生化階段。兩種工藝比較的基礎是氣浮處理后的廢水，水質情況如下：
CODCr 380mg/l
BOD5 180mg/l
SS 50mg/l
排水水質均要求達到《造紙工業水污染物排放標準》（GB3544－2001）再生紙標準的要求，同時CODCr不大于70mg/l。
污泥處理系統不做比較。
電費按0.5元/度考慮。
2.2.3 生物接觸氧化工藝
2.2.3.1 工藝設計
生物接觸氧化池
數量 2 座
單池尺寸 27×20×5.5m
負荷 1.0kgBOD5/m3·d
接觸時間 4.32h
實際停留時間 7.2h
填料層高度 3m
曝氣系統采用散流式曝氣器曝氣。
鼓風機房
數量 1間
尺寸 13.2×7.2×3.3m
設5臺三葉羅茨鼓風機，四用一備。
型號 HSR-200
流量 27.82Nm3/min
風壓 58.8kPa
功率 45kw
轉速 810r/min
輻流式沉淀池
數量 1座
表面負荷 1.06m3/m2·h
尺寸 φ30×6.0m
池邊水深 3.5m
設全橋刮吸泥機1臺。
型號 SSG30
功率 1.5kw
2.2.3.2 投資估算
方案二生物接觸氧化系統投資估算見表3。
表3 方案二生物接觸氧化系統投資估算
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2.2.3.3 運行成本分析
風機24小時運行，耗電45×4×24＝4320度
行車刮泥機24小時運行，耗電1.5×24＝36度
生化部分噸水電費0.121元/噸水
填料更換（按使用5年考慮）64.8×10000/5/365/18000＝0.02元/噸水
生化部分運行成本0.131元/噸水
2.2.3.4 構筑物占地
構筑物占地面積1881.54m2。
2.2.4 SBR工藝
2.2.4.1 工藝設計
數量 4 座
單池尺寸 40×18×5.5m
最高水位 5.0m
最低水位 2.9m
超高 0.5m
污泥負荷 0.075kgBOD5/kgMLSS·d
污泥濃度 3000mg/L
反應池運行周期 8小時
每池內設2套潷水器，潷水速度750m3/h。
SBR反應池產生的剩余污泥采用重力排至貯泥池。
曝氣系統采用散流式曝氣器曝氣。
鼓風機房
數量 1間
尺寸 13.2×7.2×4.2m
設5臺三葉羅茨鼓風機，四用一備。
型號 HSR-200
流量 27.82Nm3/min
風壓 58.8kPa
功率 45kw
轉速 810r/min
2.2.4.2 投資估算
方案二SBR系統投資估算見表4。
表4 方案二SBR系統投資估算
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2.2.4.3 運行成本分析
風機18小時運行，耗電45×4×18＝3240度
噸水電費 0.09元/噸水
2.2.4.4 構筑物占地
構筑物占地面積2975.04m2。
3.兩種工藝的技術經濟對比分析
兩種工藝的技術經濟對比分析見表5。
表5 生物接觸氧化工藝與SBR工藝的技術經濟對比
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鑒于以上對比分析，在統一水質水量和統一出水要求的基礎上，SBR工藝具有明顯優勢。但在實際操作中應按照客觀條件和要求縝密分析，以采取合適的處理工藝。
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