水解酸化-氧化溝工藝處理造紙廢水
某公司產紙量為3.5×10t/a，排出的黑液量為1000～1500m3/d、中段廢水量為1.85×104 m3/d。黑液原采用蒸發濃縮—燃燒法進行堿回收，但回收工程進展緩慢，目前采用酸析法提取木質素作為臨時過渡措施，排出液與中段廢水則采取水解酸化—氧化溝工藝進行處理，工程總投資為1160萬元，2003年3月開始調試，2003年9月29日通過當地環保局監測驗收。
1 設計水量、水質
設計處理能力為2×104 m3/d，設計進水水質及執行的排放標準見表1。
表1 設計進水水質及排放標準
項目COD/mg/LBOD5/mg/LSS/mg/LpH
混合水水質17507507006~9
排放標準≤450≤100≤1006~9
2 工藝流程
工藝流程見下圖。
主要處理單元及設備
① 中段水池：HRT=1.0h，有效容積為850 m3。
② 斜網：采用60目尼龍網，水力負荷為16～18 m3/(m2·h)。
③ 水解酸化池：采用經過改造的機械加速澄清池，利用澄清池內部的污泥循環培養厭氧和兼性微生物以對廢水中有機物進行水解和酸化，同時去除廢水中的懸浮物。尺寸：D=29.0m，H=8.0m，有效容積為3680 m3，HRT=4.4h。運轉表明COD去除率可達28%，高于傳統的沉淀池。
④ 好氧生物選擇池：長為12.0 m，寬為8.0 m，有效容積為432 m3，HRT=0.52h。設固定雙螺旋曝氣器20個。
⑤ 氧化溝：采用氧化溝作為好氧生物處理單元，溝長為94.0m，寬為48.0m，單槽寬為24.0m，有效容積為1.8×104m3，HRT=22h，設計污泥負荷為0.25kg BOD5/(kgMLSS·d);采用先進的供氣方式低壓射流曝氣系統供氧。該系統將氧化溝中混合液用混流泵打入安裝在溝底的曝氣器，并在曝氣器的混合室內與鼓風機壓入的空氣混合，完成氧從氣相向液相的轉移，同時對混合液在氧化溝中的循環流動起到推動作用，動力效率可達5.0～5.8kgO2/(kW·h)。實際運轉污泥負荷為0.22kg BOD5/(kgMLSS·d)。
⑥ 風機：選用離心風機3臺(2用1備)，單臺參數：Q=57.37m3/min，P=49kPa，N=75kW;配套設施有消聲器和減振基礎。
⑦ 二沉池：HRT=4.2h，選用D=36m的輻流式沉淀池1個，有效容積為3560m3，根據二沉池的污泥性質，采用周邊傳動刮吸泥機1臺。
⑧ 污泥濃縮池：由水解酸化池排出的污泥總量約13t/d(干)，有效容積為615m3，D=14m。
⑨ 污泥脫水機：選用DYQ2000帶式脫水設備(3臺)。
3 運轉效果及成本分析
2003年3月20日正式進水調試，接種污泥為石嘴山市城市污水廠的濃縮剩余活性污泥。在曝氣池中加入1/3池容的造紙廢水后悶曝，同時投加接種污泥約80～100m3/d，接種污泥投加5d后逐日增加進水量約1000m3/d繼續曝氣、進泥。10d后逐日增加進水量，20d后則達到滿負荷運行。此時接種污泥投量約占曝氣池容積的8%，4月25日后系統出水指標基本達到設計目標。調試過程中，由于黑液酸析系統的運行調整，有幾次致使混合池中的COD達到3800～4500mg/L，出水COD則高達690mg/L，5月份以后系統逐漸進入正常、穩定運轉。此時從二沉池回流至生物選擇池的污泥回流比控制為75%～100%，控制曝氣池中MLSS為3000～4000mg/L、溶解氧為2～4mg/L，每天按COD∶N∶P=300∶5∶1投加營養鹽。
處理效果見表2。
表2 處理效果
項目COD/mg/LBOD5/mg/LSS/mg/LpH
混合池進水16838065967.2~8.7
水解酸化池出水12035602607~8.5
二沉池出水359<89<877~7.6
去除率>78>89>86
注：混和廢水為中段水和酸析、木素分離后的黑液。
造紙廢水處理污泥中含有大量的細小纖維，其脫水性能較好。通過調試優化，在污泥脫水時投加PAM量為0.1%～0.12%(干污泥量)，脫水后的污泥(含水率為70%～75%)外運填埋。該工程實際總投資為980萬元(其中土建投資為642萬元，設備及安裝費為236萬元，其他費用為102萬元);占地面積為2.6hm2，總裝機容量為487.2kW，運轉容量為386.1kW，中段廢水(包括污泥處理)處理運轉費用為0.38元/m3，其中電費：0.195元/m3，藥劑費(包括營養鹽)：0.166元/m3，人工費：0.019元/m3。
4 結語
① 水解酸化—氧化溝工藝處理草漿造紙廢水，一級處理采用具有內部活性污泥循環，并具有水解—酸化和澄清功能的澄清池，可使COD消減25%～30%，SS消減50%～60%，比傳統輻流式沉淀池的去除效率高。
② 將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對COD和SS的去除效果。
③ 曝氣池前設置生物選擇池，有效地防止污泥膨脹。
④ 采用氧化溝作為好氧生物處理單元，進水水質波動但出水比較穩定。BOD污泥負荷≤0.25kgBOD5/(kgMLSS·d)，出水水質穩定、達標。
⑤ 曝氣采用了先進的供氣式低壓射流曝氣系統，氧轉移效率高、不堵塞、故障率低、污泥沉淀性能好;有效地降低了廢水處理的動力消耗，提高了系統的可靠性和穩定性。
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