多點(diǎn)進(jìn)水及水力噴淋系統(tǒng)在造紙廢水處理上的應(yīng)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(jīng)過物化、厭氧生物處理，好氧生物處理負(fù)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(xiàn)進(jìn)水端供氧量與進(jìn)水負(fù)荷不匹配，影響處理效果，而多點(diǎn)進(jìn)水活性污泥法可解決曝氣池進(jìn)水端進(jìn)水污染物負(fù)荷與供氣量不匹配問題[1]。同時(shí)，造紙生產(chǎn)過程中使用大量的化學(xué)品，如漿內(nèi)施膠劑、表面施膠劑、疏水劑、濕強(qiáng)劑、防水劑等，而這些化學(xué)品大部分為疏水性表面活性物質(zhì)，與廢水中的果膠、多糖、膠質(zhì)及單寧等結(jié)合在曝氣及攪拌的作用下，易形成穩(wěn)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(jī)械消泡等，總體運(yùn)行費(fèi)用以水力消泡最低，可在造紙廢水工程中應(yīng)用。

1 工程概況

某造紙廠以稻草、廢紙為原料，生產(chǎn)黃板紙及瓦楞紙。廢水產(chǎn)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(wǎng)。但由于曝氣池進(jìn)水負(fù)荷高及造紙廢水易產(chǎn)生泡沫等特點(diǎn)，致使低壓射流曝氣池內(nèi)泡沫嚴(yán)重，進(jìn)水端溶解氧低，生化效果較差，實(shí)際處理能力僅能達(dá)到500 m3/d。為提升污水處理工藝處理規(guī)模，改善現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境，需對(duì)原處理工藝進(jìn)行改造。

原工藝處理效果差，主要是由于進(jìn)水端污染物負(fù)荷太高，曝氣量與進(jìn)水負(fù)荷不能匹配，進(jìn)而影響了處理效果；同時(shí)，應(yīng)增加消泡措施，以徹底改善生化池處理效果。通過對(duì)現(xiàn)有工藝分析，在綜合比較造紙廢水適用工藝的基礎(chǔ)上，多點(diǎn)進(jìn)水射流曝氣法及水力噴淋消泡系統(tǒng)更適于本工程改造。

工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水量、水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)進(jìn)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(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

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

主要配置設(shè)備：曝氣鼓風(fēng)機(jī)Q=45 m3/min，P=49 kPa，N=75 kW，2臺(tái)；循環(huán)泵Q=200 m3/h，N=15 kW，4臺(tái)。

原池采用單廊道形式，沿池長(zhǎng)間距9.6 m設(shè)置1臺(tái)射流曝氣裝置，共4臺(tái)。造紙廢水雖經(jīng)前端的預(yù)處理及兩級(jí)厭氧處理后，射流曝氣進(jìn)水COD依然較高，均值為3 100 mg/L。原池運(yùn)行時(shí)泡沫嚴(yán)重，經(jīng)常會(huì)沿池體四周溢出，對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。當(dāng)處理水量提升至500 m3/d以上時(shí)，進(jìn)水端沿池長(zhǎng)1/2左右溶解氧低于1.0 mg/L，出水端溶解氧也很難穩(wěn)定控制在2.0 mg/L以上，造成實(shí)際處理能力下降，無法滿足正常運(yùn)行要求。

通過對(duì)原池池體、設(shè)備配置及進(jìn)水負(fù)荷綜合研究，將進(jìn)水口按射流曝氣裝置均分為4個(gè)，每個(gè)射流曝氣裝置前設(shè)置1個(gè)進(jìn)水口；在池體出水端設(shè)置2臺(tái)Q=50 m3/h、H=30 m管道泵，在池頂沿池長(zhǎng)方向兩側(cè)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(nèi)泥水混合物加壓后沿池長(zhǎng)全池噴射，對(duì)全池進(jìn)行水力消泡。

3 工程運(yùn)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(jìn)水中投加PAC300mg/L，CODCr去除率達(dá)到20%～24%，SS去除率達(dá)到35%～40%。

3.2 水解酸化池

廢水在水解酸化池內(nèi)停留時(shí)間為8.0 h，采用水力攪拌，廢水預(yù)酸化度一般控制在25%～30%，通過投加尿素、磷肥，調(diào)整C、N、P比例，為厭氧微生物提供適宜生長(zhǎng)環(huán)境。

3.3 厭氧反應(yīng)器

厭氧反應(yīng)器采用兩級(jí)厭氧，包括UASB和IC反應(yīng)器。在厭氧池內(nèi)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(fù)荷、污泥負(fù)荷、上流速度等主要設(shè)計(jì)參數(shù)和pH、溫度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、毒性物質(zhì)等外界條件保證厭氧處理高效運(yùn)行。運(yùn)行實(shí)踐證明，在微生物需要的外界條件滿足時(shí)，UASB和IC厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷分別為3.9和2.2 kgCODCr/(m3·d)時(shí)，運(yùn)行溫度為30～35℃條件下，CODCr去除率達(dá)50%～70%，沼氣產(chǎn)氣量達(dá) 0.45～0.55 m3/t CODCr。

3.4 射流曝氣池

運(yùn)行實(shí)踐表明，采用多點(diǎn)進(jìn)水射流曝氣工藝可以有效解決曝氣池內(nèi)進(jìn)水端供氧量與進(jìn)水負(fù)荷不匹配問題，經(jīng)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(wěn)定，同時(shí)，泡沫未發(fā)生溢出現(xiàn)象，徹底改善了周邊環(huán)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(tǒng)CODCr去除率高達(dá)78%～85%；通過采用水力噴淋系統(tǒng)，可以有效抑制曝氣池內(nèi)泡沫外溢，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境。

4 工程運(yùn)行效果

經(jīng)過2月的調(diào)試，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理能力達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，各項(xiàng)水質(zhì)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表2 系統(tǒng)主要單元的處理效果

5 結(jié)論

1）通過采用多點(diǎn)進(jìn)水對(duì)原有工藝改造，可提升原簡(jiǎn)單推流式射流曝氣工藝處理能力，更好地均布曝氣池內(nèi)污染物負(fù)荷及曝氣量，在曝氣池進(jìn)水CODCr濃度為3 000 mg/L左右時(shí)，出水CODCr濃度可達(dá)到500 mg/L以下。

2）水力噴淋系統(tǒng)可有效控制造紙廢水曝氣池內(nèi)泡沫，提高處理工藝穩(wěn)定運(yùn)行效果，改善曝氣池周邊環(huán)境。

3）采用多點(diǎn)進(jìn)水及水力噴淋系統(tǒng)對(duì)原處理工藝進(jìn)行改造，改動(dòng)量小，增加成本低，適于在造紙廢水處理工程中應(yīng)用。

[1]張自杰.排水工程（下冊(cè)）[M].4版.北京：中國建筑工業(yè)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(chǎn)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.