多点进水及水力喷淋系统在造纸废水处理上的应用

□文/轩兴歧 张轶凡 马 劲 张舒阳 张建富 毛 韧

造纸废水虽然经过物化、厌氧生物处理，好氧生物处理负荷仍然较高，若采用氧化沟、生物接触氧化及其他普通推流式活性污泥法，易出现进水端供氧量与进水负荷不匹配，影响处理效果，而多点进水活性污泥法可解决曝气池进水端进水污染物负荷与供气量不匹配问题[1]。同时，造纸生产过程中使用大量的化学品，如浆内施胶剂、表面施胶剂、疏水剂、湿强剂、防水剂等，而这些化学品大部分为疏水性表面活性物质，与废水中的果胶、多糖、胶质及单宁等结合在曝气及搅拌的作用下，易形成稳定的泡沫层，影响生物处理效果[2～3]。目前已有的消泡措施有水力喷淋、投加消泡剂及机械消泡等，总体运行费用以水力消泡最低，可在造纸废水工程中应用。

1 工程概况

某造纸厂以稻草、废纸为原料，生产黄板纸及瓦楞纸。废水产生量为1 000 m3/d，原处理采用物化—水解—厌氧—低压射流曝气—二沉池工艺，出水去市政污水管网。但由于曝气池进水负荷高及造纸废水易产生泡沫等特点，致使低压射流曝气池内泡沫严重，进水端溶解氧低，生化效果较差，实际处理能力仅能达到500 m3/d。为提升污水处理工艺处理规模，改善现场运行环境，需对原处理工艺进行改造。

原工艺处理效果差，主要是由于进水端污染物负荷太高，曝气量与进水负荷不能匹配，进而影响了处理效果；同时，应增加消泡措施，以彻底改善生化池处理效果。通过对现有工艺分析，在综合比较造纸废水适用工艺的基础上，多点进水射流曝气法及水力喷淋消泡系统更适于本工程改造。

工程设计进水水量、水质及排放标准见表1，原工艺流程及改造工艺流程见图1和图2。

表1 工程设计进水情况

图1 原处理工艺流程

图2 改造处理工艺流程

2 主要改造构筑物及设计参数

本次改造仅针对射流曝气池进行，池体工艺尺寸48 m×12 m×6 m，有效容积 3 200 m3，污泥负荷 0.37 kg COD/（kgMLSS·d）。

主要配置设备：曝气鼓风机Q=45 m3/min，P=49 kPa，N=75 kW，2台；循环泵Q=200 m3/h，N=15 kW，4台。

原池采用单廊道形式，沿池长间距9.6 m设置1台射流曝气装置，共4台。造纸废水虽经前端的预处理及两级厌氧处理后，射流曝气进水COD依然较高，均值为3 100 mg/L。原池运行时泡沫严重，经常会沿池体四周溢出，对周边环境造成严重影响。当处理水量提升至500 m3/d以上时，进水端沿池长1/2左右溶解氧低于1.0 mg/L，出水端溶解氧也很难稳定控制在2.0 mg/L以上，造成实际处理能力下降，无法满足正常运行要求。

通过对原池池体、设备配置及进水负荷综合研究，将进水口按射流曝气装置均分为4个，每个射流曝气装置前设置1个进水口；在池体出水端设置2台Q=50 m3/h、H=30 m管道泵，在池顶沿池长方向两侧布置喷淋管，喷射嘴间距1 m，喷射压力1～1.5 kg/cm2，单嘴喷射水量为6～8 L/min，将池内泥水混合物加压后沿池长全池喷射，对全池进行水力消泡。

3 工程运行情况

3.1 初沉池

造纸废水SS高且难于沉淀，需采用絮凝沉淀方法去除。为提高初沉池去除效率，在进水中投加PAC300mg/L，CODCr去除率达到20%～24%，SS去除率达到35%～40%。

3.2 水解酸化池

废水在水解酸化池内停留时间为8.0 h，采用水力搅拌，废水预酸化度一般控制在25%～30%，通过投加尿素、磷肥，调整C、N、P比例，为厌氧微生物提供适宜生长环境。

3.3 厌氧反应器

厌氧反应器采用两级厌氧，包括UASB和IC反应器。在厌氧池内投加有大量厌氧污泥，含有大量甲烷菌、硫酸菌、乙酸菌等多种微生物。通过控制容积负荷、污泥负荷、上流速度等主要设计参数和pH、温度、营养物质、毒性物质等外界条件保证厌氧处理高效运行。运行实践证明，在微生物需要的外界条件满足时，UASB和IC厌氧反应器容积负荷分别为3.9和2.2 kgCODCr/(m3·d)时，运行温度为30～35℃条件下，CODCr去除率达50%～70%，沼气产气量达 0.45～0.55 m3/t CODCr。

3.4 射流曝气池

运行实践表明，采用多点进水射流曝气工艺可以有效解决曝气池内进水端供氧量与进水负荷不匹配问题，经改造后，射流曝气池处理水量提升到1 000 m3/d，全池溶解氧可维持在2.0 mg/L以上，处理效果稳定，同时，泡沫未发生溢出现象，彻底改善了周边环境；在DO浓度为 2.5～4.0 mg/L，SV30浓度为 50%～75%，MLSS浓度为5 500～7 500 mg/L条件下，射流曝气系统CODCr去除率高达78%～85%；通过采用水力喷淋系统，可以有效抑制曝气池内泡沫外溢，优化现场运行环境。

4 工程运行效果

经过2月的调试，系统运行稳定，处理能力达到设计规模，各项水质均达到设计标准，见表2。

表2 系统主要单元的处理效果

5 结论

1）通过采用多点进水对原有工艺改造，可提升原简单推流式射流曝气工艺处理能力，更好地均布曝气池内污染物负荷及曝气量，在曝气池进水CODCr浓度为3 000 mg/L左右时，出水CODCr浓度可达到500 mg/L以下。

2）水力喷淋系统可有效控制造纸废水曝气池内泡沫，提高处理工艺稳定运行效果，改善曝气池周边环境。

3）采用多点进水及水力喷淋系统对原处理工艺进行改造，改动量小，增加成本低，适于在造纸废水处理工程中应用。

[1]张自杰.排水工程（下册）[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，2000.

[2]胡文斐，邬文彬.活性污泥法在处理造纸厂中段废水中产生泡沫的控制[J].湖北造纸，2009，（1）：30-33.

[3]唐国民,喻金钟.造纸废水处理中泡沫的控制措施[J].纸和造纸，2010，29(2):46-48.