山東某制漿造紙企業(yè)主要生產(chǎn)高檔包裝紙、高檔工業(yè)用原紙、高級文化辦公用紙等，生產(chǎn)車(chē)間由數條木漿生產(chǎn)線(xiàn)和20余條抄紙生產(chǎn)線(xiàn)組成，廢水排放量達到5～8萬(wàn) m3/d，其中高濃化學(xué)漿黑液進(jìn)入堿回收車(chē)間濃縮、燃燒，回收無(wú)機堿；化機漿車(chē)間制漿廢水、抄紙車(chē)間紙機白水及生活污水進(jìn)入污水處理廠(chǎng)，經(jīng)過(guò)脈沖厭氧流化床反應器（PAFR）—改良型氧化溝（ABR+卡魯塞爾氧化溝）—高級氧化工藝處理后達標排放。污水處理廠(chǎng)廢水處理工程于2010年下半年開(kāi)始規劃建設，2011年7月份進(jìn)水調試，2011年11月份正常運行至今。
1 工藝概況
1.1 設計進(jìn)出水水質(zhì)及水量
污水處理廠(chǎng)廢水處理工程總設計規模為10萬(wàn) m3/d，設計出水執行《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》（GB 3544—2008）排放標準的要求。設計進(jìn)出水水質(zhì)如表 1所示。
| 項目 | COD/(mg.L -1 ) | BOD/(mg.L -1 ) | SS/(mg.L -1 ) | pH |
| 進(jìn)水 | ≤3000 | ≤2500 | 6~9 | |
| 出水 | ≤70 | ≤20 | ≤30 | 6~9 |
由于污水處理廠(chǎng)廢水主要來(lái)自原料木片的洗滌、化機漿生產(chǎn)過(guò)程以及紙機白水，污染物成分復雜，主要是一些分子結構較穩定的大分子污染物，如木質(zhì)素、纖維素、半纖維素，及部分其他有機雜質(zhì)和泥砂等無(wú)機物。廢水COD、SS均較高，可生化性較差，屬于較難處理的工業(yè)廢水之一。
1.2 廢水處理流程
廢水處理工藝流程見(jiàn)圖 1。
圖 1 廢水處理工藝流程
廢水先經(jīng)過(guò)圓網(wǎng)機濾去細小纖維和懸浮物后，自流進(jìn)入1#絮凝反應池。絮凝反應池出水進(jìn)入初沉池，沉淀污泥由刮吸泥機吸出，泵送至污泥濃縮池，出水自流進(jìn)入調節池，進(jìn)行水質(zhì)與水量的調節。調節池中的廢水經(jīng)泵提升至PAFR，由脈沖布水器進(jìn)行布水，在水解和產(chǎn)酸菌的作用下，廢水中大分子有機物被分解成小分子有機物，廢水中溶解性有機物顯著(zhù)增加，提高了廢水的可生化性。PAFR出水進(jìn)入改良型氧化溝，利用好氧菌的吸附、氧化分解廢水中的有機物，氧化溝所需氧氣由表面曝氣機供給。氧化溝出水進(jìn)入二沉池，泥水分離后，部分污泥回流至生化系統，部分污泥進(jìn)入濃縮池。二沉池出水自流至集水池，再泵送至高級氧化系統進(jìn)行進(jìn)一步處理，出水達標排放。沉淀污泥、剩余污泥和化學(xué)污泥經(jīng)濃縮、壓濾、干化后作為燃料使用。
2 主要構筑物
2.1 圓網(wǎng)機平臺
圓網(wǎng)機平臺外形尺寸為長(cháng)×寬 =41.0 m×16.0 m，篩網(wǎng)規格為0.178 mm （80目）。圓網(wǎng)機16臺。圓網(wǎng)機過(guò)濾及清渣無(wú)需消耗動(dòng)力，通過(guò)水力流動(dòng)即可實(shí)現。
2.2 1#絮凝反應池
1#絮凝反應池外形尺寸為長(cháng)×寬×高=16.0 m×16.0 m×6.0 m，HRT為15 min。根據進(jìn)水水質(zhì)有選擇地投加絮凝劑。1#絮凝反應池1座。
2.3 初沉池
初沉池外形尺寸為 D 47.0 m×4.5 m，表面負荷為0.6 m3/（m2·h）。初沉池4座。
2.4 調節池
調節池面積為2 514.0 m2，高5.0 m，HRT為2.7 h。在廢水進(jìn)入生化處理系統之前，需預先調節水量、水質(zhì)。調節池1座。
2.5 PAFR
PAFR設計流量為80 000 m3/d，PAFR外形尺寸為長(cháng)×寬×高=70.0 m×38.0 m×13.0 m，有效水深12.0 m，有效容積61 270 m3，HRT為18.4 h。PAFR 2座。在PAFR內，廢水經(jīng)歷整個(gè)厭氧過(guò)程，包括水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。該反應器具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）脈沖布水器和顆粒污泥。PAFR內設有自動(dòng)高效脈沖布水器（見(jiàn)圖 2），僅消耗部分勢能，無(wú)潛水攪拌等輔助設備。脈沖布水利用虹吸管中快速流動(dòng)的水流將主管道中的空氣帶走，使主管道內形成一定的真空度，在管道內外大氣壓作用下池內的水進(jìn)入主管道后排入池中。由于水流速度快，布水在短時(shí)間內即可完成，達到脈沖效果。脈沖作用將池底高濃度污泥攪起，使池內泥水充分混合，厭氧菌與廢水中的有機物充分接觸；底部采用穿孔布水管布水均勻，可使泥水充分混合，利用兼氧、厭氧菌等生物群體的綜合作用，提高廢水的可生化性。在PAFR啟動(dòng)階段，接種在PAFR中的普通絮狀污泥，通過(guò)脈沖布水的沖擊作用形成連續的上升-下降過(guò)程，污泥不斷互相碰撞、摩擦，易形成致密結構的顆�；勰�。
圖 2 自動(dòng)高效脈沖布水器
（2）三相分離功能。PAFR呈全封閉式，采用特有的泥水氣三相分離系統，它既能收集分離器下的反應室產(chǎn)生的氣體，又能使分離器上的懸浮物沉淀下來(lái)。
2.6 改良型氧化溝
改良型氧化溝采用“ABR+卡魯塞爾氧化溝”的組合工藝，其以卡魯塞爾氧化溝為主，輔以ABR，性能穩定，操作管理簡(jiǎn)便，維護工作量小，同時(shí)可以有效防止污泥膨脹。
2.6.1 ABR
ABR外形尺寸為長(cháng)×寬×高 =108.0 m×36.0 m×5.5 m，有效容積為17 500 m3，水深4.5 m ，HRT為4.2 h。ABR相當于一個(gè)完全混合的恒化反應器，其HRT為2～14 h。HRT的確定是ABR設計的關(guān)鍵。系統HRT的設置應保證水中易降解的COD被自由游動(dòng)菌充分吸收和利用，使其保持持續生長(cháng)并不斷隨出水排出系統。如果HRT 選擇得當，絲狀菌在競爭中無(wú)法生存，從而不會(huì )引起污泥膨脹。ABR 1座。
2.6.2 氧化溝段
氧化溝段外形尺寸為長(cháng)×寬×高 =102.4 m×56.05 m×5.5 m，廊道寬度為9 m，有效水深4.8 m，容積75 000 m3，HRT為18.0 h。設計COD負荷為87 545 kg/d，MLSS為4 500 mg/L，COD污泥負荷為0.324 kg/（kg·d）。設計水溫為35～38 ℃，設計剩余污泥產(chǎn)量為28 850kg/d（水溫38 ℃），設計污泥齡為10.1 d（水溫38 ℃），最大需氧量為4 087 kg/h（水溫38 ℃）。氧化溝段曝氣裝置采用倒傘型表面曝氣機（充氧動(dòng)力效率：2.1kg/kW；功率為132 kW的3套，功率為160 kW的15套）。氧化溝段3座。
2.7 二沉池
二沉池外形尺寸為 D 47.0 m×4.5 m，表面負荷為0.6 m3/（m2·h），為中間進(jìn)水、周邊出水、輻流式沉淀池。二沉池4座。
2.8 高級氧化系統
集水池外形尺寸為長(cháng)×寬×高 =28.0 m×24.0 m×5.0 m，HRT為0.7 h，集水池1座；高級氧化反應池外形尺寸為長(cháng)×寬×高 =28.0 m×27.0 m×7.5 m ，HRT為60 min，高級氧化反應池1座；終沉池外形尺寸為 D 47.0 m×4.5 m，表面負荷為0.6 m3/（m2·h ），終沉池4座。
3 工藝調試
3.1 PAFR調試
接種污泥取自原有厭氧池排出污泥，通過(guò)調節池提升泵將污泥提升至厭氧池。接種量SS以8~10 kg/m3（反應池）為宜。調試初期系統啟動(dòng)水量按照設計水量的30%，COD容積負荷在0.3~0.5 kg/m3左右。當COD去除率＞45%、出水VFA＜700 mg/L后，可以逐步提高進(jìn)水量，每次提高幅度宜在設計進(jìn)水量的10%左右。在調試初期，需加堿調節pH以確保厭氧出水pH在6.8~7.2。在污泥馴化階段，為加快污泥顆�；潭�，出水內循環(huán)量可控制在100%~150%左右。每周1次對厭氧池2、4、6、8、10 m高處的污泥層進(jìn)行取樣觀(guān)察，用100 mL量筒測定其5 min或30 min的沉降體積，分析其沉降性能。在運行過(guò)程中，根據厭氧微生物對m（COD）∶m（N）∶m（P）=350∶5∶1 的要求適量補充氮、磷。實(shí)際運行中氮源應適當提高，厭氧反應器出水NH4+-N在30 mg/L左右。
3.2 改良型氧化溝的調試
將好氧系統構筑物內充滿(mǎn)新鮮廢水，隨后投加好氧菌種，菌種可選擇污水處理廠(chǎng)二沉池的剩余污泥。與此同時(shí)，開(kāi)啟曝氣設備及污泥回流系統，使好氧系統處于循環(huán)悶曝狀態(tài)1～2 d左右。之后采取連續進(jìn)水方式，進(jìn)水量控制在設計流量的15%～30%，進(jìn)水COD在1 000 mg/L左右，二沉池的污泥大部分回流至好氧進(jìn)水單元。當生化系統COD去除率達到75%左右時(shí)，逐步增加好氧系統進(jìn)水量。調試運行過(guò)程中，應注意以下幾點(diǎn)：（1）控制生化系統的溫度在15~35 ℃；（2）污水pH保持在6.0~9.0；（3）營(yíng)養物的需要量約為m（COD）∶m（N）∶m（P）=100∶5∶1；（4）溶解氧一般應控制在2～4 mg/L；（5）定期或隨時(shí)調節回流比和回流量，污泥回流比在50%~100%左右；（6）調節M(mǎn)LSS和SV，控制剩余污泥的排放量，好氧系統設計MLSS為3 000～5 000 mg/L，SV30一般控制在50%以下。
4 調試過(guò)程中的問(wèn)題及相應對策
調試過(guò)程中存在的問(wèn)題及采取的相應對策：
（1）PAFR出水pH低，VFA異常升高。調試過(guò)程中，PAFR連續幾天出現出水pH低、VFA異常升高的情況。通過(guò)觀(guān)察對比每天的實(shí)驗記錄，發(fā)現該時(shí)期進(jìn)水pH與之前無(wú)明顯變化；通過(guò)對比每天的進(jìn)水水質(zhì)及水量發(fā)現，進(jìn)水水量基本維持恒定，但進(jìn)水負荷明顯升高。據此推測，上述情況可能是由于厭氧處理負荷過(guò)高導致有機酸積累引起的。
針對上述情況，在無(wú)法改變進(jìn)水水質(zhì)前提下，及時(shí)調整每天進(jìn)水量，保證每天進(jìn)入PAFR的總負荷基本恒定，同時(shí)增加厭氧污泥量。經(jīng)過(guò)幾天的調整，PAFR出水pH低、VFA異常升高的情況未再出現。
（2）改良型氧化溝ABR和氧化溝段均出現大量泡沫，氧化溝段出現部分污泥上浮。調試過(guò)程的一段時(shí)期內，ABR和氧化溝段出現大量泡沫，并且氧化溝段出現部分污泥上浮的情況。鏡檢觀(guān)察到活性污泥中含有大量的絲狀菌，據此判斷部分污泥上浮為絲狀菌大量繁殖引起的污泥膨脹。通過(guò)逐一排查引起污泥膨脹的因素，發(fā)現進(jìn)水中氮、磷營(yíng)養物質(zhì)投加及時(shí)，pH在正常范圍，溶解氧也基本維持在2.0～4.0 mg/L，由此最終確定污泥膨脹是由進(jìn)水有機物質(zhì)太少，生化池內F/M太低，導致微生物食料不足引起的；而大量泡沫的出現可能與系統的污泥停留時(shí)間較長(cháng)、污泥回流率較低有關(guān)。
針對上述情況，采取了以下措施：適當提高進(jìn)水負荷；加大排泥量，降低污泥齡，防止污泥老齡化；在A(yíng)BR和氧化溝池壁周邊增設噴淋裝置，通過(guò)噴灑水流或水珠打碎浮在水面的氣泡，減少泡沫。通過(guò)以上措施，ABR和氧化溝段出現大量泡沫及氧化溝段部分污泥上浮問(wèn)題基本得到解決，整個(gè)好氧系統逐漸趨于正常。
（3）二沉池大量污泥上浮。二沉池的排泥裝置采用的是雙周邊傳動(dòng)全橋式刮吸泥機，污水從池中心的進(jìn)水管導流筒擴散，均勻地向周邊輻射狀流出，呈懸浮狀的污泥經(jīng)沉淀后沉積于池底（池底基本保持水平），上清液通過(guò)溢流堰板由出水槽排出池外。雙周邊傳動(dòng)全橋式刮吸泥機主梁下部連接管路支架、污泥刮集泥斗、吸泥管路等，利用液位差通過(guò)虹吸管將集泥槽的污泥排至中心排泥管自吸式排泥。雖然該裝置無(wú)需動(dòng)力，運行費用低，但虹吸管和吸泥管路很容易出現漏氣的情況，虹吸被破壞，二沉池無(wú)法正常排泥。在調試運行初期，由于未能及時(shí)發(fā)現該問(wèn)題，導致二沉池的大量污泥沉積于池底，污泥在二沉池內停留時(shí)間過(guò)長(cháng)，發(fā)生酸化或反硝化反應導致大量污泥上浮。
基于上述情況，組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員集中檢修了所有刮吸泥機的吸泥管路，以避免管路漏氣情況的發(fā)生；同時(shí)加強了二沉池刮吸泥裝置的日常巡檢。通過(guò)以上措施，基本保證了二沉池的正常運行。
5 系統運行效果及處理成本分析
5.1 系統運行效果
本工程采用PAFR—改良型氧化溝—高級氧化工藝處理制漿造紙廢水取得較好的處理效果，出水水質(zhì)穩定，達到《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》（GB 3544—2008）的要求。系統運行效果見(jiàn)表 2。
| 處理單元 | COD | BOD 5 | SS | |
| 車(chē)間廢水 | 3000 | 1000 | 2500 | |
| 初沉池出水 | 1500 | 700 | 175 | |
| PAFR出水 | 825 | 420 | 100 | |
| 改良型氧化溝+二沉池出水 | 289 | 29.4 | 56 | |
| 高級氧化系統出水 | 60 | 18.9 | 25.2 |
將系統連續運行1周的各工段出水COD數據繪制成圖，如圖 3所示。
圖 3 系統連續運行1周各工段出水COD
由圖 3可知，系統進(jìn)水COD在1周內出現了一定幅度的波動(dòng)，其波動(dòng)范圍在2 100~3 500 mg/L。但經(jīng)過(guò)PAFR—改良型氧化溝—高級氧化工藝處理后，出水COD變化幅度不大，均維持在60 mg/L以下。據此推測，該組合工藝具有較強的耐沖擊力，不會(huì )因進(jìn)水負荷的波動(dòng)引起出水水質(zhì)的劇烈變化。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
5.2 運行成本分析
本廢水處理工程規模為100 000 m3/d。
5.2.1 電費
總裝機容量為6 029.7 kW，按實(shí)際運行功率4 639.0 kW核算，負荷系數取0.8，綜合電價(jià)按0.60元/（kW·h）計，則電費為4 639.0÷100 000×24×0.8×0.6 =0.534元/m3。
5.2.2 藥劑費
各項藥劑費用如表 3所示。
| 藥劑 | 單價(jià)/(元.t -1 ) | 消耗量/kg.m -3 | 價(jià)格/元.m -3 | |
| 物化加藥系統 | 聚合氯化鋁 | 1800 | 0.180 | 0.324 |
| 陰離子聚丙烯酰胺 | 15000 | 0.003 | 0.045 | |
| 硫酸根去除藥劑 | 0.150 | |||
| 營(yíng)養鹽 | 0.130 | |||
| 高級氧化系統 | 過(guò)氧化氫(27.5%) | 600 | 0.830 | 0.500 |
| 陽(yáng)離子聚丙烯酰胺 | 30000 | 0.001 | 0.030 | |
| 氯化亞鐵(FeCl 2 .4H 2 O) | 750 | 0.500 | 0.375 | |
| 片堿(NaOH) | 2200 | 0.103 | 0.227 |
由表 3經(jīng)計算可知，總的藥劑費用為1.781元/m3。
5.2.3 工資福利費
平均工資為1 000元/（月·人），職工定員為48人，工資福利費為1 000×48÷30÷100 000=0.016元/m3。
則該廢水處理工程直接運行費用為 0.534+1.781+0.016=2.331元/m3。
