胡光勇 云南省普洱市景谷縣云南云景林紙股份有限公司 云南 普洱（666400）

云南云景林紙股份有限公司（簡稱云景林紙）是一家林漿紙一體化的現(xiàn)代企業(yè)，以松木、桉木、竹子和雜木為原料，采用硫酸鹽法制漿，產(chǎn)能達(dá)到25萬t漿，3萬t生活用紙。企業(yè)二期擴(kuò)建改造后，制漿工藝采用三臺(tái)蒸煮鍋間歇蒸煮、一級(jí)三段篩選處理、氧脫木素、三段高溫漂白（Dht—EOP—D1）工藝技術(shù)。云景林紙的廢水主要來自制漿蒸煮、洗、選、漂工段、堿回收工段、備料工段污水以及各車間的生活廢水，由于生產(chǎn)原料的不同，廢水污染負(fù)荷波動(dòng)大。廢水中含有大量的可溶性有機(jī)物，特別是制漿漂白廢水有一定量的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素及其衍生物，具有較高的CODcr、色度及水溫等特點(diǎn)。二期擴(kuò)建配套污水處理系統(tǒng)采用卡魯塞爾氧化溝二級(jí)生化處理技術(shù),以及淺層氣浮三級(jí)物化處理技術(shù)，經(jīng)過兩年多的連續(xù)運(yùn)行表明,處理后的終端廢水排放指標(biāo)達(dá)到國家《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544-2008）標(biāo)準(zhǔn)要求，廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行效果良好。

1 工藝流程

1.1 廢水源水質(zhì)分析

云景林紙的廢水中污染物以生產(chǎn)原料（纖維素）為主，并含有部分其他的有機(jī)雜質(zhì)和泥沙等無機(jī)物；廢水中難生化降解物質(zhì)含量高，如木素和大分子碳水化合物等，色度高；流失的纖維素、半纖維素等多糖類物質(zhì)是構(gòu)成有機(jī)污染物的主要成分；其次是低含量有毒化學(xué)物質(zhì)，如氯化物、木素衍生物和氯代酚類等。廢水中含有大量的可溶性有機(jī)物，同時(shí)還含有一定的纖維素和半纖維素、木質(zhì)素及其衍生物，具有排放量大、污染負(fù)荷高、纖維懸浮物多等特點(diǎn)，主要含木質(zhì)素、殘堿、硫化物、氯化物等污染物，屬于高濃度的有機(jī)廢水[1]。云景林紙卡魯塞爾氧化溝設(shè)計(jì)參數(shù)：處理能力Q=18000m3/d，廢水源水質(zhì)參數(shù)：BOD＜500mg/L,CODcr＜1500mg/L,SS＜350mg/L,色度＜150倍，pH值：2-12，水溫＜65℃。出水水質(zhì):CODcr≤100mg/L，BOD≤20mg/L,SS≤50mg/L,色度＜50倍，pH值6～9。

1.2 工藝介紹

1.2.1 工藝流程

圖1工藝流程圖

1.2.2 工藝說明

（1）預(yù)處理

中段廢水經(jīng)匯水管道進(jìn)入預(yù)處理工序。廢水經(jīng)過機(jī)械格柵過濾去除粗大雜物，然后進(jìn)入中和池調(diào)節(jié)廢水的pH值，廢水自流至調(diào)節(jié)均質(zhì)池調(diào)節(jié)廢水的水量和水質(zhì)，后由冷卻提升泵提升至冷卻塔，降低水溫以滿足后續(xù)卡魯塞爾氧化溝進(jìn)行生物處理。如果生產(chǎn)系統(tǒng)及廢水處理系統(tǒng)出現(xiàn)廢水水質(zhì)較大波動(dòng)時(shí)，廢水可經(jīng)匯水管道直接進(jìn)入事故應(yīng)急池，待系統(tǒng)運(yùn)行正常后由事故應(yīng)急池用泵提升至廢水處理系統(tǒng)中。

（2）生物處理

生化處理工序主要是由卡魯塞爾氧化溝、輻流式二沉池及污泥回流系統(tǒng)組成的溝內(nèi)外循環(huán)處理系統(tǒng)。經(jīng)預(yù)處理后的廢水，自流至卡魯塞爾氧化溝。在氧化溝內(nèi)，由慢速表曝機(jī)曝氣并推動(dòng)水流在溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，形成曝氣機(jī)的前段好氧、后段缺氧（厭氧）。因此，卡式氧化溝工藝具有典型的缺氧—厭氧—好氧的交替循環(huán)過程。在卡式氧化溝的缺氧、厭氧區(qū)，通過厭氧反應(yīng)，可以使中段廢水中難以降解的木素及其衍生物等大分子鏈物質(zhì)部分分解為易于生化降解的小分子，這類小分子再通過好氧區(qū)，就比較容易降解去除。因此，卡式氧化溝工藝對(duì)于造紙廢水具有獨(dú)到的、較好的處理效果。氧化溝有較長的水力停留時(shí)間和較低的污泥負(fù)荷，因此也具有較強(qiáng)的耐水量、水質(zhì)沖擊能力。廢水經(jīng)氧化溝處理后，進(jìn)入二沉池泥水分離，上清液出水進(jìn)入深度處理單元進(jìn)一步處理。大部分污泥回流至氧化溝起活性生化化學(xué)作用。少量的剩余污泥已經(jīng)充分穩(wěn)定（泥齡30天以上），泵送至污泥濃縮池濃縮后進(jìn)行脫水處理[2]。

（3）深度處理

二沉池出水進(jìn)入氧化脫色池短暫停留，然后廢水流入氣浮提升池，經(jīng)提升泵提升經(jīng)過管道混合器加藥（絮凝劑）進(jìn)入超效淺層氣浮分離系統(tǒng)進(jìn)行固液分離，溶汽水采用氣浮處理后的清水，通過專用管道經(jīng)過回流水泵加壓至0.5-0.6kpa左右與壓縮空氣一起進(jìn)入強(qiáng)溶溶氣裝置中。使空氣在盡可能短的時(shí)間內(nèi)均勻迅速的溶解于水中，使之達(dá)到飽和狀態(tài)。然后通過消能釋放裝置使微小氣泡穩(wěn)定釋放于氣浮池底部的進(jìn)水管，并充分與原水混合（助凝劑），使其于水中的雜質(zhì)顆粒和絮體顆粒相粘附。通過池體上部的布水裝置均勻地分布于整個(gè)池體斷面上，通過微細(xì)泡自身的浮力將雜質(zhì)顆粒和絮體顆粒浮至水面上。浮渣由不停旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的螺旋狀除渣器刮起，靠重力通過專用管道自流進(jìn)入浮渣池，泵送至污泥濃縮池濃縮后進(jìn)行脫水處理。

2 卡魯塞爾氧化溝工藝及曝氣方式的特點(diǎn)

2.1 卡魯塞爾氧化溝工藝的特點(diǎn)

卡魯塞爾氧化溝工藝因其形成的獨(dú)特的流態(tài)和處理效果而受到重視和推廣。實(shí)踐證明卡魯塞爾氧化溝在工藝運(yùn)行上可根據(jù)廢水處理的不同要求組合成不同比例的缺（厭）氧—好氧—缺（厭）氧的生物處理流程。這種流程在缺（厭）氧條件下能把大分子量的長鏈有機(jī)物裂解成易于生物降解的低分子有機(jī)物。制漿造紙的中段廢水的有機(jī)污染物CODcr組成，含有纖維素、多糖、單糖、葡萄糖等的碳水化合物。而纖維素、多糖等成分，均為不易被好氧生物降解的物質(zhì)?？斎麪栄趸瘻瞎に囂幚淼娜保▍挘┭醵?，可以把大分子量的纖維素和多糖的分子鏈斷裂，形成易好氧生物降解的低分子量糖類?？斎麪栄趸瘻瞎に嚨倪@一特性，特別有利于制漿造紙中段廢水的處理，提高了CODcr的總?cè)コ省?/p>

由預(yù)處理后的廢水，先進(jìn)入氧化溝的缺（厭）氧段，缺（厭）氧段形成了動(dòng)態(tài)酸化池。在水解酸化的作用下，pH值可降低，同時(shí)降解部分大分子有機(jī)物及斷裂大分子鏈。接著廢水和活性污泥的混合液經(jīng)過倒傘表面曝氣機(jī)充氧后進(jìn)入完全混合的好氧曝氣區(qū)，由于在缺（厭）氧段廢水中的氧含量極低，因而此時(shí)經(jīng)過曝氣機(jī)時(shí)廢水的氧吸收效率很高，提高了曝氣充氧效率。在倒傘表面曝氣機(jī)產(chǎn)生的提升混合、推流和曝氣功能的作用下，充分吸氧的廢水和生物污泥的混合液被葉輪推動(dòng)向前流動(dòng)，與曝氣溶氧充分混合，形成氧化溝的好氧處理段，使大量有機(jī)物在好氧生物作用下降解成二氧化碳和水。由于卡魯塞爾氧化溝工藝活性污泥的含量高（達(dá)4000-6000mg/L）,隨著混合液的流動(dòng)和活性污泥好氧處理的進(jìn)行，混合液中的氧含量被快速消耗，當(dāng)水中溶解氧低至0.5mg/L時(shí)混合液進(jìn)入缺氧處理段，根據(jù)處理廢水的性質(zhì)和要求不同，運(yùn)行中調(diào)整曝氣和工藝運(yùn)行，可使廢水混合液中溶氧進(jìn)一步下降到0.2mg/L以下，從而形成深度缺（厭）氧的處理環(huán)境，此時(shí)在相應(yīng)的生物體作用下會(huì)產(chǎn)生缺氧甚至水解酸化的初步厭氧反應(yīng)，裂解不宜被好氧微生物分解的大分子有機(jī)污染物。隨后在經(jīng)過倒傘表面曝氣機(jī)充氧后，又進(jìn)入混合曝氣區(qū)形成的好氧處理段。從而在氧化溝中形成循環(huán)的缺（厭）氧—好氧處理區(qū)段，廢水混合液在推流過程中不斷經(jīng)過循環(huán)，一方面能夠提高對(duì)高分子難降解的有機(jī)污染物的去除率，另一方面缺（厭）氧—好氧的處理循環(huán)運(yùn)行控制條件下，能夠有效地避免污泥膨脹，確保出水穩(wěn)定。在卡魯塞爾氧化溝的出水區(qū)，處理后的廢水在電動(dòng)調(diào)節(jié)堰板調(diào)節(jié)的水位出水，至二次沉淀池進(jìn)行泥水分離。根據(jù)廢水的性質(zhì)和處理情況決定回流活性污泥的總量，沉降分離后的活性污泥回流至氧化溝，其余剩余污泥送入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后脫水外運(yùn)。

2.2 曝氣方式和設(shè)備的特點(diǎn)

卡魯塞爾氧化溝采用表面曝氣方式，配備專業(yè)匹配設(shè)計(jì)的慢速倒傘表面曝氣機(jī)。其主要特點(diǎn)是：

（1）表面曝氣方式，沒有常規(guī)水下曝氣設(shè)備如曝氣頭的曝氣孔堵塞和維修困難等問題，特別適用于懸浮物含量較高的制漿造紙中段廢水處理的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）倒傘表面曝氣機(jī)設(shè)備集曝氣、推流和提升混合三種功能于一身，處理效率高，完全滿足卡魯塞爾氧化溝工藝的要求，專業(yè)設(shè)計(jì)的葉輪形狀和卡魯塞爾氧化溝的溝型設(shè)計(jì)相匹配，實(shí)現(xiàn)了工藝和設(shè)備的完美結(jié)合，確保實(shí)現(xiàn)卡魯塞爾氧化溝獨(dú)特的工藝特性和運(yùn)行處理效果。

（3）只需配備倒傘表面曝氣機(jī)，無需配備鼓風(fēng)機(jī)、曝氣頭、水下推流設(shè)備等，簡化工藝運(yùn)行與設(shè)備管理，節(jié)省設(shè)備投資，降低運(yùn)行成本。

（4）倒傘表面曝氣機(jī)除葉輪外，其他主要部件均安置于池頂平臺(tái)上，不與污水接觸，工作環(huán)境合理，維護(hù)簡便，極少維修。

（5）倒傘表面曝氣機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)采用整體立軸方式布置，機(jī)械受力合理，設(shè)備使用壽命長且易于維修管理，確保長期穩(wěn)定運(yùn)行。

3 高效淺層氣浮技術(shù)

3.1 超效淺層氣浮系統(tǒng)工作原理

污水處理方法，按其作用的原理和去除的對(duì)象可分為物理法、化學(xué)法和生物法等。溶氣氣浮就是設(shè)法在待處理的水中通入大量密集的微細(xì)氣泡，使其與雜質(zhì)、絮?；ハ嗾掣叫纬烧w比重小于水的浮體，從而依靠浮力上至水面，以完成固、液，液、液分離的凈水方法。同時(shí)通過特殊結(jié)構(gòu)的溶氣管產(chǎn)生的微細(xì)氣泡直徑可達(dá)到5μm,微氣泡的總面積呈幾何數(shù)增加，至少增加幾百倍，這些集成的大量微氣泡改變了水的表面張力，有利吸附有色基團(tuán)及部分親水性膠體，使凈化效率得以大幅提高，同時(shí)PAC、PAM的投加量得以降低或無需投加。[3]

3.2 超效淺層氣浮池溶氣系統(tǒng)原理

溶氣系統(tǒng)是整個(gè)氣浮工藝的關(guān)鍵部分，溶氣系統(tǒng)產(chǎn)生微細(xì)氣泡的質(zhì)量直接影響氣浮效果。本系統(tǒng)的溶氣原理（見圖2），采用特殊的結(jié)構(gòu)，超效微氧化強(qiáng)溶溶氣裝置的體積僅為溶氣罐體積的1/15（相同處理量相比），但溶氣質(zhì)量、操作、維護(hù)都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于溶氣罐。在超效微氧化強(qiáng)溶溶氣裝置中,壓縮空氣被加到水中；通過溶氣水加壓至5.5kg/cm2；在超效微氧化強(qiáng)溶溶氣裝置里水在5.0kg/cm2壓力下停留10～15s,這樣空氣便溶解到水中；壓力水通過專用溶氣釋放裝置后，溶氣水被消能釋放，水中將釋放出多余的空氣，這樣在通過液體時(shí)小氣泡自然地形成，且氣泡非常小。新型溶氣釋放器采用國外先進(jìn)技術(shù)，微氣泡直徑可達(dá)1～5μm，直徑1～3μm的氣泡占總數(shù)的80%以上，達(dá)到國內(nèi)國際的先進(jìn)水平，溶氣水和藥劑加入點(diǎn)的合理選用，保證實(shí)現(xiàn)共聚氣浮。

圖2氣浮工藝原理圖

4 實(shí)際運(yùn)行效果

4.1 卡魯塞爾氧化溝運(yùn)行實(shí)效

4.1.1 具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力

從工藝特征分析，卡魯塞爾氧化溝是一個(gè)多溝串聯(lián)的生化處理系統(tǒng)，進(jìn)入溝內(nèi)的污水與溝內(nèi)活性污泥混合后在氧化溝內(nèi)作連續(xù)的循環(huán)流動(dòng)。由于廢水在氧化溝內(nèi)的停留時(shí)間較長，處理制漿造紙中段廢水停留時(shí)間在24h以上，而且表面曝氣機(jī)具有強(qiáng)大的攪拌和提升混合能力，因此，原水一進(jìn)入氧化溝，就會(huì)被幾十倍甚至上百倍的循環(huán)流量所稀釋，沖擊負(fù)荷明顯降低。同時(shí)由于卡氏氧化溝特有的缺（厭）氧—好氧交替循環(huán)的工藝特征，具有提高污泥濃度的合理空間，制漿造紙廢水處理系統(tǒng)活性污泥的濃度在3000-6000mg/L，遠(yuǎn)大于常規(guī)活性污泥處理工藝，因此同等條件下系統(tǒng)污泥負(fù)荷較低，耐沖擊負(fù)荷的能力提高。

4.1.2 運(yùn)行效率高，工藝簡便

CODcr去除效率高，抗高負(fù)荷沖擊，工藝簡便，運(yùn)行效果穩(wěn)定 見表1。在倒傘表曝機(jī)曝氣設(shè)備和氧化溝流態(tài)作用下，使循環(huán)的水流保持適宜的流速在氧化溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，并在池內(nèi)形成多重的缺（厭）氧/好氧處理區(qū)域，從而形成了獨(dú)特的生化處理環(huán)境和效果，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的水解酸化與好氧分解的有機(jī)結(jié)合，加強(qiáng)了對(duì)難降解有機(jī)物的去除，提高生化系統(tǒng)的有機(jī)物去除效率，確保達(dá)到最佳的生化處理效果。

4.1.3 機(jī)械設(shè)備少，易于控制

卡魯塞爾氧化溝溝形狹長，曝氣充氧采用曝氣、提升混合和推流特性的倒傘表曝機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備少，一方面節(jié)約能耗及日常運(yùn)行管理簡單方便，另一方面提高了運(yùn)行可靠性。狹長的溝形與專用倒傘表面曝氣機(jī)的結(jié)合，在氧化溝內(nèi)產(chǎn)生了可人工控制的缺（厭）氧/好氧區(qū)域，可根據(jù)廢水的情況在實(shí)際運(yùn)行過程中對(duì)工藝運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，強(qiáng)化生化處理系統(tǒng)的污染物去除效率，大大節(jié)省了總的運(yùn)行費(fèi)用。

表1卡魯塞爾氧化溝效率表

4.2 氣浮工藝運(yùn)行實(shí)效

本系統(tǒng)采用“淺池理論”、“零速度原理”和新容器原理設(shè)計(jì)，停留時(shí)間短，僅有3~5min，表面復(fù)合高達(dá)9.6~12m3/m2.h,占地面積小，池深僅為700-1000mm，出渣含固量可以高達(dá)2%~5%，懸浮物去除率可達(dá)98%，出水懸浮物可低于100mg/L,強(qiáng)制布水，進(jìn)出水都有靜態(tài)的，微細(xì)氣泡于絮粒的粘附發(fā)生在包括接觸區(qū)在內(nèi)的整個(gè)氣浮分離強(qiáng)制布水，容器管設(shè)計(jì)獨(dú)特，體積小，容器效率高，容器水和藥劑加入點(diǎn)的合理選用，保證實(shí)現(xiàn)共聚氣浮，設(shè)備輕巧、效率高、穩(wěn)定性高。氣浮效率見表2。

表2氣浮效率表

5 結(jié)論

卡魯塞爾氧化溝運(yùn)行負(fù)荷并非越低越好，運(yùn)行表明，此氧化溝運(yùn)行負(fù)荷按照設(shè)計(jì)能力的85%（水量：16000m3/d、CODcr＜1200mg/L）控制，運(yùn)行處理效果最佳，污泥濃度控制在3000-6000mg/L。

總之，采用卡魯塞爾氧化溝工藝作為木漿廢水的生化處理段，工藝運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、管理方便，運(yùn)行費(fèi)用經(jīng)濟(jì)。云景林紙廢水排放值達(dá)到：BOD5＜10mg/L、CODcr＜70mg/L、SS＜30mg/L、色度＜20倍、pH值6.5-8、噸漿紙廢水量＜40m3/t。

卡魯塞爾氧化溝在實(shí)際運(yùn)行過程中也存在一些問題。

5.1 污泥膨脹控制

當(dāng)廢水中的碳水化合物較多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化溝中污泥負(fù)荷過高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹。[4]微生物的負(fù)荷高，細(xì)菌吸取了大量營養(yǎng)物質(zhì)，由于代謝速度較慢，積累起大量高粘性的多糖類物質(zhì)，使活性污泥的表面附著水增加，SVI值升高，致使污泥膨脹。針對(duì)污泥膨脹的不同原因，采取不同的解決辦法：由于缺氧造成的，就增加曝氣量或者減輕污染負(fù)荷，水溫高造成的就降低水溫，適當(dāng)降低MLSS（控制污泥回流量），使需氧量減少；污泥濃度低負(fù)荷過高，提高M(jìn)LSS，以調(diào)整負(fù)荷，必要時(shí)停止進(jìn)水對(duì)生物處理系統(tǒng)連續(xù)曝氣；通過投加氮肥、磷肥，調(diào)整混合液中的營養(yǎng)物質(zhì)平衡（BOD5:N:P=100:5:1）；pH值過低，投加堿調(diào)節(jié)。

5.2 泡沫控制

由于進(jìn)水污染負(fù)荷高，含纖維素、半纖維素等多糖類物質(zhì)，處理系統(tǒng)不能完全有效地將其除去，部分多糖類物質(zhì)富集于污泥中，經(jīng)倒傘充氧攪拌，產(chǎn)生大量泡沫；泥齡偏長，污泥老化，也易產(chǎn)生泡沫。[5]針對(duì)泡沫產(chǎn)生的起因，采取不同對(duì)策：用表面噴淋水或消泡劑去除泡沫，調(diào)整減小污染負(fù)荷。

5.3 污泥上浮控制

水溫過熱，超過45℃使活性污泥中大部份微生物死亡而上??；曝氣時(shí)間過長，在池中發(fā)生高度硝化作用，使硝酸鹽濃度高，在二沉池發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生氮?dú)猓刮勰嗌细4]；pH值過高或過低，影響活性污泥微生物胞外酶及存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁里酶的催化作用以及微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，微生物死亡以致發(fā)生污泥上浮。針對(duì)污泥上浮的起因，采取相應(yīng)對(duì)策，設(shè)法改善池內(nèi)條件控制活性污泥上浮。

〔1〕王如一,方偉忠.制漿造紙廢水深度處理技術(shù)的發(fā)展〔J〕.湖南造紙,2010,02：25～27.

〔2〕馬延中,荊柯舜,王國卿,張勇,王波.氨綸化工廢水處理的工藝實(shí)踐〔J〕.山東化工,2008,07：15

〔3〕陸吉明.無錫滬東麥斯特全新深度處理技術(shù)及應(yīng)用[J].造紙信息，2009，03：10

〔4〕張曉紅.卡魯塞爾氧化溝技術(shù)研究 [J].科技致富向?qū)В?010，11：05

〔5〕陸子程.氧化溝工藝在污水處理廠中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2013，07：25