楊日升，林榮珍，馬 步

（廣西糖業(yè)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530022）

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民物質(zhì)和文化的生活水平越來越高，人們對(duì)生活用紙的需求量也隨著增大，生活用紙已經(jīng)成為國民生活必需品。甘蔗渣漿是生產(chǎn)生活用紙的優(yōu)質(zhì)原料之一，甘蔗渣造紙具有重要生態(tài)環(huán)保意義，因此國家提倡和鼓勵(lì)綜合利用甘蔗渣造紙。但傳統(tǒng)的蔗渣造紙是耗水大戶，能耗高且化學(xué)品消耗大，產(chǎn)生大量污染物，對(duì)環(huán)境造成一定的危害。據(jù)2018/2019年廣西糖業(yè)年報(bào)制糖期數(shù)據(jù)，廣西全區(qū)甘蔗種植面積約1115萬畝，年產(chǎn)原料蔗5473萬噸，蔗渣打包量250萬噸左右，可產(chǎn)漂白甘蔗渣絕干漿60多萬噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)造紙廢水量占全國工業(yè)廢水總排放量的18.0%，COD 排放總量占全國工業(yè)排放量23.0%［1］，因此做好甘蔗渣制漿造紙廢水處理工作，成為發(fā)展甘蔗渣制漿造紙產(chǎn)業(yè)的必然需要。

甘蔗渣制漿造紙污水主要來源：甘蔗渣保存需要一直淋水保持含水分70%左右，淋水過程滲出含糖等有機(jī)成分的高濃度淋蔗渣廢水、制漿過程產(chǎn)生大量中段廢水，即含酸性廢水、堿性廢水，蔗渣洗滌污水、堿回收污水、生活污水等，這些廢水直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，必須進(jìn)行處理，達(dá)到國際制漿造紙業(yè)工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)要求才能排入接納水體環(huán)境中，見表1。

表1 廢水水質(zhì)水量

1 污水處理工藝的選擇

1.1 使用厭氧處理工藝處理高濃度淋蔗渣廢水

高濃度淋蔗渣廢水處理是蔗渣造紙清潔生產(chǎn)的一個(gè)重要方面，為保護(hù)蔗渣在堆放過程中纖維的完好性，提高蔗渣造紙的檔次，蔗渣在堆放過程中需淋水，噴淋水會(huì)將蔗渣中的殘?zhí)侵脫Q出來，造成蔗渣噴淋水COD含量高，由于蔗渣中的殘余糖分及有機(jī)物的發(fā)酵作用，使得淋蔗渣廢水含有很高的有機(jī)污染物，廢水中的COD 達(dá)8000~10000mg/L，B/C為0.55以上，適宜于生化處理。廣西貴港某紙廠有淋蔗渣廢水厭氧處理的成功先例，事實(shí)已證明選擇厭氧處理淋蔗渣廢水是切實(shí)可行的。厭氧處理淋蔗渣廢水的過程，會(huì)產(chǎn)生大量的沼氣，可用沼氣代替部分煤燒鍋爐發(fā)電，采用高效厭氧技術(shù)回收高濃度淋蔗渣廢水的生物能沼氣這一清潔能源，不僅有環(huán)境效益還有經(jīng)濟(jì)效益。

1.1.1 厭氧反應(yīng)器的選擇

厭氧處理高濃度有機(jī)廢水的關(guān)鍵是厭氧反應(yīng)器的選擇，厭氧反應(yīng)器的種類有接觸式消化厭氧反應(yīng)器、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）、上流式厭氧過濾器（AF）、厭氧復(fù)合床反應(yīng)器（USF）、顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器（EGSB）、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）等多種方式。厭氧反應(yīng)工藝在發(fā)展歷程上，出現(xiàn)過諸如接觸反應(yīng)、過濾膜法、流化床等許多種工藝，但70年代中期，荷蘭瓦格寧根（Wageningen）大學(xué)的萊丁格（Lettinga）教授發(fā)明的以厭氧顆粒污泥為特征的UASB反應(yīng)器，以其高負(fù)荷、高效率的特點(diǎn)，迅速得到了推廣。UASB最早的工業(yè)應(yīng)用是在制糖業(yè)，而在造紙行業(yè)，則是帕克公司于1983年首先應(yīng)用于荷蘭的Roermond造紙廠，并以其顯著的成效受到了歡迎［2］，至今UASB工藝已在造紙行業(yè)厭氧污水處理中占75%以上的份額。而荷蘭帕克公司以BIOPAQ為品牌的厭氧技術(shù)，達(dá)到了全球公認(rèn)的最高水平。分析廣西貴港某造紙廠在用IC反應(yīng)器運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，IC厭氧反應(yīng)5小時(shí)的停留時(shí)間可以達(dá)到室內(nèi)24小時(shí)的反應(yīng)效果。

通過比較各種厭氧反應(yīng)器的特點(diǎn)，本項(xiàng)目選擇了廣西某環(huán)境公司第三代IC內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器UMIC作為厭氧處理的設(shè)備，厭氧COD 容積負(fù)荷高達(dá)30kg/m3d，設(shè)備內(nèi)無運(yùn)轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行穩(wěn)定。采用UMIC反應(yīng)器可獲得較高的COD去除率，可得到較高的沼氣產(chǎn)量，在榨季每去除1kgCOD可獲得0.46m3沼氣能源，在非榨季每去除1kgCOD可獲得約0.36m3沼氣能源。反應(yīng)器設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為25kgCOD/m3/d，能在10kgCOD/m3/d以下或30～45kgCOD/m3/d的極端負(fù)荷下正常運(yùn)行。

1.1.2 厭氧工藝實(shí)施流程

厭氧實(shí)施方案見表2。

表2 厭氧進(jìn)水、出水水質(zhì)及處理水量

厭氧反應(yīng)器工藝流程主要包括集水井、斜網(wǎng)過濾、調(diào)節(jié)預(yù)酸化池、循環(huán)塔、UMIC反應(yīng)器、氣浮池、沼氣處理、廢氣處理及化學(xué)品制備等工序。

集水井的池容為45m3。集水井裝有一臺(tái)液位計(jì)以連續(xù)監(jiān)測(cè)其液位，污水自集水罐由調(diào)節(jié)預(yù)酸化進(jìn)料泵提升至斜濾網(wǎng)過濾后進(jìn)入預(yù)酸化池。

蔗渣污水需要利用斜濾網(wǎng)進(jìn)行過濾處理，除掉部分懸浮物質(zhì)，以減少對(duì)后續(xù)系統(tǒng)的沖擊。斜濾網(wǎng)的孔徑為80目，經(jīng)過濾網(wǎng)被截留的大部分SS主要是蔗渣，過濾網(wǎng)面積為48m2。

厭氧處理的適宜溫度為35~38℃，而蔗渣廢水在冬季負(fù)荷最高，溫度最低，堿回收車間有污冷凝水，溫度高有利于調(diào)節(jié)溫度，提高處理效果，加入堿回收車間有污冷凝水60m3/h。

廢水經(jīng)過兩級(jí)厭氧處理。在第一級(jí)調(diào)節(jié)預(yù)酸化池中，廢水水量水質(zhì)得到調(diào)節(jié)并進(jìn)行預(yù)酸化；在第二級(jí)UMIC內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器中，大部分有機(jī)污染物被最終轉(zhuǎn)化為沼氣。

為了緩沖生產(chǎn)帶來的廢水水質(zhì)水量波動(dòng)，設(shè)計(jì)了具有2個(gè)小時(shí)停留時(shí)間的調(diào)節(jié)預(yù)酸化池，以平衡水質(zhì)水量。依靠提升泵，廢水進(jìn)入?yún)捬跆幚硐到y(tǒng)。

污水自調(diào)節(jié)池輸入1座直徑為12.8m，高度為26m的UMIC反應(yīng)器，變頻控制UMIC反應(yīng)器的進(jìn)水，以保持一個(gè)恒定的輸入流量。UMIC反應(yīng)器的出水自頂部集水槽溢流出，在保證恒定的進(jìn)水流量的條件下，一部分出水經(jīng)分配立管與進(jìn)水混合，另一部分出水進(jìn)入循環(huán)塔。整個(gè)UMIC反應(yīng)器內(nèi)部沒有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，不消耗額外的電能。

厭氧反應(yīng)器出水入循環(huán)塔，部分循環(huán)，部分至除氣浮池的。直徑為11.5m，高度為24m的循環(huán)塔有效容積為2000m3。循環(huán)塔能對(duì)UMIC反應(yīng)器內(nèi)的生化過程起到非常穩(wěn)定的作用，讓預(yù)酸化污水與UMIC反應(yīng)器出水進(jìn)行混合，不僅能大大降低堿用量，而且水量不足的階段，依舊能保證順利運(yùn)行。

為保證后續(xù)好氧處理的高效性，設(shè)立渦凹?xì)飧〕龖腋∥锍爻捬醍a(chǎn)生的懸浮物，該池置于污泥池頂部，尺寸為15m×8m×15m，處理厭氧出水，除去SS及臭味，SS除去率≥95%，確保好氧生物處理穩(wěn)定性。配置污泥刮渣機(jī)L=8m。

UMIC反應(yīng)器在處理污水過程中產(chǎn)生沼氣，產(chǎn)生的沼氣量取決于UMIC反應(yīng)器的COD負(fù)荷。沼氣在UMIC反應(yīng)器頂部的氣液分離器收集進(jìn)入沼氣穩(wěn)壓柜，穩(wěn)壓柜頂部浮動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)25~30Mbar的表壓。沼氣具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可以凈化后替代天然氣。本工程沼氣可用于替代部分煤用于鍋爐，在榨季每天的沼氣熱量約等于20噸標(biāo)煤。

1．2 使用活性污泥法處理廢水

好氧工藝是傳統(tǒng)的工藝，常用的有活性污泥法、SBR、CASS、生化生物濾池、水解-好氧等系統(tǒng)。對(duì)制漿造紙廠設(shè)計(jì)初期應(yīng)用較多的百樂克、卡魯塞爾氧化溝和SBR三種工藝進(jìn)行參考和對(duì)比分析。

1.2.1 百樂克污水處理工藝

百樂克污水處理工藝是起源于歐洲的技術(shù)，采用低活性污泥工藝，由于微生物把污染物當(dāng)作養(yǎng)料來吸收，廢水中的污染物被相對(duì)極大量的微生物吸收分解，出水水質(zhì)好，工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔高效，不需要復(fù)雜的管理。項(xiàng)目設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷為0.12kgBOD5/（kgMLSS·d），體積負(fù)荷為0.5kgBOD5/（m3·d），污泥濃度MLSS為4g/L，污泥齡為10天以上，好氧部分預(yù)算運(yùn)行費(fèi)用約為0.6元/噸水。

百樂克工藝采用擺動(dòng)式曝氣鏈及微孔曝氣頭，充氧效率高，工藝設(shè)備較先進(jìn)，處理能力強(qiáng)，出水水質(zhì)好，運(yùn)行費(fèi)用少等優(yōu)勢(shì)。但該技術(shù)從廣西南寧某造紙廠運(yùn)行情況來看，曝氣鏈有打結(jié)現(xiàn)象，且曝氣頭易堵塞不易處理，導(dǎo)致該工藝在該廠被推流曝氣工藝所取代。

1.2.2 卡魯塞爾氧化溝工藝

卡魯塞爾氧化溝是采用荷蘭的廢水處理技術(shù)，是二級(jí)污水處理技術(shù)中最先進(jìn)的生物處理系統(tǒng)之一，氧化溝技術(shù)歷史悠久，已得到不斷的完善和發(fā)展，卡魯塞爾氧化溝廢水處理工藝的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、操作容易、無需污泥消化池。BOD去除率可以達(dá)到90%以上，進(jìn)水和出水完全混合回流，能承受水質(zhì)、水量大幅變化的沖擊，對(duì)濃度較高的有機(jī)廢水有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。主要因?yàn)檠趸瘻纤νＡ魰r(shí)間和泥齡長，循環(huán)稀釋水量大?？梢猿酌摰?，通過氧化溝中曝氣機(jī)的開關(guān)控制好氧、缺氧環(huán)境的變化，達(dá)到除磷脫氮的目的，脫氮效率一般大于80%，但要達(dá)到較高的除磷效果則需要采取另外措施［3］。

該工藝基建投資相對(duì)較少。設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷為0.26kgBOD5/（kgMLSS·d）， 容 積 負(fù) 荷 為 1.3 kgBOD5/（m3·d），污泥濃度MLSS為5g/L，污泥齡為5～8天，從參數(shù)看氧化溝污泥負(fù)荷高、污泥齡短、產(chǎn)泥量多、污泥處理費(fèi)用較高，好氧部分預(yù)算運(yùn)行費(fèi)用約為0.6元/噸水。

1.2.3 SBR工藝

SBR工藝是序列間歇式活性污泥的簡(jiǎn)稱，是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理工藝技術(shù)，SBR工藝將均化、初沉、生物降解、二沉池等功能集在一池內(nèi)，無污泥回流系統(tǒng)。特點(diǎn)是理想的推流過程使生化反應(yīng)動(dòng)力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，有良好的脫氮效果，污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，效率高，出水水質(zhì)好，具有較好水量、有機(jī)物抵抗能力。各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作和維護(hù)、管理，擴(kuò)建和改造容易。設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)為污泥負(fù)荷0.14kgBOD5/（kgMLSS·d），污泥濃度MLSS為3g/L，泥齡是30天，單池每周期為12h。

SBR工藝所需要的池子較多，基建費(fèi)用投入大。曝氣管固定在水下，維修需要抽空池子，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，如果采用懸吊式安裝，工程量會(huì)相當(dāng)大，不適合本規(guī)模污水處理現(xiàn)場(chǎng)情況。好氧部分預(yù)算運(yùn)行費(fèi)用約為0.7元/噸水。

1.2.4 好氧工藝的選擇

經(jīng)過對(duì)以上三種廢水處理方案的匯總分析，理論上都可以達(dá)到出水要求。經(jīng)多方考慮，選擇了卡魯塞爾氧化溝工藝，并對(duì)工藝進(jìn)行了改良，增設(shè)了缺氧AB池，命名為AO-氧化溝工藝，采用了推流曝氣方式進(jìn)行充氧，增設(shè)了深度處理池，確保污水達(dá)標(biāo)排放。

2 好氧項(xiàng)目的實(shí)施

2.1 工藝流程圖

圖1為好氧項(xiàng)目工藝流程圖。

圖1 工藝流程圖

2.2 主要構(gòu)筑物表和設(shè)備表

表3為項(xiàng)目主要構(gòu)筑物，表4為項(xiàng)目主要設(shè)備。

2.3 設(shè)計(jì)處理量及最終出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目好氧處理系統(tǒng)處理水量按45000m3/d 設(shè)計(jì)。主要污染物濃度指標(biāo)見表5。

2.4 工藝分析

2.4.1 燃煤鍋爐煙氣預(yù)處理

中段廢水中含有大量蔗渣纖維和木素等，色度高，有一定的毒性。在工藝選擇上首先去除懸浮物，再利用燃煤鍋爐煙氣中的SO2、NOx、CO2等氣體以廢治廢的方法降低廢水色度，除去毒性物質(zhì)。煙氣與中段廢水發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)，可除去廢水中的有機(jī)物及色度，從而達(dá)到以廢治廢相互凈化的綜合利用目的，使中段廢水得到凈化的同時(shí)煙氣也得到脫硫除塵。

2.4.2 AB-O氧化溝工藝分析

2.4.2.1 AB-O氧化溝工藝特點(diǎn)

活性污泥法主要利用水中繁殖的大量生物凝聚成聚體，吸附和分解有機(jī)物，其過程復(fù)雜，主要包括吸附和氧化兩個(gè)過程。吸附達(dá)到飽和后，污泥失去活性，經(jīng)過氧化除去吸附的有機(jī)物后，污泥重現(xiàn)活性，恢復(fù)吸附和氧化能力?；钚晕勰喾ㄗ鳛橐环N生物法，其處理效果受到很多條件的影響，其中最關(guān)鍵是曝氣設(shè)備，曝氣設(shè)備的供氧效率及維護(hù)是活性污泥法的關(guān)鍵因素。在氧化溝的基礎(chǔ)上引進(jìn)愛爾氧表曝機(jī)改良AB-O活性污泥法充分保證了混合的均勻，并產(chǎn)生一個(gè)足夠大的水平流速以及一定的紊流以保證在流動(dòng)過程中污泥不沉降。當(dāng)污水環(huán)繞氧化溝流動(dòng)時(shí)，微生物會(huì)降解有機(jī)物和含氮污物。在具備優(yōu)良工藝性能的同時(shí)，通過采用專用的水力模型和設(shè)計(jì)，還可實(shí)現(xiàn)愛爾氧表曝機(jī)在充氧、推流和混合三方面能量的最優(yōu)分配，從而使改良AB-O氧化溝系統(tǒng)具備良好的水力特。

表3 主要構(gòu)筑物表

表4 主要設(shè)備表

表5 主要污染物濃度指標(biāo)

因?yàn)锳B-O氧化溝的進(jìn)水與出水完全混合，溝中渠道的斷面流量非常大，為進(jìn)水流量的20~50倍，這樣進(jìn)水在很短時(shí)間內(nèi)就可以與池內(nèi)大量的水完全混合得到稀釋，因而系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，保證了系統(tǒng)運(yùn)行處理的穩(wěn)定性和可靠性。這對(duì)于制漿造紙等工業(yè)廢水的處理尤為重要，因?yàn)樵诠I(yè)廢水的排放中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)沖擊負(fù)荷的現(xiàn)象。由于AB-O氧化溝的這種特點(diǎn)，即便在進(jìn)水負(fù)荷波動(dòng)的情況下，它仍可保證穩(wěn)定的出水水質(zhì)。

2.4.2.2 AB-O氧化溝工藝優(yōu)點(diǎn)

第一，構(gòu)筑物少、流程簡(jiǎn)單，比傳統(tǒng)活性污泥法少建污泥消化池、鼓風(fēng)機(jī)房等。雖然改良型AB-O活性污泥法曝氣時(shí)間長、容積大，但整個(gè)處理廠占地與傳統(tǒng)活性污泥法相比并不增加。

第二，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，前置AB反應(yīng)段，滿足COD、SS的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，電耗少，運(yùn)行費(fèi)用低，對(duì)高濃度工業(yè)廢水有稀釋能力，即能承受水量、水質(zhì)的沖擊負(fù)荷，對(duì)不易生物降解的有機(jī)物也有較好的處理效果。

第三，前置AB工藝可以有效的解決活性污泥法常見的絲狀菌膨脹問題。

第四，與不便維護(hù)的鼓風(fēng)曝氣頭相比，表曝機(jī)堅(jiān)固耐用，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維修容易。

2.4.2.3 AB工藝原理

防止污泥膨脹反應(yīng)器的開發(fā)，源自于在許多工業(yè)廢水處理廠的運(yùn)行過程中經(jīng)常受到污泥膨脹問題的困擾，結(jié)果導(dǎo)致生物質(zhì)的流失和出水水質(zhì)的惡化。沉降性能很差的絲狀菌經(jīng)常是造成這種現(xiàn)象的原因。經(jīng)過長期的實(shí)驗(yàn)研究和廣泛的工程經(jīng)驗(yàn)，提出采用預(yù)曝氣的方式來解決污泥膨脹的問題。在造紙廢水處理工程中的實(shí)際應(yīng)用表明采用AB段，防止污泥膨脹可徹底消除絲狀菌的影響。AB 工藝的原理在于通過快速生長的微生物消耗易生物降解的COD，而將相對(duì)較難降解的COD 留至后續(xù)的處理單元，從而通過去除水中絲狀菌賴以生存的易降解COD 而消除其過度生長。AB 段的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以減少下一個(gè)生物處理構(gòu)筑物－氧化池的容積。當(dāng)采用氧化池并結(jié)合AB 段時(shí)其系統(tǒng)總?cè)莘e比單獨(dú)采用氧化池的容積減少約25%。另外，通過引入AB段還可使系統(tǒng)的污泥產(chǎn)量大大減少。除此之外，采用AB工藝還有以下優(yōu)勢(shì)。

第一，AB的建造簡(jiǎn)單，因而投資低廉。AB的建造十分容易并無需設(shè)置復(fù)雜和昂貴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，它能夠與氧化溝工藝很好地結(jié)合。

第二，由于AB單元的設(shè)置消除了污泥膨脹的顧慮，在后續(xù)的氧化溝單元中可采用較高的污泥負(fù)荷（F/M比)而出水仍維持較好的水質(zhì)，這大大減少了曝氣所需的池容。

第三，在需氧量方面，由于AB工藝中的微生物主要是自由游動(dòng)菌，其中的污水不像常規(guī)曝氣池中那樣“粘稠”，所以在AB單元中，氧的傳遞和轉(zhuǎn)移速率較高，這將使得AB池的系數(shù)顯著提高，當(dāng)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況需氧量SOR時(shí)，需氧量有所減少。由于在AB工藝中非常適宜的充氧條件（較高的系數(shù)），同時(shí)在氧化溝工藝中采用較高的設(shè)計(jì)負(fù)荷，可進(jìn)一步降低系統(tǒng)的需氧量，最高達(dá)20%，從而降低了運(yùn)行費(fèi)用。

第四，因?yàn)锳B工藝單元中微生物的典型種類和形態(tài)，即高活性的游離狀態(tài)細(xì)菌，所以無污泥產(chǎn)生；再加上經(jīng)AB工藝后，進(jìn)入氧化溝的總COD負(fù)荷降低，這可使系統(tǒng)總的剩余污泥產(chǎn)量有所減少。

第五，由于絲狀細(xì)菌的生長在AB工藝中受到了抑制，污泥的性質(zhì)特別是其沉降性能在后續(xù)的反應(yīng)器中得到顯著提高。因而二沉池的設(shè)計(jì)可采用較高的表面負(fù)荷，所需的面積也可以進(jìn)一步減少。

2.4.2.4 曝氣系統(tǒng)選擇

活性污泥池的需氧主要由三部分組成：去除BOD5所耗費(fèi)的氧（0.5kgO2/kgBOD）、維持曝氣池內(nèi)污泥好氧所需要的氧（0.11kgO2/kg污泥）、氨氮硝化所需要的氧（4.7kgO2/kgNH3-N）［4］，其中氨氮硝化所需的氧接近于其余部分所需氧的總和。

確定需氧量后，選擇供氧系統(tǒng)成為關(guān)鍵，目前主要的供氧系統(tǒng)有射流曝氣、鼓風(fēng)曝氣和表曝三大類。三者比較，射流曝氣的優(yōu)勢(shì)是噪音小，安裝維修簡(jiǎn)易，其缺點(diǎn)是能耗大，以目前行業(yè)內(nèi)較為常用的水下曝氣機(jī)和射流器為例，一千瓦的電耗所提供的溶解氧僅為0.9kg；表曝有安裝、維護(hù)方便優(yōu)點(diǎn)但充氧效率也較低；而鼓風(fēng)機(jī)+微孔曝氣器的曝氣系統(tǒng)充氧效率高，但存在微孔曝氣器結(jié)垢、老化和破裂的問題，造成充氧量直線下降，安裝維護(hù)困難。

推流曝氣機(jī)是傳統(tǒng)鼓風(fēng)曝氣和表面曝氣組合的產(chǎn)物，安裝方便，充氧效率高，不需建風(fēng)機(jī)房，不存在膜片堵塞，效率下降及維護(hù)困難的弱點(diǎn)。因此本方案選用美國生產(chǎn)的愛爾氧海神推流曝氣機(jī)作為充氧設(shè)備。

根據(jù)目前國外及國內(nèi)造紙廢水處理的實(shí)際，本項(xiàng)目采用懸掛式安裝，將曝氣機(jī)固定安裝在池面結(jié)構(gòu)梁上，節(jié)約曝氣機(jī)附屬設(shè)備浮艇等投資。愛爾氧設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用壽命長、操作維修簡(jiǎn)單方便，整機(jī)易損件僅有一個(gè)氧化鋯軸套，一般5~6年需更換一次，維修費(fèi)低。設(shè)備頂端螺旋槳通過中空軸與主機(jī)相連，并伸入水下，水下傾斜安裝曝氣池呈環(huán)流狀態(tài)，廢水得到充分的混合，曝氣池?zé)o死角，好氧狀態(tài)下池中各點(diǎn)的溶解氧基本均勻，也不會(huì)出現(xiàn)污泥沉積；電機(jī)水上安裝，不存在潛水電機(jī)易燒毀的弊端；水下部分全為不銹鋼，5年內(nèi)幾乎不用換零部件，因此維護(hù)費(fèi)用極低。

2.4.2.5 AB-O氧化溝系統(tǒng)中充氧能力的計(jì)算

為了計(jì)算AB-O氧化溝工藝中曝氣系統(tǒng)所需的充氧能力，首先必須確定系統(tǒng)的需氧量。在本項(xiàng)目AB-O氧化溝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了Beute方法對(duì)活性污泥系統(tǒng)的需氧量進(jìn)行了計(jì)算。Beute法是一種對(duì)活性污泥系統(tǒng)的投入物和產(chǎn)出物進(jìn)行氧量平衡的計(jì)算方法，其中考慮了COD的降解以及隨剩余污泥所排放的COD數(shù)量。為了對(duì)需氧量進(jìn)行計(jì)算，就需要知道COD降解和隨剩余污泥所排出的COD有關(guān)數(shù)據(jù)。

水溫對(duì)于系統(tǒng)的需氧量有著很大的影響。盡管本項(xiàng)目進(jìn)入好氧處理系統(tǒng)的污水水溫有時(shí)可高達(dá)40℃以上，設(shè)計(jì)中以此水溫作為計(jì)算需氧量的最高水溫。

2.4.2.6 AB-O氧化溝水力設(shè)計(jì)

水力設(shè)計(jì)是AB-O氧化溝系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。AB-O氧化溝的布置形式與曝氣機(jī)性能結(jié)合直接決定了系統(tǒng)的水力特性。在設(shè)計(jì)中充分考慮了曝氣機(jī)的機(jī)械性能與溝型的匹配，將兩者有機(jī)結(jié)合，可保證系統(tǒng)水力流態(tài)的長期穩(wěn)定，并確保AB段與氧化溝段間水力設(shè)計(jì)和特性的一致及協(xié)調(diào)，滿足處理工藝的要求并避免沉泥現(xiàn)象，保證氧化溝渠道斷面的水流速度不小于0.3m/s。

設(shè)計(jì)中氧化溝段的MLSS含量如采用4.0~4.5g/L，占地面積還可進(jìn)一步減少，而此時(shí)系統(tǒng)對(duì)于污水沖擊負(fù)荷的生物緩沖能力也得以提高。

2.5 深度處理

由于2011年執(zhí)行新的《制漿造紙工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，本項(xiàng)目的出水水質(zhì)要求非常嚴(yán)格，要求確保出水COD≤100mg/L，僅靠生物處理工藝壓力較大。因此，在生物處理工段后又設(shè)置了深度處理工段，對(duì)生物處理工段的出水進(jìn)行進(jìn)一步處理。目前，深度處理技術(shù)主要有fenton氧化、臭氧催化氧化、光催化氧化和電催化氧化等。

本項(xiàng)目深度處理工段的主要工藝采用fenton氧化絮凝沉淀工藝，其原理是利用氧化劑氧化不可降解的COD，在加入絮凝劑將氧化物絮凝沉淀后除去。該工藝是一種成熟的、廣泛應(yīng)用于制漿和造紙廢水處理的技術(shù)。經(jīng)氧化絮凝沉淀處理后，污水中各項(xiàng)污染物，如SS、COD和色度等將得到進(jìn)一步的去除，使得最終出水水質(zhì)滿足有關(guān)的處理要求。由于前工段已將廢水COD降至100mg/L左右，采用氧化絮凝沉淀工藝以較小的成本可將廢水COD降至100mg/L以下。

深度處理工段所去除的浮渣被送至污泥緩沖池，與來自其它工段的污泥混合后，共同進(jìn)入污泥處理工段的有關(guān)設(shè)備進(jìn)行處理。

經(jīng)深度處理后的污水進(jìn)入三沉池沉淀，出水即可作為最終出水排放。其中一部分送至濾帶沖洗水儲(chǔ)池用于污泥處理工段帶式壓濾機(jī)濾帶的清洗，一部分送回蔗渣料場(chǎng)淋蔗渣用。三沉池單元去除的污泥進(jìn)入一個(gè)污泥濃縮池與來自初沉池的混合污泥混合后進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮脫水處理。

2.6 污泥處理工藝

2.6.1 污泥的濃縮脫水

混合污泥的濃縮和脫水在污泥濃縮和脫水間內(nèi)進(jìn)行。含固率為1.4%~1.5%的混合污泥由螺桿泵輸送，經(jīng)絮凝劑投加和混合后至帶式污泥濃縮脫水一體機(jī)上。本項(xiàng)目配置3臺(tái)幅寬2500mm的帶式壓濾機(jī)。經(jīng)處理脫水后污泥的干度即含固率可達(dá)20%以上。

2.6.2 污泥處置

本項(xiàng)目將脫水泥餅直接運(yùn)至項(xiàng)目所在地周邊甘蔗地還田，與雜草等混合厭氧堆肥，經(jīng)無害化穩(wěn)定后，用作農(nóng)肥。簡(jiǎn)要的處理方式為：三分之一新污泥和三分之二已堆肥完成的污泥混合成行堆肥，自然好氧，周而復(fù)始循環(huán)，經(jīng)堆肥后的污泥成為有用的肥料。

2.7 自控與儀表

整個(gè)污水處理廠采用DCS控制，設(shè)一個(gè)操作站和一個(gè)工程師站，對(duì)污水處理工藝過程進(jìn)行實(shí)施控制。主要參數(shù)如設(shè)備開停、液位、流量、pH值、溫度、產(chǎn)氣量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，本污水處理實(shí)際控制點(diǎn)數(shù)在200點(diǎn)左右。

2.8 好氧項(xiàng)目運(yùn)行情況

項(xiàng)目建成后總投資約2500萬元，其中設(shè)備1200萬元，土建費(fèi)用1300萬元。好氧運(yùn)行項(xiàng)目裝機(jī)容量為1200kW。運(yùn)行過程進(jìn)一步實(shí)施清污分流，深挖潛力，加大回用水量，采取多種節(jié)水措施等，用水量大幅降低。實(shí)際處理水量和出水水質(zhì)見表6。

項(xiàng)目好氧部分水耗電0.274元/噸，噸水化學(xué)藥品費(fèi)用0.133元/m3，人工費(fèi)0.11元/m3，好氧運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)0.517元/m3。深度處理運(yùn)行費(fèi)用0.53元/m3。

3 結(jié)語

我國制漿造紙行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展受到高污染、高耗水制約，當(dāng)前，造紙企業(yè)可以采用“格柵+厭氧+初沉+調(diào)節(jié)+曝氣+二沉+化學(xué)氧化+三沉”工藝來處理甘蔗渣制漿造紙廢水，運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝高效、安全可靠，出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。但各種污水處理成本長期居高不下，導(dǎo)致制漿造紙廠環(huán)保治理負(fù)擔(dān)過重，加上產(chǎn)品市場(chǎng)受到國際市場(chǎng)的沖擊，國內(nèi)眾多制漿造紙廠經(jīng)營困難，必須大力研發(fā)高效、低耗、低成本的廢水深度處理技術(shù)。

表6 實(shí)際處理水量和出水水質(zhì)表