广东鼎丰纸业有限公司广东广宁526300
摘要：近年来，造纸废水对水环境的污染已经引起了社会的广泛关注。为了使得造纸废水处理系统可以长期稳定运行，本研究提出了氧化沟工艺处理的优化措施，实践分析表明，该改良处理工艺经济可行，有着广阔的应用前景。
关键词：造纸废水；污水处理系统；氧化沟工艺
造纸废水在各类工业中占有较大比例，且相对于其他工业废水，造纸废水含有的污染物质复杂，有机物浓度高，对环境污染较大，该废水不仅处理难度大，而且处理费用也较高。深入探讨该废水的处理工艺，对降低环境污染有着重要的意义，也能够促进造纸行业的健康发展。从目前废水处理情况看来，与其他生物法相比，氧化沟工艺具有耐高有机负荷、高毒性负荷、高盐负荷冲击能力的特点，更适于造纸废水的处理。
1.废纸造纸废水水质
某纸业有限公司为新建企业，主要产品为花炮再生纸，年产量15万t，废水量约为5000m3•d-1。废水水质指标如表1所示，要求企业废水排放指标达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2008）中规定的标准。
表1 废水水质及排放要求
2.工艺流程
根据企业提供的污水处理系统总体设计规划和要求，结合废水水质特点，确定图1所示的工艺流程[1]。
废水首先进入“格栅+调节池”预处理系统，截留去除水中较大的杂物与纤维，降低对后续工艺设备的破坏，同时在此阶段可以去除一部分悬浮物质，使废水中的SS含量达到部分降低的目的。预处理出水进入超效浅层气浮，去除26%左右COD、23%左右的BOD、80%左右的SS，之后经过初沉池沉淀，进一步降低废水中的悬浮物含量以及有机污染物的含量。然后再经IC厌氧系统，去除65%的COD和68%的BOD。
图1废水处理工艺流程
厌氧出水进入改良型氧化沟系统，在曝气的作用下，活性污泥与废水充分接触，活性污泥中的好氧菌群以废水中的有机污染物为代谢原料，经过好氧氧化作用消耗掉有机物，达到去除水中污染物的目的[2]。通过采用新型的倒伞形表曝机，提高充氧效率，提高活性污泥与废水的混合效果，废水在氧化沟内经过大量的缺氧-好氧交替反应，达到较高的COD去除效果，改良型氧化沟通过延长废水的停留时间，充分发挥氧化沟好氧生物技术在造纸废水处理中的优势，COD的处理效率比常规氧化沟提高10%左右。在此工艺阶段中，能够去除83%左右的有机物及65%的SS。
废水经改良型氧化沟处理后进入二沉池。在重力作用下使泥水有效分离，出水COD低于130mg•L-1。如果有进一步降低COD的要求，二沉池出水可进入混凝沉淀系统，对生化出水进行深度处理，使COD低于60mg•L-1，有机物去除率能达到55%以上，同时可达到80%的SS去除效果[3]。
二沉池中的剩余污泥一部分经过污泥泵重新返回至氧化沟系统内，继续参与好氧生物反应；一部分排入污泥脱水车间，经脱水后外运处置。
3.主要构筑物及设计参数
3.1预处理系统
（1）格栅渠。1座，钢筋混凝土结构。尺寸8.0m×0.7m×3.0m。
（2）调节池。1座，钢筋混凝土结构。尺寸10.0m×30.0m×6.0m。
（3）格栅。2台，设置2道格栅，安装于污水处理站调节池进口或者其他隐蔽的部位，中格栅间隙为10mm，细格栅间隙为5mm，用以拦截较大杂物，保护后续处理设备运行安全。
3.2综合废水处理系统
（1）超效浅层气浮。1台。直径8.0m，配套离心泵1台，型号DFW80-250B/2/30，Q=80m3•h-1，H=60m，N=30.0kW；空气压缩机1台，型号W-0.6/10，风量0.6m3•min-1，功率5.5kW；高压储气罐1台，有效容积1.0m3。
（2）初沉池。1座，钢筋混凝土。用于气浮后出水污泥的沉淀。设计表面负荷0.59m3•（m2•h）-1，尺寸φ30.0m×4.0m（超高0.5m），配套半桥式周边传动刮泥机1台，周边线速度3m•min-1，N=0.75kW；污泥泵2台（1用1备），Q=40m3•h-1，H=9m，N=3.0kW。
（3）事故池。1座，钢筋混凝土。用于特殊情况下，暂时贮存排除废液或废水。设计停留时间6h，有效容积2500m3，尺寸31.25m×20.0m×4.5m（超高0.5m），内置潜水排污泵1台，Q=110m3•h-1，H=11m，N=5.5kW。
（4）IC反应器。1座，碳钢防腐。两级分离内循环厌氧反应器（IC）是世界上最先进的厌氧处理技术，该技术在第三代厌氧反应器UASB的基础上，把多级处理技术、流化床技术、污泥颗粒化技术、内外循环等技术整合在同一个反应器内，在反应器中，颗粒污泥（厌氧细菌）将废水中有机污染物降解生成CH4等气体。两级分离内循环厌氧反应器（IC）是基于气体提升原理，而由上升管和下降管中所含气体量的不同而产生的，受反应器气流的驱动，循环流比率取决于进水COD浓度，因此可达到自行调节。有效容积1100m3，反应器尺寸φ8.0m×22.0m，配套进水泵3台（2用1备），Q=155m3•h-1，H=27m，N=22kW；DN250、DN300流量计各1台；配套pH计2台。
（5）改良型氧化沟。1座，钢筋混凝土。改良型氧化沟在处理制浆造纸废水中展现了独有的优势，曝气溶氧效率更高，处理效果更好，在处理同等负荷下，该工艺更为节能，该氧化沟在去除COD、脱除氨氮、除磷方面均有优良表现，通过采用新型的倒伞形表曝机，工艺的设计能够满足厂区长期运行需要。改良型的氧化沟通过延长废水的处理时间，充分发挥氧化沟好氧生物技术在造纸废水处理中的优势，使其比常规氧化沟处理效率提高10%左右。设计污泥负荷0.25kgCOD•（kgMLSS•d）-1，尺寸86.0m×32.0m×5.0m（超高0.5m），设置3台倒伞型表面曝气机：型号DS325，r=3250mm，N=55kW，充氧量115.5kg•h-1，低速推流器4台，型号QJB5/4-2500/2-56/P，N=5kW，额定电流17A，叶轮直径2500mm，叶轮转速56r•min-1。
（6）二沉池。1座，钢筋混凝土。活性污泥回流与沉淀。设计有效容积3176m3，表面负荷0.46m3•（m2•h）-1，反应器尺寸φ34.0m×4.0m（超高0.5m），配置周边传动刮泥机1台：外缘线速度1.5~3m•min-1，N=0.75kW；污泥回流泵2台（1用1备）：型号200WL250-11-15，Q=250m3•h-1，H=11m，N=15kW；剩余污泥泵2台（1用1备）：Q=30m3•h-1，H=11m，N=3kW。
（7）混凝沉淀池。1座，钢筋混凝土。用于生化尾水深度处理，实现水质的有效净化，出水水质达标。设计表面负荷0.77m•h-1，混合时间1min，沉淀池停留时间3.92h；设置桨叶式搅拌器8套，分别为N=2.2kW两套，N=1.1kW两套，N=0.75kW两套，N=0.55kW两套；污泥泵2台（1用1备）：Q=30m3•h-1，H=11m，N=3kW。
（8）污泥池。1座，钢筋混凝土。用于储存废水系统的剩余污泥。有效容积942m3，尺寸φ20.0m×3.5m（超高0.5m），配置1套板框压滤机：XMGZ200/1250-30U，过滤面积3000m2，滤室容积3m3，过滤压力0.6MPa，电机功率4kW；设置污泥泵2台（1用1备）：DFW65-250A/2/22，Q=44m3•h-1，H=70m，r=2900r•min-1，N=22kW。
4.运行效果及效益分析
4.1运行效果
以改良型氧化沟为主体处理工艺的废水处理系统已经建设完成，经调试正常运行后，系统的出水水质指标均可达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2008）。图2、图3、图4分别是超效浅层气浮、改良型氧化沟、混凝沉淀系统连续24d的各个工艺段的废水处理效果。
从图2看出，由于超效浅层气浮系统为化学处理法，COD的去除效果变化不大，去除率维持25%左右，基本上达到了预计的去除效果[4]。
由图3看出，改良型氧化沟在调试完成稳定运行后，COD的去除率可以达到92%以上，高于设计预期COD去除率的近10%。出水COD低于220mg•L-1左右。
由图4看出，由于混凝沉淀系统也是化学处理方法，故其去除效果仅受加药量影响，按照设计加药量投加运行，其COD去除率比较稳定，基本维持在65%左右。当改良型氧化沟正常运行后，其出水经过混凝沉淀处理后，出水COD可以稳定维持在80mg•L-1以下，出水水质可以达标排放。
4.2效益分析
此造纸废水处理工程的运行费用为每吨废水1.55元，其中电费1.057元，药剂费0.41元，人工费0.08元。系统稳定运行后，每年削减COD5.3t、NH3-N0.13t、SS4.5t、BOD52.15t，极大地减轻了水体污染，因此也会促进区域经济和改善生态环境的协调发展。
图2超效浅层气浮处理效果
图3改良型氧化沟处理效果
图4混凝沉淀处理效果
5.结论
综上，本研究阐述了优化后的氧化沟处理工艺在造纸废水处理中的应用情况，工艺的运行效果及经济效益分析表明：经改良型氧化沟工艺处理，废水出水指标可以稳定达到行业排放标准，且工艺运行简单稳定，处理效率高，对经济与环境的协调发展具有重要意义，因而可为今后同类废水的处理工程设计和运行提供科学依据。
参考文献：
[1]刘翠.废纸制浆造纸废水处理工艺研究[D].郑州大学，2016.
[2]张应中.分析废纸制浆造纸废水处理工艺设计实践与思考[J].科技风，2013（10）：71-72.
[3]刘鹏飞.废纸制浆造纸废水处理场运行实践与思考[C]//中国造纸学会学术年会.2012.
[4]隋智慧，吴学栋.氧化沟工艺与造纸废水处理[J].黑龙江造纸，2016，34（4）：61-62.