造紙廢水零排放處理技術及應用
1 工藝路線及技術關鍵
1.1 工藝路線
造紙廢水零排放技術的生化處理主工藝采用“厭氧（水解酸化）＋活性污泥+氧化塘”工藝，同時輔以合理的物化預處理和深度后處理工藝。如預處理的纖維回收、選擇性物化處理和后過濾處理技術。
1.2 技術關鍵
（1）厭氧池水解酸化系統(tǒng)采用脈沖布水，以實現(xiàn)布水均勻。對污泥的攪拌效果良好，泥水混合充分，且無需二次動力。根據(jù)廢水水質情況確定是否投加填料；
（2）曝氣系統(tǒng)采用可變微孔曝氣管系統(tǒng)，溶氧效率高、操作簡單可靠，可在池外對曝氣器進行檢修、更換，無需排掉池中水，做到不停產(chǎn)檢修。該系統(tǒng)主要包括下垂式安裝、上浮式安裝及柔性曝氣系統(tǒng)；
（3）鼓風機采用在線溶氧儀變頻自控裝置，以保證系統(tǒng)節(jié)能降耗；
（4）廢水在氧化塘內進行進一步處理，大部分有機物、鹽類可轉化為污泥。
2 工藝特點
2.1 高效自動脈沖布水系統(tǒng)水解酸化的處理效果取決于：足夠的污泥濃度；良好的泥水混合；足夠的污水水力停留時間；合適的污泥留存方式。在廢紙造紙廢水處理工程的運行過程中，當污泥濃度和水力停留時間一定時，泥水混合程度和污泥留存方式就決定了水解酸化的處理效果。
傳統(tǒng)水解酸化工藝可外加攪拌設備以使整個池內泥水達到良好的混合狀態(tài)，但出水需增設沉淀池和厭氧污泥回流系統(tǒng)以維持水解酸化池內的污泥濃度。該工藝工程造價較高，工程占地面積也較大。
傳統(tǒng)水解酸化工藝中也有采用多點進水的工藝措施，但這樣做往往會造成布水均勻性和泥水混合程度不足，時間一長，難以攪拌起來的厭氧污泥極易在池底的部分區(qū)域形成污泥沉淀，以致出現(xiàn)從進水點到出水口的水流短路現(xiàn)象。這樣一來，水解酸化池的池容就得不到充分利用，實際水力停留時間遠遠小于理論水力停留時間，難以取得良好的處理效果。這也是目前不少工程采用傳統(tǒng)水解酸化處理工藝失敗的原因。
本水解酸化工藝采用了升流式水解污泥床反應器，污水均勻分布在整個池底部，泥水可進行良好的混合和生化反應，廢水在上升時可穿透整個污泥層并進行泥水分離，上清液從集水槽流出進入后續(xù)好氧處理工序。布水的均勻性和泥水混合程度由脈沖布水器控制，進水首先進入脈沖布水器，儲存3～5min的水量，然后自動形成虹吸脈沖，整個布水器內的水在十余秒內通過豐字型管道系統(tǒng)均勻布于池底，豐字型管道上布水孔的出孔流速大于2m/s，池底部的泥水混合劇烈，反應充分。經(jīng)過水解酸化處理的廢水pH值可從10降至8左右，大大提高了污水的可生化性，進而提高了后續(xù)好氧處理的去除率，使污水處理工程水質達到回用水標準。
2.2 高效的曝氣系統(tǒng)
（1）曝氣器
在廢水處理工程中，曝氣系統(tǒng)的能耗是廢水處理日常運行成本中最主要的組成部分。因此應合理選擇高效節(jié)能的曝氣器，避免造成不必要的浪費。該工藝采用的曝氣器為可變微孔管式曝氣器。
可變微孔曝氣管是一種負壓設計的曝氣設備，具有微孔曝氣、防堵塞、有效服務面積大、氣泡直徑小和氧氣利用率高（氧氣利用率＞20%）等特點？勺兾⒖灼貧夤艿哪げ捎酶哔|量的進口原材料，確保了其使用壽命。
（2）曝氣裝置
該工藝的曝氣裝置利用了CEAO污水處理工藝中的曝氣裝置——上浮式曝氣裝置？勺兾⒖咨细∈狡貧庋b置中的一組曝氣器通過曝氣支管與主曝氣管相連，在一組廊道上的另一端設置支撐管。檢修時，無需排掉池中污水，只需把曝氣支管和支撐管提起，將需檢修的曝氣器組從水中提上來即可進行檢修、更換。
該工藝在選擇設備和材料時，均采用了可靠耐用的材料，移動部件和易老化部件較少。系統(tǒng)運行不需要任何探測器及控制系統(tǒng)，運行管理極為方便。
3 零排放處理技術的優(yōu)點
（1）精致而周密的廢水前處理系統(tǒng)，包括隔渣池及篩網(wǎng)濾池或纖維回收系統(tǒng)；
（2）廢水預處理系統(tǒng)可將進入生化系統(tǒng)的廢水的酸堿度或污染物濃度限制在一定范圍內。典型設備包括選擇性物化反應池和微物化反應系統(tǒng)，預處理系統(tǒng)是生化系統(tǒng)的重要保障；
（3）高效自動的脈沖布水系統(tǒng)，保證了厭氧池的池容利用率超過80%；
（4）上浮式曝氣裝置組成了效率高且可不停產(chǎn)進行檢修的曝氣系統(tǒng)；
（5）高效便捷的輻流沉淀系統(tǒng)，組成了高效可靠的污水后處理系統(tǒng)；
（6）利用好氧池的溶解氧在線檢測系統(tǒng)和鼓風機的變頻調速，組成了節(jié)能、安全、自動操作的廢水處理系統(tǒng)；
（7）由污泥濃縮系統(tǒng)和污泥壓榨脫水裝置組成的高效污泥處理系統(tǒng)，避免了二次污染；
（8）根據(jù)用戶的不同要求，可建造厭氧氣體導出和處理系統(tǒng)，避免了對環(huán)境的污染。
（9）造紙廢水零排放工程使廢水處理量減少為普通廢水處理工程的1/5～1/10，剩余污泥和營養(yǎng)鹽添加減少到1/5以下，廢水處理的投資和運行成本也因此大大低于傳統(tǒng)的處理方法。
4 典型工程介紹
山東某紙業(yè)有限公司廢水處理站，主要處理廢紙生產(chǎn)箱板紙產(chǎn)生的廢水，采用厭氧好氧及深度處理技術，日處理造紙廢水2萬噸。該工程于2004年12月動工建設，2005年10月投入運行。廢水處理后出水各項指標均達到回用水要求，可全部回用于生產(chǎn)。該工程實現(xiàn)了以廢紙為原料的造紙廠的廢水封閉循環(huán)，做到了低消耗、低排放、高效率的資源高效利用，解決了企業(yè)生產(chǎn)過程中高消耗、高污染和資源環(huán)境約束問題。
4.1 進出水水質（見表1）
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4.2 工藝流程
處理工藝流程如下圖：
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廢水處理過程為：從生產(chǎn)車間來的造紙廢水先后經(jīng)過細格柵和纖維回收系統(tǒng)，濾去纖維等較小的漂浮物后，進入調節(jié)池進行水質水量調節(jié)，同時保證后續(xù)處理構筑物的正常運行。然后再提升至初沉池，去除大量的非活性懸浮物（SS）及部分BOD5，減輕后續(xù)處理構筑物的負荷，沉淀的物化污泥排至污泥濃縮池，出水進入生化處理系統(tǒng)。
出水首先進入脈沖布水器均勻脈沖布水，在水解和產(chǎn)酸菌的作用下，污水中大分子有機物被分解成小分子有機物，使污水中溶解性有機物顯著提高；在短時間內和相對較高的負荷下獲得了較高的懸浮物去除率，改善和提高了原水的可生化性，有利于后續(xù)處理進一步降解。厭氧池出水進入活性污泥池，利用好氧菌吸附、氧化、分解污水中的有機物；活性污泥池出水在輻流沉淀池泥水分離后排入氧化塘，再提升到砂濾池，砂濾池過濾后自流入回用水箱，由回用水泵送車間回用水箱。廢水處理過程所產(chǎn)生的污泥脫水后外運進行處置。
4.3 工藝設計主要參數(shù)與設備（見表2）
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氧化塘為迴流式水塘，占地面積約150畝，水深約1.5m。
4.4 運行成本
該工程污水處理系統(tǒng)的總裝機容量：805.5kW；實際運行功率：469.2kW；電費：0.477元/m3；工資及福利費：0.015元/m3；藥劑費：0.245元/m3；維修費：0.015元/m3廢水；直接運行費用不含設備折舊、企業(yè)管理費用：0.752元/m3。
5 結語
（1）造紙廢水零排放盡管做到了造紙廠整體閉路循環(huán)，但實際上造紙生產(chǎn)過程中仍需要補充一定的新鮮水，這是由于在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)如水分蒸發(fā)、成品紙中含有一部分水、廢水處理過程中污泥帶走部分水等情況。因此零排放是指造紙廠不向周圍外界水體排放污水（包括處理后達標的廢水）。
（2）在造紙廢水零排放工藝處理廢水的過程中，有機污染物大部分被降解或沉積在氧化塘內的污泥里，其他鹽類被污泥吸附。生化部分污泥進行處置，氧化塘內的污泥定期進行清理并處置。同時氧化塘內的植物可對污染物進行吸收，從而削減了廢水中的污染物。
（3）利用廢紙進行箱板紙生產(chǎn)的工藝對廢水中的COD濃度要求不高，1000mg/L以上濃度的COD對紙的品質影響不大，因此廢紙造紙廢水的閉路循環(huán)更加具有優(yōu)勢。
（4）造紙廢水零排放工藝使清水用量大大降低，節(jié)約了水資源，同時減少了廢水處理量，因此廢水處理的投資和成本均顯著下降。
對經(jīng)過廠內分段回用、清污分流后的廢水，采用“物化預處理＋厭氧（水解酸化）＋活性污泥+氧化塘”的組合工藝進行處理，可去除有機物和二次膠粘物，降低鹽類的累積。廢紙造紙廢水通過該系統(tǒng)的處理完全能夠解決有關閉路循環(huán)所造成的如：腐漿、鹽類積累、結垢、粘缸糊網(wǎng)、腐蝕、添加劑用量增大、臭氣等常見疑難問題。
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