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【摘要】：本设计的内容为我市某造纸厂废水处理工艺设计。该造纸厂废水的特点是：水量大，水质复杂，有机物浓度高，废水中纤维悬浮物多，带色，处理难度大。
【关键词】：造纸废水 工艺设计
曝气生物滤池（biological aerated filter）简称BAF，是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新技术，最初用于污水的三级处理，后直接用于二级处理。曝气生物滤池主要特点是采用一种新型的粒状填料，粗糙的粒状填料表面具有很大的比表面积，具有良好的过滤作用，因此被称作滤池。该反应器属于固定床的生物膜反应器，污水流过滤床时首先被过滤和吸附，进而被好氧氧化。定期的用处理出水反冲洗排出增殖的生物膜。曝气生物滤池是在一级强化处理的基础上将生物氧化与过滤结合在一起。滤池后部不设沉淀池，通过反冲洗再实现滤池的周期运行。曝气生物滤池既可以去除水中的COD、BOD、SS、有机物，又可以通过硝化和反硝化脱氮。
1. 曝气生物滤池工艺原理
曝气生物滤池属于生物膜法，其工艺原理为：在滤池反应器装填一定的粒径较小的粒状滤料，利用滤料上生长的生物膜微生物的氧化分解作用，填料及生物膜的吸附截留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用，使污水得以净化处理。首先是微生物附着在填料表面上，污水在流经载体表面过程中，通过有机物的吸附，氧向生物膜内部的扩散以及膜中所发生的生物氧化作用，对污染物进行降解。在生物滤池中，污染物、溶解氧及各种必需的营养物质首先要经过相扩散到生物膜表面，进而到生物膜内部，不但维持了膜上生物群的生长，而扩散到生物膜表面或内部的污染物也有机会被生物膜的生物所分解与转化，最终成各种代谢产物（CO2、水等）。曝气生物滤池的过滤作用表现为填料本身就具有机械的截留作用和吸附作用，进水中的颗粒粒径较大的悬浮状物质被截留，经过培菌后，滤料上生长有大量的微生物，微生物新陈代谢作用产生的粘性物质如多糖类、酯类等起吸附架桥用，与悬浮颗粒及胶体粒子粘结在一起，形成细小絮体，通过接触絮凝作用而去除。由于生物膜生长，附着在比表面较大的滤料表面上，这就使得池中容纳着大量微生物，从而在体现出负荷高、停留时间短的特点的同时，又能保证滤池在低的污染负荷下运行，为进一步降解污水中的有机污染物提供了可靠的保证，而获得了优良的处理效果，保证了出水的稳定性。
2. 曝气生物滤池的构造
本设计采用上向流结构。其特点是：（1）可促使布气、布水均匀； （2）截留在底部的SS可在气泡的上升过程中被带入滤池中上部，加大滤料的纳污率，延长了反冲洗间隔时间。上向流曝气生物滤池形式，底部为气水混合室，之上为长柄滤头、曝气管、垫层、滤料。所用滤料密度大于水，自然堆积，污水从底部进入气水混合室，经长柄滤头配水后通过垫层进入滤料，在此进行COD、BOD、SS、NH3一N和P的去除。反冲洗时，气、水同时进人气水混合室，经长柄滤头配水、气后进人滤料。
3. 曝气生物滤池工艺的优点
3.1 出水水质高
过滤、生物吸附与生物氧化作用净化废水，滤料表面为好氧环境，内部为厌氧、缺氧的微环境。存在好氧、厌氧和缺氧微生物，使得硝化、反硝化作用同时进行。由于滤料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，一般不超过lOmg/L；因周期性的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生物膜较薄，活性很高。高活性的生物膜可以有效去除BOD、COD、氨氮等，并吸附截留一些难降解的物质。
3.2 氧传输效率高，曝气量小，供氧动力消耗低，氧利用效率可达20%-30% ，曝气量明显低于一般生物处理法。其主要机理是：① 因滤料粒径很小，气泡在上升过程中，不断被切割成小气泡，加大了气液接触面积，提高了氧气的利用率；②气泡在上升过程中，受到了滤料的阻力，延长了停留时间，同样有利氧气的传质。
3.3 抗冲击负荷能力强，耐低温
运行经验表明，曝气生物滤池可在正常负荷2～3倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。这主要依赖于滤料的高比表面积，当外加有机负荷增加时，滤料表面的生物量可以快速增值；另一方面依赖于整体曝气生物滤池的缓冲能力。此外，根据国外的报导，曝气生物滤池一旦挂膜成功，可在6～1O℃水温下运行，并具有良好的运行效果。
3.4 易挂膜，启动快
曝气生物滤池在水温1O—15℃时，2—3周即可完成挂膜过程。曝气生物滤池在暂时不使用的情况下可关闭运行，此时滤料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝气，可在很短的时间内恢复正常。
3.5 可间断运行
由于大量的微生物生长在粒状滤料粗糙多孔的内部和表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种，如长时间停止不用后再使用，可在几天内恢复正常运行。
4.工艺流程图
造纸废水经过格栅去除存在的较大的悬浮物及漂浮物之后，经提升泵提升进入调节池，对废水的水量和水质进行调节，以保证后续处理构筑物的正常运行。之后进入气浮池，去除密度小于1的细小悬浮物，对废水中的纸浆纤维及填料进行回收，气浮池出来的水进入混凝池，更进一步去除悬浮物，色度，之后进入主反应器—曝气生物滤池，对有机物进行去除，使出水水质达标。
5. 主要构筑物
5.1 格栅
格栅是由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。
5.2调节池
其均质作用主要是靠池内侧的沿程进水及两台旋流式搅拌机，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。
5.3 气浮池
本设计采用叶轮曝气气浮装置。在气浮池的底部装有叶轮叶片，由转轴与池上部的电机相连接，并有电机驱动叶轮转动，在叶轮的上部装设着带有导向叶片的固定盖板，在盖板外侧的底部空间装设有整流板。叶轮在电机的驱动下高速旋转，在盖板下形成负压，从空气管吸入空气，废水由盖板上的小孔进入。在叶轮的搅动下，空气被粉碎成细小的气泡，并与水充分混合成水气混合体甩出导向叶片之外。导向叶片使水阻力减小，又经整流板稳流后，在池体内平稳的垂直上升，进行气浮。形成的泡沫不断地被缓慢转动的刮板刮出槽外。
5.4 混凝池
通过投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使废水中的细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再经过沉淀加以分离。
结论
本设计在废水处理后满足排放要求，出水水质达到《制浆造纸工业水污染排放标准》（GB3544-2008）标准，其主要水质指标为：pH6—9，色度≤50倍，COD浓度≤120mg/L，BOD浓度≤50mg/L，SS浓度≤50mg/L。
【关键词】：造纸废水 工艺设计
曝气生物滤池（biological aerated filter）简称BAF，是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新技术，最初用于污水的三级处理，后直接用于二级处理。曝气生物滤池主要特点是采用一种新型的粒状填料，粗糙的粒状填料表面具有很大的比表面积，具有良好的过滤作用，因此被称作滤池。该反应器属于固定床的生物膜反应器，污水流过滤床时首先被过滤和吸附，进而被好氧氧化。定期的用处理出水反冲洗排出增殖的生物膜。曝气生物滤池是在一级强化处理的基础上将生物氧化与过滤结合在一起。滤池后部不设沉淀池，通过反冲洗再实现滤池的周期运行。曝气生物滤池既可以去除水中的COD、BOD、SS、有机物，又可以通过硝化和反硝化脱氮。
1. 曝气生物滤池工艺原理
曝气生物滤池属于生物膜法，其工艺原理为：在滤池反应器装填一定的粒径较小的粒状滤料，利用滤料上生长的生物膜微生物的氧化分解作用，填料及生物膜的吸附截留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用，使污水得以净化处理。首先是微生物附着在填料表面上，污水在流经载体表面过程中，通过有机物的吸附，氧向生物膜内部的扩散以及膜中所发生的生物氧化作用，对污染物进行降解。在生物滤池中，污染物、溶解氧及各种必需的营养物质首先要经过相扩散到生物膜表面，进而到生物膜内部，不但维持了膜上生物群的生长，而扩散到生物膜表面或内部的污染物也有机会被生物膜的生物所分解与转化，最终成各种代谢产物（CO2、水等）。曝气生物滤池的过滤作用表现为填料本身就具有机械的截留作用和吸附作用，进水中的颗粒粒径较大的悬浮状物质被截留，经过培菌后，滤料上生长有大量的微生物，微生物新陈代谢作用产生的粘性物质如多糖类、酯类等起吸附架桥用，与悬浮颗粒及胶体粒子粘结在一起，形成细小絮体，通过接触絮凝作用而去除。由于生物膜生长，附着在比表面较大的滤料表面上，这就使得池中容纳着大量微生物，从而在体现出负荷高、停留时间短的特点的同时，又能保证滤池在低的污染负荷下运行，为进一步降解污水中的有机污染物提供了可靠的保证，而获得了优良的处理效果，保证了出水的稳定性。
2. 曝气生物滤池的构造
本设计采用上向流结构。其特点是：（1）可促使布气、布水均匀； （2）截留在底部的SS可在气泡的上升过程中被带入滤池中上部，加大滤料的纳污率，延长了反冲洗间隔时间。上向流曝气生物滤池形式，底部为气水混合室，之上为长柄滤头、曝气管、垫层、滤料。所用滤料密度大于水，自然堆积，污水从底部进入气水混合室，经长柄滤头配水后通过垫层进入滤料，在此进行COD、BOD、SS、NH3一N和P的去除。反冲洗时，气、水同时进人气水混合室，经长柄滤头配水、气后进人滤料。
3. 曝气生物滤池工艺的优点
3.1 出水水质高
过滤、生物吸附与生物氧化作用净化废水，滤料表面为好氧环境，内部为厌氧、缺氧的微环境。存在好氧、厌氧和缺氧微生物，使得硝化、反硝化作用同时进行。由于滤料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，一般不超过lOmg/L；因周期性的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生物膜较薄，活性很高。高活性的生物膜可以有效去除BOD、COD、氨氮等，并吸附截留一些难降解的物质。
3.2 氧传输效率高，曝气量小，供氧动力消耗低，氧利用效率可达20%-30% ，曝气量明显低于一般生物处理法。其主要机理是：① 因滤料粒径很小，气泡在上升过程中，不断被切割成小气泡，加大了气液接触面积，提高了氧气的利用率；②气泡在上升过程中，受到了滤料的阻力，延长了停留时间，同样有利氧气的传质。
3.3 抗冲击负荷能力强，耐低温
运行经验表明，曝气生物滤池可在正常负荷2～3倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。这主要依赖于滤料的高比表面积，当外加有机负荷增加时，滤料表面的生物量可以快速增值；另一方面依赖于整体曝气生物滤池的缓冲能力。此外，根据国外的报导，曝气生物滤池一旦挂膜成功，可在6～1O℃水温下运行，并具有良好的运行效果。
3.4 易挂膜，启动快
曝气生物滤池在水温1O—15℃时，2—3周即可完成挂膜过程。曝气生物滤池在暂时不使用的情况下可关闭运行，此时滤料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝气，可在很短的时间内恢复正常。
3.5 可间断运行
由于大量的微生物生长在粒状滤料粗糙多孔的内部和表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种，如长时间停止不用后再使用，可在几天内恢复正常运行。
4.工艺流程图
造纸废水经过格栅去除存在的较大的悬浮物及漂浮物之后，经提升泵提升进入调节池，对废水的水量和水质进行调节，以保证后续处理构筑物的正常运行。之后进入气浮池，去除密度小于1的细小悬浮物，对废水中的纸浆纤维及填料进行回收，气浮池出来的水进入混凝池，更进一步去除悬浮物，色度，之后进入主反应器—曝气生物滤池，对有机物进行去除，使出水水质达标。
5. 主要构筑物
5.1 格栅
格栅是由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。
5.2调节池
其均质作用主要是靠池内侧的沿程进水及两台旋流式搅拌机，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。
5.3 气浮池
本设计采用叶轮曝气气浮装置。在气浮池的底部装有叶轮叶片，由转轴与池上部的电机相连接，并有电机驱动叶轮转动，在叶轮的上部装设着带有导向叶片的固定盖板，在盖板外侧的底部空间装设有整流板。叶轮在电机的驱动下高速旋转，在盖板下形成负压，从空气管吸入空气，废水由盖板上的小孔进入。在叶轮的搅动下，空气被粉碎成细小的气泡，并与水充分混合成水气混合体甩出导向叶片之外。导向叶片使水阻力减小，又经整流板稳流后，在池体内平稳的垂直上升，进行气浮。形成的泡沫不断地被缓慢转动的刮板刮出槽外。
5.4 混凝池
通过投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使废水中的细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再经过沉淀加以分离。
结论
本设计在废水处理后满足排放要求，出水水质达到《制浆造纸工业水污染排放标准》（GB3544-2008）标准，其主要水质指标为：pH6—9，色度≤50倍，COD浓度≤120mg/L，BOD浓度≤50mg/L，SS浓度≤50mg/L。