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[摘要]以某造纸厂废水处理工程为例，介绍高密度澄清池和纯氧曝气工艺在造纸废水中的工程应用，总结并分析了工程设计及运行经验；运行结果表明该工艺对COD去除率达到96.4%，出水满足排放标准的要求。
[关键词]造纸废水 高密度澄清池 纯氧曝气 臭氧
[中图分类号] X703 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-278-2
苏州工业园区某造纸厂主要生产无碳复写纸、双胶纸、铜版卡和办公用纸等系列产品。在生产过程中会产生大量过滤液、水洗水、涂布废弃原液等，这些废水和工厂的生活用水构成了待处理的纸厂废水。公司原有一套废水处理设施，因生产扩建，废水量增大，超过原废水处理设施处理能力，因此公司拟扩建一套废水处理系统。
1 废水水量水质
新建废水处理系统处理能力30000m3/d。设计进出水水质见表1。
2 处理工艺
2.1工艺流程
该废水其主要成分是纸浆纤维、碳酸钙填料、工业淀粉、有机高分子助剂、增白剂、荧光剂、表面分散剂等，可生化性一般，本工程采用图1所示处理工艺。
2.2工艺简述
（1）快慢混池
由于该废水含有大量纸浆纤维、淀粉、碳酸钙等，直接进入生化系统将对其产生很大的冲击负荷，因此设置了混凝沉淀工艺，通过在快慢混池内投加PAC及PAM，使废水中胶体物质脱稳并形成较大絮体颗粒，然后通过后续初沉池沉淀去除。大大减轻了后续生化系统压力。
（2）高密度澄清池
本工程初沉池采用了高密度澄清池，高密度澄清池是将高效剪切增稠与污泥浓缩技术结合到混凝沉淀工艺中的一种高效污泥浓缩澄清池，其集合了颗粒增稠，斜管沉淀及污泥浓缩等功能，占地面积小，运行效果好，运行费用低。高密度澄清池由两部分组成：反应区和澄清区，反应区由混合反应区及推流反应区组成，澄清区由入口、斜管沉淀区及浓缩区组成。其主要工艺特点：①设有外部污泥循环系统把沉淀污泥从污泥浓缩区提升到反应池进水管，与原水混合；②凝聚-絮凝在两个反应区中进行，首先通过搅拌的混合反应区，接着进入推流式反应区；③从低速反应区到斜管沉淀区矾花完整、颗粒大、密度高；④采用高效的斜管沉淀，沉淀区上升速度可达到20～40m/h，高密度矾花在此得到很好的沉淀；⑤能有效地完成污泥浓缩，出水水质稳定，耐冲击负荷。
（3）曝气池
本项目采用纯氧曝气活性污泥法，其与空气曝气活性污泥法机理基本相同，都是通过好氧微生物对废水中的有机物进行生物降解，使废水得到净化。区别在于：前者向废水中充纯氧，后者向废水中充空气。氧气法的一大优点是处理效率明显高于空气法，将同一废水处理到同一水平，氧气法所需曝气时间一般仅为空气法的1 /3 左右，氧的转移速率显著提高，从而使好氧微生物的浓度和活性都提高，明显改善了传统活性污泥法的不足。
本工程纯氧曝气设备采用了6套法国液化空气TURBOXAL高效纯氧曝气设备，该设备传输效率高，电耗低，当氧气流量达到140 Kg/h时，动力效率可以达到3.5 KgO2/kW。
同时为提高曝气池处理效果及污泥沉降性能，系统设置了臭氧投加系统。
（4）二沉池
本工程采用辐流沉淀池，由于采用了纯氧曝气工艺，并在曝气池内投加了臭氧，污泥活性及沉降性能好，二沉池表面负荷高，占地面积较常规工艺可减少30%以上。
3 主要构筑物及设备
3.1 快慢混合池
快混池：共2座，池体尺寸3.0m×3.0m×6.1m，有效水深5.6m，钢筋混凝土结构，水力停留时间5min，池内设1台混凝搅拌机，功率4.0kW ，池内投加PAC，加药量50mg/L。
慢混池：共2座，池体尺寸13.5m×5.0m×7.5m，有效水深6.9m，钢筋混凝土结构，水力停留时间40min，池内设2台絮凝搅拌机，功率2.2kW ，池内投加PAM，加药量3mg/L。
3.2 高密度澄清池
共2座，尺寸为13.5m×13.5m×7.5m，表面负荷3.4m3/m2.h，钢筋混凝土结构，池内设置Φ80*1500斜管填料，每池采用0.3m×0.3m×6.0m出水槽12套，池内设中心传动刮泥机。
4 调试及运行结果
本工程于2013年3月份开始调试，将原废水处理站污泥浓缩池浓度为9000mg/L的污泥40m3接种至新建曝气池，接种后闷曝1天即开始进水，运行2周后达到设计水量，1个月后连续监测数据见表2，各处理单元处理效果均达到设计指标。
注：表中所列数据为3天内多次测得的平均值
5 主要经济指标与环境效益
该工程总投资1368万元，总占地面积2800m2，总装机功率515.4kW，运行功率346.5kW，日耗电量8000kWh，电费以0.65元/kWh计，日运行电费5200元。
吨水运行成本0.6元，其中电费为0.17元，药剂费0.23元，液氧及液氧设备租赁费为0.19元，人员工资0.6元。
废水经处理达标后，其主要污染物COD年消减量为1215吨，BOD消减量为495吨环境效益显著。
6 结论
（1）采用混凝-纯氧曝气工艺处理该造纸废水是可行的，废水处理构筑物占地面积小，结构紧凑，去除效率高，处理效果稳定。
（2）预处理采用高密度澄清池工艺，沉淀效率高，结构紧凑，运行成本低，与传统工艺比较可节约药剂量10～30%，且排放污泥浓度高（含固量可达3%），减少了输送及处置费用。
（3）曝气池采用纯氧曝气工艺，氧利用率高，能耗低，去除率高，且污泥浓度高，污泥沉降性和浓缩性好，同时减少了泡沫和污泥膨胀出现的几率。
（4）曝气池通过投加适量臭氧，可提高曝气池抗丝状菌和污泥膨胀性能，增加污泥活性及沉降性能，可明显降低曝气池及二沉池容积和造价，节省用地。
[关键词]造纸废水 高密度澄清池 纯氧曝气 臭氧
[中图分类号] X703 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-278-2
苏州工业园区某造纸厂主要生产无碳复写纸、双胶纸、铜版卡和办公用纸等系列产品。在生产过程中会产生大量过滤液、水洗水、涂布废弃原液等，这些废水和工厂的生活用水构成了待处理的纸厂废水。公司原有一套废水处理设施，因生产扩建，废水量增大，超过原废水处理设施处理能力，因此公司拟扩建一套废水处理系统。
1 废水水量水质
新建废水处理系统处理能力30000m3/d。设计进出水水质见表1。
2 处理工艺
2.1工艺流程
该废水其主要成分是纸浆纤维、碳酸钙填料、工业淀粉、有机高分子助剂、增白剂、荧光剂、表面分散剂等，可生化性一般，本工程采用图1所示处理工艺。
2.2工艺简述
（1）快慢混池
由于该废水含有大量纸浆纤维、淀粉、碳酸钙等，直接进入生化系统将对其产生很大的冲击负荷，因此设置了混凝沉淀工艺，通过在快慢混池内投加PAC及PAM，使废水中胶体物质脱稳并形成较大絮体颗粒，然后通过后续初沉池沉淀去除。大大减轻了后续生化系统压力。
（2）高密度澄清池
本工程初沉池采用了高密度澄清池，高密度澄清池是将高效剪切增稠与污泥浓缩技术结合到混凝沉淀工艺中的一种高效污泥浓缩澄清池，其集合了颗粒增稠，斜管沉淀及污泥浓缩等功能，占地面积小，运行效果好，运行费用低。高密度澄清池由两部分组成：反应区和澄清区，反应区由混合反应区及推流反应区组成，澄清区由入口、斜管沉淀区及浓缩区组成。其主要工艺特点：①设有外部污泥循环系统把沉淀污泥从污泥浓缩区提升到反应池进水管，与原水混合；②凝聚-絮凝在两个反应区中进行，首先通过搅拌的混合反应区，接着进入推流式反应区；③从低速反应区到斜管沉淀区矾花完整、颗粒大、密度高；④采用高效的斜管沉淀，沉淀区上升速度可达到20～40m/h，高密度矾花在此得到很好的沉淀；⑤能有效地完成污泥浓缩，出水水质稳定，耐冲击负荷。
（3）曝气池
本项目采用纯氧曝气活性污泥法，其与空气曝气活性污泥法机理基本相同，都是通过好氧微生物对废水中的有机物进行生物降解，使废水得到净化。区别在于：前者向废水中充纯氧，后者向废水中充空气。氧气法的一大优点是处理效率明显高于空气法，将同一废水处理到同一水平，氧气法所需曝气时间一般仅为空气法的1 /3 左右，氧的转移速率显著提高，从而使好氧微生物的浓度和活性都提高，明显改善了传统活性污泥法的不足。
本工程纯氧曝气设备采用了6套法国液化空气TURBOXAL高效纯氧曝气设备，该设备传输效率高，电耗低，当氧气流量达到140 Kg/h时，动力效率可以达到3.5 KgO2/kW。
同时为提高曝气池处理效果及污泥沉降性能，系统设置了臭氧投加系统。
（4）二沉池
本工程采用辐流沉淀池，由于采用了纯氧曝气工艺，并在曝气池内投加了臭氧，污泥活性及沉降性能好，二沉池表面负荷高，占地面积较常规工艺可减少30%以上。
3 主要构筑物及设备
3.1 快慢混合池
快混池：共2座，池体尺寸3.0m×3.0m×6.1m，有效水深5.6m，钢筋混凝土结构，水力停留时间5min，池内设1台混凝搅拌机，功率4.0kW ，池内投加PAC，加药量50mg/L。
慢混池：共2座，池体尺寸13.5m×5.0m×7.5m，有效水深6.9m，钢筋混凝土结构，水力停留时间40min，池内设2台絮凝搅拌机，功率2.2kW ，池内投加PAM，加药量3mg/L。
3.2 高密度澄清池
共2座，尺寸为13.5m×13.5m×7.5m，表面负荷3.4m3/m2.h，钢筋混凝土结构，池内设置Φ80*1500斜管填料，每池采用0.3m×0.3m×6.0m出水槽12套，池内设中心传动刮泥机。
4 调试及运行结果
本工程于2013年3月份开始调试，将原废水处理站污泥浓缩池浓度为9000mg/L的污泥40m3接种至新建曝气池，接种后闷曝1天即开始进水，运行2周后达到设计水量，1个月后连续监测数据见表2，各处理单元处理效果均达到设计指标。
注：表中所列数据为3天内多次测得的平均值
5 主要经济指标与环境效益
该工程总投资1368万元，总占地面积2800m2，总装机功率515.4kW，运行功率346.5kW，日耗电量8000kWh，电费以0.65元/kWh计，日运行电费5200元。
吨水运行成本0.6元，其中电费为0.17元，药剂费0.23元，液氧及液氧设备租赁费为0.19元，人员工资0.6元。
废水经处理达标后，其主要污染物COD年消减量为1215吨，BOD消减量为495吨环境效益显著。
6 结论
（1）采用混凝-纯氧曝气工艺处理该造纸废水是可行的，废水处理构筑物占地面积小，结构紧凑，去除效率高，处理效果稳定。
（2）预处理采用高密度澄清池工艺，沉淀效率高，结构紧凑，运行成本低，与传统工艺比较可节约药剂量10～30%，且排放污泥浓度高（含固量可达3%），减少了输送及处置费用。
（3）曝气池采用纯氧曝气工艺，氧利用率高，能耗低，去除率高，且污泥浓度高，污泥沉降性和浓缩性好，同时减少了泡沫和污泥膨胀出现的几率。
（4）曝气池通过投加适量臭氧，可提高曝气池抗丝状菌和污泥膨胀性能，增加污泥活性及沉降性能，可明显降低曝气池及二沉池容积和造价，节省用地。