【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要通過(guò)胞外酶的分解才得以進(jìn)入微生物體內(nèi)代謝。 前兩階段的產(chǎn)物被產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)化成為甲烷，廢水 COD 大為降低。 厭氧生物處理由于能耗極少，是一種低成本的廢水處理技術(shù) ， 十分適合用于處理污染物濃度高、可生化性差的廢水。 對(duì)于本生產(chǎn)廢水處理工程，由于廢水含有部分難降解的物質(zhì)，出水水質(zhì)要求高，結(jié)合我司多年來(lái)在造紙廢水治理領(lǐng)域的工程經(jīng)驗(yàn)，本方案選擇 “水解酸化池+PAFR 反應(yīng)器 +改良活性污泥 法 ”的生化處理工藝。 厭氧工藝的選擇 厭氧反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的生化過(guò)程，微觀 分析表明厭氧降解過(guò)程可分為三步：水解發(fā)酵階段、產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段及產(chǎn)甲烷階段。 (1)、水解發(fā)酵階段 復(fù)雜的大分子有機(jī)物，不能透過(guò)細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。首先大分子有機(jī)物在厭氧菌胞外酶的作用下被分解為簡(jiǎn)單的小分子有機(jī)物。例如天然膠聯(lián)劑（主要為淀粉類），首先被轉(zhuǎn)化為多糖，再水解為單糖。纖維素被纖維素酶水解成纖維二糖與葡萄糖。半纖維素被聚木糖酶等水解成低聚糖和單糖。繼而這些小分子化合物在發(fā)酵細(xì)菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸（簡(jiǎn)寫(xiě)作 VFA）、醇類、 乳酸，原有少量小分子有機(jī)污染物被降解為二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時(shí)，河北廊坊紙業(yè) 有限公司 造紙廢水處理 工程 初步設(shè)計(jì)方案 廣州中環(huán)萬(wàn)代環(huán)境工程有限公司 10 酸化細(xì)菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此未經(jīng)酸化處理的污水厭氧處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的剩余污泥。 酸化菌對(duì) pH 值有較大的適應(yīng)范圍，產(chǎn)酸可在 PH=4 條件下進(jìn)行，而產(chǎn)甲烷菌的最佳 pH 值范圍為 － ，超出這個(gè)范圍則轉(zhuǎn)化速度將減慢。 (2)、產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段 在此階段，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步降解為乙酸（又稱醋酸）、氫和二氧化碳，這是最終產(chǎn)甲烷反應(yīng)的反應(yīng)底物。 (3)、產(chǎn)甲烷階段 產(chǎn)甲烷菌是一種嚴(yán)格的厭氧微生物，與其它厭氧菌比較，其氧化 還原電位非常低（＜ 330mv）。在此階段，前兩階段產(chǎn)生的乙酸、 H2和 CO2被產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)化成為甲烷，甲烷的轉(zhuǎn)化產(chǎn)率約為 70－ 75%，故 COD 大為降低。 厭氧過(guò)程前兩個(gè)階段速度相對(duì)較快，在工程上難以嚴(yán)格分離。 甲烷化階段主要由產(chǎn)甲烷菌完成，產(chǎn)甲烷菌世代時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境要求非常嚴(yán)格，不但要絕對(duì)厭氧，而且對(duì) pH、堿度、溫度等因素都有較嚴(yán)格的適應(yīng)范圍。 根據(jù)厭氧反應(yīng)的三階段理論，針對(duì)本工程廢水水質(zhì)特點(diǎn)，本工程厭氧處理工藝采用“水解酸化池 +PAFR 反應(yīng)器”，產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩個(gè)階段的反應(yīng)分別在兩個(gè)單獨(dú)的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，以創(chuàng)造各 自最佳的環(huán)境，并將兩個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)起來(lái)，形成兩相厭氧發(fā)酵系統(tǒng)。 水解酸化池 我們將水解酸化池的厭氧反應(yīng)控制在前兩個(gè)階段。 水解酸化能將難降解有機(jī)物分解成易降解有機(jī)物、將大分子有機(jī)物降解成小分子有機(jī)物，而微生物對(duì)有機(jī)物的攝取只有溶解性的小分子物質(zhì)才可直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，而不溶性大分子物質(zhì)首先要通過(guò)胞外酶的分解才得以進(jìn)入微生物體內(nèi)代謝。水解酸化的產(chǎn)物 主要包括揮發(fā)有機(jī)酸（ VFA）、乳醇、醇類等 微生物 可直接 攝取 的 有機(jī)物 ，大大提高廢水的可生化性 。 水解酸化池的特點(diǎn)： (1). 有效去除毒性物質(zhì)、抑制物質(zhì)或改變某些難降解有 機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，增加整個(gè)厭氧處理系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性 。 (2). 反應(yīng)器中 COD 主要是形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化，進(jìn)水與出水總 COD 基本保持一河北廊坊紙業(yè) 有限公司 造紙廢水處理 工程 初步設(shè)計(jì)方案 廣州中環(huán)萬(wàn)代環(huán)境工程有限公司 11 致 。 (3). 為產(chǎn)酸菌提供最佳的生長(zhǎng)條件，提高水解發(fā)酵階段的反應(yīng)速率，出水嚴(yán)格控制出水 pH 值范圍控制在 177。 ，提高產(chǎn)甲烷反應(yīng)器中污泥的產(chǎn)甲烷活性 。 PAFR 反應(yīng)器 脈沖厭氧流化床反應(yīng)器（ Pulse Anaerobic Fluidized Reactor, 簡(jiǎn)稱： PAFR）是我公司歷經(jīng)八年開(kāi)發(fā)，多次總結(jié)提高的一種新型超高效厭氧生物反應(yīng)器。 PAFR能高效處理各類難生物降解 的有機(jī)工業(yè)廢水，如造紙廢水、印染廢水等。其操作簡(jiǎn)單，投資省、運(yùn)行費(fèi)用低，去除效率高，是一種比傳統(tǒng)厭氧工藝更先進(jìn)更符合國(guó)情的新型厭氧處理技術(shù)。 在 PAFR 反應(yīng)器 內(nèi)，廢水 主要 經(jīng)歷 產(chǎn)甲烷階段，同時(shí)也進(jìn)行著少量的水解酸化反應(yīng)，因此 PAFR 反應(yīng)器既能大幅度去除有機(jī)污染物，也可以保持出水 B/C 不變，既減輕了后續(xù)好氧工藝的有機(jī)負(fù)荷，也不會(huì)降低好氧池的處理效率。不論是在水解發(fā)酵階段或是在產(chǎn)酸產(chǎn)氫階段， COD 主要是形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)化，僅僅是由一種難生物降解的 COD 轉(zhuǎn)化為另一種可生物降解的 COD。實(shí)際的 COD 去除發(fā)生在產(chǎn)甲烷階段，水 解發(fā)酵階段和產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段的產(chǎn)物 可以在 PAFR 反應(yīng)器 中被產(chǎn)甲烷菌進(jìn)一步降解為水和 CO H甲烷等氣體 而從水中溢出 ，這樣污染物在整個(gè)厭氧處理中就得到徹底去除。未被去除的小分子污染物也可以在后續(xù)好氧生物處理過(guò)程中被好氧微生物分解代謝。因此，使用厭氧工藝進(jìn)行廢水處理，可以大幅度縮短好氧的停留時(shí)間，節(jié)省大量的基建投資和處理費(fèi)用。 PAFR 的優(yōu)點(diǎn)如下 ： (1). 主體由鋼砼或鋼結(jié)構(gòu)建成，一般高度為 9~ 米，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工較易。 (2). 系統(tǒng)內(nèi)有強(qiáng)力而又節(jié)省的攪動(dòng)和上流的推動(dòng)力。 (3). 獨(dú)特的脈沖效果有 利于顆粒化污泥的形成。 (4). 反應(yīng)器內(nèi)由酸化、水解和產(chǎn)氣菌組成了高效、協(xié)調(diào)的厭氧生態(tài)群， 其中產(chǎn)甲烷絲菌在顆粒污泥占主導(dǎo)地位 。 (5). 特殊的污泥濃度分布規(guī)律和脈沖布水的強(qiáng)力攪動(dòng)，帶來(lái)了高效率。 (6). 易形成富含各種厭氧微生物種群的顆粒污泥，是具有自我平衡性能的河北廊坊紙業(yè) 有限公司 造紙廢水處理 工程 初步設(shè)計(jì)方案 廣州中環(huán)萬(wàn)代環(huán)境工程有限公司 12 微生態(tài)系統(tǒng)，其中包含了降解廢水中各種有機(jī)污染物的微生物種群，剩余污泥產(chǎn)量少且穩(wěn)定。 (7). PAFR 反應(yīng)器出水 B/C 值跟水解酸化池出水 B/C 值基本保持一致。 (8). 無(wú)任何運(yùn)動(dòng)部件，而有成熟的防堵塞措施，因而安全可靠，使用壽命長(zhǎng)。 (9). 具有多種調(diào)控能力，因此適應(yīng)性好，耐沖擊負(fù)荷。 (10). 處 理成本低，具有較好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。 我公司對(duì) PAFR 的工程進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，通過(guò)多項(xiàng)工程的成功實(shí)施，積累了許多經(jīng)驗(yàn)。我們注重進(jìn)水、出水、排泥、除氣、反沖洗防堵的每一個(gè)細(xì)節(jié)，力求做到盡善盡美。 1. 脈沖布水器和顆粒污泥 整個(gè)厭氧系統(tǒng)使用我公司的脈沖布水器，僅消耗部分勢(shì)能，無(wú)潛水?dāng)嚢璧容o助設(shè)備。脈沖布水是利用虹吸管中快速流動(dòng)的水流將主管道中的空氣帶走，使主管道內(nèi)形成一定的真空度，在管道內(nèi)外大氣壓的作用下池內(nèi)的水進(jìn)入主管道后排入池中。由于水流速度快，布水 能在短時(shí)間內(nèi)完成，達(dá)到脈沖的效果，攪起池底的高濃度的污泥，使池內(nèi)泥水處于充分混合狀態(tài)，厭氧菌與廢水中的有機(jī)物得到充分的接觸。 在 PAFR 反應(yīng)器啟動(dòng)階段，接種在 PAFR 中的普通絮狀污泥，通過(guò)脈沖布水的沖擊作用形成連續(xù)的上升 下降過(guò)程，污泥不斷互相碰撞、摩擦，易形成致密結(jié)構(gòu)的顆?；勰唷? 顆粒污泥是 快速高效的厭氧菌膠團(tuán)，生物相容性好， 沉降性能良好，抗水力負(fù)荷和沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)， 對(duì)環(huán)境沒(méi)有二次污染 。 顆粒污泥的外觀上是多種多樣，有呈卵形、球形、絲形等；其平均直徑為 1 mm,一般為 ~2 mm,最大可達(dá) 3~5 mm；反應(yīng)區(qū)底部的顆粒污泥多以無(wú)機(jī)粒子作為核心，外包生物膜；顆粒的核心多為黑色，生物膜的表層則呈灰白色、淡黃色或暗綠色等；反應(yīng)區(qū)上部的顆粒污泥的揮發(fā)性相對(duì)較高。 在顆粒污泥中主要包括：各類微生物、無(wú)機(jī)礦物以及有機(jī)的胞外多聚物等，其 VSS/SS 一般為 70~90%；顆粒污泥的主體是 各類 微生物，包括水解發(fā)酵菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、和產(chǎn)甲烷菌 等 ， 根據(jù)相關(guān)資料記載 細(xì)菌總數(shù)為 1~41012 個(gè) /Gvss。 河北廊坊紙業(yè) 有限公司 造紙廢水處理 工程 初步設(shè)計(jì)方案 廣州中環(huán)萬(wàn)代環(huán)境工程有限公司 13 顆粒污泥中的細(xì)菌是成層分布的，即外層中占優(yōu)勢(shì)的細(xì)菌是水解發(fā)酵菌，而內(nèi)層則是產(chǎn)甲烷菌；顆粒污泥實(shí)際上是一種生物與環(huán)境條件相互 依存和優(yōu)化的生態(tài)系統(tǒng)，各種細(xì)菌形成了一條很完整的食物鏈，有利于 不同菌 種間氫和乙酸的傳遞，其活性很高 ，能夠高效處理廢水中難降解的大分子有機(jī)物。 2. 三相分離 系統(tǒng) PAFR 反應(yīng)器呈全封閉式，采用特有的泥水氣三相分離系統(tǒng)，它既能收集從分離器下的反應(yīng)室產(chǎn)生的氣體，又使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來(lái)。 泥水分離原理：隨著污水與污泥相接觸而發(fā)生厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生大量主要成分為甲烷的氣體引起 PAFR 反應(yīng)器內(nèi)污泥擾動(dòng)。在 PAFR 反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體中有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡隨著廢水上升至泥水分離器頂部 ，污泥顆粒上升撞擊到脫氣擋板的底部，這引起附著的氣泡釋放，自由氣體和從污泥顆粒釋放的氣體被收集起來(lái)；脫氣的污泥顆粒沉淀從廢水中分離并通過(guò)反射板落回到 PAFR 反應(yīng)器的底部。分離氣體、固體后的廢水繼續(xù)上升，最后從出水堰溢流，經(jīng)集水槽排出。 該泥水分離系統(tǒng)由高強(qiáng)中空 PP 板制作，具有以下優(yōu)點(diǎn)： ① 強(qiáng)度高，該板也稱瓦楞板或蜂巢板，由 PP 材料經(jīng)過(guò)高溫一次擠壓成型，其瓦楞結(jié)構(gòu)讓其有著非常好的強(qiáng)度，使用中不容易變形； ② 耐腐蝕， PP 材料本身決定了 該板的 耐酸堿性能好，高溫下同樣具有抗氧化性 ； ③ 壽命長(zhǎng)，其安裝角度為 60176。，減少水流的紊動(dòng)，縮短了顆粒沉降距離，避免厭氧顆粒污泥在板面上沉積，從而減少了板面的承重，使其不易變形或坍塌； ④ 性價(jià)比高 ， 高強(qiáng)中空 PP 板 市場(chǎng)上較為常見(jiàn)，容易采購(gòu)因此其價(jià)格較不銹鋼板低廉許多，且非常穩(wěn)定，不會(huì)如金屬價(jià)格波動(dòng)大，其 強(qiáng)度高 、 耐腐蝕 的性能非常適合用作制造 三相分離 系統(tǒng) ，整體制作成本僅為304 不銹鋼材質(zhì)的八分之一，因此性價(jià)比非常好。 3. 防堵塞布水系統(tǒng) 造紙廢水中含有大量的紙漿纖維，經(jīng)過(guò)前處理后，仍會(huì)不可避免的有部分細(xì)小的纖維和較大的雜質(zhì)進(jìn)入 PAFR 反應(yīng)器，如薄膜袋、布條等，這些雜質(zhì)容易造成布水孔堵塞。由于布水系統(tǒng)安 裝在 PAFR 反應(yīng)器底部，且 PAFR 反應(yīng)器是一個(gè)密閉結(jié)構(gòu)，清通布水系統(tǒng)需要耗費(fèi)較大的人力、物力。為解決這個(gè)難題，我司根據(jù)多個(gè)工程的經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)了布水系統(tǒng)的構(gòu)造，增加水力反沖排渣管道，使布水河北廊坊紙業(yè) 有限公司 造紙廢水處理 工程 初步設(shè)計(jì)方案 廣州中環(huán)萬(wàn)代環(huán)境工程有限公司 14 系統(tǒng)具有良好的防堵塞功能，即便堵塞也能通過(guò)簡(jiǎn)便的操作疏通布水管。防堵塞布水系統(tǒng)是根據(jù) PAFR 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、水力模型及多個(gè)造紙廢水處理工程的PAFR 反應(yīng)器布水系統(tǒng)運(yùn)行情況總結(jié)改良得出。在以往的布水系統(tǒng)中，堵塞通常發(fā)生在布水管的末端，堵塞的雜質(zhì)是薄膜袋、布條等，我公司在設(shè)計(jì)上在布水管末端增加反沖排渣管，脈沖布水器發(fā)生脈沖時(shí)將雜質(zhì)沖 至排渣管中，然后開(kāi)啟反沖排渣閥門，利用高位水力壓差使 PAFR 反應(yīng)器內(nèi)的廢水通過(guò)布水管過(guò)水孔進(jìn)入布水管內(nèi)進(jìn)行反沖，隨后進(jìn)入反沖排渣管一起把雜質(zhì)帶出，由此完成反沖排渣過(guò)程。整個(gè)反沖排渣過(guò)程僅需要進(jìn)行閥門的開(kāi)啟，操作非常的簡(jiǎn)便，且反沖排渣效果好。 4. 系統(tǒng)出水的均勻性 結(jié)合公司多年的工程經(jīng)驗(yàn)， PAFR 反應(yīng)器出水采用先進(jìn)的可調(diào)式不銹鋼溢流裝置，確保系統(tǒng)出水的均勻性，有效避免反應(yīng)器脈沖時(shí)大量出水對(duì)好氧池系統(tǒng)的沖擊，增強(qiáng)后續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；每個(gè)溢流裝置末端增設(shè)液位控制器，不僅能夠控制好系統(tǒng)有效水位，而且還能起到有效水封作用。 5. 操作維護(hù)簡(jiǎn)便 PAFR 反應(yīng)器無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備 ，脈沖部分完全自動(dòng)化運(yùn)作，可以做到無(wú)人值守。根據(jù)多個(gè)工程的實(shí)際情況， PAFR 出水不帶有或帶有很少量的泥。另外我公司運(yùn)用有效的氣水分離功能，可以確保反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)的三相得到分離，因此調(diào)試、運(yùn)行方便。 好氧活性污泥法 活性污泥法是 利用 在曝氣池內(nèi)呈懸浮狀 的 微生物群體 (又稱活性污泥 )與 廢水充分接觸 ，吸附、除去廢水中的有機(jī)污染物 而使 廢 水得到凈化的方法。所謂活性污泥是向 廢 水中通入空氣，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后產(chǎn)生 的 一種絮凝體 (菌膠 團(tuán) )。 這些絮凝體 主要 由大量繁殖的微生物組成， 還 包括微生物自身氧化的殘留物，吸附在表面的污染物等。 它易于沉淀與 廢 水分離，并使 廢 水得到澄清。 活性污泥法是通過(guò)曝氣，對(duì)廢水進(jìn)行充氧和攪拌，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)，并與廢水充分接觸，利用活性污泥吸附降解廢水中的污染物，并進(jìn)行自身新陳代謝，廢水由此得到凈化?；钚晕勰喙に嚲哂刑幚砟芰?qiáng)，出水水質(zhì)優(yōu)良、投資、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。 河北廊坊紙業(yè) 有限公司 造紙廢水處理 工程 初步設(shè)計(jì)方案 廣州中環(huán)萬(wàn)代環(huán)境工程有限公司 15 我公司通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)好氧池布水、布?xì)夥绞?，提高了傳統(tǒng)工藝的處理效率，成功地應(yīng)用在多個(gè)造紙工業(yè)廢水處理工程中。 1. 改良型活性污泥法工藝選擇 該造紙廢水有機(jī)污染物種類多，用好氧活性污泥法可有效去除 污水中有機(jī)污染物。活性污泥工藝具有處理能力強(qiáng)，出水水質(zhì)優(yōu)良、投資、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。 通過(guò)曝氣 對(duì)廢水進(jìn)行充氧和攪拌，使 活性污泥呈懸浮狀態(tài)，并與廢水充分接觸 ， 通過(guò)活性污泥生物降解污水中的有機(jī) 污染物 ，好氧細(xì)菌增殖降解，形成菌膠團(tuán)，作為污泥經(jīng)沉淀分離， 達(dá)到 去除水中有機(jī)物的目的 ， 廢水由此得到凈化。 因此本工程采用的是我公司的改良活性污泥工藝，通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)好氧池池型結(jié)構(gòu)、布?xì)夥绞?，提?