【文章內(nèi)容簡介】 物降解性的變化外，較高的去除率可認(rèn)為是高負(fù)荷下由于產(chǎn)氣量的增加，流體的內(nèi)循環(huán)比隨之增大，使生物污泥和廢水之間產(chǎn)生了更強(qiáng)烈的接觸。運(yùn)行中 COD 濃度和反應(yīng)器容積負(fù)荷波動(dòng)非常大，但反應(yīng)器運(yùn)行一直非常穩(wěn)定。這種情況表明 IC 反應(yīng)器在濃度和負(fù)荷大幅度波動(dòng)的劣質(zhì)工況下，具有非常好的自我調(diào)節(jié)能力 [11]。 表 11 三家紙廠 IC 反應(yīng)器 EGSB（厭氧顆粒污泥膨脹床）是在 UASB 反應(yīng)基礎(chǔ)上研究開發(fā)的。 UASB在常溫下處理低濃度有機(jī)廢水時(shí)，由于產(chǎn)氣量少，反應(yīng)器內(nèi)混合強(qiáng)度低，污泥床內(nèi)很容易形成短流和死區(qū)，使得處理效率下降或反應(yīng)器難以正常運(yùn)行。為了克服UASB工藝的缺點(diǎn)，科研人員開發(fā)出了適應(yīng)常溫或低溫、低濃度污水處理的 EGSB廠家 廢水種類 反應(yīng)器 容積 /m3 運(yùn)行 負(fù) 荷 / kgCOD/(m3d) 進(jìn)液 COD 濃度 /mg/L COD 去 除率 /% 1 二次纖維制漿 100 526 6502650 6075 2 廢紙脫墨廢水 385 920 15102920 5874 3 廢紙脫墨廢水 465 924 12503515 6186 圖 12 IC 反應(yīng)器 廢紙?jiān)旒垙U水處理的工程設(shè)計(jì) 7 工藝，通過加大污泥床水流上升流速，增強(qiáng)攪拌混合和傳質(zhì)過程，提高處理效率。 與 UASB 相比， EGSB 反應(yīng)器的高徑比要大得多（如圖 13），因此微生物厭氧代謝所產(chǎn)生的氣體能夠以較大的表觀流速通過反應(yīng)器，保證了細(xì)小顆粒污泥，同時(shí)其中心安裝一個(gè)刷子以避免格柵的堵塞。 ANAMET（厭氧接觸反應(yīng)器）是利用厭氧微生物處理含有高濃度有機(jī)物的微生物處理工藝，且廢水中有機(jī)物中的大部分被轉(zhuǎn)化成沼氣。廢水進(jìn)入?yún)捬踅佑|反應(yīng)器，進(jìn)水中的懸浮固體及溶解性有機(jī)物以及厭氧過程中產(chǎn)生的生物固體，經(jīng)過真空脫氣器進(jìn)入沉淀池，回 流污泥返回接觸池。這種厭氧接觸工藝提供了使可降解有機(jī)顆粒物水解所需的污泥齡。該工藝長污泥齡這一特點(diǎn)使它特別適用于具有較高濃度懸浮固體的制漿造紙廢水處理，尤其是再生紙廠的廢水和化機(jī)漿廢水等。 深度（三級(jí)）處理技術(shù) 隨著我國對(duì)新建制漿企業(yè)的廢水排放要求的提高， CODCr 排放限值變?yōu)?00mg/L，而現(xiàn)有的制漿企業(yè)廣泛采用的二級(jí)生化處理技術(shù)將制漿廢水的 CODCr處理到 200mg/L 以下則是相當(dāng)困難的，因此必須采取進(jìn)一步的深度處理措施，且 深度處理工藝，例如吸附、高級(jí)氧化和膜過濾適用于生物降解材料 [11]。膜分離圖 13 EGSB 反應(yīng)器 廢紙?jiān)旒垙U水處理的工程設(shè)計(jì) 8 法相對(duì)于常規(guī)水處理方法相比，具有占地面積小、適用范圍廣、分離效率高、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)。 Fenton 氧化法作為一種高級(jí)氧化法，在去除廢水中的有機(jī)污染物方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)于毒性大、一般氧化劑難氧化或生物難降解的有機(jī)廢水處理，是一種較好的方法 [12]。 但 Fenton 氧化法作為一種化學(xué)處理方法，其運(yùn)行成本較高。 廢紙?jiān)旒垙U水處理的工程設(shè)計(jì) 9 第二章 工藝方案的確定 設(shè)計(jì)背景為：江蘇金蓮紙業(yè)有限公司以廢紙為原料生產(chǎn)各種紙產(chǎn)品，每天設(shè)計(jì)處理能力為 10000m3，其日產(chǎn)中段水 4000t 和造紙白水 6000t，其水質(zhì)如表 21。 表 21 進(jìn)出水水質(zhì) 中 段水 造紙白水 原水水質(zhì) CODCr=300mg/L BOD5=120mg/L CODCr=100mg/L BOD5=30mg/L 出水水質(zhì) CODCr≤60mg/L BOD5≤20mg/L 針對(duì)給定的廢紙?jiān)旒垙U水水質(zhì)情況，采用活性污泥系統(tǒng)及淺層氣浮工藝處理廢紙?jiān)旒堖^程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，使處理后的水質(zhì)達(dá)到行業(yè) 排放 標(biāo)準(zhǔn)。 工藝流程簡圖 本設(shè)計(jì)的工藝流程如圖 21 所示，由于中段水和白水水質(zhì)差別較大，因此分別進(jìn)行處理。 流程設(shè)計(jì)說明 活性污泥法是 人們熟悉的一種常用的廢水生物處理法，它是人類模擬自然界的水體自凈過程而創(chuàng)造的。最早于 1914 年由英國人阿登 (Eardern)和絡(luò)基特()創(chuàng)立，迄今已有 90 多年的歷史，它衍生出了多種多樣的工藝流程并廣泛應(yīng)用于城市生活污水和工業(yè)廢水的凈化并取得了巨大的成功。其去除污染物的基本原理是：活性污泥與水充分接觸混合后，由于活性污泥有較大的比表面積，中段水 混凝反應(yīng)池 初沉池 輻流式沉淀池 出水 圖 21 處理流程 白水 篩網(wǎng) 淺層氣浮 篩網(wǎng) 曝氣池 出水 廢紙?jiān)旒垙U水處理的工程設(shè)計(jì) 10 表層黏液層迅速吸附大量的有機(jī)或無機(jī)污染物，吸附過程大約 30min 內(nèi)即可完成，可去除廢水中 70%以上的 BOD，同時(shí)，被吸附的有機(jī)或無機(jī)污染物在微生物酶的作 用下，進(jìn)行分解或合成代謝，從而使廢水得以凈化 [13]。 由混凝沉淀池出來的廢水與回流的活性污泥同時(shí)進(jìn)入曝氣池，通過曝氣，活性污泥呈懸浮狀態(tài)，并與廢水充分接觸。廢水中的懸浮固體和膠狀物質(zhì)被活性污泥吸附，非溶解性有機(jī)物需先轉(zhuǎn)化成溶解性有機(jī)物，而后才被代謝和利用而廢水中的可溶性有機(jī)物質(zhì)被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的營養(yǎng)，代謝轉(zhuǎn)化為生物細(xì)胞，大部分有機(jī)物氧化成為最終產(chǎn)物 (主要是 CO2 和 H2O)，廢水由此得到凈化。 超效淺層氣浮是一種新型的氣浮工藝，通過 ―零速理論 ‖、 ―淺層理論 ‖以及新的溶氣機(jī)理的突破性應(yīng)用，大大 提高了氣浮效率。該技術(shù)應(yīng)用于造紙廢水的回收成為最先進(jìn)的白水回收技術(shù)，近年來國內(nèi)引進(jìn)多臺(tái)用于紙機(jī)白水回收，收到很好效果。隨著工業(yè)的不斷進(jìn)步及水資源的缺乏，超效淺層氣浮技術(shù)將會(huì)逐漸應(yīng)用于工業(yè)廢水、市政污水的處理。 Krofta 超效淺層氣浮在工藝流程上屬于部分回流式加壓溶氣氣浮，但是，較以往的加壓溶氣氣浮實(shí)現(xiàn)原理上的三大突破，即： ―零速原理 ‖[14]、 ―淺層理論 [15]‖和 ―新的溶氣機(jī)理 [16]‖。 Krofta 超效淺層氣浮系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域：適用造紙白液的纖維回收、水回用的處理；印染、化工、輕工、食品、制藥等工業(yè)廢水 物化處理；各類生物處理中生物絮體與水分離 (代替二沉池 )；生產(chǎn)用冷卻水及大池浴水的重復(fù)利用及其他以固液分離為目的的水處理。造紙行業(yè)的使用領(lǐng)域以及使用效果具體表現(xiàn)為 [17]：用于造紙的白液處理和纖維回收，回收率達(dá) 90%， CODCr 去除率 85%以上，處理后的水可循環(huán)利用。例：用廢紙作原料的造紙廠，進(jìn)水 CODCr 1100~1300mg/L，經(jīng)淺層氣浮處理，出水 CODCr 200mg/L 左右， SS： 30~50mg/L，此水可供生產(chǎn)閉路循環(huán)使用。 此外，近些年來， Krofta 氣浮裝置作為造紙?jiān)O(shè)備的附屬設(shè)備而隨主機(jī)一起 引進(jìn)，或者只作為造紙行業(yè)的專業(yè)設(shè)備被引進(jìn)，目前已有數(shù)十臺(tái)應(yīng)用在中國造紙行業(yè)的白水處理中，其處理效果令用戶非常滿意。近年來隨著 Krofta 公司與國內(nèi)合資、合作，產(chǎn)品的價(jià)格大幅度降低，在幾乎沒有競爭對(duì)手的情況下，該裝置逐漸走俏。 廢紙?jiān)旒垙U水處理的工程設(shè)計(jì) 11 第三章 工藝設(shè)計(jì)與處理過程設(shè)計(jì) 篩網(wǎng)的選擇 設(shè)計(jì)說明 設(shè)計(jì)篩網(wǎng)首先應(yīng)根據(jù)要去除雜物的粒徑選擇合適的篩網(wǎng)孔徑，其次要根據(jù)生產(chǎn)條件、產(chǎn)品規(guī)格性能以及價(jià)格，決定篩網(wǎng)種類，進(jìn)而計(jì)算所需篩網(wǎng)面積，最后選定篩網(wǎng)臺(tái)數(shù)。 設(shè)計(jì)過程 （ 1） 選定篩網(wǎng)類型 根據(jù)生產(chǎn)條件及 產(chǎn)品規(guī)格性能，決定采用傾斜式篩網(wǎng)，其篩網(wǎng)材料為不銹鋼，水力負(fù)荷 （ minm2）。 （ 2） 所需篩網(wǎng)種類 選定水力負(fù)荷 q= m3/（ minm2），已知污水量 Q=4000m3/d=，故所需篩網(wǎng)面積 通過公式 31 進(jìn)行計(jì)算。 （ 31） （ 3） 篩網(wǎng)臺(tái)數(shù) 根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格，設(shè)每臺(tái)篩網(wǎng)面積為 ，則選用 2 臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。 混凝反應(yīng)池 設(shè)計(jì)說明 混凝沉淀池主要通過投加少量混凝劑，降低廢水中 SS， 使 出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。在污水處理中，常用的混凝劑為聚 丙烯酰胺。每千噸污水投加量為 1020kgPAM混凝劑，本設(shè)計(jì)投藥量為 8kg/d，在混凝沉淀池前部的混凝渠中以管道加藥。 混凝沉淀池的設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)水量： 4000m3/d= 設(shè)計(jì)計(jì)算 采用一座平流式沉淀池。 2 .7 8 1 .8 51 .5QA q? ? ?廢紙?jiān)旒垙U水處理的工程設(shè)計(jì) 12 （ 1） 混凝沉淀池總表面積 式中： q－ 表面負(fù)荷， m3/（ m2h ） ； 沉淀池表面 負(fù)荷一般為 m3/（ m2h ） ，取q= m3/（ m2h ） 。 （ 2） 混凝沉淀部分有效水深： 式中： t－ 沉淀時(shí)間， h， 沉淀時(shí)間一般為 ，取 t=2h。則： （ 3） 沉淀部分有效容積： （ 4） 混凝沉淀池長度： vt ?? 式中： v—水平流速，一般不大于 5m/s，取 v=5m/s。 QA q?224000 166. 67 , 170 m24 m A? ? ?? 　 取2h qt?2 = 2= 2mh qt??32h = 17 0 2 = 34 0 mVA??（ 32） （ 33） （ 34） （ 35） v t 3 .6 = 3 2 3 .6 = 2 1 .6 mL ? ? ? ?廢紙?jiān)旒垙U水處理的工程設(shè)計(jì) 13 （ 5） 混凝沉淀池寬度： （ 6） 污泥斗設(shè)計(jì)： 取污泥斗上底方形 ，下底方形 ，斜壁與水平夾角a=60176。，池底坡度 i=。 則污泥斗高度： （ 7） 污泥斗容積 : （ 8） 混凝沉淀池總高度： 式中： h1 － 超高，取 ； h3 － 緩沖層高度，取 。（池底坡度 ） 。 則池子總高度： 長深比： (9) 總污泥量： 4 1. 75 0. 6h = t a n 60 m???2 2 34 1 2 1 211( ) 1 ( 1. 75 0. 6 1. 75 0. 6 ) 1. 533V h f f f f m? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 2 3 4 H=h +h +h +hH = 0 . 3 + 2 + 0 . 5 + 1 . 0 = 3 . 7 m 4 m， 取（ 36） （ 37） （ 38） （ 39） （ 310） 170 7 .8 m m2 1 .6AB L? ? ? ， 取 8170 7 .8 m m2 1 .6AB L? ? ? ， 取 8廢紙?jiān)旒垙U水處理的工程設(shè)計(jì) 14 式中： c0、 c1－ 進(jìn)水、出水懸浮物濃度， kg/m3 , c0 =220mg/L、 c1 =30mg/L； 0? － 污泥含水率 ， %， 取 99%； r－ 污泥容積密度， kg/m3，取 1000 kg/m3 。 則 總污泥量 ： (10) 進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 選用 DN200 鋼管進(jìn)水。 (11) 出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 選用 DN200 鋼管出水。 設(shè)備選型 刮泥機(jī)： 選用 GL625 型鏈板式刮泥機(jī)，其主要參數(shù)：池寬： 6m；刮板塊數(shù)： 12；刮泥速度： ；電動(dòng)機(jī)功率： ；鏈條破斷力： 15t。 加藥機(jī)：選用兩臺(tái) ，一用一備。投藥方式：小機(jī)座系列 。 計(jì)量泵 :外形尺寸 310025002600；攪拌機(jī)功率： ；計(jì)量泵功率： 污泥泵：選用兩臺(tái) EH164 型單螺桿泵，一用一備。其主要參數(shù)：流量： ；轉(zhuǎn)速： 214r/min；軸功率： ；電動(dòng)機(jī)型號(hào)： YCJ71；電動(dòng)機(jī)功率： 。 初沉池 設(shè)計(jì)說明 在污水廠進(jìn)水中，固體物質(zhì)在污水中由可沉固體、漂浮固體和一部分膠態(tài)的不可沉固體組成。城市污水中的懸浮固體、可沉固體物質(zhì)以三種狀態(tài)存在：溶解態(tài)、膠體態(tài)和懸浮態(tài)。初沉池能去除部分的懸浮固體和 BOD5， 還具有一定的水解 (酸化 )作用，屬低投入、低能耗的污水處理單元，是一級(jí)處理的主體處理構(gòu)筑物 [18]。 0 1 01 0 0 ( ) / (1 0 0 )W Q c c r ?? ? ?31 0 0 4 0 0 0 (0 . 2 2 0 . 0 3 ) / 1 0 0 0 ( 1 0 0 9 9 ) 7 6 /W m d? ? ? ? ? ? ?（ 311） 廢紙?jiān)旒垙U水處理的工程設(shè)計(jì) 15 沉淀池的種類有：平流式沉淀池、豎流式沉淀池、輔流式沉淀池、斜管 (板 )沉淀池。本設(shè)計(jì)中采用平流式沉淀池，這主要考慮污水流量不大，足可以滿足出水水質(zhì)要求 [19]。 設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)水量： Q=4000m3/d=； 表面負(fù)荷：沉淀池一般采用 q 為 m3/(m2h )，本設(shè)計(jì)選取 q= m3/（ m2h ） ； 水 力 停留時(shí)間：