中國造紙行業(yè)生產(chǎn)原料長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口廢紙。近年來(lái)，隨著(zhù)我國《進(jìn)口廢紙環(huán)境保護管理規定》和《限制進(jìn)口類(lèi)可用作原料的固體廢物環(huán)境保護管理規定》的施行，造紙業(yè)原料來(lái)源受到了較大影響，也使我國造紙原料結構的優(yōu)化升級迫在眉睫。江西某造紙廠(chǎng)為優(yōu)化其造紙原料的結構，計劃增加植物纖維填充料生產(chǎn)車(chē)間，因其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水具有污染物濃度高、pH波動(dòng)大、可生化性較差等特點(diǎn)，需選用針對性的預處理工藝對其進(jìn)行處理。本文采用高效厭氧反應器對該廢水進(jìn)行預處理，并明確工藝運行參數，可為其他同類(lèi)型廢水的處理提供參考。

1、工程概況

本項目為植物纖維填充料生產(chǎn)配套高濃度廢水預處理設施，設計處理水量為6000t/d，主體處理工藝采用斜網(wǎng)+混凝沉淀+高效厭氧反應器。

本項目設計進(jìn)水水質(zhì)以業(yè)主方車(chē)間原料生產(chǎn)試驗過(guò)程中取樣化驗數據作為參考依據，處理后出水滿(mǎn)足后續處理工藝進(jìn)水水質(zhì)指標。其中，pH、CODcr、SS等指標為本項目污水處理的重點(diǎn)。設計進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

2、工藝設計

(1)針對高濃度植物纖維填充料廢水水質(zhì)狀況分析，發(fā)現其水質(zhì)特點(diǎn)為：污染物濃度高(COD達到18000mg/L)，可生化性差(可生化性均不足0.2)，污染物成分復雜(生產(chǎn)過(guò)程中投加較多種類(lèi)的藥劑)等?；谝陨纤|(zhì)特點(diǎn)，提出的處理工藝思路如下：斜網(wǎng)流槽+混凝+IC(Internalcircula-tion，內循環(huán))厭氧反應器。

(2)廢水在排入污水站后，由于其含有較高的ss以及pH，如直接進(jìn)入高效厭氧反應器將會(huì )對其造成很大的影響，因此先在前端設置格柵+斜網(wǎng)+pH調整/混凝沉淀工藝進(jìn)行處理，在去除大部分呈纖維顆粒狀態(tài)存在的SS后再調整pH，使其滿(mǎn)足進(jìn)入高效厭氧反應器的水質(zhì)條件。

(3)經(jīng)物化預處理后的廢水還存在溫度較高的問(wèn)題(尤其是在夏季時(shí))，因此，當廢水溫度較高時(shí)會(huì )經(jīng)冷卻塔冷卻后再進(jìn)入預酸化池。

(4)廢水在預酸化池內可起到充分調勻水質(zhì)和水量的作用，同時(shí)通過(guò)預酸化作用為后續的高效厭氧反應器運行提供充分的保障。

(5)經(jīng)預酸化池調勻后的廢水連續穩定地用泵輸送至高效厭氧反應器所配套的外循環(huán)系統。在反應器運行時(shí)，通過(guò)投加酸或堿調節廢水的pH，將pH控制在6.5~7.5，給厭氧菌創(chuàng )造最理想的生存及反應條件。

經(jīng)過(guò)外循環(huán)調節后的廢水穩定、連續地用泵輸送至高效厭氧反應器。為了使反應器底部布水均勻，防止堵塞，在進(jìn)水管上設置脈沖裝置搭配反應器底部的旋流布水器系統。

進(jìn)水將穿過(guò)致密的厭氧顆粒污泥層，并發(fā)生厭氧反應。在這一過(guò)程中，廢水中的大部分有機污染物被分解為甲烷、二氧化碳和水，從而達到去除廢水中有機污染物的目的。反應器頂部設置多層高效三相分離器，用于分離廢水、沼氣和厭氧顆粒污泥。厭氧反應器的出水大部分被回流至外循環(huán)系統，并通過(guò)外循環(huán)系統頂部的分配器參與后續進(jìn)水的外循環(huán)混合。

(6)剩余部分處理后的出水則自流進(jìn)入后續生化處理單元進(jìn)行進(jìn)一步處理。

(7)本項目的關(guān)鍵工藝是高效厭氧反應系統，該工藝單元能夠有效地去除廢水中部分難降解性COD，同時(shí)提高廢水的可生化性，為后續進(jìn)一步處理該股廢水創(chuàng )造可靠和穩定的水質(zhì)條件。

3、高效厭氧反應器設計改良說(shuō)明

本項目關(guān)鍵工藝處理單元將采用2座直徑為13.0m，高為26m的高效厭氧反應器對廢水進(jìn)行厭氧處理?？紤]到本項目特殊的水質(zhì)狀況，在高效厭氧反應器的設計中針對性地采用多個(gè)改良措施，解決傳統厭氧反應器存在的不足，確保項目最終水質(zhì)的穩定達標。

3.1 外循環(huán)系統設計

傳統厭氧反應器在設計時(shí)大多無(wú)獨立的外循環(huán)裝置，在實(shí)際運行過(guò)程中經(jīng)常出現反應器內上升流速受進(jìn)水濃度影響較大的問(wèn)題，同時(shí)由于上升流速的不穩定亦會(huì )影響到污泥膨脹床的膨脹效果，進(jìn)而導致厭氧顆粒污泥在反應器底部堆積致使反應器最終無(wú)法正常使用。

本項目設計所采用的獨立外循環(huán)系統，將預酸化池來(lái)水先用泵輸送至外循環(huán)管，再通過(guò)大循環(huán)回流水與前端來(lái)水混合后再進(jìn)入反應器內。以上設計可有效稀釋進(jìn)水有機污染物和有害物質(zhì)，降低其對厭氧反應的影響(尤其是對廢水中的鈣離子濃度有較好的緩沖作用)，同時(shí)可靈活控制反應器內水流上升流速，保證污泥床充分膨脹，有效地解決了傳統厭氧反應器所存在的不足。

外循環(huán)系統包含：外循環(huán)立管，1座；外循環(huán)水泵，6臺；pH計，1臺。

3.2 脈沖旋流布水器設計

傳統厭氧反應器在設計時(shí)多采用平流式布水器，采用該設計的厭氧反應器在使用過(guò)程中經(jīng)常出現布水不均勻的現象，容易導致厭氧顆粒污泥在反應器底部堆積，形成污泥死角，尤其是針對本項目所在的造紙行業(yè)廢水，因其經(jīng)常存在鈣離子濃度過(guò)高的情況，因此布水器出現堵塞的情況尤為突出。

本項目設計所采用的環(huán)狀旋流脈沖布水系統，可對厭氧反應器內污泥床實(shí)現充分的擾動(dòng)，使厭氧顆粒污泥床保持膨脹，并與污水進(jìn)行充分的接觸反應，防止厭氧顆粒污泥的沉積而形成污泥死角，有效地避免厭氧顆粒污泥在反應器底部堆積造成底部布水器的堵塞，解決了傳統厭氧反應器存在的不足。

脈沖旋流布水器包含：2套外部脈沖閥，2套內部多管狀環(huán)形布水系統。

3.3 多層高效三相分離器設計

傳統厭氧反應器在設計時(shí)大多采用單層三相分離器結構，僅設計在反應器頂層，且非全覆蓋式布置。該設計會(huì )使反應器在使用過(guò)程中出現不同程度的跑泥，嚴重時(shí)將會(huì )影響到反應器的整體處理效率。

本項目設計采用多層高效三相分離器，充分考慮對厭氧顆粒污泥的截留效率以及對沼氣的密封效果，采用雙層全覆蓋式三相分離器設計，可有效地對固、液、氣進(jìn)行高效分離，充分保證高效厭氧反應器的運行效果，有效地解決了傳統厭氧反應器存在的不足。

多層高效三相分離器包含：中部三層三相分離器，2套；頂部五層三相分離器，2套。

3.4 多點(diǎn)排泥及反沖洗設計

傳統厭氧反應器在設計時(shí)基本采用單點(diǎn)排泥，該設計經(jīng)常導致反應器底部厭氧污泥無(wú)法均勻地排出，尤其是當反應器內有較多的鈣化污泥產(chǎn)生時(shí)，由于鈣化污泥的比重較大，單點(diǎn)排泥無(wú)法實(shí)現鈣化污泥的正常排出，進(jìn)而影響厭氧系統的正常運行。

本項目設計所采用的多點(diǎn)排泥裝置，可確保反應器底部各個(gè)角落的污泥均能被排出，同時(shí)考慮到厭氧反應器所碰到的鈣化污泥堵塞問(wèn)題，設置反沖洗裝置，可接入高壓沖洗接口用于對各排泥口進(jìn)行沖洗，防止污泥堵塞情況的發(fā)生。有效地解決傳統厭氧反應器所存在的不足。

多點(diǎn)排泥及反沖洗裝置包含：環(huán)狀排泥閥，2組；高壓反沖洗閥，2組。

4、項目運行效果

本項目于2021年4月主體完工，具備進(jìn)水條件，當年6月系統調試成功，并于7月通過(guò)業(yè)主方性能驗收，正式投入運行。運行期間整體處理效果良好，系統運行過(guò)程中主要參數：VLR(容積負荷)為10.58kgCOD/(m3?d)，上升流速為7.5m/h，進(jìn)水VFA(指揮發(fā)性脂肪酸)≤3.5mmol/L，ALK(堿度)≥35mmol/L。系統運行穩定后各月平均出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

5、技術(shù)經(jīng)濟指標

本項目預處理污水設施運行費用主要包括電費、藥劑費、人工費。其中：

(1)電費：本項目為三級供電負荷，裝機容量為550.75kW，需用容量為342.70kW，日用電量約5346.12kWh。電價(jià)按0.35元/kWh(以廠(chǎng)區自備電廠(chǎng)發(fā)電成本計算)，折合0.312元/t廢水。

(2)人工費：本項目日常運行期間需操作人員4人，工人工資按150元/日計算，折合0.1元/t廢水。

(3)藥劑費：PAC(聚合氯化鋁)：0.143元/t廢水；PAM(聚丙烯酰胺)：0.012元/t廢水；尿素：0.075元/t廢水；磷酸二氫銨：0.067元/t廢水。

實(shí)際日常運行費用：0.709元/t廢水。

同時(shí)高效厭氧反應器在運行過(guò)程中產(chǎn)生大量的沼氣可作為再生能源進(jìn)行利用。根據現場(chǎng)沼氣流量計數據日平均產(chǎn)沼氣9660m/d，每去除1kgCOD約可產(chǎn)生0.35m3沼氣。按照每立方米沼氣所產(chǎn)生的熱值可轉換為0.714kg標煤所產(chǎn)生的熱值，同時(shí)按照1t標煤1000元市場(chǎng)價(jià)計算，預計可產(chǎn)生6897.24元/d的經(jīng)濟效益，在扣除污水處理運行費用的同時(shí)仍可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。

6、結論

本項目針對目前國內造紙行業(yè)非常少見(jiàn)的一種高濃度植物纖維填充料廢水預處理案例，設計主體采用高效厭氧反應器對該高難度廢水進(jìn)行預處理，充分發(fā)揮高效厭氧反應器特點(diǎn)，同時(shí)結合相應的多處改良設計，使厭氧反應器的處理能力得到進(jìn)一步提升，以相對較小的處理費用最大化地去除廢水中大部分有機污染物；同時(shí)反應產(chǎn)生的沼氣還可進(jìn)行資源回收，減少了污水廠(chǎng)的運行成本。本項目廢水處理作為造紙制漿行業(yè)非典型的工程案例，在有效推動(dòng)厭氧反應器優(yōu)化改良的同時(shí)，也將為今后造紙制漿行業(yè)高濃廢水處理提供相應的案例參考，具有較高的推廣價(jià)值。（來(lái)源：杭州山嶼源環(huán)?？萍加邢薰荆?/span>