一、工藝流程及特點

1 物理+生化處理

污水 → 調(diào)節(jié)池 → 反應(yīng)型預(yù)沉池 → 噴射冷卻池 → 選擇器 → 噴射曝氣 → 二沉池 → 污泥脫水
↑ ↓ ↓
└ ── 回流── ─ ┘排放


圖1 物理+生化處理工藝流程

如圖 1，該工藝設(shè)有反應(yīng)型預(yù)沉池預(yù)處理，可提高SS的去除率。由于不加化學(xué)藥劑，因此是一個物理過程。一般預(yù)沉池SS的去除率為70%，而該反應(yīng)型預(yù)沉池SS去除率可達(dá)90%以上，從 而可降低CODCr30%以上。

其設(shè)計原理是在不加絮凝劑的條件下，充分利用纖維的絮凝特征。一個大直徑低轉(zhuǎn)速的攪拌器將先期沉淀的污泥提升，并與從預(yù)沉池底部進(jìn)入的污水在中心導(dǎo)管內(nèi)接觸混合，混合后的污水進(jìn)入錐形反應(yīng)室，在錐形反應(yīng)室內(nèi)停留時間較長，此時污水中的懸浮物增長成為絮狀物。當(dāng)混合污水從反應(yīng)室流出時，因污水的流速逐漸降低，從而為絮狀物提供了最佳反應(yīng)條 件。

該工藝的反應(yīng)型預(yù)沉池已應(yīng)用于河南漯河銀鴿造紙廠和四川雅安造紙廠的污水處理。由于該反應(yīng)型預(yù)沉池不加絮凝劑，運行費用低，但一次性投資要比一般的預(yù)沉池高。

2 厭氧+好氧處理

提出該工藝的公司認(rèn)為TMP和DIP兩股污水的有機物濃度較高，適合用厭氧預(yù)處理。經(jīng)過厭氧處理后的CODCr可降低到1000mg/L以下，CODCr的去除率可達(dá)70%左右，從而減輕其后好氧預(yù)處理的負(fù)擔(dān)(見圖2)。

其它污水 ┌ ─ ─ 回流 ─ ┐
↓ ↓ ↑
TMP，DIP污水 → 預(yù)處理 → 冷卻塔 → 厭氧處理 → 預(yù)沉池 → 選擇器 → 鼓風(fēng)曝氣 → 二沉池 → 濃縮池 → 污泥脫水
↓
排放

厭氧+好氧處理工藝流程

厭氧反應(yīng)器是用國外較為成熟的升流式厭氧污泥床，即UASB。這是一個無填料無任何動力裝置，且有一定數(shù)量厭氧顆粒狀污泥的空容器。其工藝原理是，反應(yīng)器的上半部分設(shè)置1個三相分離器，分離器的上部為沉淀區(qū)，下部為反應(yīng)區(qū)。在反應(yīng)區(qū)中，根據(jù)污泥的分布又可分為污泥層和懸浮層。污水自下進(jìn)入反應(yīng)器向上流動時，污水與顆粒污泥充分接觸，進(jìn)行一系列生化反應(yīng)后產(chǎn)生沼氣。由于氣泡上升托起污泥，隨著反應(yīng)的進(jìn)行和氣量的增加，污泥逐漸膨脹并略呈流化態(tài)，氣體從污泥層內(nèi)逸出。沉降性能較低的污泥在氣體的攪動下形成懸浮層，混合液上升至三相分離器內(nèi)。氣體碰到反射板時折向氣室而被有效地分離排出。污泥和水進(jìn)入沉淀區(qū)，在重力作用下，水與污泥分離。

厭氧處理的優(yōu)點在于能耗低，占地小，產(chǎn)污泥量少，去除效率高，可降解部分大分子有機物，有利于進(jìn)一步的好氧處理。但厭氧處理一次性投資較大；在國內(nèi)運行經(jīng)驗甚少，尤其在制漿污水處理方面，國內(nèi)尚無用厭氧處理方法；厭氧處理在試車時，顆粒污泥不易培養(yǎng)，培養(yǎng)時間較長；較難把握穩(wěn)定的運行；制漿污水中的樹脂、有機氯、過氧化氫和硫化物等對厭氧菌可能存在抑制作用；此外還要考慮厭氧過程生物氣體的利用問題。因而制漿污水用厭氧處理，目前尚不成熟，暫不考慮厭氧方法處理。

3 物化+生化法(見圖3)

其工藝特點為預(yù)處理設(shè)絮凝池，投加化學(xué)藥品。這種化學(xué)絮凝預(yù)處理不但可以增加懸浮物的沉降性能，通過增加SS的去除率大大降低不可溶性CODCr，而且還可以去除一些大分子難降解的有機物如木素、纖維素、有機氯等。其原理是投加絮凝劑后，水中懸浮的細(xì)小纖維凝聚成大顆粒物質(zhì)，這些各種形狀的顆粒也存在著多孔比表面，對一些大分子有機物具有一定的吸咐作用。

與厭氧預(yù)處理和反應(yīng)型預(yù)處理比較，化學(xué)預(yù)處理的投資費用較低，且易于控制和管理，但化學(xué)藥品投加量較多，運行費用大大增加。

┌ ─ 回流─ ─ ┐
↓ ↑
污水 → 絮凝池 → 預(yù)沉池 → 調(diào)節(jié)池 → 冷卻塔 → 選擇器 → 表面曝氣池 → 二沉池 → 污泥脫水
↓
排放

圖3 物化+生化處理工藝流程

4 兩級曝氣+物化法

該工藝采用兩級曝氣，最后設(shè)化學(xué)處理，如圖4。由于工藝過程較為復(fù)雜，構(gòu)筑設(shè)施多，因而占地面積相對較大，相對投資也較高。工藝流程的最后還需加化學(xué)藥劑。這樣雖可以保證達(dá)標(biāo)排放，但無疑運行費用也相應(yīng)增加，而且加藥后的污泥粘性增大，影響污泥的脫水。

┌ ─ 回流 ─ ┐ ┌ 回流 ┐
↓ ↑ ↓ ↑
污水 → 調(diào)節(jié)池 → 預(yù)沉池 → 冷卻塔 → 選擇器 → 表面曝氣池 → 中間池 → 表面曝氣池 → 絮凝沉淀池 → 濃縮池 → 污泥脫水
↓
排放

圖4 兩級曝氣+物化處理工藝流程

5 生化+物化法

如圖5所示，預(yù)處理不一般沉淀地，最后加氣浮處理。由于沒有特殊的預(yù)處理方法，預(yù)處理的CODCr去除率較低，增加好氧生物去除CODCr的負(fù)擔(dān)，因此最后的氣浮處理必須投加較多的絮凝劑方可保證達(dá)標(biāo)排放。

污泥脫水
┌ ─── ── 回流── ─ ─↑

↓ │
污水 → 預(yù)沉池 → 調(diào)節(jié)池 → 冷卻塔 → 選擇器 → 噴射曝氣 → 二沉池 → 氣浮裝置 → 排放

圖5 生化+物化處理工藝流程

這些工藝的共同之處是在曝氣池前加選擇器，且曝氣時間較長，都在15h到30h之間。加選擇器和延時曝氣都是為了增加CODCr的去除率，保證CODCr的達(dá)標(biāo)排放。

加選擇器主要是當(dāng)回流污泥和污水一起進(jìn)入選擇器時，在沒有曝氣的情況下消耗有機物造成缺氧。首先是產(chǎn)生一些厭氧菌可分解一小部分難降解的有機物，其次是在缺氧狀態(tài)下，可選擇出生存能力較強和活性較好的好氧菌種。這些生命旺盛的菌種一旦進(jìn)入曝氣池，在好氧狀態(tài)下，其去除有機物的能力明顯增強。

增加曝氣時間，有機物和活性污泥混合停留時間較長，對一些較難降解的有機物也能夠逐步降解。

二、曝氣方式

所有提出的技術(shù)方案中，曝氣池的曝氣方式有3種，即表面曝氣、鼓風(fēng)曝氣和噴射曝氣。它們各自的優(yōu)缺點見表2。

曝氣方式 優(yōu)點 缺點
表面曝氣 根據(jù)溶解氧需要可調(diào)速,移動;便于操作和控制管理;易維修,無須將池中的水排出 動力消耗大;充氧能力較低;需要加消泡劑消除水面的泡沫,否則不利于表面空氣充氧
鼓風(fēng)曝氣 動力消耗相對較少;充氧能力高,適合深池曝氣;表面泡沫不影響充氧 鼓風(fēng)噪聲大;池底布?xì)庠O(shè)施出故障時,需將池中的水排出,極為不便
噴射曝氣 動力消耗小;充氧效率最高,也適合深池曝氣,表面泡沫也不影響充氧 控制一定的噴射流速,否則太低噴口會堵泥;同樣設(shè)施維修時,需將池中的水排出

表2幾種曝氣方式的比較

三、運行費用

運行費用主要決定于化學(xué)藥品消耗量和總電耗，設(shè)備折舊和維護(hù)管理費用大同小異，所占的比例很低。5種工藝的化學(xué)藥品消耗量和總電耗歸納見表3。

處理工藝 化學(xué)藥品消耗量/kg·d-1
磷酸三鈉 尿素 聚丙烯酰胺 硫酸鋁 消泡劑 總電耗/kWh·d-1
物理+生化 500 1050 85 - - 17400
厭氧+好氧 400 1000 100 - 60 15600
化學(xué)+生化 125 650 150 12000 100 23000
兩級曝氣 1200 2400 160 13000 100 29100
生化+物化 760 1325 120 360 - 14400

由于綜合后的污水pH值約4～7，偏酸，因此處理前加堿調(diào)節(jié)pH，NaOH的投加量由pH的大小決定。從表中可以看出，兩級曝氣的化學(xué)藥品消耗量和總電耗最高，因而運行費用最高。而物理+生化法和厭氧+好氧法的總消耗相對較低，因此運行費用也較低

四、結(jié)果討論

通過以上5種工藝的比較(見表4)可以得出以下結(jié)論：

處理方法 處理效率 建設(shè)投資 運行費用
物理+生化 反應(yīng)型預(yù)沉池可去除CODcr30%以上 較高 較低
厭氧+好氧 厭氧可去除TMP和DIP污水CODcr70% 較高 較低
化學(xué)+生化 可以保證較高的CODcr去除率 較低 較高
兩級曝氣 還需加化學(xué)處理后才能保證達(dá)標(biāo) 較高 較高
生化+物化 亦可以保證CODcr達(dá)標(biāo)排放 較低 較高

1 兩級曝氣+化學(xué)方法的工藝過程較為復(fù)雜，占地面積最大，故建設(shè)投資費用高，而且仍需加大量的化學(xué)藥品才能達(dá)標(biāo)排放，同時總電耗也高，因此該工藝的運行費用最高，基本不考慮該工藝技術(shù)方案。

2 厭氧預(yù)處理可以大大減輕好氧處理的負(fù)擔(dān)，而且還存在其它諸多優(yōu)點，但對于制漿污水存在著毒性抑制因素，且厭氧方法去處理規(guī)模較大的污水在國內(nèi)尚不成熟，也不易于維護(hù)和管理，同時DIP和TMP兩股污水混合后必須另外單獨開一條地溝，無疑增加投資費用，因而厭氧方法目前暫不能考慮。

3 反應(yīng)型預(yù)沉池預(yù)處理的效果較好，可去除CODCr30%以上，從而不加化學(xué)藥劑可以保證CODCr達(dá)標(biāo)排放。但一次性投資較高，且也存在維護(hù)管理上的問題，相應(yīng)增加維護(hù)管理費用。只有對已正在運行的該工藝過程進(jìn)行實地考察，才能決定該反應(yīng)型預(yù)沉池是否好用。

4 化學(xué)預(yù)處理的優(yōu)點在于投資較省，維護(hù)管理簡單，但無疑增加較多的運行費用，對于我國現(xiàn)有企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上較難承受。如佳木斯造紙廠的制漿污水處理也是引進(jìn)國外的處理技術(shù)，但由于需加化學(xué)處理才能達(dá)標(biāo)排放，從而運行費用很高，每處理1t水需花1元以上的費用。該廠污水處理量近10萬t/d，因此每天的處理費用高達(dá)10萬元以上。目前該污水處理設(shè)施無法繼續(xù)運行，正在尋找降低成本的改進(jìn)方法。

5 在選擇何種曝氣方式時，盡管表面曝氣的單位功率供氧能力最低，動力消耗較大，且需要加消泡劑，但它易于控制管理，操作方便，最主要的是維修時無須將池子的水全部排出而耗費大量的人力物力。而我們現(xiàn)有的污水處理場就是采用表面曝氣的方法，已積累了較為豐 富的經(jīng)驗，因此我們傾向于選擇表面曝氣。

由此看來，既要處理效果好，滿足CODCr的達(dá)標(biāo)排放，又要做到投資省，運行費用低，是難以做到的。因此在比選過程中，只要做到投資不要太高，處理效果好，保證達(dá)標(biāo)排放，運行費用在0.80元/t水左右即可。

通過對這5種污水處理工藝的工藝特點、曝氣方式和運行費用的比較分析，我們認(rèn)為，設(shè)有反應(yīng)型預(yù)沉池的物理+生化法處理工藝比較適合我公司的制漿污水處理。工藝流程簡單合理，在不加化學(xué)處理的情況下，能夠保證CODCr達(dá)標(biāo)排放，運行費用較低。但還必須通過時國內(nèi)外有關(guān)該工藝污水處理廠的實地考察后，才能做出最后的結(jié)論。