造纸废水零排放处理技术及应用
1 工艺路线及技术关键
1.1 工艺路线
造纸废水零排放技术的生化处理主工艺采用“厌氧（水解酸化）＋活性污泥+氧化塘”工艺，同时辅以合理的物化预处理和深度后处理工艺。如预处理的纤维回收、选择性物化处理和后过滤处理技术。
1.2 技术关键
（1）厌氧池水解酸化系统采用脉冲布水，以实现布水均匀。对污泥的搅拌效果良好，泥水混合充分，且无需二次动力。根据废水水质情况确定是否投加填料；
（2）曝气系统采用可变微孔曝气管系统，溶氧效率高、操作简单可靠，可在池外对曝气器进行检修、更换，无需排掉池中水，做到不停产检修。该系统主要包括下垂式安装、上浮式安装及柔性曝气系统；
（3）鼓风机采用在线溶氧仪变频自控装置，以保证系统节能降耗；
（4）废水在氧化塘内进行进一步处理，大部分有机物、盐类可转化为污泥。
2 工艺特点
2.1 高效自动脉冲布水系统水解酸化的处理效果取决于：足够的污泥浓度；良好的泥水混合；足够的污水水力停留时间；合适的污泥留存方式。在废纸造纸废水处理工程的运行过程中，当污泥浓度和水力停留时间一定时，泥水混合程度和污泥留存方式就决定了水解酸化的处理效果。
传统水解酸化工艺可外加搅拌设备以使整个池内泥水达到良好的混合状态，但出水需增设沉淀池和厌氧污泥回流系统以维持水解酸化池内的污泥浓度。该工艺工程造价较高，工程占地面积也较大。
传统水解酸化工艺中也有采用多点进水的工艺措施，但这样做往往会造成布水均匀性和泥水混合程度不足，时间一长，难以搅拌起来的厌氧污泥极易在池底的部分区域形成污泥沉淀，以致出现从进水点到出水口的水流短路现象。这样一来，水解酸化池的池容就得不到充分利用，实际水力停留时间远远小于理论水力停留时间，难以取得良好的处理效果。这也是目前不少工程采用传统水解酸化处理工艺失败的原因。
本水解酸化工艺采用了升流式水解污泥床反应器，污水均匀分布在整个池底部，泥水可进行良好的混合和生化反应，废水在上升时可穿透整个污泥层并进行泥水分离，上清液从集水槽流出进入后续好氧处理工序。布水的均匀性和泥水混合程度由脉冲布水器控制，进水首先进入脉冲布水器，储存3～5min的水量，然后自动形成虹吸脉冲，整个布水器内的水在十余秒内通过丰字型管道系统均匀布于池底，丰字型管道上布水孔的出孔流速大于2m/s，池底部的泥水混合剧烈，反应充分。经过水解酸化处理的废水pH值可从10降至8左右，大大提高了污水的可生化性，进而提高了后续好氧处理的去除率，使污水处理工程水质达到回用水标准。
2.2 高效的曝气系统
（1）曝气器
在废水处理工程中，曝气系统的能耗是废水处理日常运行成本中最主要的组成部分。因此应合理选择高效节能的曝气器，避免造成不必要的浪费。该工艺采用的曝气器为可变微孔管式曝气器。
可变微孔曝气管是一种负压设计的曝气设备，具有微孔曝气、防堵塞、有效服务面积大、气泡直径小和氧气利用率高（氧气利用率＞20%）等特点。可变微孔曝气管的膜采用高质量的进口原材料，确保了其使用寿命。
（2）曝气装置
该工艺的曝气装置利用了CEAO污水处理工艺中的曝气装置——上浮式曝气装置。可变微孔上浮式曝气装置中的一组曝气器通过曝气支管与主曝气管相连，在一组廊道上的另一端设置支撑管。检修时，无需排掉池中污水，只需把曝气支管和支撑管提起，将需检修的曝气器组从水中提上来即可进行检修、更换。
该工艺在选择设备和材料时，均采用了可靠耐用的材料，移动部件和易老化部件较少。系统运行不需要任何探测器及控制系统，运行管理极为方便。
3 零排放处理技术的优点
（1）精致而周密的废水前处理系统，包括隔渣池及筛网滤池或纤维回收系统；
（2）废水预处理系统可将进入生化系统的废水的酸碱度或污染物浓度限制在一定范围内。典型设备包括选择性物化反应池和微物化反应系统，预处理系统是生化系统的重要保障；
（3）高效自动的脉冲布水系统，保证了厌氧池的池容利用率超过80%；
（4）上浮式曝气装置组成了效率高且可不停产进行检修的曝气系统；
（5）高效便捷的辐流沉淀系统，组成了高效可靠的污水后处理系统；
（6）利用好氧池的溶解氧在线检测系统和鼓风机的变频调速，组成了节能、安全、自动操作的废水处理系统；
（7）由污泥浓缩系统和污泥压榨脱水装置组成的高效污泥处理系统，避免了二次污染；
（8）根据用户的不同要求，可建造厌氧气体导出和处理系统，避免了对环境的污染。
（9）造纸废水零排放工程使废水处理量减少为普通废水处理工程的1/5～1/10，剩余污泥和营养盐添加减少到1/5以下，废水处理的投资和运行成本也因此大大低于传统的处理方法。
4 典型工程介绍
山东某纸业有限公司废水处理站，主要处理废纸生产箱板纸产生的废水，采用厌氧好氧及深度处理技术，日处理造纸废水2万吨。该工程于2004年12月动工建设，2005年10月投入运行。废水处理后出水各项指标均达到回用水要求，可全部回用于生产。该工程实现了以废纸为原料的造纸厂的废水封闭循环，做到了低消耗、低排放、高效率的资源高效利用，解决了企业生产过程中高消耗、高污染和资源环境约束问题。
4.1 进出水水质（见表1）
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4.2 工艺流程
处理工艺流程如下图：
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废水处理过程为：从生产车间来的造纸废水先后经过细格栅和纤维回收系统，滤去纤维等较小的漂浮物后，进入调节池进行水质水量调节，同时保证后续处理构筑物的正常运行。然后再提升至初沉池，去除大量的非活性悬浮物（SS）及部分BOD5，减轻后续处理构筑物的负荷，沉淀的物化污泥排至污泥浓缩池，出水进入生化处理系统。
出水首先进入脉冲布水器均匀脉冲布水，在水解和产酸菌的作用下，污水中大分子有机物被分解成小分子有机物，使污水中溶解性有机物显著提高；在短时间内和相对较高的负荷下获得了较高的悬浮物去除率，改善和提高了原水的可生化性，有利于后续处理进一步降解。厌氧池出水进入活性污泥池，利用好氧菌吸附、氧化、分解污水中的有机物；活性污泥池出水在辐流沉淀池泥水分离后排入氧化塘，再提升到砂滤池，砂滤池过滤后自流入回用水箱，由回用水泵送车间回用水箱。废水处理过程所产生的污泥脱水后外运进行处置。
4.3 工艺设计主要参数与设备（见表2）
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氧化塘为迴流式水塘，占地面积约150亩，水深约1.5m。
4.4 运行成本
该工程污水处理系统的总装机容量：805.5kW；实际运行功率：469.2kW；电费：0.477元/m3；工资及福利费：0.015元/m3；药剂费：0.245元/m3；维修费：0.015元/m3废水；直接运行费用不含设备折旧、企业管理费用：0.752元/m3。
5 结语
（1）造纸废水零排放尽管做到了造纸厂整体闭路循环，但实际上造纸生产过程中仍需要补充一定的新鲜水，这是由于在生产过程中会出现如水分蒸发、成品纸中含有一部分水、废水处理过程中污泥带走部分水等情况。因此零排放是指造纸厂不向周围外界水体排放污水（包括处理后达标的废水）。
（2）在造纸废水零排放工艺处理废水的过程中，有机污染物大部分被降解或沉积在氧化塘内的污泥里，其他盐类被污泥吸附。生化部分污泥进行处置，氧化塘内的污泥定期进行清理并处置。同时氧化塘内的植物可对污染物进行吸收，从而削减了废水中的污染物。
（3）利用废纸进行箱板纸生产的工艺对废水中的COD浓度要求不高，1000mg/L以上浓度的COD对纸的品质影响不大，因此废纸造纸废水的闭路循环更加具有优势。
（4）造纸废水零排放工艺使清水用量大大降低，节约了水资源，同时减少了废水处理量，因此废水处理的投资和成本均显著下降。
对经过厂内分段回用、清污分流后的废水，采用“物化预处理＋厌氧（水解酸化）＋活性污泥+氧化塘”的组合工艺进行处理，可去除有机物和二次胶粘物，降低盐类的累积。废纸造纸废水通过该系统的处理完全能够解决有关闭路循环所造成的如：腐浆、盐类积累、结垢、粘缸糊网、腐蚀、添加剂用量增大、臭气等常见疑难问题。
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