河北廊坊大成纸业污水生化处理及回用工程_设计方案(编辑修改稿)

河北廊坊大成纸业污水生化处理及回用工程_设计方案(编辑修改稿)内容摘要：

要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢。 前两阶段的产物被产甲烷菌转化成为甲烷，废水 COD 大为降低。 厌氧生物处理由于能耗极少，是一种低成本的废水处理技术 ， 十分适合用于处理污染物浓度高、可生化性差的废水。 对于本生产废水处理工程，由于废水含有部分难降解的物质，出水水质要求高，结合我司多年来在造纸废水治理领域的工程经验，本方案选择 “水解酸化池+PAFR 反应器 +改良活性污泥 法 ”的生化处理工艺。 厌氧工艺的选择 厌氧反应是一个复杂的生化过程，微观 分析表明厌氧降解过程可分为三步：水解发酵阶段、产乙酸产氢阶段及产甲烷阶段。 (1)、水解发酵阶段 复杂的大分子有机物，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。 首先大分子有机物在厌氧菌胞外酶的作用下被分解为简单的小分子有机物。 例如天然胶联剂（主要为淀粉类），首先被转化为多糖，再水解为单糖。 纤维素被纤维素酶水解成纤维二糖与葡萄糖。 半纤维素被聚木糖酶等水解成低聚糖和单糖。 继而这些小分子化合物在发酵细菌（即酸化菌）的细胞内转化为更简单的化合物并分泌到细胞外。 这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸（简写作 VFA）、醇类、 乳酸，原有少量小分子有机污染物被降解为二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。 与此同时，河北廊坊纸业 有限公司 造纸废水处理 工程 初步设计方案 广州中环万代环境工程有限公司 10 酸化细菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此未经酸化处理的污水厌氧处理时会产生更多的剩余污泥。 酸化菌对 pH 值有较大的适应范围，产酸可在 PH=4 条件下进行，而产甲烷菌的最佳 pH 值范围为 － ，超出这个范围则转化速度将减慢。 (2)、产乙酸产氢阶段 在此阶段，上一阶段的产物被进一步降解为乙酸（又称醋酸）、氢和二氧化碳，这是最终产甲烷反应的反应底物。 (3)、产甲烷阶段 产甲烷菌是一种严格的厌氧微生物，与其它厌氧菌比较，其氧化 还原电位非常低（＜ 330mv）。 在此阶段，前两阶段产生的乙酸、 H2和 CO2被产甲烷菌转化成为甲烷，甲烷的转化产率约为 70－ 75%，故 COD 大为降低。 厌氧过程前两个阶段速度相对较快，在工程上难以严格分离。 甲烷化阶段主要由产甲烷菌完成，产甲烷菌世代时间长，对环境要求非常严格，不但要绝对厌氧，而且对 pH、碱度、温度等因素都有较严格的适应范围。 根据厌氧反应的三阶段理论，针对本工程废水水质特点，本工程厌氧处理工艺采用“水解酸化池 +PAFR 反应器”，产酸和产甲烷两个阶段的反应分别在两个单独的反应器内进行，以创造各 自最佳的环境，并将两个反应器串联起来，形成两相厌氧发酵系统。 水解酸化池 我们将水解酸化池的厌氧反应控制在前两个阶段。 水解酸化能将难降解有机物分解成易降解有机物、将大分子有机物降解成小分子有机物，而微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内，而不溶性大分子物质首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢。 水解酸化的产物 主要包括挥发有机酸（ VFA）、乳醇、醇类等 微生物 可直接 摄取 的 有机物 ，大大提高废水的可生化性。 水解酸化池的特点： (1). 有效去除毒性物质、抑制物质或改变某些难降解有 机物的分子结构，增加整个厌氧处理系统的运行稳定性。 (2). 反应器中 COD 主要是形态发生转化，进水与出水总 COD 基本保持一河北廊坊纸业 有限公司 造纸废水处理 工程 初步设计方案 广州中环万代环境工程有限公司 11 致。 (3). 为产酸菌提供最佳的生长条件，提高水解发酵阶段的反应速率，出水严格控制出水 pH 值范围控制在 177。 ，提高产甲烷反应器中污泥的产甲烷活性。 PAFR 反应器 脉冲厌氧流化床反应器（ Pulse Anaerobic Fluidized Reactor, 简称： PAFR）是我公司历经八年开发，多次总结提高的一种新型超高效厌氧生物反应器。 PAFR能高效处理各类难生物降解 的有机工业废水，如造纸废水、印染废水等。 其操作简单，投资省、运行费用低，去除效率高，是一种比传统厌氧工艺更先进更符合国情的新型厌氧处理技术。 在 PAFR 反应器 内，废水 主要 经历 产甲烷阶段，同时也进行着少量的水解酸化反应，因此 PAFR 反应器既能大幅度去除有机污染物，也可以保持出水 B/C 不变，既减轻了后续好氧工艺的有机负荷，也不会降低好氧池的处理效率。 不论是在水解发酵阶段或是在产酸产氢阶段， COD 主要是形态发生转化，仅仅是由一种难生物降解的 COD 转化为另一种可生物降解的 COD。 实际的 COD 去除发生在产甲烷阶段，水 解发酵阶段和产乙酸产氢阶段的产物 可以在 PAFR 反应器 中被产甲烷菌进一步降解为水和 CO H甲烷等气体 而从水中溢出 ，这样污染物在整个厌氧处理中就得到彻底去除。 未被去除的小分子污染物也可以在后续好氧生物处理过程中被好氧微生物分解代谢。 因此，使用厌氧工艺进行废水处理，可以大幅度缩短好氧的停留时间，节省大量的基建投资和处理费用。 PAFR 的优点如下 ： (1). 主体由钢砼或钢结构建成，一般高度为 9~ 米，结构简单，施工较易。 (2). 系统内有强力而又节省的搅动和上流的推动力。 (3). 独特的脉冲效果有 利于颗粒化污泥的形成。 (4). 反应器内由酸化、水解和产气菌组成了高效、协调的厌氧生态群， 其中产甲烷丝菌在颗粒污泥占主导地位。 (5). 特殊的污泥浓度分布规律和脉冲布水的强力搅动，带来了高效率。 (6). 易形成富含各种厌氧微生物种群的颗粒污泥，是具有自我平衡性能的河北廊坊纸业 有限公司 造纸废水处理 工程 初步设计方案 广州中环万代环境工程有限公司 12 微生态系统，其中包含了降解废水中各种有机污染物的微生物种群，剩余污泥产量少且稳定。 (7). PAFR 反应器出水 B/C 值跟水解酸化池出水 B/C 值基本保持一致。 (8). 无任何运动部件，而有成熟的防堵塞措施，因而安全可靠，使用寿命长。 (9). 具有多种调控能力，因此适应性好，耐冲击负荷。 (10). 处 理成本低，具有较好的环境经济效益。 我公司对 PAFR 的工程进行了精心设计，通过多项工程的成功实施，积累了许多经验。 我们注重进水、出水、排泥、除气、反冲洗防堵的每一个细节，力求做到尽善尽美。 1. 脉冲布水器和颗粒污泥 整个厌氧系统使用我公司的脉冲布水器，仅消耗部分势能，无潜水搅拌等辅助设备。 脉冲布水是利用虹吸管中快速流动的水流将主管道中的空气带走，使主管道内形成一定的真空度，在管道内外大气压的作用下池内的水进入主管道后排入池中。 由于水流速度快，布水 能在短时间内完成，达到脉冲的效果，搅起池底的高浓度的污泥，使池内泥水处于充分混合状态，厌氧菌与废水中的有机物得到充分的接触。 在 PAFR 反应器启动阶段，接种在 PAFR 中的普通絮状污泥，通过脉冲布水的冲击作用形成连续的上升 下降过程，污泥不断互相碰撞、摩擦，易形成致密结构的颗粒化污泥。 颗粒污泥是 快速高效的厌氧菌胶团，生物相容性好， 沉降性能良好，抗水力负荷和冲击负荷的能力强， 对环境没有二次污染。 颗粒污泥的外观上是多种多样，有呈卵形、球形、丝形等；其平均直径为 1 mm,一般为 ~2 mm,最大可达 3~5 mm；反应区底部的颗粒污泥多以无机粒子作为核心，外包生物膜；颗粒的核心多为黑色，生物膜的表层则呈灰白色、淡黄色或暗绿色等；反应区上部的颗粒污泥的挥发性相对较高。 在颗粒污泥中主要包括：各类微生物、无机矿物以及有机的胞外多聚物等，其 VSS/SS 一般为 70~90%；颗粒污泥的主体是 各类 微生物，包括水解发酵菌、产氢产乙酸菌、和产甲烷菌 等 ， 根据相关资料记载 细菌总数为 1~41012 个 /Gvss。 河北廊坊纸业 有限公司 造纸废水处理 工程 初步设计方案 广州中环万代环境工程有限公司 13 颗粒污泥中的细菌是成层分布的，即外层中占优势的细菌是水解发酵菌，而内层则是产甲烷菌；颗粒污泥实际上是一种生物与环境条件相互 依存和优化的生态系统，各种细菌形成了一条很完整的食物链，有利于 不同菌 种间氢和乙酸的传递，其活性很高 ，能够高效处理废水中难降解的大分子有机物。 2. 三相分离 系统 PAFR 反应器呈全封闭式，采用特有的泥水气三相分离系统，它既能收集从分离器下的反应室产生的气体，又使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。 泥水分离原理：随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生大量主要成分为甲烷的气体引起 PAFR 反应器内污泥扰动。 在 PAFR 反应器产生的气体中有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡随着废水上升至泥水分离器顶部 ，污泥颗粒上升撞击到脱气挡板的底部，这引起附着的气泡释放，自由气体和从污泥颗粒释放的气体被收集起来；脱气的污泥颗粒沉淀从废水中分离并通过反射板落回到 PAFR 反应器的底部。 分离气体、固体后的废水继续上升，最后从出水堰溢流，经集水槽排出。 该泥水分离系统由高强中空 PP 板制作，具有以下优点： ① 强度高，该板也称瓦楞板或蜂巢板，由 PP 材料经过高温一次挤压成型，其瓦楞结构让其有着非常好的强度，使用中不容易变形； ② 耐腐蚀， PP 材料本身决定了 该板的 耐酸碱性能好，高温下同样具有抗氧化性 ； ③ 寿命长，其安装角度为 60176。 ，减少水流的紊动，缩短了颗粒沉降距离，避免厌氧颗粒污泥在板面上沉积，从而减少了板面的承重，使其不易变形或坍塌； ④ 性价比高 ， 高强中空 PP 板 市场上较为常见，容易采购因此其价格较不锈钢板低廉许多，且非常稳定，不会如金属价格波动大，其 强度高 、 耐腐蚀 的性能非常适合用作制造 三相分离 系统 ，整体制作成本仅为304 不锈钢材质的八分之一，因此性价比非常好。 3. 防堵塞布水系统 造纸废水中含有大量的纸浆纤维，经过前处理后，仍会不可避免的有部分细小的纤维和较大的杂质进入 PAFR 反应器，如薄膜袋、布条等，这些杂质容易造成布水孔堵塞。 由于布水系统安 装在 PAFR 反应器底部，且 PAFR 反应器是一个密闭结构，清通布水系统需要耗费较大的人力、物力。 为解决这个难题，我司根据多个工程的经验，改进了布水系统的构造，增加水力反冲排渣管道，使布水河北廊坊纸业 有限公司 造纸废水处理 工程 初步设计方案 广州中环万代环境工程有限公司 14 系统具有良好的防堵塞功能，即便堵塞也能通过简便的操作疏通布水管。 防堵塞布水系统是根据 PAFR 反应器的结构、水力模型及多个造纸废水处理工程的PAFR 反应器布水系统运行情况总结改良得出。 在以往的布水系统中，堵塞通常发生在布水管的末端，堵塞的杂质是薄膜袋、布条等，我公司在设计上在布水管末端增加反冲排渣管，脉冲布水器发生脉冲时将杂质冲 至排渣管中，然后开启反冲排渣阀门，利用高位水力压差使 PAFR 反应器内的废水通过布水管过水孔进入布水管内进行反冲，随后进入反冲排渣管一起把杂质带出，由此完成反冲排渣过程。 整个反冲排渣过程仅需要进行阀门的开启，操作非常的简便，且反冲排渣效果好。 4. 系统出水的均匀性 结合公司多年的工程经验， PAFR 反应器出水采用先进的可调式不锈钢溢流装置，确保系统出水的均匀性，有效避免反应器脉冲时大量出水对好氧池系统的冲击，增强后续系统的稳定性；每个溢流装置末端增设液位控制器，不仅能够控制好系统有效水位，而且还能起到有效水封作用。 5. 操作维护简便 PAFR 反应器无运转设备 ，脉冲部分完全自动化运作，可以做到无人值守。 根据多个工程的实际情况， PAFR 出水不带有或带有很少量的泥。 另外我公司运用有效的气水分离功能，可以确保反应器系统内的三相得到分离，因此调试、运行方便。 好氧活性污泥法 活性污泥法是 利用 在曝气池内呈悬浮状 的 微生物群体 (又称活性污泥 )与 废水充分接触 ，吸附、除去废水中的有机污染物 而使 废 水得到净化的方法。 所谓活性污泥是向 废 水中通入空气，经过一段时间后产生 的 一种絮凝体 (菌胶 团 )。 这些絮凝体 主要 由大量繁殖的微生物组成， 还 包括微生物自身氧化的残留物，吸附在表面的污染物等。 它易于沉淀与 废 水分离，并使 废 水得到澄清。 活性污泥法是通过曝气，对废水进行充氧和搅拌，使活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触，利用活性污泥吸附降解废水中的污染物，并进行自身新陈代谢，废水由此得到净化。 活性污泥工艺具有处理能力强，出水水质优良、投资、运行费用低等优点。 河北廊坊纸业 有限公司 造纸废水处理 工程 初步设计方案 广州中环万代环境工程有限公司 15 我公司通过改进传统好氧池布水、布气方式，提高了传统工艺的处理效率，成功地应用在多个造纸工业废水处理工程中。 1. 改良型活性污泥法工艺选择 该造纸废水有机污染物种类多，用好氧活性污泥法可有效去除 污水中有机污染物。 活性污泥工艺具有处理能力强，出水水质优良、投资、运行费用低等优点。 通过曝气 对废水进行充氧和搅拌，使 活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触 ， 通过活性污泥生物降解污水中的有机 污染物 ，好氧细菌增殖降解，形成菌胶团，作为污泥经沉淀分离， 达到 去除水中有机物的目的 ， 废水由此得到净化。 因此本工程采用的是我公司的改良活性污泥工艺，通过改进传统好氧池池型结构、布气方式，提高。