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 一、概況

    隨著我國市場經濟的深入發展，特別是產品化趨勢日益明顯，產品包裝行業得到*發展，市場對包裝制品需求不斷增大。包裝紙板生產在世界各國國民經濟中占有重要的地位，紙板產品成為包裝工業的主要原材料。我國“十五”規劃中明確表明，我國造紙產量與需求量平均都能保持5%左右的增長，發展方向主要集中在高檔紙品上。可見，目前市場前景廣闊，產品發展余地大，銷售市場有保障。

 紙業有限責任公司根據目前市場情況，經過長時間的市場調查了解和前期準備工作，引進全自動熱力噴放制漿（爆破制漿）（權號：ZL02246643.6）技術，計劃投資6000萬元人民幣，以竹子為主要原料生產竹漿，新上年生產能力6.0萬噸造紙生產線，生產紙漿板、生活用紙和包裝用紙。工程分兩期建設，一期年生產能力3.6萬噸，二期年生產能力2.4萬噸，整個項目由制漿車間、造紙車間、輔助設施、公用工程、環保工程、生活設施和儲運工程等部分組成。

    爆破制漿過程中不產生蒸煮廢液即傳統造紙制漿黑液,主要為打漿時產生的洗液,其污染組成為:BOD5：主要來自制漿中分解的有機物,即糖類、醇類、有機酸、木質素等；CODcr：主要來自木質素及其衍生物；SS：主要來自流失的細小纖維。

    根據《紙業有限責任公司60kt/a爆破制漿造紙工程環境影響報告書》中提供的數據，外排廢水主要是生產中的打漿廢水，一期廢水量約為9410m3/d，二期廢水量約為6273 m3/d，二期工程建成后外排廢水量共計約15683m3/d。

    根據《建設項目管理條例》和《環境保護法》之規定，環保設施的建設應與主體工程“三同時”。受紙業有限責任公司委托，我公司提出了該項目的廢水處理方案，按本方案進行建設后，可確保廢水的達標排放，同時將大部分廢水經預處理后回用于生產過程，減少污染物的排放，能*地減輕該項目外排廢水對沙溪的不利影響。

    二、水質水量和排放標準 

    （一）水量

    日排放水量：一期9410m3/d，二期6273 m3/d，二期合計15683m3/d

    設計規模：一期9410m3/d，其中預處理能力為9410m3/d，生化處理能力為2900m3/d。

    二期新增6273 m3/d，其中預處理能力為6273m3/d，生化處理能力為2000m3/d。

    二期合計15683m3/d，其中預處理能力為15683m3/d，生化處理能力為4900m3/d。

    本次方案設計對一期水量進行設計。

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　連續運行階段反應器氨氮, 亞硝氮和硝氮變化如圖 2所示, 進水溫度及總氮去除率如圖 3所示.為了研究脫氮途徑, 引入厭氧氨氧化反應方程式, 如式(1)所示.厭氧氨氧化菌按1 :1.32的比例消耗氨氮和亞硝氮.厭氧氨氧化工藝生成的氮氣量與硝氮量之比為8, 該值稱為特征比.

　　反應器改為連續進水出水的第1 d, 總氮去除率為13.8%.但亞硝氮氨氮消耗比為1.41, 特征比為28.17, 不滿足厭氧氨氧化方程式.分析其原因, 可能是由于火山巖填料對基質的吸附作用.隨著吸附達到飽和, 總氮去除率明顯降低, 第4 d時, 總氮去除率由13.8%降低到5.2%.反應器繼續運行, 氨氮和亞硝氮去除效果逐漸提高, 出水硝氮濃度逐步增加.第109 d時, 連續15 d氨氮和亞硝氮去除率大于90%, 總氮去除率大于70%, 亞硝氮氨氮消耗比穩定在1.17~1.26, 特征比穩定在8.76~10.21, 符合厭氧氨氧化反應方程式, 表明上向流厭氧氨氧化生物濾柱啟動成功.

　　Zekker等在20℃條件下以發酵廠高氨氮污水為基質, 歷時186 d成功啟動厭氧氨氧化工藝.進水溫度20~25℃, 氨氮和亞硝氮基質濃度為30~50 mg ·L-1, Bao等在224 d啟動厭氧氨氧化生物濾柱. Zhang等以含25~35 mg ·L-1氨氮和亞硝氮的配水為基質, 23℃條件下90 d成功啟動厭氧氨氧化SBR反應器.與前人研究成果相比, 本試驗以更低濃度的實際生活污水為基質, 在15.1~21.9℃的條件下, 成功啟動厭氧氨氧化反應器, 較前人的研究成果有所進步.

　　2.2 厭氧氨氧化濾柱的低溫運行

　　第153~244 d時, 反應器在秋季運行, 進水溫度為12.6~18.9℃.溫度在14℃以上時, 反應器氨氮、亞硝氮去除率大于95%, 溫度小于14℃時, 氨氮和亞氮去除率明顯降低.第245 d, 反應器運行進入冬季, 進水溫度為10.2~14.3℃.由圖 3可知, 反應器總氮去除率與進水溫度密切相關.進水溫度在10~12℃時, 總氮去除率為25%~60%.進水溫度為12~14℃時, 總氮去除率為55%~75%.第245~334 d, 反應器zui大出水總氮濃度為30.1 mg ·L-1, 平均總氮去除率為54.3%.

　　為了避免生物膜過度增殖導致濾柱堵塞, 第461 d對濾柱進行反沖洗.反沖洗時, 采用較大的水力負荷以達到削減生物膜厚度的目的.以氣水聯合的方式進行反沖洗, 氣水比為3, 水沖強度為2.0 L ·(s ·m2)-1, 反沖洗時間為3 min.反沖洗后, 氨氮去除率從98.6%降低到59.7%, 亞硝氮去除率從97.3%降低為57.2%, 總氮去除率由78.4%降為48.1%.運行8 d后, 氨氮去除率恢復至90%以上, 總氮去除率提高到71%.相比于其他生物膜, 本試驗厭氧氨氧化生物膜反沖洗后恢復速度較快.有研究表明, 成熟的厭氧氨氧化菌生物膜結構緊湊, 分泌較多的胞外多聚物, 對水力負荷沖擊的抵抗能力強, 因此成熟厭氧氨氧化生物膜受反沖洗影響較小.

　　第510~604 d, 運行季節為秋季, 進水溫度為13.2~19.6℃, 反應器氨氮和亞硝氮去除率大于90%, 總氮去除率大于75%.相比于去年同期水平, 進水溫度在14℃以下時, 依然有著良好的處理效果.第605 d, 運行再次進入冬季, 進水溫度為10.1~14.7℃.進水溫度在10~12℃時, 總氮去除率為50%~65%.進水溫度為12~14℃時, 總氮去除率為70~80%.第605~695 d, 反應器zui大出水總氮濃度為19.7 mg ·L-1, 平均總氮去除率為69.7%.總氮去除率比去年同期相比增長了29%, 總氮去除負荷增長率為23%.

　　Guillén等通過1 048 d的低溫馴化, 提高了低溫厭氧氨氧化工藝的處理效果. Trojanowicz等從低溫馴化3 a的厭氧氨氧化反應器中取泥, 在低溫時成功啟動反應器并取得了良好的處理效果.前人的研究主要表明, *的低溫馴化可以提高低溫厭氧氨氧化菌活性, 但對于*馴化對厭氧氨氧化活性提高并未定量化.在本試驗中, 從第245~334 d到第605~695 d, 歷時1 a, 總氮去除負荷增長率為23%, *低溫馴化明顯地提高了反應器低溫處理效果.

　　2.3 生物學特性研究

　　每個季節從反應器中取出濾料, 測定濾料生物量及反應速率, 結果如圖 5所示.生物量單位以VSS/濾料計, 為mg ·g-1.

　　第55~148 d, 進水溫度為16.5~21.9℃, 反應器生物量從5.08 mg ·g-1增長到9.61 mg ·g-1, 增長幅度較大.第230~298 d, 進水溫度為10.2~13.8℃, 生物量由10.20 mg ·g-1提高為11.38 mg ·g-1, 低溫環境中生物量增長速度較慢, 表明溫度對厭氧氨氧化菌生物膜的增長有較大影響.第461 d濾柱進行反沖洗, 生物量從14.96 mg ·g-1降低至8.01 mg ·g-1, 反沖洗可以有效地剪切生物膜,

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混凝法就是在混凝劑的離解和水解作用下,使水中的膠體污染物和細微懸浮物脫穩并聚集為具有可分離性的絮凝體的過程,其中包括凝聚和絮凝兩個過程,統稱為混凝。目前常用的混凝劑有無機金屬鹽類和有機高分子聚合物兩大類。無機混凝劑主要有鐵系和鋁系金屬鹽,可分為普通鐵、鋁鹽和堿化聚合鹽;有機高分子混凝劑,目前應用zui多的是聚丙烯酰胺類。混凝劑種類的選擇取決于膠體和細微懸浮物的種類、性質和濃度。如果污染物主要是細微懸浮物,則只采用高分子絮凝劑;如果污染物主要呈膠體狀態,則先用無機混凝劑使其脫穩,再加高分子絮凝劑。

　　中和法:利用酸堿中和原理,處理酸性或堿性廢水。向酸性廢水中投加堿性物質如石灰、氫氧化鈉、石灰石等,使廢水變為中性;以粒狀石灰石、大理石或白云石作為濾料,進行過濾中和;對堿性廢水可吹入含有CO2的煙道氣進行中和,也可用其它酸性物質進行中和;酸、堿廢水混合中和等。

　　化學沉淀法:向廢水中投加可溶性化學藥劑(即沉淀劑),與水中呈離子狀態的無機污染物起化學反應,生成不溶于水或難溶于水的化合物,析出沉淀,使廢水得到凈化。化學沉淀法多用于去除廢水中的重金屬離子,如汞、鉻、鉛、鋅等。化學沉淀法有氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法、鐵氧體沉淀法。

　　消毒殺菌:消毒殺菌技術主要用于水的深度處理。消毒殺菌主要是采用氯、次氯酸鹽、二氧化氯、臭氧、臭氧-紫外線等。二氧化氯用于給水處理消毒,近年來受到廣泛的注意,主要是由于它不會與水中的腐殖質反應產生鹵代烴。臭氧消毒被認為是在水處理過程中替代加氯的一種行之有效的消毒方法,因為臭氧首先是具有很強的殺菌力,其次是氧化分解有機物的速度快,使消毒后水的致突變性降為zui低。