造纸废水处理工艺设计

'XX大学本科生毕业设计〔论文〕专业：环境工程题目：造纸废水处理设计作者姓名：导师及职称：导师所在单位：2010年6月1日XX大学 本科生毕业设计〔论文〕任务书2006届生物化学工程系环境工程专业学生姓名：Ⅰ毕业设计〔论文〕题目中文：造纸废水处理设计英文：DesignofPapermakingWastewaterTreatmentEngineeringⅡ原始资料本设计是为某造纸厂设计一污水处理站，设计要求处理废水要到达国家排放标准，处理的出水还要能到达直接回用车间，以减少造纸厂的运营本钱。废水水质水量指标如下表所示：工程BOD5/(mg/L)COD/(mg/L)SS/(mg/L)pH水温/℃设计处理水量(m3/d)进水14525101607~920~405000出水≤60≤100≤1006~9—Ⅲ毕业设计〔论文〕任务内容1.课题研究的意义〔1〕总结和稳固在校四年所学知识，并得到进一步加深和系统化。 〔2〕培养将所学理论运用于解决工程实际问题，进而提高独立工作能力，培养刻苦钻研及创造精神。〔3〕树立正确的设计思想及经济观点，遵循国家有关环境保护法律、法规，学习和领会有关技术规定和标准。〔4〕通过毕业设计，培养精心设计、踏实细致、认真负责的工作作风。2.本课题研究的主要内容毕业设计要求完成以下三方面的工作内容。〔1〕污水处理方案的论证。包括污水处理根本工艺路线确实定、污水处理工艺流程论证和主要处理构筑物的选型。〔2〕污水处理和污泥处理工艺设计计算。〔3〕污水处理站总平面布置图和某些构筑物构造图设计。方案论证阶段主要进行处理方案的技术比较〔如处理效果、技术合理性和技术先进性〕，也可适当进行经济比较〔如构筑物容积、占地面积、药剂消耗和运行管理复杂程度等〕。3.提交的成果〔1〕毕业设计〔论文〕正文；〔2〕平面图、高程图、构筑物结构图；〔3〕外文文献及其译文；〔4〕主要参考文献的题录及提要。指导教师〔签字〕教研室主任〔签字〕批准日期接受任务书日期完成日期接受任务书学生〔签字〕 造纸废水处理工程设计摘要造纸工业废水排放量大，污染严重，生态破坏性大，多年来一直是困扰世界各国造纸工业和环保组织的热门话题和研究的重点。为降低造纸工业废水对环境的危害，造纸行业必须建立相应的污水处理系统。本课题从工程设计的角度出发，为某造纸厂的造纸废水处理设计一套可行适用的工艺方案，降低污水处理本钱、提高处理效率，实现经济效益与环境效益的统一。通过对该造纸厂污水性质的分析及各种处理方法的比较，发现物理法和生化法相结合能够提高污水的可生化性有效的去除造纸废水中的BOD、COD、SS，可以使处理的出水到达回用和排放标准。本设计使用气浮—氧化接触工艺处理造纸废水。设计内容主要包括造纸处理方法的综述、工艺流程确实定、主要构筑物尺寸设计与计算、主要设备选型、平面及高程设计、投资经济分析等方面。关键词：工程设计；造纸废水；气浮；UASB；接触氧化 DesignofPapermakingWastewaterTreatmentEngineeringAbstractAnemissionofindustrialwastepaper,itsseriouspollutionandecologicaldestruction,andovertheyearshasbeenplaguedallcountriesintheworldpaperindustryandenvironmentalorganizationsinahottopicandthefocusofthestudy.Inordertoreducewastepaperindustryharmfultotheenvironment,paperindustrymustestablishtheappropriatesewagedisposalsystem.Thisissuefromtheangleofengineeringdesignforapapermillwastewatertreatmentappliestothedesignofafeasibleprocessplantoreducesewagetreatmentcostsandimproveefficiencyandachievecost-effectivenessandenvironmentaleffectiveness.ThenatureofthesewagethroughtheanalysisofpapermillsandvariousprocessingmethodsandfoundthatphysicalandchemicalmethodcanimprovethewastewaterbiochemicalcaneffectivelyremoveBOD,papermakingwastewaterofCOD,SS,canbereachedtheprocessingofwaterreuseanddischargestandards.ThedesignuseAirFloating-contactoxidationprocesspapermakingwastewater.Designelementsincludeasynthesispaperhandling,processidentification,designandsizeofthemainstructure,themajorequipmentselection,andtheelevationplanedesign,investmentinsuchareasaseconomicanalysis.Keywords:EngineeringDesign;PapermakingWastewater;AirFloating;UASB；ContactOxidation 目录造纸废水处理工程设计1摘要1DesignofPapermakingWastewaterTreatmentEngineering2Abstract2目录插图清单3插图清单4表格清单5引言6第1章．绪论71.1.选题的依据和意义71.1.1.选题的依据71.1.2.选题的意义81.2.造纸废水处理的国内外研究现状8．造纸废水处理技术和方法8．造纸废水处理国内外研究概括91.3.小结11第2章．工程概述122.1.工程概况12．设计水量12．设计水质122.2.工艺设计的原那么和依据13．设计原那么13．设计依据14第3章．工艺的选择143.1.造纸废水处理工艺的介绍143.2.造纸废水处理的研究方案193.3.处理工艺确实定223.4.工艺流程23．处理工艺流程23．工艺流程说明24．工程设计的说明25第4章．工艺计算274.1.主要构筑物27格栅27集水池294.1.3高效浅层气浮池304.1.4水解酸化池314.1.5接触氧化池33二沉池374.1.7贮泥池384.1.8带式压滤机39 4.1.9机房及办公室404.2高程计算40构筑物阻力估算404.2.2管道阻力计算40第5章．污水处理站平面布置和高程布置425.1平面布置42平面布置原那么42平面布置说明425.2高程布置43高程布置原那么43高程布置说明43第6章．工程概预算446.1编制依据446.2土建投资446.3设备投资446.4总投资费用456.5劳动定员及运行费用45生产组织设置45劳动人员45人员培训45运行费用46第7章.总结与展望477.1总结477.2展望47致谢49参考文献50附录52附录1英文翻译52附录2平面图、高程图、构筑物结构图63 插图清单图21工艺流程图20 表格清单表11废水处理的进水水质13表12废水处理的出水水质27表41200YW250-11-15液下式排污泵技术参数27表42RQF250高效浅层气浮池技术参数27表43高效浅层气浮池进出水水质28表44UASB反响器进出水水质28表45生物接触氧化池进出水水质37表46CP〔T〕-50.75-50型沉水式污泥泵技术参数36表47DY-500带式压滤机技术参数36表48各处理构筑物的水头损失37表61土建投资估算表41表62设备投资估算表41表63总投资费用估算42 引言造纸企业是废水排放大户，也是环境污染的主要行业。在美国，造纸工业被认为是第三大污染企业;据估计，在加拿大50%的废水源自造纸厂[1]。我国2002年制浆造纸工业污染排放量约占全国污染排放总量的10%以上，排放污水中的化学耗氧量(COD)约占全国排放总量的35.3%，居于第一位[2]。因此造纸废水的治理早已成为我国工业污染防治的焦点、热点和难点。如何按照科学开展观协调解决好造纸工业的原料与环境问题，使我国造纸工业走持续开展之路，是经济与社会开展的必然要求。目前，国内外制浆黑液的治理主要有碱回收法(适合木浆黑液，草浆黑液碱回收还存在一些问题)、酸析法、等离子体技术、膜别离技术、絮凝沉降法、生物化学法、氧化法；中段废水和造纸废水处理方法主要有絮凝法和生物法(多数采用厌氧和好氧结合)。此外，还有人研究了一些新型水处理方法如生物酶法应用到处理制浆造纸废水中。造纸废水因其含COD，SS量大，大多数造纸厂都采用厌氧工艺处理，但单独采用厌氧工艺不能使出水到达标排放准，一般采用厌氧与好氧联合工艺处理。本设计采用UASB-活性污泥法联合工艺，能使处理出水到达回用及排放标准。 第1章．绪论1.1.选题的依据和意义.选题的依据随着经济的不断开展，生活水平的不断提高，人们对环境的保护越来越重视，据有关资料显示，我国每年的污水排放量约为3.9×109t，并以1％的速率递增。我国是造纸大户，造纸废水排放量大。目前，我国有大中小型造纸厂总数10000余家，年排放废水量高达40多亿m3，占全国废水总排放量的六分之一，造纸废水中的BOD年排放量200多万t，占全国废水总排放中BOD的25%。造纸工业是能耗、物耗高，对环境污染严重的行业之一，其污染特性是废水排放量大，其中COD、悬浮物〔SS〕含量高，色度严重。目前国内大局部大型造纸企业建有废水处理设施，但是有的不经处理直接排放或是未达标排放，一些小型的造纸厂根本就没有废水处理设施，废水直接排入周边河流，给周边环境造成了严重影响。因而要实现造纸行业的可持续开展，必须全面解决造纸行业的污染问题。造纸废水的处理方法很多，归纳起来主要有物理处理法、化学处理法、生物处理法以及这3种方法的组合。鉴于目前造纸废水危害较大且治理难度比较大，，因此造纸废水的综合治理已成为当前亟需解决的问题之一。.选题的意义造纸工业是对环境污染较重的行业之一，其主要污染来自制浆造纸过程中产生的各种废水。造纸工业废水假设 不经有效处理直接排入江河水体之中，废水中的有机物质经过发酵、氧化、分解，消耗水体中的氧气，使鱼类、贝类等水生生物等缺氧致死；一些细小的纤维悬浮在水中，容易阻塞鱼鳃，也会造成鱼类死亡；废水中的树皮屑、木屑、草屑等沉入水底，淤塞河床，在缓慢发酵中，不断产生毒气、臭气；废水中还有一些不容易发酵、分解的物质，悬浮于水体中，吸收光线，减少阳光透入水体，阻碍水生植物的光合作用；另外，废水中可能带有一些致癌、致畸、致突变的有毒有害物质，其中已报道的有机氯代物有300余种之多。总之，造纸废水不仅使人类赖以生存的环境和生态平衡遭到破坏，同时也直接威胁造纸工业自身的开展问题。因此，开发造纸废水新技术，提高处理效果，降低处理本钱，改善生态环境，解决好我国造纸工业的水污染问题，不仅关系到造纸工业自身的生存与开展，也关系到我国生态环境质量的改善。1.2.造纸废水处理的国内外研究现状．造纸废水处理技术和方法目前，造纸废水处理方法有物理法、化学法、生物法以及这三种方法的的组合。物理法是指用机械的、物理的手段去除废水中污染物，主要用来去除废水中不溶解的、粒径较大的杂质，包括机械过滤(如格栅、筛网、微滤机、滤床)、澄清(沉淀)等方法。过滤法，通常采用细筛网或微滤机，但由于负荷较大，可能会造成堵塞，因此，应考虑清污操作。由于过滤不能去除油墨、溶解性物质以及过于细小的悬浮物，所以只能作为预处理手段。目前国内造纸厂采用较多的微过滤处理设备主要是斜筛或过滤机。斜筛一般由各厂自行设计制造，与过滤机相比节省了动力消耗，投资少，其网目一般取60~100目，目前斜筛过滤已被大多数中小型造纸厂采用。过去采用斜筛，主要是为了收集废水中的细小纤维，现在那么参加了净化废水的观念。斜筛面积增大，有利于废水中SS的去除。化学法是指利用化学反响使水中污染物的形态发生变化从而去除废水中的溶解物质或胶体物质的方法。常见的方法有中和、沉淀、氧化复原、催化氧化、光催化氧化、微电解、电解絮凝等方法。 生物处理法是利用微生物代谢作用，使废水中的有机污染物和无机微生物营养物转化为稳定、无害的物质。常见的有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物消化法等。生物处理法按是否供氧也可分为好氧处理和厌氧处理。物理化学法是利用物理化学作用去除废水中的溶解物质或胶体物质。常见的有混凝、浮选、吸附、膜别离、蒸发等方法。．造纸废水处理国内外研究概括造纸废水的处理方法主要有物理法、化学法和生物法，有时需要由几种方法联合处理，才能到达排放要求。化学处理法中的混凝法和气浮法是目前国内外普遍用来提高水质的方法。目前，国内外对造纸废水处理的研究主要集中在上述的方法中，已经开发出了多种工艺，如：混凝沉淀法、膜别离法、超临界水氧化法、生物接触氧化法、光催化氧化法、厌氧生物氧化法、曝气生物滤池法等。各种方法在实际应用中都取得了很好的效果。例如，混凝沉淀法是废水处理技术中最常用的方法，具有过程简单、操作方便、效率高、投资少的特点。实践证明，用混凝沉淀法处理废纸造纸废水，其SS去除率可达85%~98%，色度去除率可达90%以上，COD去除率可达60%~80%。生物接触氧化法也十分适合于废纸脱墨废水的处理，在选用生物接触氧化工艺时，需要注意的是填料的选择。氧化沟是清华大学重点开发的好氧生物处理工艺，优点是污泥量少，出水水质稳定，污染物去除率高，出水可以回用。氧化沟对SS的去除率可到达70%~80%，对COD的去除率大约在60%~85%，对BOD5的去除率可高达95%以上。气浮法的优点是占地面积小，操作简单，保养容易，价格低廉，只要设计正确，处理后水质要比沉淀法好，动力消耗也小于沉淀法。目前合资企业的水处理工程多采用幅流式沉淀池去除废水中的悬浮物，其优点是单元运行费用很低，净化效果好，还有一定的水解、酸化作用，但占地大，产生的大量污泥必须脱水、外运填埋，污泥处理费用很高。超效气浮装置防止了这些缺点，其占地少，沉淀污泥也很少，收集的细小纤维还可回用，从而降低了运行本钱 。特别是净化速度和效果远远高于沉淀池，能明显减轻后续生化处理的压力。经工厂现场测试，PAC加PAM，超效气浮对SS的去除率为99%，COD去除率为90%。不加絮凝剂，仅用气浮处理，经过16次的现场测试发现SS平均去除率90%，COD平均去除率70%。可见超效气浮特别适合废纸造纸废水的预处理。国内外科研人员也在积极开发新的处理技术，采用膜技术进行各种工业废水的处理，是目前的一个研究热点和难点，在我国也取得了一定的成果。黄江丽等采用0.8um微滤〔MF〕与50nm超滤〔UF〕无机陶瓷膜组合工艺对造纸废水进行了处理,在温度为15℃、压力为0.1MPa的操作条件下，0.8um膜比照COD去除率为30%～45%，50nm膜对COD去除率为55%～70%。人工湿地处理技术是指通过模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据需要人为设计与建造的湿地。人工湿地对造纸废水具有较强的有机物去除能力，主要是通过湿地床的物理截留沉淀和生物吸收降解作用来去除有机物。一方面，造纸废水中的不溶性有机物通过湿地床中填料床的沉淀、过滤等物理沉积作用很快地被截留下来#并可为局部兼性或厌氧微生物所利用；另一方面，废水中的溶解性污染物，那么通过植物根系及填料外表生物膜的吸附、吸收及生物代谢作用而被降解去除。造纸废水中大局部有机物最终被异养微生物转化为微生物体及C2O和H2O,这些新生的有机体通过填料定期更换,最终从湿地系统去除.我国已有造纸厂采用人工湿地处理技术处理废水，并取得了好的效果。湿式氧化法是在高温(150~350℃)高压(5~20MPa)下用氧气或空气作为氧化剂，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或复原态的无机物使之生成二氧化碳和水的一种处理方法。一般认为，湿式氧化反响属于自由基反响，经历诱导期、增殖期、退化期及结束期4个阶段。在诱导期，分子氧与有机物反响形成烃基自由基(R·)；在增殖期，烃基自由基继续与分子氧反响产生的酯基自由基(ROO·)还可以与有机物作用生成低分子酸和烃基自由基(·OH)；在退化期，低分子酸分解形成醚基自由基(RO·)、羟基自由基(·OH)以及烃基自由基(R·)，羟基自由基有强氧化性，再去氧化有机污染物；在结束期，自由基之间结合能量湮灭反响停止。这些新技术不仅处理效果好，而且工艺稳定可靠，是目前研究的重点和方向，在将来会得到广泛的应用。 1.3.小结本章首先介绍了本选题的依据和意义，指出对造纸废水处理研究的意义和重要性，分析目前国内外造纸废水处理研究的现状。然后，详述了目前国内外对造纸废水的研究状况以及一些新技术的开发研究，从而对于本次课题的有了一个整体的把握，为后面的整理设计提供了根底。 第2章．工程概述2.1.工程概况随着造纸工业的不断开展，我国造纸工业废水的排放量日益增大，废水中含有大量的纤维素冰素和各种化学药品，耗氧量大，是环境的主要污染源之一。我国造纸工业废水排放量占工业废水的1/6，对我国人民生活与生态环境造成了严重的影响。因其废水浓度高，COD、BOD含量大，其处理方法较一般工业废水有所不同。因此对造纸厂污水处理工程进行设计，对我国的可持续开展具有积极意义。．设计水量本次课题是对造纸厂废水进行处理设计，该厂废纸造纸废水量：每天需处理废水约5000t。2.1.2．设计水质该厂主要以废纸为原料，因此废水水质为废纸造纸污水。主要来自废纸的碎浆、筛选、浮选及抄纸过程中产生的废水，废水中的主要成份是细小悬浮性纤维、造纸填料、废纸杂质和少量果胶、蜡、糖类，以及造纸生产过程中添加的各类有机及无机化合物。造纸废水COD、BOD的来源有木质素、纤维、糖类、醇类，有不溶性的固形物，也有溶解性的。造纸废水的悬浮物SS的来源有化学沉淀物、纤维。废水中不溶物有比水轻的，如纤维素、半纤维素、胶粒、塑料等，也有比水重的，如砂、滑石粉、碳酸钙沉淀等。从物理的角度看，造纸废水是相密度差比较大的三类物相分散系。对造纸厂废水状况调查，其废水水质如下：表1.1造纸废水进水水质PHCODBODSS色度7.452510145160100 根据?造纸工业水污染物排放标准?〔GB3544—2001〕，处理后的废水应到达如下标准：表1.2造纸废水出水水质PHCODBODSS色度6-9<=100<=60<=1002.2.工艺设计的原那么和依据．设计原那么工艺方案的选择对于废水处理设施的建设、确保处理设施的处理效果和降低运行费用发挥着最为重要的作用，因此需要结合设计规模、废水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择技术可行、经济合理的处理工艺技术，经全面技术经济分析后优选出最正确的总体工艺方案和实施方式。在废水处理设施的总体工艺方案确定中，遵循以下原那么：(1)  所选工艺必须技术先进、成熟，对水质变化适应能力强，运行稳定，能保证出水水质到达工厂使用标准及国家废水排放标准的要求。(2)  所选工艺应减少基建投资和运行费用，节省占地面积和降低能耗。(3)  所选工艺应易于操作、运行灵活且便于管理。根据进水水质水量，应能对工艺运行参数和操作进行适当调整。(4)  所选工艺应易于实现自动控制，提高操作管理水平。(5)  所选工艺应最大程度减少对周围环境的不良影响〔气味、噪声、气雾等〕2.2.2．设计依据(1).?中华人民共共和国环境保护法?(2).?中国造纸工业水污染排放标准?〔GWPB2-1999〕(3).?污水综合排放标准?〔GB8978-1996〕(4).?给排水设计手册?〔GBJ14-1996〕(5).?地面水环境质量标准?〔GB3838-88〕(6).?制浆造纸工业环境保护行业政策、技术政策和污染防治对策? 第3章．工艺的选择3.1.造纸废水处理工艺的介绍造纸废水浓度高，COD、BOD含量大，杂质含量多，其处理方法较一般工业废水有所不同。目前按其处理原理可分为物理法、化学法和生物法以及这三种方法的组合。〔1〕物理法：物理法是指用机械的、物理的手段去除废水中污染物，主要用来去除废水中不溶解的、粒径较大的杂质，包括机械过滤(如格栅、筛网、微滤机、滤床)、澄清(沉淀)等方法。过滤法，通常采用细筛网或微滤机，但由于负荷较大，可能会造成堵塞，因此，应考虑清污操作。由于过滤不能去除油墨、溶解性物质以及过于细小的悬浮物，所以只能作为预处理手段。目前国内造纸厂采用较多的微过滤处理设备主要是斜筛或过滤机。斜筛一般由各厂自行设计制造，与过滤机相比节省了动力消耗，投资少，其网目一般取60~100目，目前斜筛过滤已被大多数中小型造纸厂采用。过去采用斜筛，主要是为了收集废水中的细小纤维，现在那么参加了净化废水的观念。斜筛面积增大，有利于废水中SS的去除。〔2〕化学法：化学法是指利用化学反响使水中污染物的形态发生变化从而去除废水中的溶解物质或胶体物质的方法。常见的方法有中和、沉淀、氧化复原、催化氧化、光催化氧化、微电解、电解絮凝等方法。〔3〕：生物处理法：是利用微生物代谢作用，使废水中的有机污染物和无机微生物营养物转化为稳定、无害的物质。常见的有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物消化法等。生物处理法按是否供氧也可分为好氧处理和厌氧处理。〔4〕物理化学法：物理化学法是利用物理化学作用去除废水中的溶解物质或胶体物质。常见的有混凝、浮选、吸附、膜别离、蒸发等方法。目前，国内主要采用的造纸废水处理工艺有：传统活性污泥法、UASB工艺、SRB工艺以及生物接触氧化法等。(1)传统活性污泥法 活性污泥法是废水生物处理中使用最广泛的一种方法。传统的活性污泥处理法存在污泥膨胀现象，膨胀一旦发生，二沉池中的活性污泥和已净化的废水难以分开，大量污泥流失，出水难以达标。污泥膨胀现象成因复杂、控制起来较难，使得污泥处置成了多数造纸厂在废水处理达标后遇到的又一难题。鉴于此，中国林业科学院在实施国家“九五〞科技攻关工程中，借鉴国外经验开发出了解决这两大难题的序列动态曝气活性污泥法技术。经过实验室小试、中试和工业现场运行试验，污泥膨胀难题得到了妥善解决。该项技术发挥了厌氧菌、兼氧菌和好氧菌轮流交替降解污染物的作用，促使更多的有机污染物彻底降解为CO2逸入空气，因而废水经生化处理后，污泥减少了4/5，大大减轻了企业污泥处理负担，根本防止了污泥带来的二次污染问题。另外，该项技术的投资比普通活性污泥法节省20%，占地节省30%，运行费用节省10%，因而对中小纸厂更有实用价值。活性污泥系统有效运行的根本条件是：①废水中含有足够的可容性易降解有机物；②混合液含有足够的溶解氧；③活性污泥在池内呈悬浮状态；④活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；⑤无有毒有害的物质流入。典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。(2)SBR工艺SBR是序列间歇式活性污泥法是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。　与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反响替代稳态生化反响，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反响池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。SBR工艺具有工艺简单，运行可靠，管理方便，造价低廉等优点，电脑自控要求高，对设备、阀门、仪表及控制系统的性能要求高。SBR工艺一般适用于小规模、土地紧张、具有引进设备条件的场合。(3)厌氧法 厌氧法是在无氧的条件下，通过厌氧微生物降解代谢来处理废水的方法。它是由多种微生物共同作用，利用厌氧微生物将污水或污泥中的有机物分解并生成甲烷和二氧化碳等最终产物的过程。在不充氧的条件下，厌氧生物和兼性(好氧兼厌氧)生物降解有机污染物，又称厌氧消化或发酵，分解的产物主要是沼气和少量污泥。厌氧生物处理法耐冲击负荷能力很高，处理水的稳定性好;剩余污泥的量最少，还能回收沼能源。但厌氧微生物的培养驯化时间较长，对有机物分解不彻底，一般不能一步满足排放标准，还需进行后处理。目前常用的厌氧反响器有UASB和IC厌氧反响器。在UASB反响器中，生物固体的浓度和生物活性都很高，能到达很高的负荷和处理效率。有人因用UASB处理废水，当水力停留时间为6h时，COD和硫酸盐的去除率分别到达了66%和73%；虽然UASB的负荷和处理效率高，但是UASB处理制浆黑液还是不可行的，因为黑液中的污染物是难于生物降解的。IC厌氧反响器的运作原理是：预酸化后的废水从IC厌氧反响器底部切线进入，在底部混合区与内循环水和膨胀的颗粒污泥充分有效地混合，使得进水有机物浓度得到稀释和调节。此时水、颗粒污泥和产生的沼气三相充分混合造成污泥膨胀，大大提高了污泥的生化反响效率(是UASB的两倍)，使反响器可以承受较高的有机物负荷，从而增加有机物的去除率。IC厌氧反响器具有抗负荷冲击能力强、承受悬浮物浓度高、占地省、能耗低、运行费用少、启动快、操作简单、易于实现自动化控制等特点，在造纸废水处理中可取代UASB作为厌氧处理系统的关键设备以划。〔4〕气浮/沉淀法沉淀法和气浮法都是用来除去废水中悬浮物的方法。沉淀法是指利用重力沉淀的作用将悬浮物除去；而气浮法是利用高度分散的小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其密度小于水而上浮到水面实现固液或液液别离的过程。与沉淀法相比，气浮法具有占地少、泥渣不易腐化、出水水质好、浮渣含水率低、所需药剂量少等优点，但是气浮法电耗较大。制浆造纸废水中的悬浮物质主要是由树皮、纤维、纤维束、爆咪斗以及徐料组成。据报道，在英国纸厂首选沉降法，平均可以去除80%以上的悬浮物质，初级净化器的设计平均为70%～80%(悬浮物去除率)；采用溶气气浮法处理造纸废水，TSS去除率可以到达65%～95%。 目前，我国使用的最多、效果较好的气浮法是浅层气浮法。广东造纸采用CQJ型超效浅层气浮净水器处理新闻纸机白水。结果说明，在混凝剂PAC和絮凝剂PAM用量分别为400ppm和10～15ppm，气浮器入口SS为3234.0mg/L，CODCr为3716.9mg/L时，SS和CODCr去除率分别为8.5%和81.8%，每台日处理量5760m3/d，回收白水4930m3/d。从这些数据可看出，浅层气浮处理造纸白水具有效率高、投资少、运行可靠的特点，是一种高效的废水处理设施。（5）生物接触氧化法生物接触氧化法是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气,通过生物氧化作用,将废水中的有机物氧化分解,到达净化目的。19世纪末,德国开始把生物接触氧化法用于废水处理，但限于当时的工业水平，没有适当的填料，未能广泛应用。到20世纪70年代合成塑料工业迅速开展,轻质蜂窝状填料问世,日本、美国等开始研究和应用生物接触氧化法。中国在70年代中期开始研究用此法处理城市污水和工业废水，并已在生产中应用。生物接触氧化法是以附着在载体〔俗称填料〕上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不管应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。生物接触氧化法具有生物膜法的根本特点，但又与一般生物膜法不尽相同。一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。二是采用机械设备向废水中充氧，而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料，也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。三是池内废水中还存在约2～5％的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用。因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的优点。生物接触氧化技术的主要特征是： ①工艺方面a由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对冲击负荷和水质的骤变有较强的适应能力，运行稳定；由于填料比外表积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；b生物接触氧化法容积负荷高，占地面积小，建设费用较低；c生物接触氧化法污泥产量较低，无需污泥回流，不存在污泥膨胀问题；d生物接触氧化法有时脱落一些细碎生物膜，沉淀性能较差，容易造成出水中的悬浮固体浓度稍高，一般可到达30mg/L左右。②运行方面　a对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业更具有实际意义；b操作简单、运行方便、易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。③功能方面生物接触氧化处理技术具有多种净化功能，除有效地去除有机污染物外，如果运行得当还能够用以脱氮，因此，可以作为三级处理技术。生物接触氧化处理技术的主要缺点是:如果设计或运行不当，填料可能堵塞，此外，布水曝气不均匀，可能在局部部位出现死角。同时作为生物膜法的一种，接触氧化法与曝气生物滤池工艺相比，有很大的相似之处。其生物反响原理是一致的，都具有生物活性高(泥龄短)、传质条件好、充氧效率高、有丝状菌存在、有较高的生物膜浓度的优点，且从曝气方式和填料的类型来看，这两者是完全一致的。最主要的差异是接触氧化工艺需采用沉淀池沉淀接触氧化池出水携带的生物膜残片，而曝气生物滤池采用的是填料过滤或辅以滤头收水的方法去除悬浮物。3.2.造纸废水处理的研究方案在实际和理论研究中一些比较常见的对于造纸废水的处理工艺有以下几种：a.气浮-接触氧化工艺，流程如下： a.混凝沉淀-A/O工艺，流程如下：b.水解酸化—好氧生物工艺，流程如下：c.CASS工艺，流程如下：高浓度水→调节池→水解酸化池→CASS池→出水 a.混凝气浮-A/O工艺，流程如下： 3.3.处理工艺确实定上述几种处理工艺是实际中应用比较广发且取得一定成效的，它们在处理废水的应用中各有优缺点，根据原始数据，本着工艺简单、经济，操作方便，处理效果显著的原那么，本次设计采用“浅层气浮+生物接触氧化〞的工艺，此工艺具有以下特点：(1)该工艺物化方法采用超效浅层气浮,集凝聚、气浮、撇渣、沉淀、刮泥为一体,具有效率高,处理效果好的特点。(2)该工艺生物处理采用接触氧化法,具有以下优点:体积负荷高,处理时间短,节约占地面积;生物活性高,且有较高的微生物浓度;污泥产量低,不需要污泥回流;出水水质好而稳定;动力消耗低;不存在污泥膨胀问题。(3)实践应用中证明,"气浮-接触氧化工艺"对于造纸废水具有良好的处理效果,根据监测结果说明,出水水质CODCr<100mg/L,BOD5<60mg/L,SS<100mg/L,到达国家相应排放标准。 本污水处理设计规模较大，每天排放污水量大，污染物浓度较偏低，因此应该选择处理效果稳定、产泥少、节能的方法。结合上述几种工艺的特点，选择接触氧化工艺比较适宜。从COD和BOD的浓度上看B/C的值远小于0.3，COD的浓度远大于BOD的浓度，SS的浓度偏低，因此污水的可生化性不高，污水中难被好氧细菌分解的有机物含量比较大，完全有必要使用厌氧进行处理，一方面厌氧可以进一步提高废水的可生化性，另一方面，厌氧对于高浓度废水的COD去除效率是非常高的，而且厌氧处理负荷高、能耗很小、产污泥量也非常少，直接带来占地少、一次性投资少、运行费用少、污泥处理费用少的优点。根据实验和国内外实际情况采用“物化处理+生化处理〞，即在生化处理前，利用物化处理降低污水中COD和BOD的浓度，可大大降低悬浮物的含量，提高废水的可生化性。高效浅层气浮池能有效去除污水中的悬浮固体，且对废水中溶解性COD的也有一定的去除效果。因此，本次设计最终采用的工艺是：“高效浅层气浮+水解酸化+生物接触氧化〞。3.4.工艺流程3.4.1．处理工艺流程本方案处理工艺流程见图 废水格栅集水池浅层气浮池接触氧化池二沉池局部回用达标排放贮泥池泥池带式压滤机水解酸化池污泥回流上清液回流3.4.2．工艺流程说明〔1〕车间废水经明沟自流入集水池，在明沟内设置格栅，以截流粗大的悬浮物；〔2〕用泵将集水池中的废水打入气浮池，经过浮选后，局部纸浆运至车间回用；〔3〕废水经气浮池后，流入水解酸化池，将难讲解的大分子有机物分解为易于降解的小分子有机物或CO2和H2O，大大提高污水的可生化性；〔4〕废水流入接触氧化池，废水中的有机物在有氧条件下，被好氧细菌分解为CO2和H2O，从而出去有机物；〔5〕废水经过生化处理后，自流进入二沉池，生化处理阶段脱落的生物膜在此进行沉淀别离，上层清夜排出，底部污泥排入污泥处理系统，局部污泥回流至水解酸化池；〔6〕气浮池和二沉池中的剩余污泥用泵打入污泥浓缩池，以减少污泥处理体积，再用泵打入污泥脱水间进行脱水，干泥外运。浓缩池上清液及压滤机滤水一起排入集水井，同废水一起进行处理。 3.4.3．工程设计的说明〔1〕格栅格栅是为了回收废水中的纤维并降低废水中SS的含量，一般在工艺的前端设置，降低后续工艺的负荷。〔2〕集水井集水井是设置在筛网之后的集水系统，是为了方便污水的提升以及缓冲污水的流量变化。〔3〕高效浅层气浮池高效浅层气浮池利用浅池理论和“零速度〞原理,聚集了凝集、气浮、刮渣、沉淀、刮泥等多项功能于一体。该气浮设备水深只有400mm,水停留时间在3min左右,溶气压力比传统气浮高,一般为4.5~5.5kg/cm2,因而到达较高的处理效率与效果。该设备在水质处理、白水回收和纤维回收中能发挥更大的效能。高效浅层气浮工艺的特点：1.待处理水停留时间较短,仅为3min。2.处理效率高,尤其是处理高浊度水。3.单位面积的处理量为250m3/(m2·d),处理能力大。4.可以设置为多层,并可以直接设置在地面上或架空设置,占地面积小。5.有效水深约0.4m,且与处理能力根本无关,构筑物总高度降低〔4〕水解酸化池由于该废水中含有大分子、好氧菌难以去除的物质。在废水进入好氧生化之前设置水解酸化池。通过对菌种的筛选与优化，靠水解产酸菌作用可以迅速降解水中有机物，提高污水的可生化性，从而提高后续生化处理的效果。〔5〕接触氧化池由于大局部有机物均被厌氧处理去除，为确保出水稳定达标，在厌氧处理后接一短时生物触氧化池。生物触氧化池有以下特点：1)供微生物固着生长的填料，全部掩没在污水之中，相当于一种浸没在污水中的生物滤池，所以又称为淹没式生物滤池。2)采用与曝气池相似的曝气方法，提供微生物氧化有机物所需要的氧量，并起搅拌混合作用。相当于在曝气池中添加填料，供微生物栖息繁殖，所以又称接触曝气池。3)净化污水主要依靠填料上的生物膜的作用，但池内尚存在一定浓度类似活性污泥的悬浮生物量，对污水也有一定的净化作用。所以，生物接触氧化池是一种具有活性污泥法特点的生物膜法处理构筑物。它综合了曝气池和生物滤池两者的优点。4〕生物接触氧化池具有容积负荷高、停留时间短、有机物去除效果好、运行管理简单和占地面积小等优点。但如果设计或运行不当．容易引起滤料堵塞。生物接触氧化池已在我国城市污水和工业废水处理中获得广泛应用。它除可以用于污水的二级处理外，尚可用污水的三级处理和水源微污染的预处理。〔6〕二沉池二沉池内实现泥水别离 ，使好氧微生物回流至接触氧化池，以维持好氧细菌浓度。上清液完全达标排放。一般在设计沉淀池时，选用平流式和辅流式沉淀池。为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，本设计采用流辐流式二次沉淀池。采用采用中心处进水，池中心出排泥，周边出水。〔7〕贮泥池污泥池用来储存沉淀池和气浮池的污泥，以便进一步进入带式压滤机进一步进行污泥处理。经过一系列的中和处理、生物处理及沉淀处理后，污水中悬浮物、沉淀物、有机和无机杂质已根本得到去除，净化水排出后剩余的污泥进入污泥浓缩池。污泥是污水处理过程中的副产物，其中含有大量水分，为了便于污泥的运输和进一步处理与处置，到达减量、稳定、无害化等目的，需先对污泥进行浓缩处理。〔8〕带式压滤机污泥脱水、干化的作用是去除污泥中的大量水分，从而缩小其体积，减轻其重量。经过脱水、干化处理，污泥含水率能从96%左右降到60%～80%左右，其体积降为原体积的1/10～1/5，有利于运输和后继处理。因此，国内外均比较重视污泥的脱水、干化技术。多数国家普遍采用的脱水机械为板框式压滤机、带式压滤机和离心机。污泥脱水中板框压滤机由于过滤能力较低，劳动强度大，操作管理复杂等因素，不是理想选择。带式压滤机具有能连续或间歇生产、操作管理简单、附属设备较少等优点，在国内外应用广泛。本设计采用带式压滤机，污泥含水率能降至80%左右，体积已大大缩小，脱水后污泥可以直接外用。〔9〕机房及办公室为方便操作，设计机房及办公室，带式压滤机、加药装置、现场电控、实验及值班室等均置于机房及办公室内。 第4章．工艺计算4.1.主要构筑物格栅格栅是一种最简单的过滤设备，也是最常用的拦污设备。一般置于进水渠道上或泵站集水池的进口处，主要去除污水中较大的悬浮物或漂浮物。(1)格栅间隙数nQmax—最大设计流量，m3/s；α—格栅倾角，度〔°〕；b—栅条间隙，m;h—栅前水深，m;v—污水的过栅流速，m/sQmax=1.2×Q/24×3600=1.2×5000/24×3600=0.07m3/s设h=0.4m，过栅流速ν=0.7m/s，栅条间隙宽度b=0.01m，倾角α=60°n=0.07×sin60°1/2/0.01×0.4×0.7=23.3为平安考虑，取n=27个(2)格栅槽宽度BB=S(n-1)+bnS—栅条宽度，m;取S=0.01mB=0.01(27-1)+0.01×27=0.5m;(3)通过格栅的水头损失h2 ho—计算水头损失，m；g—重力加速度，m/s2k—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；ζ—阻力系数；设栅条断面为锐边矩形断面，那么β=2.42h0=2.42×(0.01/0.01)4/3×(0.72/2×9.81)×sin60°=0.052mh2=3×0.052=0.156m(4)栅后槽总高度HH=h+h1+h2h1—栅前渠超高，一般取0.3mH=0.4+0.3+0.156=0.856≈0.9m(5)栅槽总长度LL1—进水渠渐宽局部的长度，m；L2—栅槽与出水渠连接处渐窄局部长度，m；B1—进水渠宽，m；α1—进水渐宽局部的展开角，一般取20°取B1=0.35m，那么进水渠内流速为Qmax/(B1×h1)=0.07/(0.35×0.3)=0.67m/s;在0.4～0.9m/s之间，符合要求。L1=(0.5-0.35)/2×tan20°=0.21mL2=0.21/2=0.105mH=0.3+0.4=0.7mL=0.21+0.105+1.0+0.5+0.7/tan60°=2.22m (6)每日栅渣量WW—每日栅渣量，m3/d；W1—单位体积污水栅渣量，m3/10m3污水；一般取0.1～0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值；KZ—污水流量总变化系数。当栅渣间距b=10㎜时，W1=0.1，Kz=1.2W=86400×0.07×0.1/1000×1.2=0.73m3/d＞0.2m3/d宜采用机械清渣综上所述，选用NC-500型机械格栅，选用2座，一备一用。NC型机械格栅采用机械清渣结构，机构紧凑，只要采用不同的耙齿，就可以对不同的污水进行固液别离。电器控制简单，操作实现自动化，能耗省，劳动强度低。除污动作连续，除渣干净，别离效率高，噪声低。格栅的过流部件全部采用不锈钢材制作，耐腐蚀，经久耐用。NC型格栅适用于造纸厂、毛纺厂、制革厂、印染厂等，对污水进行预处理，起到保护后级污水处理设施，降低后级处理负荷作用，是提高处理效率的关键。NC型机械格栅技术参数为：设备宽度：500㎜，有效栅宽：6380㎜，有效栅隙：20㎜，运动速度：3m/min，电机功率：0.25kw，安装角度：60°根据经验数值对SS的去除率为：40％保险起见，我们认为该步骤对BOD5，COD不去除。这样经过斜网后出水的水质为：COD=2510mg/L，BOD5=145mg/L，SS=96mg/L。4.1.2集水池集水井的设计以自流1h不溢流为限，即水力停留时间〔HRT〕为1h；水流量Q=5000m3/d=210m3/h。1.集水井的整容积的计算V=Q×h=210×1=210m3式中：h——水力停留时间，h；Q——水流量，m3/h；V——集水井体积，m3。2.集水井尺寸设计计算考虑到建设本钱及设计水位，集水井的深度H取5m。集水井的面积S=V/H=42㎡。 集水井的设计为圆形，所以可计算的直径D为7.3m。集水井设计尺寸为：高H=5m，直径D=7.3m。1.污水泵选型根据污水的性质，选用YW型液下式排污泵。YW型液下式排污泵具有结构先进、排污能力强等优点，配备液位自动控制柜，使用极为方便。适用化工、石油、制药、采矿、造纸工业、水泥厂、炼钢厂、电厂、煤加工工业，以及城市污水处理厂排水系统、市政工程等行业。根据污水的流量，选用型号为200YW250-11-15的水泵，配置两台，一用一备，其具体参数见表4-1。表01200YW250-11-15液下式排污泵技术参数流量/m3/h扬程/m转速/r/min功率/kW水泵控制器型号轴功率电机功率3009145010.815DFK-154.1.3高效浅层气浮池本次设计的所采用的气浮池是高效浅层气浮池，它不仅具有水力停留时间较短，外表负荷高，处理效果稳定,运行灵活,可根据废水量的变化来调节回流水量、药剂量大小的特点，还能对溶解性的COD有一定的处理效果，能够提高污水的可生化性，降低后续处理的负荷。根据污水的水量：Q=Qmax/24=5000/24=208.3m3/h,选用型号为RQF250的浅层气浮池，配置一台，其具体技术参数见表4-2。表4-2RQF250高效浅层气浮池技术参数池径〔mm〕处理量〔m/h〕总功率〔kw〕工作负载〔t〕配容器系统功率〔kw〕反响罐尺寸φD×H(m)反响罐搅拌功率〔kw〕反响罐工作重量〔t〕加药搅拌功率2台〔kw〕φ90002503.34623.5Φ2.4×4.90.5524.51.5本次设计课题的原始资料显示，污水中溶解性的COD含量较多，根据有关资料，添加絮凝剂或助凝剂后高效浅层气浮池对污水中的溶解性的COD、BOD的去除率分别可到达31.6%和43.3%，SS的去除率到达80% 以上。因此，经过高效浅层气浮池处理后，出水中污染物的含量如表4-3：表4-3高效浅层气浮池进出水水质工程BOD5/(mg/L)COD/(mg/L)SS/(mg/L)进水145251096出水≤82.2≤1716.8≤19.24.1.4水解酸化池废纸再生造纸废水成分复杂,可生化性差(BOD5/CODCr<0.3),属于较难处理的工业废水。假设采用单一的好氧处理工艺很难到达理想的处理效果,因此在好氧处理前利用水解细菌、产酸细菌将废水中的纤维素、半纤维素、多糖、复原糖、配涂料废水中的改性淀粉、局部木质素及其衍生物转化为易于生物降解的小分子物质,提高污水的可生化性,降低后续好氧处理的负荷,为后续好氧处理创造条件。水解酸化池采用上流式污泥床反响器(UASB)。UASB具有以下优点:启动速度快,处理时间短;污泥产率低;CODCr去除率高。本设计容积负荷Nv取5KgCOD/〔m3·d〕，COD的除去率在70%以上，对SS无除去。根据资料显示，由废水特点可知，水解酸化处理废水后，废水中溶解性BOD将会增加，B/C可提升到0.5左右，那么UASB的出水BOD含量大概为250mg/L，UASB的设计进、出水水质见表4-4。表44UASB反响器进出水水质工程BOD5/(mg/L)COD/(mg/L)SS/(mg/L)进水82.21716.819.2出水≤250≤51519.2(1)参数选取设计参数选取如下：容积负荷〔NR〕10kgCOD/(m3.d)〔常温情况下〕污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD产气率0.5m3/kgCOD(2)反响器容积计算 ①UASB有效容积V=QS。/Nv=(5000×1.72)/10=860m³式中：S0------进水中有机物浓度，kgCOD/m3Q------进水流量，m3/dNV------反响区有机物容积负荷，取NV=10kgCOD/(m3.d)从布水均匀性和经济性考虑，将UASB设计成圆形池子，施工方便，处理效果好。取水力负荷q=0.9[m3/(m3.h)],一般取0.5≤q≤0.9[m3/(m3.h)]。那么横截面积为：A=Q/q=208/0.9=231.1㎡有效水深：h=V/A=3.7m取h=4.0m采用2座相同的UASB反响器,那么A1=A/2=115㎡D=(4A1/π)½=12.1m取D=12.5②横截面积S=πD²/4=122.7㎡〔3〕实际外表水力负荷q=Q/A2=208/〔122.7×2〕=0.85<1.0符合要求。(3)配水系数设计本系数设计为圆形布水器，每个UASB反响器设60个布水点，采用连续均匀进水。①参数每个池子的流量：Q0=Q/2=208/2=104m3/h②圆环直径计算：每个孔口效劳面积a=A2/18=122.7/60=2.0㎡a在1—3m2之间，符合要求。可设4个圆环，最里面的圆环设4个孔口，中间设8和16个孔口，最外面设32个孔口。③内圈4个孔口设计效劳面积：S1=4a=4×2㎡=8㎡折合为效劳区圆点直径:D1=(4S1/π)½=3.2m 用此直径作一虚圆，在该虚圆内等分面积处设计实圆环，其上布4个孔口。那么圆的直径计算如下：那么d1=(2S1/π)½=2.3m④中圈8个孔口设计效劳面积：S2=8a=16㎡折合效劳圆直径为D2=[4〔S1+S2〕/π]½=5.5m中间圆环的直径如下：π(D2²-d2²)/4=S2/2那么d2=4.5m⑤中圈16个孔口设计效劳面积：S3=16a=32㎡折合为效劳圆直径：D3=[4〔S1+S2+S3〕/π]½=8.4m那么外圆环的直径d3计算如下：π(D3²-d3²)/4=S3/2那么d3=7.1m⑥外圈32个孔口设计效劳面积：S4=32a=64㎡折合为效劳圆直径：D4=[4〔S1+S2+S3+S4〕/π]½=12.4m那么外圆环的直径d3计算如下：π(D4²-d4²)/4=S4/2那么d4=1O.6m计算草图如下： (4)三相别离器的设计①设计说明三相别离器主要具有气，液，固三相别离的功能。一般设在沉淀区的下部。三相别离器是UASB反响器污水厌氧处理工艺的主要特点之一，它同时具有传统废水生物处理工艺中的二沉池与污泥回流及气体收集的功能，因而三相别离器的合理设计是保证UASB反响器正常有效运行的一个重要内容。三相别离器的设计主要包括沉淀区，回流缝，气液别离器的设计。②沉淀区设计三相别离器的沉淀区设计同二次沉淀池的设计相似，主要是考虑沉淀区的面积和水深。面积根据废水水量和外表负荷来决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反响，产生少量气体，这对固液别离器不利，故设计时应满足以下要求：a.沉淀区水力外表负荷≤1.0m/h。b.沉淀器斜壁角度约为500，使污泥不致积聚，尽快落入反响区内。c.进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h。d.总沉淀水深应≥1.5m。e.水力停留时间介于1.5—2h。 如果以上条件均能满足，那么可到达良好的别离效果。沉淀器〔集气罩〕斜壁倾角θ=500沉淀区面积A=πD²/4=122.7㎡,外表水力负荷：q=Q/A=208/(2×122.7)=0.85<1.0,符合要求。③回流缝设计取h1=0.3m，h2=0.5m,h3=1.5m,如下列图：，式中：b1------下三角集气罩水平宽度，m。Θθ------下三角集气罩斜面的水平夹角。H3------下三角集气罩的垂直高度，m。b1==1.26mb2=D-2b1=6.2－2×1.26=3.68mA.下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V1可用下式计算： V1=Q1/S1式中：Q1----------反响器中废水流量，m3/h；S1----------下三角形集气罩回流逢面积，m2；V1=4Q1/2πb2²=1.96m/hV1<2m/s,符合设计要求B.上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：V2=Q1/S2，式中：Q1----------反响器中废水流量，m3/h；S2----------上三角形集气罩回流逢之间面积，m2；取回流逢宽CD=1.2m,上集气罩下底宽CF=6.0m那么DH=CD×sin50°=0.92mDE=2DH+CF=2×0.92+6.0=7.84mS2=π(CF+DE)CD/2=26.07m2那么V2=Q1/S2=41.7/26.07=1.60m/h净水的μ,故取μ=0.02g/cm·s由斯托克斯工式可得气体上升速度为：Vb==9.58m/hVa=V2=1.60m/h那么Vb/Va=5.9,BC/AB=1.87/1.81=1.03>,故满足设计要求。(5)其他设计①出水系统设计出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出，出水是否均匀对处理效果有很大的影响。采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m,槽高0.2m ②排泥系统设计产泥量为：5950×0.85×0.1×1000×10-3=505.8kgMLSS/d，含水率为98%，那么产泥量为：Q=505.8/[1000×(1-98%)]=25.3m3/d每日产泥量505.8kgMLSS/d，那么每个USAB日产泥量252.9kgMLSS/d,可用150mm排泥管，每天排泥一次。③产气量计算每日产气量：5950×0.85×0.5×1000×10-3=2528.8m3/d4.1.5接触氧化池这是本设计最重要的处理工序，有机物的分解主要是在接触氧化池内完成的。氧化池对废水中BOD、COD的去除率可到达78%和85%以上，局部微生物以生物膜的形式生长在填料外表，局部那么是絮状悬浮生长于水中。生物接触氧化池的进出水的各项指标见表4-5。表45生物接触氧化池进出水水质工程BOD5/(mg/L)COD/(mg/L)SS/(mg/L)进水25051519.2出水≤60≤100⑴确定设计参数①平时污水量Q=5000m3/d=208m3/h②BOD5去除率n=78%③进水BOD5浓度La=250mg/l出水BOD5浓度Lt=55mg/l<60mg/l已达标④根据试验资料确定a.填料容积负荷M=1.5kgBOD5/m3·db.有效接触时间t=2hc.气水比Do=15m3/m3⑵生物接触氧化池计算①有效容积V V=Q(La-Lt)/M=5000(250-55)/1500=650m3②滤池总面积F设H=3m，分为3层，每层高1m，故F=V/H=650/3=217m2H—滤料总高度，取3m③分为2座生物接触氧化池，每座分为6格。那么每座的面积为：F0=F/2=217/2=108.3m2每格的面积为：f=F0/6=18.1m2<25m2符合要求每格滤池尺寸:L×B=5.0m×3.6m④有效接触时间t滤池格数有2×6=12个t=nfH/Q=12×18×3/208=3.1h⑤滤池总高度Hoh1—超高，m，h1=0.5～0.6m，取0.5m；h2—填料上水深，h2=0.4～0.5m，取0.5m；h3—填料层隙高度，h3=0.2～0.3m，取0.3m；m—填料层数，取3层；h4—配水区高度，当采用多管曝气时，不考虑进入检修者，h4=0.5m；考虑进入检修者，h4=1.5m，取1.5mH0=3+0.5+0.5+(3-1)×0.3+1.5=6.1m⑥污水在池内实际停留时间t′=nf(H0-h1)/Q=12×18×(6.1-0.5)/208=5.8h⑦填料选择填料要求比外表积大，空隙率大，水力阻力小，强度大，化学和生物稳定性好，能经久耐用。目前常用的是聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、环氧玻璃钢等做成的蜂窝状和波纹板状填料。选用φ30㎜的蜂窝形玻璃钢填料,所需填料体积：V′=nfH=12×18×3=648m3 蜂窝玻璃钢填料规格：孔径：30㎜，密度：25～27kg/m3，壁厚：0.2㎜，比外表积：145m2/m3，孔隙率：98.8%，适用进水BOD5：200～300mg/L⑧采用多孔管鼓风曝气供氧,所需空气量：D=D0Q=15×5000=75000m3/d⑨每格滤池所需空气量：D1=D/n=75000/12=6250m3/d=260.4m3/h⑶空气管路计算①风机选择每池采用2台罗茨鼓风机，一备一用，选用TSE-200型。具体参数为：转速：800r/min；升压：14.7kPa；流量：26.10m3/min；配套电机：Y160M-4，功率：11kW。②风管系统计算采用在填料下直接曝气方式，曝气充氧的扩散采用多孔管，管设在距池底0.7m，孔径取5.0㎜，孔在管的两侧交错排列。需氧量a—去除1kgCOD的需氧量，取a=0.75kgO2/kgCOD；Q—进水量，m3/d；b—微生物的自身氧化系数，b=0.12kgO2/kgMLSS；X—MLSS浓度，X=4kg/m3；V—池容积，m3Qa=0.75×5000(250-55)+0.12×4×650=43.5kg/h查得水中溶解氧饱和度分别为气出口处的绝压〔Pb〕为氧转移效率为E=10%，那么空气离开氧化池时氧的百分比为：温度为20℃时，池中的溶解氧饱和度为9.17mg/L，池中平均溶解氧饱和度为7.63mg/L。温度为20℃时，脱氧清水充氧量为：R0=RtCs(20)/α(βρCs(30)-CL)×1.024(T-20)=80.8kg/h α—氧转移折算系数，0.8～0.85；β—氧溶解折算系数，0.9～0.97；ρ—密度，1.0kg/L；CL—废水中实际溶解氧浓度，2mg/L；Rt—需氧量。供气量Qa=R0/0.3E=2693.3m3/h每池所需空气量Qal=2693.3/2=1346.7m3/h每单元格所需空气量Qali=1346.7/6=224.4m3/h每格有4根支管，管长5.2m，孔距50mm，每根管有出气孔100个。每根支管所需空气量：qa=224.4/4=56.1m3/h孔口空气流速：v=4qa/3600×3.14d2n=7.9m/s设空气干管流速v=8m/s，支管流速u=5m/s，那么干管直径：D=(4Qal/3600×3.14v)1/2=0.244m取D=245mm校核：v=4Qal/3600×3.14D2=8.0m/s支管直径：d=(4qa/3600×3.14u)1/2=0.063m取d=65mm校核：u=4qa/3600×3.14d2=4.7m/s综上，干管：D=245mm，v=8.0m/s支管：d=65mm，u=4.7m/s为增加充氧效果,池底应设置可变微孔曝气器，其型号为：ZH215型。曝气管外径φ215㎜，用φ65㎜ABS管接通。通气量：10m3/套﹒h，效劳面积：2m2/套。接触氧化池内共设置109套。⑷布水系统采用导流廊道设进水流速，进水管径。每单元格各有一导流廊道，沿单格的长边，长5.2m，宽0.6m，导流墙高5.6m，距池底0.5m。⑸出水系统出水采用过水孔，与导流廊道相对在另一长边，设出口流速①过水孔所需面积：S=Q/vb=0.072m2充满度为0.6，那么S=S′/0.6=0.12m2②过水孔尺寸 每单元格又过水孔5个，孔中心间距0.9m，孔宽，孔高h=S′/bn=0.12m过水孔尺寸0.2m×0.12m③水流方式水从过水孔流入下一个单格的导流廊道，整个反响池呈推流式。④出水渠设渠宽0.4m，流速0.2m/s，那么有效水深：H=Q/vb=[5000/(24×3600)]/0.2×0.4=0.2m那么实际槽深0.2+0.5=0.7m槽坡度为0.01，长5.2m具体结构尺寸为5.2m×0.4m×0.7m经生物接触氧化池后，CODcr：77.3mg/L；BOD5：55mg/L4.1.6二沉池二沉池主要是处理出水的悬浮物，经过二沉池后出水的SS到达了设计所规定的出水指标。本次设计采用辐流式沉淀池。1.有关设计参数取值1)水力外表负荷q一般在1.0～1.5m3/m2·h，设计取1.1m3/m2·h。2)沉淀个数n=1，沉淀时间T=3h。3)沉淀池超高取h1取0.3m。4)缓冲层高度h3取0.5m。5)刮泥板高度h5取0.5m。6)污泥回流比R取0.5。7)稳流筒中流速v筒一般0.02～0.03m/s，设计取0.03m/s。2.二沉池尺寸计算1)池外表积A计算A=Q/q=5000/〔24×1.1〕=189.4m22)池直径D计算D=〔4A/π〕1/2=〔4×227.3/3.14〕1/2=15.5m设计采用中心传动式刮泥机。3)局部有效水深h2计算h2=q×T=1.1×3=3.3m 式中：q——水力外表负荷，m3/m2·h；T——沉淀时间，h。1.沉淀局部有效容积计算V=πD2×h2/4=3.14×15.52×3.3/4=622.4m32.沉淀池底坡落差h4计算设池底坡度i=0.05。h4=i×〔D/2－2〕=0.05×〔15.5/2－2〕=0.29m3.沉淀池周边〔有效〕水深H0计算H0=h2+h3+h5=3.3+0.5+0.5=4.3m式中：h2——局部有效水深，m；h3——缓冲层高度，m；h5——刮泥板高度，m。4.沉淀池总高度计算H=H0+h4+h1=4.3+0.29+0.3=4.89m二沉池对废水中污染物有一定的去除率，但由于废水在经过生物接触氧化处理后已经可达标排放，所以不予考虑，因此，上述的设计可对本次课题所设定的废水进行处理并达标排放。4.1.7贮泥池1.剩余污泥量计算一般情况下接触氧化法不用回流，所以剩余污泥量就是各去除悬浮物的构筑物产生的污泥量之和，主要来自气浮池和二沉池的污泥，以及UASB反响器去除COD产生的污泥，接触氧化池无剩余污泥。1)气浮池日产污泥体积计算污泥含水率为95%，体积V1在气浮池中计算得V1=31.7m3/d。2)二沉池日产污泥体积计算二沉池的剩余污泥的含水率为96%。根据公式： 计算可得V2=6m3/d。1)UASB反响器日产污泥体积计算日产污泥质量W3计算与下：W2=5000×〔1.7—0.5〕×0.1=0.6t/d设含水率为95%，污泥体积V3为：V3＝0.6/(1—95%)＝12m3/d2)日产污泥总体积计算V=V1+V2+V3=31.7+6+12=49.7m3/d2.污泥池尺寸计算污泥池设计为圆形，高为4m，直径为4m，实际体积为50m3。3.污泥泵选型设计采用CP型沉水式污泥泵，CP型沉水式污泥泵供输送含有大颗粒、块状和纤维片状的液体。适用于城镇污水处理厂、医院、学校、社区生活污水处理；食品、造纸、采矿、纺织、皮革等工业废水的处理。设计采用型号为CP〔T〕-50.75-50，配置两台，一用一备，设计参数与表4-6。表46CP〔T〕-50.75-50型沉水式污泥泵技术参数口径/mm功率/kW扬程/m流量/m3/min500.7511.50.14.1.8带式压滤机污泥的产量是49.7m3/d，约2.0m3/h，污泥的含水率约为96%。设计使用DY型带式压滤机。DY型带式压滤机是一种污泥脱水专用设备。具有生产连续、能耗低、处理量大、污泥脱水效率高等优点。DY型带式压滤机张紧系统采用气动元件，自动调整，滤带材质优，寿命长。其中附属设备有：药剂搅器、带式输送机、冲洗水泵、空压机、转子流量计、定量泵、集中控制箱等。设计采用型号为DY-500的带式污泥压滤机，其技术参数表4-7。表47DY-500带式压滤机技术参数型号处理能力/m3/h带宽/冲洗耗/冲洗水/电机功率/泥饼含水率/ mmm3/hMPakW%DY-5001.5~3500≥4≥0.41.165~754.1.9机房及办公室总占地面积约100m2,分成5间，分别用作泵房，风机房，，压滤机房，电气控制房，办公室。4.2高程计算构筑物阻力估算各处理构筑物的水头损失与表4-6所示：表48各处理构筑物的水头损失构筑物名称水头损失/cm构筑物名称水头损失/cm格栅10～25生物接触氧化池10～30污水提升泵房10～25二沉池10～20浅层气浮池20～40污泥泵房10～15UASB反响器30～50管道阻力计算为了更好地设置高程，现对管路进行粗略地计算；考虑到以后管壁性质的变化，将计算值乘以1.5，并尽量向大取整作为实际管路损失。1.集水井和气浮池之间的阻力损失计算DN150mm铸铁管，最大流速0.76m/s，长度约15m，2个90度弯头，2个闸阀；查水力计算表，1000i＝32.8m，弯头局部阻力系数0.72，闸阀局部阻力系数0.1；阻力为：水头损失取0.81m。2.气浮池和UASB反响器之间的阻力损失计算分支前：DN125mm铸铁管，流速0.76m/s，长度约10m，2个90度弯头，1个三通，1个闸阀；查1000i＝15m，弯头局部阻力系数0.65，三通局部阻力系数1.5，闸阀局部阻力系数0.15。分支后：DN100mm，流速0.51m/s，长度约4m，1个90度弯头，1个闸阀；查1000i＝12.3m ，弯头局部阻力系数0.63，闸阀局部阻力系数0.2；阻力为：水头损失取0.51m。1.UASB与接触氧化池之间的阻力损失计算合流前，DN100mm，流速0.51m/s，长度约4m，1个90度弯头，1个闸阀查1000i＝12.3m，弯头局部阻力系数0.63，闸阀局部阻力系数0.2；合流后，DN125mm铸铁管，流速0.76m/s，长度约8m，3个90度弯头，1个三通，1个闸阀；查1000i＝15m，弯头局部阻力系数0.65，三通局部阻力系数1.5，闸阀局部阻力系数0.15；阻力为：水头损失取0.41m。2.接触氧化池与二沉池之间的阻力损失计算DN125mm，流速0.76m/s，长度约10m，90度弯头3个，闸阀2个；查水力计算表得1000i＝8m，弯头局部阻力系数0.65，闸阀局部阻力系数0.15；阻力为：水头损失取0.23m。4.2.3高程计算查?排水工程?下册里面的附录管道水力损失可得管径、坡度、流速以及充满度。构筑物连接管〔渠〕的水头损失，包括沿程损失与局部损失，可按以下公式计算确定：式中：──沿程水头损失，m；──局部水头损失，m；──单位管长的水头损失〔水力坡度〕，根据流量、管径和流速等查阅?给水排水设计手册?获得；L──连接管段长度，m； ──局部阻力系数，查阅?给排水设计手册?获得，又应为一般设计当中选用，；──重力加速度，m/s2；──连接管中流速，m/s。连接管中流速一般取0.6～1.5m/s；进入沉淀池时流速可以低些，进入曝气池或反响池时，流速可以高些。流速太低时，会使管径过大，相应的管件及附属构筑物规格亦增大；流速太高时，那么要求管坡度较大，水头损失增大，会增加填、挖土方量等。在确定连接管时，可考虑留有水量开展的余地。总损失=管段总损失+构筑物损失。高程计算：池底标高=水面标高-有效水深；池顶标高=水面标高+超高。表49构筑物之间管道水力计算编号长度L/m流量l/s管径D/mm坡度i流速v/m/s充满度〔h/D〕h/m降落量i.L/m2/203011.573500.00511.000.490.1720.15320/3105.792000.00580.650.400.080.0583/4405.793000.00380.750.450.1350.1524/出8046.303500.00511.000.490.1720.414 名称水头损失m间距m流量l/s管径mm流速m/s坡度I〔‰〕沿程损失m局部损失m水头损失m总损失m水面标高m地面标高m水面与地面差m出水管08011.573501.005.10.4080.1710.5790.579-1.00-1.0SBR0.5605.793501.005.10.3060.1710.4770.977-0.4210-0.421配水井0.34011.573000.753.80.1520.0970.2490.5490.55600.556UASB1.5105.792000.655.80.0580.0730.1311.6311.10501.105配水井0.33011.573501.005.10.1530.0950.2480.5482.73602.736调节沉淀池0.51011.573501.005.10.0510.0910.1420.6423.28403.284提升泵0.21011.573501.005.10.0510.0910.1420.342-2.6420-2.642格栅0.2011.570000000.2-2.3000-2.300进水管0011.570000000-2.1000-2.100表410构筑物高程计算 第5章．污水处理站平面布置和高程布置5.1平面布置在该污水处理站设计中，将污水处理构筑物和污泥处理构筑物都按一字型排列，布置紧凑，流线清楚。污水站的平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物以及设施的总平面布置，各种管线、管道和渠道的布置。平面布置原那么污水处理站平面布置的合理与否直接影响用地面积、日常的运行管理与维修条件，以及周围地区的环境卫生等。进行平面布置时应综合考虑工艺流程与高程布置中的相关问题，在处理工艺流程不变的前提下，可根据具体情况做适当调整。污水处理站的平面布置应遵循以下几条原那么：1〕处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便节约用地和运行管理。2〕工艺构筑物(或设施)与不同功能的辅助建筑物应按照功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系(如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等〕。3〕构〔建〕之间的间距应满足交通、管道〔渠〕敷设、施工和运行管理等方面的要求。4〕管道〔线〕与渠道的平面布置，应与高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量防止屡次提升和迂回曲折，便于节能浆耗和运行维护。5〕协调好辅助建筑物、道路、绿化、与处理构〔建〕筑物的关系，做到方便生产运行，保证平安畅通，美化厂区环境。6〕考虑到污水站发生事故和维修的需要，应设置超越全部处理构筑物的超越管、单元处理构筑物之间的超越管和单元构筑物的防空管道。7〕产生臭气和噪音的构筑物〔如集水井、污泥池〕和辅助建筑物〔如鼓风机房〕的布置，应注意其对周围环境的影响。8〕对于分期建设的工程，应考虑近期与远期的合理布置，以利于分期建设。平面布置说明该污水处理站外型呈长方形，东西长130m，南北长60m。综合楼、控制室、职工宿舍以及其他主要辅助建筑位于处理站的上风向位置，以减少污水站对厂区的正常生产、生活的影响。正门在厂东面靠近城市三环路，占地较大的水处理构筑物在长的中部，沿流程建。污泥处理系统以及出水系统位于厂的中部东端。为了改善办公以及生活区环境，在厂的中间靠近南端另开一门，便于污泥以及原料的进出。厂区主干道宽6m，两侧构筑物间距不小于13m，次干道宽4m，两侧构筑物间距不小于10m。具体平面布置见图纸。 5.2高程布置污水处理站高程设计的任务是对各单元处理构筑物与辅助设施等相对高程作竖向布置；通过计算确定各单元处理构筑物和泵站的高程，各单元处理构筑物之间连接灌渠的高程和各部位的水面高程，使污水能够沿处理流程在构筑物之间通畅地流动。高程布置原那么高程布置的合理性也直接影响污水处理站的工程造价、运行费用、维护管理和运行操作等。高程设计时，应综合考虑自然条件〔如气温、水文地质、地质条件等〕，工艺流程和平面布置等。必要时，在处理工艺流程不变的前提下，可根据具体情况做适当调整。污水处理站的高程布置应遵循以下几条原那么：〔1〕充分利用地形地势以及工艺排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。〔2〕协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥浓缩、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行本钱。〔3〕做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。〔4〕协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向计算，既便于正常排放，又利于检修排空。高程布置说明为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑为宜〔污泥流动不在此列〕。厂区内主程布置的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高和水面设计标高，然后根据水头损失通过水力计算递推前后构筑物的各项控制标高。根据排放后接触氧化池的水面标高和地面标高确定二沉池水面标高，推求各污水处理构筑物的水面标高。根据各处理构筑物结构稳定性，确定处理构筑物的设计地面标高。根据各管路水头损失和各构筑物的水头损失的估算，绘制出高程图。 第6章．工程概预算6.1编制依据本工程依据?安徽省市政工程费用定额?的标准，及?安徽省市政工程费用定额的补充规定?中给水工程费率。套用?全国市政工程预算定额安徽省市政工程单位估价表?中的定额基价，并对基价进行调整，调整系数为15.34%。土方工程计取地区材料基价系数，按?安徽省市政工程费用定额?中土石方工程费率计算。6.2土建投资该工程的土建主要包括集水池、UASB反响器、接触氧化池、二沉池和污泥池。投资估算见表6-1。表61土建投资估算表构筑物名称体积〔m3〕单价(万元/m3)总价〔万元〕集水井2100.0510.5UASB反响器44100.05220.5接触氧化池6480.0532.4二沉池926.20.0546.3储泥池500.052.5办公室和机房1000.0510总计——322.2由表可见，该造纸厂废水处理处理站的土建投资费用约为322.2万元。6.3设备投资设备投资主要包括斜网、污水提升泵，污泥提升泵，鼓风机、管道、以及刮泥机。投资估算见表6-2。表62设备投资估算表设备名称型号数量单价(万元)总价〔万元〕格栅NC-500型212浅层气浮池RQF250133污水提升泵200YW250-11-152〔1用1备〕0.81.6污泥泵CP〔T〕-50.75-502〔1用1备〕1.02.0二沉池刮泥机XZG-14110.010.0罗茨鼓风机TSE-2004〔每池1用1备〕3.012.0可变微孔曝气器ZH215109带式压滤机DY-500112.012.0管道———8.0其他———10.0总计———60.6 6.4总投资费用总投资费用估算与表6-3所示。表63总投资费用估算序号工程计算方法总价〔万元〕1设备费用见表6-160.62土建费用见表6-2322.23安装费用1×6.0%3.64设计费用〔1+2〕×5.0%19.15调试费用〔1+2〕×2.5%9.66其他费用—5.07总投资费用1+2+3+4+5+6420.16.5劳动定员及运行费用生产组织设置污水处理厂隶属地区环境主管部门，生产收市环保部门监督。根据国家?工业污水处理厂和附属设备设计要求?。设立以下机构及人员。生产机构：包括生产科、技术科、动力科、机修科和化验科。管理科室：设置办公室、财务科、经营科、人保科等。技术人员配备以下专业：环境工程、给排水工程、电气、机械、工业自动化等。生产工人配备以下工种：运转工、机器维修工、电工、仪表工、泥/木工、司机、杂工等。但由于本工程是造纸厂内部的一个处理站，且属于自动化运行，所以只设一管理部门，负责日常管理，在配备几个技术工人即可。劳动人员根据污水处理站的运营情况，处理站劳动定员9人。其中设站长1名，机修1名，电工1名，化验员2名，负责运行人员4名。人员培训为了使处理站高效运行，专业技术人员必须经过相关专业培训才能上岗。培训内容主要是学习污水处理厂的运行经验，学会处理废水处理中遇到的各种情况，以及平安培训。 运行费用该污水处理站每天约耗电3000度，单价为0.51元，每天耗电费用为765元，所以年用电费用为55.8万元。投加药剂的费用每年约为30万元。污水处理站共有9名工人，平均工资约为1500元/月，每年需付的工资=1500×9×12=16.2万另外，还有约30万元的其他费用，如维修费，接待费等。所以每年污水站的运行费用约为132万元。 第7章.总结与展望7.1总结⑴污水处理作为工业开展根底建设的一个重要组成局部，是工厂现代化建设与管理程度的标志之一，对改善环境，增强人们的健康程度有很大的作用。当然，污水处理站的兴建也是唐山市环保要求的必然。⑵本次课题设计某造纸厂的废水水质为废纸造纸污水，废水中的主要成分是细小纤维、造纸填料、废纸杂质和少量果胶、蜡、糖类，以及造纸生产过程中添加的各种有机及无机污染物。如假设不进行，不但影响了本地区的环境，污染了河水，危及此地区人们的身体健康，而且对该造纸厂的进一步开展和建设带来了不利影响，因此，建立此污水处理站，保证污水达标排放是十分必要的。⑶污水处理处理工艺拟采用生化处理技术，经比较确定采用混凝沉淀+水解酸化+生物接触氧化法。生物接触氧化法具有容积负荷高，占地面积小，建设费用较低；污泥产量较低，无需污泥回流，不存在污泥膨胀问题等优点。⑷本设计的主要构筑物包括格栅、集水井、高效浅层气浮池、水解酸化池、接触氧化池、二沉池、污泥池等，经过设计计算，总出水水质为CODcr=77.3mg/L；BOD5=55mg/L；SS=19.2mg/L；pH值为6～9。确定污水处理厂的出水主要指标为CODcr≤400mg/L；BOD5≤60mg/L；SS≤100mg/L；pH值为6～9，出水水质到达?造纸工业水污染物排放标准?〔GB3544-2001〕中制浆造纸中非木浆本色造纸的标准。⑹该工程工程总投资为420.1万元，每年运行费用为132万元，每单位运行本钱为0.72元/m3。⑸经过技术经济分析，该工艺流程比较经济合理，节省费用。7.2展望造纸工业是一个耗水大户，排放的废水量很大，对环境的污染也相当严重。因而，造纸废水的处理已普遍受到各国政府和企业部门的高度重视。对造纸工业所产生的废水进行处理不仅能为造纸厂〔企业〕带来利益，也会减少废水对环境造成的污染压力，因此，处理造纸废水具有十分重要的意义。 造纸废水的处理，国内外的专家以及科研人员一直都在积极探索，已经开发出各种理想的处理工艺，并广泛和成功的用于造纸废水的处理。除了传统的物理法、化学法、生化法以及这几种方法的组合工艺外，各国科研人员也在积极研究开发新型工艺用于处理造纸废水。目前，如膜技术、人工湿地、实施清洁生产等一系列新概念出现在人们的视野当中，这些新的方法今后将会广泛的运用在处理造纸废水的工程中，并为企业和社会带来新的革命。造纸废水的处理研究具有非常现实的意义，积极探索开发新的处理工艺是每一个环境保护工作者的责任，作为一位环境专业的大学生，我希望自己在今后的开展中能够参加研究废水处理工艺和方法的队伍中，并能通过不断地学习和努力的工作为造纸废水的处理做出奉献。 致  谢本设计是在徐教授的悉心指导下完成的，虽然徐教授每天都忙于教学和生化院里的工作，但任然抽出大量珍贵的时间和我们联系，指导、监督我们顺利的完成毕业设计。在此，我要向一直关心和帮助我的徐教授表示我最诚挚的谢意。此外，还得感谢环境工程教研室的蔡老师、周老师、唐老师、魏老师、颜老师在平时在学习和生活上对我的关心和照顾，使我能够顺利完成学业，在此，我真心地说声：各位老师，谢谢你们对我的关心和培养！ 参考文献[1]纪轩.废水处理技术问答【M】.北京：中国石化出版社，2003[2]杨岳平，徐新华，刘传富.废水处理工程及案例分析【M】.北京：化学工业出版社，2003[3]周琪，高廷耀，顾国维.水污染控制工程【M】.北京：高等教育出版社，2007[4]沈兴国.造纸废水的处理工艺现状及分析[J].广东化工,2021,(07)[5]熊晓妹,何钢,陈介南,林佳.造纸废水处理工艺的应用[J].辽宁化工,2021,(07)[6]张荣,胡艳华.造纸工业废水治理技术综述[J].内蒙古环境科学,2007,(01)[7]张捷,张岩.造纸废水治理的几种方法[J].高师理科学刊,1998,(01)[8]陈秀玉.造纸废水处理方法浅议[J].中小企业科技,2007,(08)[9]吴惠敏.废纸造纸污水的处理工艺[J].浙江化工,2006,(07)[10]胡涛,陆梅芳.造纸废水的治理研究[J].工业平安与环保,2005,(10)[11]褚华宁,张仁志,韩恩山,.造纸废水的处理技术及研究进展[J].环境监测管理与技术,2006,(01).[12]刘汝鹏,于水利,王全勇,曲莹.浅谈造纸废水处理工程设计[J].工业水处理,2004,(12)[13]陈国宁,王双飞.造纸废水处理技术概述[J].西南造纸,2004,(06).[14]王晖,符斌.造纸废水处理方法现状及展望[J].中国资源综合利用,2005,(02)[15]李剑超,褚君达,丰华美,林广发.中国造纸废水处理实践与研究[J].工业水处理,2002,(01)[16]万金泉,马邕文,王艳,张燕聪.废纸造纸废水特点及其处理技术[J].造纸科学与技术,2005,(05)[17]刘彪,姜社留.气浮-接触氧化工艺处理造纸废水工程设计[J].山东化工,2021,(07)[18]李书巧.混凝气浮——A/O工艺处理造纸废水[J].中国矿山工程,2005,(03)[19]高湘,李莲秀.CASS工艺处理造纸中段废水的应用研究[J].市政技术,2007,(04)[20]李耀中,贺延龄.水解酸化—好氧生物工艺处理制浆造纸综合废水[J].给水排水,2007,(03)[21]丁春生,缪佳,王卫文.混凝沉淀—A/O工艺处理造纸废水[J].中国给水排水,2021,(18)[22]江红光,梅荣武.高效浅层气浮技术在造纸废水处理中的应用[J].环境污染与防治,2001,(04)[23]丁春生,刘宏远,王卫文,郑道福.高效气浮技术设备及其在造纸废水处理中的应用[J].浙江工业大学学报,2001,(04)[24]孙建富,张佩琴,许斌.高效浅层气浮设备处理造纸废水[J].工业用水与废水,2006,(05)[25]吴志敏.高效气浮-水解酸化-生物铁强化接触氧化法处理废纸造纸废水[J].广东纺织职业技术学院,2021,(03) 附录附录1英文翻译AnewwaytocultivateaerobicgranulesintheprocessofpapermakingwastewatertreatmentWangHailei,YuGuangli,LiuGuosheng,PanFengAbstractAnewwaytocultivateaerobicgranulesusingpapermakingwastewaterwaspre-scentedinthispaper.Byseedingsuperiormixedflora(SMF)tosequencingbatchreactor(SBR),aerobicgranulesappearedonday19.Theformationprocesswasstudiedbymicroscopes.Theresultsshowedthatgranulationprocessconsistedoffivestages,i.e.microbemultiplicationphase,flocappearancephase,floccohesionphase,matureflocphaseanaerobicgranulephase;SMFwasthekeyreasonthataerobicgranulescouldshapeandfiamentousmicrobesplayedacrucialroleingranulationprocess.Furthermore,somefactorsaffectinggranuleformationwerediscussed.Keywords:Aerobicgranule;Papermakingwastewater;SBR;Filamentousmicrobes1.IntroductionInrecentyearsmoreandmoreattentionshavebeenpaidtothecultivationofaerobicgranules[1,2].Aerobicgranuleshavemanyadvantagesoverconventionalactivatedsludgesuchastheyhavecompactmicrobialstructureandhighabilitytowithstandhighloadingrates.Severalstudiesreportedtheformationandsizedistributionofaerobicgranules[3,4],butthesereportsaremostlyfocusedoncultivatingaerobicgranulesthroughinvestigatingdifferentoperationalconditionsandthewastewaterusinginthesetestsismostlysyntheticwastewaterratherthanindustrialwastewater.Soitisstillsubjecttodiscusswhetheraerobicgranulescanbeculturedusingindustrialwastewaterbyotherway.Thepurposeofthisstudyistopresentanewwaytocultivateaerobicgranules.Furthermore,theformationprocessofgranulesandsomefactorsaffectingaerobicgranulationwerestudiedtoo.2.Materialsandmethods2.1.MicroorganismsandpreparationmethodSuperiormixedflora(SMF)consistedofCuriousvesicularPhanerochateChris-emporiumandAzotobactersp.TheyallhadCorrespondinghigherabilitytodecompose-seligninandthelignindegradationrateofSMFcouldreach81.5%.PreparationmethodofSMFwasasfollows:Azotobactersp.wasculturedonPotatoDextroseAgar(PDA)plateat37◦C,andmixedinsterilizedwaterafter2days.Bacteriumsuspensionwascentrifugedandweighed(wetweight);C.versicolorandP.chrysosporium,whiterot fungi,weremaintainedat33◦ConPDAmedum.Myceliawerecollectedonday7andthenwereintroducedtoliquidgrowthmedium[5].After5days,myceliumsuspensionwascentrifugedandweighted.TheratioofC.versicolor:P.chrysosporium:Azotobactersp.was2:5:2(w/w).2.2.WastewaterandsludgePapermakingwastewaterwasobtainedfromXinxiangpapermill,China.Thecharacteristicswereasfollows–COD:2100–3000mg/L;BOD5:800–1130mg/L;pH:7.8–8.5;SS:1050mg/L.Seedsludgeconsistedofactivatedsludge(AS1)anddomesticsludge(AS2).AS1wa-scollectedfromthesedimentationpoolofthepapermillmentionedaboveandAS2wasobtainedfromHenanKeyLaboratoryforEnvironmentalPollutionControl.2.3.OperationTestswerecarriedoutinaSBRsystem.Thesystem,underthecontrolofamicrocomputertimerswitch,wasconstitutedbysix5LcylindricalSBRsandeachofreactorswasequippedwiththermometer,heater,aeratorandstirrer.Initialsludgedomesticationprocesswasasfollows:at33◦C,threereactors,inoculatedwith1LAS1,1LAS2and8gSMF,werecalledreinforcedSBR(rSBR);theotherreactors,conventionalSBR(cSBR),wereinoculatedwith1LAS1and1LAS2,butnoSMF.Duringstart-upphase(day1–10),reactorswerefedwith1Lmixedwastewater,including0.5Lsyntheticwastewater(saccharose:urea:KH2PO4=3:1:0.3,w/w)and0.5Lpapermakingwastewater.Afterday10,mixedwastewaterwaschangedtopapermakerwastewater(pHisabout7.2afterpacificationadjustment)andinfluentvolumevariedfrom1to3L.Operationprocesswasasfollows:feedingphase(10min),aerobicphase(4.5h),settlingphase(30min),dischargeandidlephase(50min).Sixtestswereconductedtostudytheeffectsofsomefactorsongranuleformat-ion.Theoperationalprocessofreactorwasthesameasinitialsludgedomestication.Intest1,inoculumquantitytest,fiveSBRs(R1–R5)wereseededto5,7,9,11and13gSMF,respectively;intest2,temperaturetest,sixSBRs(R1–R6)wereoperatedat26,29,32,35,38and41◦C;intest3,dissolvedoxygen(DO)concentrationtest,DOconcentrationsinfourSBRs(R1–R4)were0.5,1.5,2.5and3.5mg/L,respectively;intest4,BOD:N:Pratiotest,throughseedingNH4ClandKH2PO4towastewater,influ-entBOD:N:PoffourSBRs(R1–R4)wasadjustedtodifferentle-vels(R1,100:5:1;R2,100:4:0.8;R3,100:3:0.6;R4,100:2:0.4);intest5,pHtest,threeSBRs(R1–R3)wereusedandinfluentpHwas8.5,7.5and6.5,respectively;intest6,shearforcet-est,sixSBRs(R1–R6)wereused:R1–R4weresuppliedwithairandsuperficialuptownairvelocitieswere1.0,2.0,3.0and4.0cm/s,respectively,nostirring;theoperationforR5andR6wasthesameasR1andR2exceptthattherotaryspeedwas150rpm.ThedetailedoperationalparametersofsixtestswereshowninTable1. 2.4.AnalyticalmethodsChemicaloxygendemand(COD),biochemicaloxygendemand(BOD5),DO,totalsuspendedsolids(TSS),volatilesuspendedsolids(VSS),mixedliquorsuspend-edsolids(MLSS)andsludgevolumeindex(SVI)wereanalyzedbystandardmethods[6].IntegralitycoefficientwasmeasuredusingthemethodofGhangrekar[7].Format-ionprocessofgranuleswasviewedwithbiomicroscope(NikonHFX-IIA).Thesurf-aceandinteriorstructureofgranuleswereob-servedbyscanningelectronmicroscope(SEM,AMRAY-1000B,Japan)andtransmissionelectronmicroscope(TEM,JEM-100CXII,Japan),respectively;Granulationrate(GR)ofsludgewasmeasuredbyourmethod:gotthesludgesamplesfromreactorsandseparatedaerobicgranulesusingthesieve(Q200-R20/3,Xinxiang,China)withtheaperturesize0.5mm;weighedtheweightofaerobicgranules(W1)andtotalweightofsample(W2),andtheGRwascalculatedasfollows:GR(%)=W1/W2*1003.Resultsanddiscussion3.1.SludgedomesticationDuringday1–3,thesludgeinrSBRshadbadsettlingperformance.Myceliapelletsandzoogloeaestartedtoappearonday5andafterday7,thecolorofsludgechangedfromblacktoyellowgradually.Onday19,aerobicgranulesshaped;effluentCODwas201±6mg/Landtheremovalratereached83.7%MLSSandeffluentSSwere3.89g/Land23.5mg/L,respectively.Meanwhile,thesludgehadbettersettlingperformance(SVI=75±2mL/g)andmanyprotozoacouldbefoundinreactorsthroughmicroscope.Onday25,alargenumberofaerobicgranulesappearedinreactors.Theywerecycloidorovalwithacompacterappearance(density,1.0082g/cm3)andintegralitycoefficientofthemwas0.0903.Moreover,thegranulesizevariedbetween0.5and3.5mmandaveragediameterwas1.5mmandtheGRofsludgereached54±1%. IncSBR,onday24,effluentCODwas426±9mg/L;MLSSandeffluentSSwere4.124g/Land36.5mg/L,respectively;andalsomanyprotozoaexistedinreactors.Thesephenomenasuggestedthatthesludgematured.However,noaerobicgranuleappeared.Today40,thesludgewasstillincompact(SVI,115±4mL/g;density,1.0046±0.0002g/cm3),hadnogranulationtrend.3.2.FormationprocessFig.2showedthatgranulationprocesscouldbecategorizedintofivestages:mic-robemultiplicationphase,flocappearancephase,floccohesionphase,matureflocphaseandaerobicgranulephase.Inmicrobemultiplicationphasemicrobesinsludgeandwastewaterpropagatedunderaerobicconditionandtheycouldagglomeratetogetherandformzoogloeaormyceliapellets,wecalledthemflocs,andthen,inflocappearancephasesmallflocswiththediameter0.3–0.8mmbegantoshape;infloccohesionphasesmallflocswerewrappedandconnectedbyfilamentousmicrobesorothersubstancessuchastheslimelayerofbacteriasothattheygrewoutandbecamebiggerflocs,wecalledthemmatureflocs;inmatureflocphasematureflocswiththediameter3.0–6.5mmappearedandtheyhadbettersettlingperformance;inaerobicgranulephasesincetheeffectofshearforceinreactor,lamentersfungi,especiallytheisolatedbacteriaonthesurfaceofmaturerocsdetached.Theseflocsbecamecompacterandchangedtoaerobicgranulesgradually. 3.3.ThefunctionofSMFTodate,thereportofcultivatingaerobicgranulesbybioaugmentationwasrare.Previousresearchesweremostlyfocusedoncultivatingaerobicgranulesthroughinvestigatingdifferentoperationalconditionssuchasusingahighershearforce[4,8].MoreoverHuetal.[9]repor-tedthataerobicgranulesappearedafter5weeksbyseedinganaerobicgranularsludgetoSBR.WeseededSMFtoSBRandcultivatedaerobicgranulesbybioaugmentation.Theresultsprovedthatitwasapracticalwayandaerobicgranulesappearedonday19,2weeksearlierthanHe’sreport.ThefunctionofSMFcouldberevealedthroughcomparingthedomesticationresultsoftwogroupsofreactors.AerobicgranulesonlyappearedinrSBRandtheonlydifferencebetweenrSBRandcSBRwasthatrSBRwasinoculatedwithSMF.SotheseedingofSMFwasthekeyreasonofaerobicgranulation.Usingmicroscopeswefoundthatmanylamentersmicrobes,butonlyafewrod-shapedbacteriaandcoccidexistedonthesurfaceofgranulesFilamentousmicrobestightlywrappedandconnectedwiththerod-shapedbacteriaandcoccidandgavegranulesasmoothsurface.Moreover,lamentersmicrobes,actedasthestructuralbackboneexistedintheinteriorofgranules,differedfromthesurface,anumberofrodshapedbacteriaandcoccialsodistributedhere.Thus,lamenter’smicrobesplayedacrucialroleinthegranulationprocess.Theywerethemaincomponentofgranulesandplayedanimportantroleintheirstructure.Wecandiscusstherole,microbesinSMFplayed,ingranulationprocess.SinceC.VaricoloredP.chrysosporiumarelamenter’sfungi,fromabovementioned,itisprobablethattheyconducetotheformationofgranules.Throughmicrobeseparation,identificationandcountwefoundthatnotonlyonthesurfaceofgranules,butintheinterior,distributedquantities ofC.versicolorandP.chrysospo-rium.AsforAzotobact-ersp.althoughwealsofounditdistributedintheinteriorofgranules,itsrolestillneededtobestudied.3.4.TheeffectsofsomefactorsTest1provedthatahigherinoculumquantity(≥11g)wasunfavorabletoaerobicgranul-ationandnogranuleappearedinR4andR5.ThesludgeinR4andR5hadbadsettlingperfor-manceonday23andtheSVIreached275and378mg/L,respectively.ThereasonwasthatinSMFmostofmicrobeswerefilamentousfungiandtoomanyfilamentousfungiexistedinreactorcouldleadtosludgeswell.Thistestalsoshowedthat7and9gwereidealinoculumqua-ntities.TheGRofsludgereached54%inR2and57%inR3.Theeffectongranulationwasnotsignificantwhenthetemperaturevariedfrom29to38◦Cintest2.AerobicgranulesappearedinR2–R5.However,inR1andR6,noaero-bicgranuleformed.Thereasonisthattoohigh(41◦C)ortoolowtemperat-ure(26◦C)canleadtothedecreaseofbiomass.WefoundthattheVSS/TSSinR1andR6wassignificantlylowerthanthatinR2–R5.Sinceaerobicgranuleswereaself-immobilizationresultofmicrob-es,en-oughbiomasswascrucialforgranulationandthiscouldexplainwhygranulesdidnotappearinR1–R6.AerobicgranulesonlyappearedinR3andR4intest3.Thisphenomenonrevea-ledthatahigherDOconcentrationwasbeneficialtogranulation.Onday25about58%sludgewasgra-nulatedinR3and65%sludgewasgranulatedinR4.Theresultsaccordedwithther-eportofTsuneda[10],butdifferedfromtheobservationofPengetal.[11].PengreportedthataerobicgranulescouldformataDOconcentrationaslowas0.7–1.0mg/L.Inthistest,whentheDOconcentrationsinreactorswerelowerthan2.5mg/L,noaerobicgranuleformed.AerobicgranulesformedwhentheinfiuentBOD:N:Pwas100:5:1and100:4:0.8intest4.TheGRofsludgewas68%and41%,respectively.ThesludgeinR3andR4swelledseriously.ItwasfoundthattheSVIreached456mg/LinR3and341mg/LinR4onday21.TheprobablereasonwasthatthenutrientwasnotenoughformicrobegrowthandresultedintoomanyfiamentousmicrobesexistedinreactorwiththereductionofNandPconcentration.Intest5,wheninfluentpHwas8.5,aerobicgranulationdidnotoccurandmicrobesinreactorpropagatedslowly,theVSS/TSSwasonly64.23% (Table2).TheseshowedthatitwasunfavorabletothegrowthofmicrobesunderthispHcondition.AerobicgranulesappearedinthereactorsinwhichinfluentpHwasbelow7.5andtheGRwas57%inR2and64%inR3onday21.SotheadjustmentofinfluentpHwasakeystepinthecultivatingprocessofgranules.Intest6,aerobicgranulationhappenedinR2–R4,butdidnothappeninR1.FromTable2wecouldfindthatgranulesinR2hadthelargestdiameter(1.8mm)andthelowestdensity(1.0067g/cm3),justthecontrary,granulesinR4possessedthesmallestdiameter(1.0mm)andthehighestdensity(1.0087g/cm3).Thus,acertainshearforce(≥2.0cm/s)wasnecessaryforgranulationandhighershearforcewasfavorabletotheformationofdensergranules.InR5,althoughmechanicalshearforce,comingfromstirrer,increasedtotalshearforceinreactor,aerobicgranulesdidnotappeareither.Thisphenomenonshowedthatshearforcewasnotadecisivefactortogranulation.ComparedwithR2,granulesinR6hadmorecompactstructureandhigherdensity(1.0084g/cm3).Itsuggestedthathighershearforce,whetherhydrodynamicshearforceormechanicalshearforce,washelpfultotheformationofstrongergranules.4.Conclusions(1)Aerobicgranulescouldbecultivatedbybioaugmentationandformationprocessconsistedoffivestages.(2)SMFwasthekeyreasonthataerobicgranulescouldshapeandfilamentousmicrobesplayedacrucialroleingranulationprocess.(3)Inoculumsquantity,temperature,DO,BOD:N:Pratio,pHandshearforcewereimportantparametersinthecultureprocessofaerobicgranules.References[1]E.Morgenroth,T.Sherden,M.vanLoosdrecht,J.J.Heijnen,P.A.Wilderer,Aerobicgranularsludgeinasequencingbatchreactor,Wat.Res.31(1997)3191–3194.[2]J.J.Beun,M.vanLoosdrecht,J.J.Heijnen,Aerobicgranulationinasequencingbatchai-rliftreactor,Wat.Res.36(2002)702–712.[3]L.Qin,Y.Liu,J.H.Tay,Effectofsettlingtimeonaerobicgranulationinsequen-cingbatchreactor,Biochem.Eng.J.21(2004)47–52.[4]Q.Wang,G.C.Du,J.Chen,Aerobicgranularsludgecultivatedundertheselectivepres-sureasadrivingforce,ProcessBiochem.39(2004)557–563.[5]H.L.Wang,Z.Y.Li,W.Y.Guo,Z.Y.Wang,F.Pan,Studyonthecooperationbetweenli-gninolyticenzymesproducedbysuperiormixedflora,J.Environ.Sci.17(2005)620–622.[6]APHA,StandardMethodsfortheExaminationofWaterandWastewater,19thed.,Ameri-canPublicHealthAssociation,Washington,DC,1998. 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mg/L。种泥包括活性污泥和生活污泥。活性污泥取自信箱造纸厂的沉淀池，生活污泥来自河南省环境污染控制重点实验室。2.3运行试验是在SBR系统中进行。该系统是由6个5升的圆柱形SBR组成的，每个反响器都配备了温度计，加热器，通风装置和搅拌器，系统是由一个微机定时开关控制的。最初的污泥驯化过程与下：在33。C下，三个反响器，接种1L活性污泥、1L生活污泥和8g的高级混合菌群,被称为增强SBR〔rSBR〕；在其他的反响器为常规SBR(cSBR)，发表接种1L活性污泥、1L生活污泥，但不接种高级混合菌群。在启动阶段〔第1天至第10天〕，各反响器分别投入1L的混合废水，包括0.5L的综合废水〔蔗糖：尿素：磷酸二氢钾=3：1：0.3〕和0.5L造纸废水。10天后，把混合污水换成造纸废水〔酸化后的pH约为7.2〕，进水量成1L变到3L。运行过程与下：进水阶段〔10min〕，反响阶段〔4.5h〕，沉淀阶段〔30min〕，出水和待机阶段〔50min〕。为研究影响颗粒物形成的因素进行了6组实验。反响器的运行过程和初始污泥驯化一样。测试1为接种量测试，在5个SBR反响器〔R1—R5〕中分别参加5、7、9、11、13g的高级混合菌群；测试2为温度测试，将6个SBR反响器〔R1—R6〕的温度分别设为26、29、32、35、38、41。C；测试3为需氧量测试，需氧量在4个SBR反响器〔R1—R4〕中分别设为0.5、1.5、2.5、3.5mg/L；测试4是测试BOD:N:P比值，通过向废水中参加NH4Cl和KH2PO4调节4个SBR反响器的进水BOD:N:P比值〔R1为100：5：1，R2为100：4：0.8，R3为100：3：0.6，R4为100：2：0.4〕；测试5是pH测试，将3个SBR反响器〔R1—R3〕的pH值分别调为8.5、7.5、6.5；测试6是剪切力测试，6个SBR反响器〔R1—R6〕布置与下：向R1—R4中分别通入流速为1.0、2.0、3.0、4.0cm/s的空气，不进行搅拌，R5和R6同R1与R2一样，但进行转速为150转/分的搅拌。2.4分析方法化学需氧量〔COD〕，生化需氧量需求〔BOD5〕，溶解氧，总悬浮固体〔TSS〕，挥发性悬浮固体〔VSS〕，混合液悬浮固体〔MLVSS〕和污泥体积指数〔SVI〕是实验分析的指标[6]。完整的系数测定使用Ghangrekar法[7]。使用生物显微镜观察颗粒的形成过程。颗粒的平面和内部结构分别用扫描电子显微镜〔SEM，AMRAY-1000B，日本〕和透射电子显微镜〔TEM，JEM-100CXII，日本〕观察。污泥的颗粒比率〔GR〕用我们的方法测量：从反响器中取出污泥样品，用0.5mm的筛网筛选好氧污泥颗粒；称取好氧污泥的重量〔W1〕和污泥总重量〔W2〕，污泥的颗粒比率〔GR〕计算与下：GR(%)=W1/W2*100结果与讨论3.1污泥驯化在第一至第三天，rSBR反响器中的污泥有不好的沉淀现象。菌丝球和菌胶团在第5天到第7天开始出现，污泥的颜色渐渐从黑色变成黄色。第19天，好氧颗粒形成；出水COD为201±6mg/L，除去率到达83.7%〔见图1〕；MLSS和SS分别为3.89g/L、23.5mg/L。同时，污泥的沉降性能良好〔SVI=75±2mg/L〕，通过显微镜能发现很多原生生物。在第25天，反响器中大量好氧颗粒出现。它们呈圆形或椭圆形，结构紧实，完整系数为0.0903。此外，颗粒大小在0.5至3.5mm之间，平均粒径为1.5mm，GR为54±1%。在cSBR中，在第24天，出水COD为426±9mg/L；MLSS和SS分别为4.124g/L、36.5mg/L；反响器中也存在许多原生生物。这些现象说明 污泥已经成熟。但是，没有好氧颗粒出现。直到40天时，污泥依然是松散的，没有好氧颗粒出现。图1COD除去率3.2形成过程图2显示颗粒的出现过程可以分成5个阶段：微生物繁殖阶段，絮状物出现阶段，絮状物凝聚阶段，絮状物成熟阶段和好氧颗粒形成阶段。在微生物繁殖阶段，微生物在污泥和废水处于好氧状态下，能够凝聚到一起，形成菌胶团或菌丝球，称之为絮状物；在絮状物出现阶段，直径为0.3～0.8mm的小絮状物出现阶段开始出现；在絮状物凝聚阶段，小絮状物被纤维状微生物包围和连接形成大的絮状物，称之为成熟絮状物；在成熟絮状物阶段，直径为3.0～6.5mm的成熟絮状物开始出现，沉淀性能也有所改善；在成熟絮状物阶段，由于反响器中的中的减切力，成熟絮状物平面出现丝状真菌，尤其是单独的细菌。这些絮状物逐渐压紧，形成好氧颗粒。 图2颗粒形成示意图a.样品b.微生物繁殖阶段c.絮状物出现阶段d.絮状物凝聚阶段e.絮状物成熟阶段f.好氧颗粒形成阶段3.3高级混合菌群的作用至今为止，该报告中经生物强化培养的好氧颗粒十分罕见。以前主要通过不同的运营条件来研究好氧颗粒的培养，如使用高剪切力。此外Hu等人发表说使用SBR法培养污泥在5周后出现好氧颗粒。我们高级混合菌群培养在SBR中，运用生物强化法培养好氧颗粒。结果说明这是一个适用的方法，好氧颗粒在第19天出现，比Hu的报告中早2周。高级混合菌群的作用可以通过两个反响器的驯化结果反响出来。好氧颗粒只出现在rSBR中，rSBR与cSBR的唯一不同是前者参加了高级混合菌群，后者没有加。所以好氧颗粒培养的关键是参加高级混合菌群。通过显微镜发现在颗粒的外表有许多丝状微生物，而只有少量的杆状和球状细菌。丝状微生物与杆状和球状细菌紧紧包裹在一起，使颗粒外表很光滑。此外，丝状微生物是颗粒结构的骨干，存在于颗粒的内部，不同于杆状和球状细菌发布在颗粒的外表。因此，丝状微生物在颗粒的形成过程中扮演重要的角色。他们是颗粒的主要组成成分，在颗粒结构中扮演重要的作用。我们可以讨论高级混合菌群中的微生物在颗粒形成中作用。因为角云芝和体育菌是丝状微生物，从上面结论可推出它们可能有助于颗粒的形成。通过微生物别离、鉴定和计数，我们发现不仅在颗粒的外表有角云芝和体育菌，在颗粒的内部也发布不少角云芝和体育菌。至于固氮菌属虽然在颗粒的内部也有分布，但其作用还有待研究。3.4一些因素的影响测试1说明过高的接种量〔≥11g〕不宜培养好氧颗粒，R4和R5中没有小颗粒出现。R4和R5中的污泥沉淀性能不好，在第23天SVI分别为275和378mg/L。原因是高级混合菌群中含有大量的丝状真菌，而过多的丝状真菌会导致反响器中发生污泥膨胀。这个测试也说明了7g和9g是最正确接种量。R2与R3中污泥GR分别到达54%和57%。从测试2可看出温度从29。C升至38。C对颗粒的形成没有大的影响。反响器R2至R5中都出现了好氧颗粒。但是在R1至R6中没有好氧颗粒出现。原因是温度过高或过低会导致生物量减少。我们发现R1和R6中的VSS/TSS明显比R2——R5中低。好氧颗粒是微生物固定化的结果，足够量的微生物是形成颗粒的决定因素，这也就解释为什么R1和R6中没有颗粒颗粒。测试3中好氧颗粒只在R3和R4中出现。这个现象说明高的溶解氧浓度有利于颗粒的形成。在第25天，R3和R4反响器中污泥的颗粒化分别约为58%和65%。这个结果和Tsueda的报告一致，但与Peng等人的报告不一致。Peng的报告中说在溶解氧浓度低至0.7～1.0mg/L的时能产生好氧颗粒。在这个实验中，溶解氧浓度低至2.5mg/L时，无好氧颗粒形成。在测试4中，进水BOD:N:P为100：5：1和100：4：0.8。污泥的GR分别为68%和41%。R3和R4中的污泥发生严重膨胀。在第21天，R3和R4中的SVI分别到达456mg/L和341mg/L。产生的原因可能是微生物的营养缺乏，反响器中大量的丝状菌的存在使N、P的含量降低。在测试5中，当进水pH为8.5时，没有好氧颗粒形成，另外，反响器中的污泥繁殖缓慢，VSS/TSS仅仅为64.23%〔表1〕。这些结果说明 在这种pH条件下不适合微生物的生长。在第21天，在R2和R3中分别出现好友颗粒，它们的pH低于7.5，GR分别为57%和64%。所以，调节进水的pH值是培养好氧颗粒过程中的关键步骤。在测试6中，在R2—R4中出现了好氧颗粒，但R1中没有出现。从表1中可以发现R2中的颗粒直径最大〔1.8mm〕、密度最小〔1.0067g/cm3〕，恰恰相反，R4中的颗粒直径最小〔1.0mm〕、密度最大〔1.0087g/cm3〕。因此，一定的剪切力对颗粒的形成是必需的，高的剪切力有利于形成紧密的颗粒。在R5中，通过搅拌增加机械剪切力来提高总剪切力，但好氧颗粒也没有出现。这个现象说明剪切力不是颗粒形成的决定性的因素。与R2相比，R6中的颗粒有着更紧实的结构和更高的密度〔1.0084g/cm3〕。这说明较高的剪切力，无论是动力剪切力还是机械剪切力，都有利于形成更紧实的的颗粒。表4实验5、6颗粒4比较实验5实验6R1R2R3R1R2R3R4R5R6VSS/TSS〔%〕64.2380.5687.5680.3781.7286.7989.1380.3485.58颗粒平均粒径〔mm〕—1.71.5—1.81.41.0—1.5颗粒平均密度〔g/cm3〕—1.00791.0082—1..00671.00711.00871.00871.0084结论1．好氧颗粒可用生物强化法培养，颗粒的形成过程有5个阶段组成。2．高级混合菌群是好氧颗粒成型的关键因素，另外，丝状菌在颗粒的形成过程中起决定性作用。3．接种量、温度、溶解氧浓度、BOD:N:P的比值、pH值和剪切力是好氧颗粒培养过程中的关键因素。附录2平面图、高程图、构筑物结构图'