摘要：山东泉林纸业有限责任公司是以浆纸业为核心的大型集团化企业，产生的废水在厌氧处理的基础上进行好氧生化处理。文章介绍了厌氧池开启前后好氧生化运行中出现的问题及解决措施。
关键词：草浆造纸；废水；厌氧；好氧生化；SV；有机负荷
中图分类号：X793 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）07-0098-03
一、公司概况
山东泉林纸业有限责任公司是以浆纸业为核心的大型集团化企业，主导产品为高档文化印刷用纸、精制非木纤维浆、食品医疗包装盒、有机肥料、中高档生活用纸等三十多个品种。年生产机制纸70万吨，精制草浆40万吨，有机肥料60万吨，食品医疗包装盒24亿只。公司通过了国际质量、环境、职业健康与安全三合一管理体系认证和国家AAAA级标准化良好行为企业认证，建有国家级企业技术中心，是国家第一批循环经济试点企业、国家高新技术企业、山东省政府重点培育的六大浆纸集团和聊城市百亿产业重点规划企业。
二、公司环保概况及项目背景
公司始终把环保作为公司的生命工程来抓。好氧生化工程是泉林集团环境保护、治理污染的主体工程之一，占地600余亩，是目前国内较大的造纸废水治理工程。投资1.08亿元，于2003年3月完工。生化日处理能力达到30万吨。2007年，为进一步降低治污成本，公司累计投资8000万元在好氧生化处理单元之前新建厌氧酸化池，并对物化工艺做了调整，于2009年6月份正常运行。运行后，好氧生化曝气池进水发生了很大变化。
三、厌氧池开启前后水质变化
（一）厌氧开启之前
公司采用麦草制浆，蒸煮工序产生的制浆黑液全部制造有机肥。现有的造纸废水主要来自于制浆漂洗工序产生的中段水、造纸过程中冲洗纸机的白水。废水中含有的污染物主要有：
悬浮物：包括可沉降和不可沉降悬浮物两种，主要是细碎纤维、泥土等颗粒杂质。
易生物降解有机物：在非木制浆过程中溶出的原料成分，一般是易于生物降解的，其中包括低分子量的半纤维素、甲醇、蚁酸、糖类。
难生物降解有机物：主要来自于纤维原料中所含有的木质素和大分子碳水化合物。
（二）厌氧开启之后
厌氧工艺着眼于整个系统的处理效率和经济效率，利用厌氧反应中水解和产酸作用及后续的厌氧反应中甲烷发酵阶段，使得污水、污泥同时得到处理。厌氧之后，水质变化如下：
1．有机物含量显著减少。对于有机污染物（特别是悬浮物）有相对高的去除率，COD平均去除率为30%～60%，而悬浮性COD去除率更高，为60%～80%。
2．B/C值和溶解性有机物比例显著增加。该造纸废水经水解酸化处理后，出水BOD5/CODCr值由0.35提高到0.43，BOD5/CODCr比值的提高说明废水可生化性提高，水解酸化处理把废水中难降解的高分子物质转化为较小的分子，为后续好氧处理创造了有利条件，达到了低能耗、高去除率的效果。
表1 厌氧池开启前后，生化曝气池进水水质 单位：mg/l
指标 COD BOD SS pH
厌氧开启前 1300 460 350 7.2～7.8
厌氧开启后 700 300 200 7.0～7.8
四、厌氧开启后对生化系统的影响
（一）内源呼吸阶段的停留时间相对延长，污泥过度消耗
因进水COD、BOD均大幅降低，造成停留时间相对延长。该曝气池为推流式曝气池，采用延时曝气的方式运行。进水口至出水口的距离为142米。沿进水口至出水口的方向，距离进水口不同距离处的COD变化情况见表2：
表2 据进水口不同距离处的COD值 单位：mg/L
距离（米） 0 30 60 90 120 142
进水厌氧前 1300 410 300 204 161 152
进水厌氧后 700 256 171 148 138 131
由上表可以看出，由于进水水质大幅降低，进水厌氧后第90米处的COD比进水厌氧前第142米处的COD还要低，停留距离相对延长52米，停留时间相对延长37%。由于停留时间的相对延长，造成污泥过度消耗。微生物在曝气池的中、后端一直处于碳源较缺乏状态，此时以内源呼吸为主，致使微生物的自身消耗速度大于生长速度。显微镜下观察，丝状菌较以前细小，菌胶团更加瘦弱，如同冬天枯木凋零状，与以前的枝繁叶茂状形成鲜明对照。
（二）酸化池出水夹带部分细小污泥颗粒，SV30降低
厌氧池出水直接进入好氧曝气池，中间无沉淀池。时值六七月份，气温较高，厌氧池内的微生物处于较好的温度状态，去除效率高，产气量大，部分细小厌氧污泥颗粒随气泡上浮到厌氧池表面，夹带在厌氧池出水中一同进入曝气池。该厌氧污泥颗粒中的厌氧菌在好氧环境中立即死亡，但细小污泥颗粒并未解体，而是被好氧菌胶团吸附，在曝气池末端的二沉池中沉降下来，随回流污泥重新进入曝气池，使厌氧污泥颗粒在曝气池中越累积越多。最终，曝气池内的生物相发生了改变：死亡的厌氧污泥颗粒比例增大，好氧菌胶团比例减少。
由于死亡的厌氧污泥颗粒比重较大，灰分高，如同棉絮中夹带了石子，一方面使菌胶团的絮凝性变差，二沉池上清液浑浊；另一方面，污泥沉降过快，沉降比过低，SV30仅有12。
（三）曝气池DO过高，难于控制
曝气池末端DO达到4.5mg/L且难于控制，有以下三方面原因：
1．进水COD较低，污泥有机负荷F/M低至0.05kgBOD5/kgMLSS*d，曝气池中、后端处于�源呼吸状态，好氧速率减小。
2．SV30过低。污泥沉降过快，部分污泥下沉，造成曝气池上层区域内MLSS过低，仅有2000mg/L，较正常时的3500mg/L小了约40%，单位体积内的好氧微生物减少。
3．曝气装置受限。该曝气池为百乐克工艺，采用微孔（孔径d＜0.1mm）膜式曝气头，曝气膜片距水面5米深。由于膜片孔径小且安放位置较深，一方面氧的利用率较高，另一方面对污泥的搅动作用较小，这样就形成了矛盾：若增大供气量来保证污泥全部被均匀搅动起来，则DO会很高，若减小供气量，则污泥会下沉，MLSS降低时又会造成DO过高。
（四）二沉池水质恶化
在运行了一段时间后，综合以上几方面出现的问题，水质指标变化如下：
表3 进水厌氧前后，各指标情况
指标 污泥灰分 SV30 出水COD 出水SS 生物相
进水厌氧前 38% 80 130 80 菌胶团肥硕，丝状菌多，轮虫较多
进水厌氧后 58% 12 240 260 菌胶团瘦弱，丝状菌少，轮虫非常少
可见，污泥性状及出水水质都已经严重恶化。如不及时调整，将使整个生化曝气池处于瘫痪状态。
五、调整措施
（一）增大污泥的有机负荷（F/M）
增大污泥的有机负荷（F/M）总起来说有两个途径：一是增大进水的COD总量，二是降低活性微生物的总量。具体视实际运行情况而定。因总水量及厌氧出水COD（二者乘积为进水COD总量）较恒定且调整时牵扯的相关工序较多，故对此不作调整，而采用降低活性微生物的总量的方法来增大有机负荷。调整后，F/M（kgBOD5/kgMLSS*d）由0.05增加至0.08。
首先，减少曝气池运行个数。停运一个曝气池，使正在运行的曝气池个数由3个降低为2个。这样做有两方面好处：一方面，不但可以直接减少微生物总量从而增大有机负荷，而且可以缩短停留时间防止污泥被过度消耗；另一方面，可以降低运行成本。因为所有供风管道和曝气头上的微孔曝气膜片都存在阻力，减少了其工作数量，阻力消耗就会大大降低，从而提高了供风系统的效率。事实证明，停运一个曝气池，每天可以节约电能7000度。
其次，降低每个曝气池污泥浓度MLSS，由3500mg/L降低为3000mg/L。MLSS降低后，直接降低了微生物总量，提高了有机负荷。MLSS降低后，单位体积内的微生物个数减少，相比以前不在拥挤，不仅给微生物提供了更加宽阔的营养物摄取环境，而且使微生物的代谢废气更加容易排出，更加有利于微生物的生长繁殖。
（二）设法控制DO
针对该曝气系统DO难以控制的矛盾，对其认真分析后，决定采用减少曝气头个数的方法来化解这一矛盾。每个曝气池内共有2400个曝气头，交替停止使用1000个曝气头，只让1400个曝气头正常使用。这样做也有两方面好处：一方面，使每个曝气头的出气量相对以前变大，增加了对污泥的冲击搅动作用，使污泥不再容易下沉。另一方面，整个曝气池的总气量较以前变小，更加容易控制DO。该措施实施后，效果非常明显，不但污泥不再下沉，而且曝气池末端DO很容易控制在2.0mg/L左右。
（三）加大剩余活性污泥排放量
以上两条措施同时实施2周后，污泥新增数量明显变大。逐步加大了剩余活性污泥的外排量，使曝气池的MLSS恒定在3000mg/L。经测算，单个曝气池的剩余污泥外排量（绝干量）由2000kg/d增加至
6000kg/d，污泥龄由50多天降低为25d。同时，由于外排污泥量的增大，进水中夹带进来的死亡厌氧污泥颗粒也随外排污泥被大量排出，镜检时，可见其明显减少，污泥得以复壮。
六、调整结果
经过近3周的调整后，各主要指标如下表：
表4 调整前后，各指标情况
指标 污泥灰分 SV30 出水COD 出水SS 生物相
调整前 58% 12 240 260 絮凝差，菌胶团瘦弱，轮虫非常少，厌氧颗粒多
调整后 39% 86 120 85 絮凝好，菌胶团肥大，轮虫多，厌氧颗粒少
可见污泥性状已经达到最好状态，二沉池清澈透明，出水水质良好，调整取得了良好效果，使整个水处理流程上下完美衔接。
七、结语
以上调整措施，总结出来与大家分享，希望对曝气池运行出现问题的单位有所帮助。近几年来，随着国家对环保重视程度的提高及排放标准的进一步降低，各排放企业对现有流程的改造是不可避免的。工艺流程改变后，工程技术人员应实事求是，找出矛盾所在，采取相应的解决措施，对环保事业做出应有的贡献
参考文献
[1] 高耀庭．水污染控制工程[M]．高等教育出版社，2011．
[2] 徐亚同，黄民生．废水生物处理的运行管理与异常对策[M]．化学工业出版社，2003．
