調節池

廢水的預處理是整個系統能否有效運行的關鍵因素之一。廢水首先進入調節池。為充分均勻廢水的水質、水量，保證后續處理的連續性穩定性，因此設立一個足夠大的廢水調節池就顯得十分必要，本設計采用廠方原有調節池，完全滿足本次設計需要，廢水在這里充分達到均質均量的效果，并起緩沖暫存的作用。

三效蒸發器出水溫度較高，設計需在前段進行降溫，設計在調節池底部布置曝氣攪拌裝置，并通過提升泵進行循環噴灑，確保廢水溫度在35℃左右。

5.1.2電解、沉淀

纖維素廢水，廢水中含有部分氯甲烷、甲苯、纖維素醚、環氧丙烷等對微生物有嚴重抑制性的物質，幾乎不可生化，且部分有毒性，必須進行預處理，對該類物質進行去除或破壞其分子結構。設計廢水進入電解系統，經過電解后可降解部分COD及大部分色度，并提高廢水的BOD，提高廢水可生化性；電解后廢水中含有大量懸浮物及電解引入的Fe²⁺，設計進行曝氣，并在堿性條件下，轉化為氫氧化物沉淀，廢水進入混凝沉淀池進行沉淀，經過沉淀后的廢水進入配水井。

電解法通過給多塊高碳鋼板加直流電，在高碳鋼板之間產生電場，使待處理的水流入鋼板的空隙。在該電場中，通電的鋼板會有一部分被消耗而進入水中。電場中的離子與非離子污染物被通電，并與電場中電離的產物以及消耗進入水中的鋼板發生反應。在此過程中，各種離子相互作用的結果，通常是以其最穩定的形式結合成固體顆粒，從水中沉淀出來。

廢水在主反應器中電解的過程,一般可產生四種效應，即電解氧化、電解還原、電解絮凝和電解氣浮。

（1）氧化作用

電解過程中的氧化作用分直接氧化和間接氧化。直接氧化，即污染物直接在陽極失去電子而發生氧化。間接氧化，利用溶液中的電極電勢較低的陰離子，例如OH—、Cl—在陽極失去電子生成新的較強的氧化劑的活性物質Cl₂等，利用這些活性物質使污染物失去電子，起氧化分解作用，以降低原液中的BOD₅、CODcr、NH₃-N等。

（2）還原作用

電解過程中的還原作用分直接氧化和間接氧化。直接還原，即污染物直接在陰極上得到電子而發生還原作用。間接還原，即污染物中的陽離于首先在陰極得到電于，使得電解質中高價或低價金屬陽離于在陰極上得到電子直接被還原為低價陽離子或金屬沉淀。

（3）凝聚作用

可溶性陽極例如鐵、鋁等陽極，通以直流電后，陽極失去電子后，形成金屬陽離子Fe^2＋、Al^3＋，與溶液中的OH-生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑，吸附能力極強，將廢水中的污染物質吸附共沉而去除。

（4）氣浮作用

電氣浮法是對廢水進行電解，當電壓達到水的分解電壓時，在陰極和陽極上分別析出氫氣和氧氣。氣泡小，分散度高，作為載體粘附水中的懸浮物而上浮，容易將污染物質去除。電氣浮既可以去除廢水中的疏水性污染物，也可以去除親水性污染物。電解產生的氣泡粒徑很小，氫氣泡約為10～30μm，氧氣泡約為20～60μm；而加壓溶氣氣浮時產生的氣泡粒徑為100～150μm，機械攪拌時產生的氣泡直徑為800～1000μm。由此可見，電解產生的氣泡捕獲雜質微粒的能力比后兩者為高，出水水質自然較好。此外，電解產生的氣泡，在20℃時的平均密度為0.5g／L；而一般空氣泡的平均密度為1.2g／L。可見，前者的浮載能力比后者大一倍多。

5.1.3配水井

因廢水厭氧處理對pH及水溫要求較高，在沉淀后設置配水井，對廢水各項數值進行調整，保證后續處理的穩定性。

夏季配水井溫度較高時（大于38℃），對廢水進行清水稀釋，嚴格控制廢水溫度。

5.1.4緊急狀況處理措施

本設計選用設備時留有備用設備，主要是方便對損壞設備進行維修；設施構筑物在必要的地方設立檢修孔，以及設施構筑物與構筑物之間設立超越管道。廢水水量突變及廢水處理站短期維修時，利用調節池對來水進行短時間的收集。

5.2 PKIC

厭氧反應器既有傳統的反應器又有現代高效反應器，這些工藝又可分為厭氧懸浮生長和厭氧接觸生長工藝，其中第一代反應器有：普通厭氧消化池、厭氧接觸工藝等。在第二代的厭氧反應器中，典型代表有：厭氧濾池（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）、下行式固定膜反應器（DSFF）、厭氧附著膜膨脹反應器（AAFEB）、厭氧流化床（AFB）。第三代厭氧反應器是內循環厭氧反應器（IC），膨脹顆粒污泥床（EGSB）為第二代到第三代發展過程中的過渡產品，技術不成熟。第三代厭氧反應器的特點是分離了固體（污泥）停留時間與水力停留時間，固體停留時間可以達到上百天，從而使反應器處理高濃度有機廢水所需要的時間由過去的以天計縮短到以小時計。第三代厭氧反應器與第二代厭氧反應器 UASB 及第三代過渡厭氧反應器 EGSB的主要技術性能如表所示：

第三代厭氧反應器主要技術性能表

IC 厭氧反應器是UASB 厭氧反應器、膨脹顆粒污泥床（EGSB）的改進產品，屬第三代厭氧反應器。IC 厭氧反應器在處理高濃度有機廢水、高懸浮物及高生物毒性廢水與間歇性生產廢水領域有獨特的優勢，對 COD 的去除率在 85%左右，產生的沼氣與顆粒污泥可作為資源進行回收，為企業帶來可觀的經濟效益和社會效益。

PKIC厭氧反應器是我公司在傳統IC厭氧反應器基礎上，對布水系統及內循環系統進行改進，使其反應效率更高，投資更節約的新型厭氧反應器。

1）PKIC 厭氧反應器的結構：

PKIC 厭氧反應器的構造特點是具有很大的高徑比，一般可達 2-5，反應器的高度高達16-28m。從外觀上看，IC 厭氧反應器由第一厭氧反應室和第二厭氧反應室疊加而成，每個厭氧反應室的頂部各設一個氣-固-液三相分離器。如同兩個UASB反應器的上下重疊串聯。

PKIC 厭氧反應器的進水由反應器底部的配水系統分配進入膨脹床室，與厭氧顆粒污泥均勻混合；大部分有機物在這里被轉化成沼氣，所產生的沼氣被第一級三相分離器收集。沼氣將沿著上升管上升，沼氣上升的同時把顆粒污泥膨脹床反應室的混合液提升至反應器頂部的氣液分離器。被分離出的沼氣從氣液分離器的頂部的導管排走，分離出的泥水混合液將沿著下降管返回到膨脹床室的底部，并與底部的顆粒污泥和進水充分混合，實現了混合液的內部循環，內循環的結果使膨脹床室不僅有很高的生物量，很長的污泥齡，并具有很大的升流速度，使該室內的顆粒污泥完全達到流化狀態，有很高的傳質速率，使生化反應速率提高，從而大大提高去除有機物能力。

PKIC 厭氧反應器是由四個不同的功能部分組合而成：即混合區、膨脹區、精處理區和循環部分。

混合區：在反應器的底部進入的污水與顆粒污泥和內部氣體循環所帶回的出水有效的混合，對進水形成有效的稀釋和混合作用；

膨脹床部分：這一區域是由包含高濃度的顆粒污泥膨脹床所構成。床體的膨脹或流化是由于進水循環和產生的沼氣的上升流速所造成。廢水和顆粒污泥之間有效的接觸使得污泥具有高的活性，可以獲得高的有機負荷和轉化效率；

精處理區：在這一區域內，由于低的污泥負荷率，水力停留時間長及推流的流態特性，產生了有效的精處理，使得生物可降解 COD 幾乎全部的去除。與 UASB 反應器相比，負荷率提高 3～5 倍；

循環系統：分外循環和內循環，內部的循環是利用氣提原理，因為在上層與下層的氣室間存在著壓力差。內循環的比例是由產氣量所決定的，因此是自調節的。外循環是通過外循環泵控制循環水量在反應器的底部進入系統內，從而在膨脹床部分產生附加擾動，這使得系統的啟動過程加快。

PKIC 厭氧反應器監控系統也是厭氧反應器的重要環節，它通過對 PKIC 的進水量、循環量、進水溫度及 pH 的監控，可保證系統高效穩定運行，避免反應器因水質的波動受到沖擊，造成反應器長時間不能恢復正常運行，使整個運行管理簡單、操作方便。

布水系統是厭氧反應器的關鍵配置，它對于形成污泥與進水間充分的接觸、最大限度地利用反應器的污泥是十分重要的。布水系統兼有配水和水力攪動作用，為了保證這兩個作用的實現，需要滿足如下原則：

1．進水裝置的設計使分配到各點的流量相同；

2．進水管不易堵塞；

3．盡可能滿足污泥床水力攪拌的需要，保證進水有機物與污泥迅速混合，防止局部產生酸化現象。

2）PKIC 厭氧反應器的特點

1．容積負荷率高，水力停留時間短PKIC 厭氧反應器生物量大（可達到 60g/L），污泥齡長。特別是由于存在著內、外循環，傳質效果好。處理高濃度有機廢水，進水容積負荷率可達15kgCOD/(m³.d)。

2．抗沖擊負荷強 在PKIC 厭氧反應器中，當 COD 負荷增加時，沼氣的產生量隨之增加，由此內循環的氣提增大。處理高濃度廢水時，內循環的流量可達進水流量的 10～20 倍。廢水中高濃度和有害物質得到充分稀釋，大大降低有害程度，從而提高了反應器的耐沖擊負荷能力；當COD 負荷較低時，沼氣產量也低，從而形成較低的內循環流量。因此，內循環實際為反應器起到了自動平衡 COD 沖擊負荷的作用。

3．避免了固形物沉積，有一些廢水中含有大量的懸浮物質，會在 UASB 等流速較慢的反應器內容易發生累積，將厭氧污泥逐漸置換，最終使厭氧反應器的運行效果惡化乃至失效。而在PKIC 厭氧反應器中，高的液體和氣體上升流速，將懸浮物帶出反應器。

4．基建投資省和占地面積小，由于PKIC 厭氧反應器的容積負荷率比普通的 UASB 反應器要高 3～4 倍以上，則GBIC厭氧反應器的體積為普通 UASB 反應器的 1/4～1/3 左右。而且有很大的高徑比，所以，占地面積特別省，非常適用于占地面積緊張的廠家采用，并且可降低反應器的基建投資。

5．依靠沼氣提升實現自身的內循環，減少能耗 厭氧流化床載體的膨脹和流化，是通過出水循環出水泵加壓實現。這樣必須消耗一部分動力。而PKIC 厭氧反應器正常運行時是以自身產生的沼氣作為提升的動力，實現混合液內循環，不必完全依靠水泵實現強制循環，從而減少了能耗。

6．減少藥劑投量，降低運行費用 ，PKIC 內部循環系統，對 pH 起到緩沖作用，使反應器內的 pH 保持穩定。可減少進水的投堿量，從而節約藥劑用量，而減少運行費用。

7．可以在一定程度上減少結垢問題 ，對于一些含鹽量較高的廢水，由于廢水中含有超量的鈣鹽、同時還具有氨氮和磷酸鹽，所以在厭氧出水管路上容易形成鈣鹽沉積和磷酸銨鎂（鳥糞石）沉淀。嚴重的會堵塞管路。由于PKIC 反應器采用的是內循環+外循環，減少了沼氣中的 CO₂從水中逸出的機率，從而可以降低了結垢的機率。

8．出水的穩定性好 ，因為PKIC 厭氧反應器相當有上、下兩個 UASB 反應器串聯運行，下面一個 UASB 反應器具有很高的有機負荷率，起“粗”處理作用，上面一個 UASB 反應器的負荷較低，起“精”處理作用。一般說，多級處理工藝比單級處理的穩定性好，出水水質穩定。

3）PKIC 厭氧反應器示意圖：

 工藝設計參數

（1）進水設加熱系統一套，以保證在冬季氣溫較低時，對廢水進行加熱，保證厭氧反應器的順利運行。

（2）厭氧反應器最適宜溫度在 35℃±3左右，經過調試完畢正常運行后，水溫保持在 30℃以上時厭氧反應即可順利運行；

（3）在調節池中設置提升泵，將廢水提升至厭氧反應器中進行處理；

u PKIC 厭氧反應器

（1）廢水進入PKIC 厭氧反應器利用厭氧微生物的作用，去除絕大部分的有機物質，轉換成沼氣釋放出來；

（2）系統正常運行之后每天可產一定量的沼氣，如將沼氣采用鍋爐燃燒的方式進行利用，在處理廢水的同時還給企業帶來了一定的經濟收益；

（3）經PKIC 厭氧反應器處理之后出水 COD<1000mg/L，降低了后續好氧處理設施的負荷，保證了良好的出水水質；厭氧出水經重力曲篩自流至后續處理系統；

（4）經重力曲篩截留的顆粒污泥回收到配水井中，和廢水混合后一并提升至PKIC 厭氧反應器，及時補充顆粒污泥；

（5）PKIC厭氧罐內部采用環氧煤瀝青防腐，罐體外部采用防銹漆防腐；

（6）罐體采用 100mm 巖棉加 0.3mm 彩鋼板保溫。

5.3接觸氧化

經厭氧處理后的廢水進入接觸氧化池進行好氧生物處理。好氧生物處理的機理是利用微生物的新陳代謝作用，將污水中的有機污染物吸附、降解從而去除。其反應通式可表達為：

              微生物

有機物＋a'O₂＋N＋P─→a（新細胞）＋CO₂＋H₂O＋不能生物降解有機物

細胞＋b'O₂─→CO₂＋H₂O＋N＋P＋殘留的細胞殘渣

好氧池采用生物膜法處理工藝中的一種，即在生化池內填充生物填料作為生物膜的截體，當廢水通過該截體時與生物膜廣泛接觸，通過生物的氧化、分解和吸附作用使廢水中的有機污染物進一步分解。而且能有效防止污泥膨脹；生物填料是生物膜的載體，是接觸氧化法工藝的核心部分，它直接影響著處理效果、充氧性能、運行周期和費用。目前污水處理好氧曝氣工藝應用效果最好最廣泛的是懸掛式組合生物填料，該生物填料使生物量大大增加，對有機物的降解作用可提高20%。

然而系統要維持生物正常高效的生長，還必須保證溶解氧氣的充足，好氧曝氣池采用鼓風機曝氣，內設新型高效曝氣器，進行充分的曝氣；新型高效曝氣器氧轉移率（E_A）可達28%左右，在水中溶解氧一定的情況下，E_A的提高會使微生物的活性提高，提高對有機物的降解效率，降低能耗；為了保證好氧池內活性污泥的活性，同時保證生物填料上的生物膜充分發揮其應有的處理效果，必須提供充足的氧氣，提高整個曝氣系統的氧轉移率。紊動的水氣流可滿足細菌對氧的要求，同時又促進了生物膜的更新換代，使生物膜保持著旺盛的活力。

接觸氧化池出水再進入二沉池，在沉淀作用下，污水與污泥混合液進行泥水分離，并及時對沉淀污泥進行回流，確保接觸氧化池內污泥濃度。

5.4污泥處理

沉淀池污泥及二沉池產生的剩余污泥全部進入污泥池，經濃縮后泵入壓濾機處理，泥餅定期外運，濾液自流進入調節池內重新處理。

6 處理效率分析

各處理單元處理效果一覽表：