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 一、概况

    随着我国市场经济的深入发展，特别是产品化趋势日益明显，产品包装行业得到*发展，市场对包装制品需求不断增大。包装纸板生产在世界各国国民经济中占有重要的地位，纸板产品成为包装工业的主要原材料。我国“十五”规划中明确表明，我国造纸产量与需求量平均都能保持5%左右的增长，发展方向主要集中在高档纸品上。可见，目前市场前景广阔，产品发展余地大，销售市场有保障。

 纸业有限责任公司根据目前市场情况，经过长时间的市场调查了解和前期准备工作，引进全自动热力喷放制浆（爆破制浆）（权号：ZL02246643.6）技术，计划投资6000万元人民币，以竹子为主要原料生产竹浆，新上年生产能力6.0万吨造纸生产线，生产纸浆板、生活用纸和包装用纸。工程分两期建设，一期年生产能力3.6万吨，二期年生产能力2.4万吨，整个项目由制浆车间、造纸车间、辅助设施、公用工程、环保工程、生活设施和储运工程等部分组成。

    爆破制浆过程中不产生蒸煮废液即传统造纸制浆黑液,主要为打浆时产生的洗液,其污染组成为:BOD5：主要来自制浆中分解的有机物,即糖类、醇类、有机酸、木质素等；CODcr：主要来自木质素及其衍生物；SS：主要来自流失的细小纤维。

    根据《纸业有限责任公司60kt/a爆破制浆造纸工程环境影响报告书》中提供的数据，外排废水主要是生产中的打浆废水，一期废水量约为9410m3/d，二期废水量约为6273 m3/d，二期工程建成后外排废水量共计约15683m3/d。

    根据《建设项目管理条例》和《环境保护法》之规定，环保设施的建设应与主体工程“三同时”。受纸业有限责任公司委托，我公司提出了该项目的废水处理方案，按本方案进行建设后，可确保废水的达标排放，同时将大部分废水经预处理后回用于生产过程，减少污染物的排放，能*地减轻该项目外排废水对沙溪的不利影响。

    二、水质水量和排放标准 

    （一）水量

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

    设计规模：一期9410m3/d，其中预处理能力为9410m3/d，生化处理能力为2900m3/d。

    二期新增6273 m3/d，其中预处理能力为6273m3/d，生化处理能力为2000m3/d。

    二期合计15683m3/d，其中预处理能力为15683m3/d，生化处理能力为4900m3/d。

    本次方案设计对一期水量进行设计。

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　连续运行阶段反应器氨氮, 亚硝氮和硝氮变化如图 2所示, 进水温度及总氮去除率如图 3所示.为了研究脱氮途径, 引入厌氧氨氧化反应方程式, 如式(1)所示.厌氧氨氧化菌按1 :1.32的比例消耗氨氮和亚硝氮.厌氧氨氧化工艺生成的氮气量与硝氮量之比为8, 该值称为特征比.

　　反应器改为连续进水出水的第1 d, 总氮去除率为13.8%.但亚硝氮氨氮消耗比为1.41, 特征比为28.17, 不满足厌氧氨氧化方程式.分析其原因, 可能是由于火山岩填料对基质的吸附作用.随着吸附达到饱和, 总氮去除率明显降低, 第4 d时, 总氮去除率由13.8%降低到5.2%.反应器继续运行, 氨氮和亚硝氮去除效果逐渐提高, 出水硝氮浓度逐步增加.第109 d时, 连续15 d氨氮和亚硝氮去除率大于90%, 总氮去除率大于70%, 亚硝氮氨氮消耗比稳定在1.17~1.26, 特征比稳定在8.76~10.21, 符合厌氧氨氧化反应方程式, 表明上向流厌氧氨氧化生物滤柱启动成功.

　　Zekker等在20℃条件下以发酵厂高氨氮污水为基质, 历时186 d成功启动厌氧氨氧化工艺.进水温度20~25℃, 氨氮和亚硝氮基质浓度为30~50 mg ·L-1, Bao等在224 d启动厌氧氨氧化生物滤柱. Zhang等以含25~35 mg ·L-1氨氮和亚硝氮的配水为基质, 23℃条件下90 d成功启动厌氧氨氧化SBR反应器.与前人研究成果相比, 本试验以更低浓度的实际生活污水为基质, 在15.1~21.9℃的条件下, 成功启动厌氧氨氧化反应器, 较前人的研究成果有所进步.

　　2.2 厌氧氨氧化滤柱的低温运行

　　第153~244 d时, 反应器在秋季运行, 进水温度为12.6~18.9℃.温度在14℃以上时, 反应器氨氮、亚硝氮去除率大于95%, 温度小于14℃时, 氨氮和亚氮去除率明显降低.第245 d, 反应器运行进入冬季, 进水温度为10.2~14.3℃.由图 3可知, 反应器总氮去除率与进水温度密切相关.进水温度在10~12℃时, 总氮去除率为25%~60%.进水温度为12~14℃时, 总氮去除率为55%~75%.第245~334 d, 反应器zui大出水总氮浓度为30.1 mg ·L-1, 平均总氮去除率为54.3%.

　　为了避免生物膜过度增殖导致滤柱堵塞, 第461 d对滤柱进行反冲洗.反冲洗时, 采用较大的水力负荷以达到削减生物膜厚度的目的.以气水联合的方式进行反冲洗, 气水比为3, 水冲强度为2.0 L ·(s ·m2)-1, 反冲洗时间为3 min.反冲洗后, 氨氮去除率从98.6%降低到59.7%, 亚硝氮去除率从97.3%降低为57.2%, 总氮去除率由78.4%降为48.1%.运行8 d后, 氨氮去除率恢复至90%以上, 总氮去除率提高到71%.相比于其他生物膜, 本试验厌氧氨氧化生物膜反冲洗后恢复速度较快.有研究表明, 成熟的厌氧氨氧化菌生物膜结构紧凑, 分泌较多的胞外多聚物, 对水力负荷冲击的抵抗能力强, 因此成熟厌氧氨氧化生物膜受反冲洗影响较小.

　　第510~604 d, 运行季节为秋季, 进水温度为13.2~19.6℃, 反应器氨氮和亚硝氮去除率大于90%, 总氮去除率大于75%.相比于去年同期水平, 进水温度在14℃以下时, 依然有着良好的处理效果.第605 d, 运行再次进入冬季, 进水温度为10.1~14.7℃.进水温度在10~12℃时, 总氮去除率为50%~65%.进水温度为12~14℃时, 总氮去除率为70~80%.第605~695 d, 反应器zui大出水总氮浓度为19.7 mg ·L-1, 平均总氮去除率为69.7%.总氮去除率比去年同期相比增长了29%, 总氮去除负荷增长率为23%.

　　Guillén等通过1 048 d的低温驯化, 提高了低温厌氧氨氧化工艺的处理效果. Trojanowicz等从低温驯化3 a的厌氧氨氧化反应器中取泥, 在低温时成功启动反应器并取得了良好的处理效果.前人的研究主要表明, *的低温驯化可以提高低温厌氧氨氧化菌活性, 但对于*驯化对厌氧氨氧化活性提高并未定量化.在本试验中, 从第245~334 d到第605~695 d, 历时1 a, 总氮去除负荷增长率为23%, *低温驯化明显地提高了反应器低温处理效果.

　　2.3 生物学特性研究

　　每个季节从反应器中取出滤料, 测定滤料生物量及反应速率, 结果如图 5所示.生物量单位以VSS/滤料计, 为mg ·g-1.

　　第55~148 d, 进水温度为16.5~21.9℃, 反应器生物量从5.08 mg ·g-1增长到9.61 mg ·g-1, 增长幅度较大.第230~298 d, 进水温度为10.2~13.8℃, 生物量由10.20 mg ·g-1提高为11.38 mg ·g-1, 低温环境中生物量增长速度较慢, 表明温度对厌氧氨氧化菌生物膜的增长有较大影响.第461 d滤柱进行反冲洗, 生物量从14.96 mg ·g-1降低至8.01 mg ·g-1, 反冲洗可以有效地剪切生物膜,

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在进行污水和废水处理中，使用的系统就是膜生物反应器，膜生物反应器属于新型的污水处理系统，其可以将膜分离技术和生物反应器进行结合，并通过膜生物反应器中的膜组件有效将废水中的污泥进行清除，从而提高污水处理的质量。因此，膜生物反应器在废水处理站的使用是非常重要的，同时为了避免膜生物反应器出现故障，污水处理相关人员和企业应该对膜生物反应器进行及时的检测和养护工作。

　　1膜生物反应器的分类及特点:一般情况下膜生物反应器中的膜组件在运行过程中发挥着不同的作用，因此，根据膜组件的不同作用对膜生物反应器进行分类，大致可以分为：萃取膜生物反应器、分离膜生物反应器等，其中在污水处理中使用zui多的就是分离膜生物反应器。膜生物反应器的分类方式并不是只有这一种，还可以按照膜生物反应器使用时放置的位置对其进行分类，大致可以分为一体式膜生物反应器和分体式膜生物反应器。另外还可以根据膜生物反应器使用方法和膜生物反应器对氧气的需求量等进行分类。

　　在污水处理中膜生物反应器具备*的除污能力，因此其被污水处理体系广泛应用。膜生物反应器对污水处理的基本原理是通过传统的膜分离技术及废水处理技术研究并结合而形成的新型处理技术。这种污水处理系统具备工作稳定、除污能力强、处理量大等特点，在一定程度上提高了污水处理工作的效率和质量。

　　2膜生物反应技术在污水处理中常见的运用技术:1)内部循环动态生物反应技术:动态膜生物反应器的膜基底采用的是价格低廉的微网材料，对污水处理采用活动污泥的过滤性进行水体污染物的清除。现阶段我国一般使用侧向曝气动态膜生物处理系统。为了避免内循环动态生物反应器出现短流或者流速较小的故障，相关人员可以使用外筒曝气垂直流向的动态膜生物反应器。同时，在日常污水处理时，相关人员应该对部循环动态生物器进行故障检测的维修工作，使其可以正常的运行。

　　2)曝气生物滤池、气浮、膜生物反应器组合技术曝气生物滤池、气浮、膜生物反应器组合技术采用得到是组合工艺，在污水处理中其可以降低水中胶体、洗涤剂等污染物的含量，从而大幅度降低后续的污水处理难度，并对后续的污水处理工作提供便利，zui能体现这一点的就是可以延缓曝气生物滤池、气浮、膜生物反应器的膜污染物。