論文：噴射式曝氣系統(tǒng)應(yīng)用于造紙廢水上的效益

噴射式曝氣系統(tǒng)應(yīng)用于造紙廢水上的效益
蔡高榮、謝宏炅、劉穎、董彬彬
（川源(中國)機(jī)械有限公司）

摘要：本研究以噴射式曝氣攪拌系統(tǒng)在模場規(guī)模下代替低速表面曝氣機(jī)作為曝氣槽曝氣之用，在比對原廢水處理廠的相同操作條件下，曝氣槽中的SV30由803有效降至615，可有效改善最終沉淀池沉降性差及出流水懸浮固體物過高的情形。同時因良好的曝氣系統(tǒng)設(shè)計及噴流式曝氣攪拌系統(tǒng)的高氧傳輸速率，可降低曝氣系統(tǒng)的耗電量，降低廢水處理廠的操作成本。

關(guān)鍵詞：造紙廢水、噴射式曝氣攪拌系統(tǒng)、曝氣、低速表面曝氣攪拌機(jī)、節(jié)能

紙類產(chǎn)品耗用量多且用途廣泛，在我國臺灣，造紙工業(yè)面臨的問題以原料來源及環(huán)保問題（森林、水資源及能源）最為迫切。基于原料來源與制造成本考慮，造紙原料相當(dāng)倚重回收廢紙，而廢紙回收次數(shù)越多，其紙張纖
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具回收水中殘余纖維的功能，以獲得較高的漿料得率。上述處理方式均有相當(dāng)?shù)某跫壧幚硇Ч�。一般而言，初級沉淀池�?yīng)能提供平均流量1.5-2.5小時的停留時間，但若用于生物處理前，停留時間可小于0.5-1小時，其目的為去除較少的SS，以利于后續(xù)最終沉淀池生物污泥之沉降；而加壓浮除可能造成SS過度去除，過度降低二級生物處理池進(jìn)流水中比重較高之無機(jī)質(zhì)含量，可能導(dǎo)致最終沉淀池的污泥沉降性不良，固液分離效果不佳；在股廢水中含水量的木質(zhì)素及纖維亦使絲狀菌增殖，使曝氣槽中活性污泥SV30而影響放流水質(zhì)。造紙廢水中因富含植物纖維質(zhì)、醣、木質(zhì)素等有機(jī)物，于循環(huán)水系統(tǒng)中被微生物代謝產(chǎn)生醣類及低分子量有機(jī)酸，成份包括：淀粉、麥牙糖、葡萄糖、乳酸、醋酸、丙酸等，又在酸性造紙過程中添加硫酸鋁，致使生物處理系統(tǒng)容易引起如Sphaerotilus natans、type 021N、type 1701等絲狀菌大量生長，導(dǎo)致污泥上浮、不易沉降，于終沉池面常有沉降緩滯之混合液懸浮固體或細(xì)小的生物膠羽漂浮，嚴(yán)重影響水質(zhì)。


圖2 常見的紙廠廢水處理流程圖

目前常見的曝氣系統(tǒng)采用低速表面曝氣機(jī)（LSSA）較多，此類型的曝氣機(jī)擁有巨大的曝氣轉(zhuǎn)輪，置于曝氣槽表面，電動機(jī)驅(qū)動經(jīng)減速機(jī)將轉(zhuǎn)速減低后，帶動轉(zhuǎn)輪將廢水揚(yáng)起。在廢水揚(yáng)起形成液膜與空氣接觸后落入水體，以達(dá)成曝氣的效果。只有攪拌部位處于水體表面，曝氣槽中的懸浮固體物易沉降于槽底，造成曝氣槽局部厭氧的情形。此部分污泥成形破碎，上浮后流入最終沉淀池，沉降性不良，造成出流水水質(zhì)不佳。此部份為造紙廠水處理廠出流水水質(zhì)懸浮固體物濃度變異較大的主要原因之一。
噴射式曝氣攪拌系統(tǒng)設(shè)置位于曝氣槽槽底，利用文氏管原理，將循環(huán)水及空氣管輸送來的空氣送至混氣室中，由內(nèi)噴嘴的逐縮管徑產(chǎn)生高流速，將空氣切割為微小的氣泡，經(jīng)外噴嘴高速向曝氣水體輸送富含微細(xì)氣泡的氣液混合體，以達(dá)成曝氣的效果。由于高速噴射水流的推動下，使水體亦受推動，使曝氣槽中的水體呈現(xiàn)紊流，降低沉積于槽底的污泥數(shù)量。此系統(tǒng)可依曝氣槽的幾何形狀及曝氣或攪拌的需求設(shè)置，同時噴嘴角度可依需求調(diào)整。
本研究為在原曝氣槽設(shè)一旁通管引入經(jīng)化學(xué)混凝沉淀后的出流水，設(shè)置一容積約50m3（尺寸為5m*2m*5mH，有效水深4.5m）的曝氣槽及表面負(fù)荷率為25m3/m2-day的終沉池一座，回流污泥比設(shè)定為100%。曝氣槽中設(shè)于一組噴射式曝氣攪拌器，同時連接一組魯氏鼓風(fēng)機(jī)提供氣源。在連續(xù)操作一個月后，逐日記錄SV30數(shù)據(jù)，以分析在設(shè)置噴射式曝氣攪拌系統(tǒng)與原使用低速表面曝氣器的污泥沉降情形的差異。


圖3 低速表面曝氣機(jī)與噴射式曝氣器在活性污泥沉降指數(shù)趨勢圖

分析其SV30逐日變化情形，在噴射式曝氣攪拌器安裝后約7日，SV30與表面式曝氣攪拌機(jī)的沉降性相仿，甚至有高出的趨勢，但往后則逐日降低。以一個月的測試數(shù)據(jù)來看，低速表面曝氣機(jī)的SV30平 ……（未完，全文共2490字，當(dāng)前僅顯示1583字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文：噴射式曝氣系統(tǒng)應(yīng)用于造紙廢水上的效益》）