活性焦是一種由褐煤為原料生產的具有大量功能基團的中孔（2~50nm）豐富的碳吸附材料，與活性炭具有相近的特性。活性焦比表面積一般為600~1000m2/g，吸附能力約200kgCOD/t。國內外大量研究成果表明，活性焦在煤化工廢水、印染廢水、農藥廢水、石油廢水、炸藥廢水、垃圾滲濾液、生活污水等處理方面，均有較好的效果.特別是在難降解COD去除方面，體現出綜合成本低、無污泥產生、排放標準高的優勢。與活性炭相比，也表現出更優異的吸附效能和經濟性。
造紙工業是我國國民經濟重要產業之一，同時也是排污大戶。造紙廢水含有大量難降解有機物，毒性強，色度高，屬于較難處理的工業廢水種類。造紙企業廢水經預處理后排入園區污水處理廠處理達標排放的模式較為常見。
對于此類污水廠而言，出水水質一般執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002），處理達標難度大、成本高。造紙廢水生化處理出水深度處理常用技術有活性炭吸附、膜分離、化學高級氧化或多重技術聯用，處理成本高，廢液污泥產量大且處置困難。
將活性焦用于造紙廢水深度處理是一次有意義的嘗試，實踐證明其運行效果穩定、具有一定綜合成本優勢，未來可能成為造紙廢水深度處理工藝段具有競爭力的技術路線之一。
1、工程概況
浙江省某造紙廢水處理提標改造項目主要處理造紙企業預處理排水，設計處理規模為2×104m3/d。
污水廠現狀采用二級生化處理+混凝沉淀深度處理工藝流程（見圖1），實際運行出水水質執行GB18918—2002的二級標準，提標改造后要求出水執行一級A標準。
污水處理廠實際進、出水水質及改造目標見表1。
2、工藝設計
2.1 廢水特點及工藝適應性分析
造紙廢水具有成分復雜、可生化性差、有生物毒性等特點。造紙廢水經過二級生化處理后，COD一般為100mg/L，但是其出水BOD5已經非常低，其中所含的污染物基本為難生物降解污染物，一般的生化方法無能為力。從該污水廠運行情況看，廢水經過企業預處理、廠內生化處理，出水氨氮、TN、TP、SS等指標均可控制在較低水平，但COD濃度仍較高，應該還存在大量溶解性難降解COD，故進一步去除COD是本次提標的重點。
對于造紙廢水中溶解性難降解COD的去除，主要有高級氧化法、物理法等。高級氧化法是泛指在氧化過程中有大量羥基自由基參與的深度化學氧化過程，其反應迅速、處理效率高、二次污染小，具有代表性的工藝包括臭氧氧化、芬頓氧化等。物理法包括吸附法和膜分離法等，膜分離法具有分離效率高的優點，但普遍存在費用較高、濃液處理困難等問題，因此現階段仍難以大規模應用。吸附法是利用活性炭（焦）、硅藻土、活性氧化鋁、沸石及離子交換樹脂等吸附劑來去除污染物，其中應用最多的是活性炭（焦）吸附。實踐表明，物理吸附對COD、重金屬均有較好的去除效果。選取臭氧氧化、芬頓氧化、活性焦吸附作為深度處理提標的比選工藝。
2.2 提標工藝比選
根據工程現狀，分別以上述三種工藝為主體提出深度處理提標方案，見圖2。
方案一：在終沉池后設置臭氧氧化進一步去除COD，為減少SS對臭氧氧化效率的影響，降低臭氧投加量，在臭氧氧化池前設置濾池作為去除SS的保障措施。方案二：在二沉池后設置芬頓反應系統，利用現有終沉池作為芬頓系統沉淀池。現有終沉池前的混合反應池停用。方案三：在終沉池后設置活性焦吸附過濾（ACCA）系統。
上述三種提標方案的技術經濟分析比較見表2。
方案一在投資經濟性、污泥產量等方面有明顯優勢，但根據同類工程經驗，臭氧氧化用于造紙廢水深度處理時的達標穩定性較差，為實現穩定達標常需采取粉末活性炭應急投加等手段，導致其綜合成本增加，且運營難度較大。
方案二在建設成本、用地水平等方面有一定優勢，根據同類工程經驗，芬頓系統出水具有較強的達標保障性，但污泥產量大、運行成本高，同時涉及濃硫酸、液堿、雙氧水等危險化學品的使用，在原料運輸、儲存管理等方面對運行管理造成較大壓力。
方案三在用地水平、運行成本、運營難度等方面有明顯優勢，深度處理階段無污泥產生且廢焦產量較小，綜合優勢較明顯。
因此，考慮采用方案三，即以ACCA技術作為本工程提標的主體工藝。
2.3 提標改造工藝段流程
ACCA工藝采用兩級流動床（見圖3），終沉池出水經提升后進入兩級濾床，正常運行狀態下，污水經兩級吸附過濾后進入后續工藝流程。每日向二級吸附過濾池投加新活性焦，并從二級濾床向一級濾床翻動濾料，從一級濾床末端排除飽和濾料。同時，每日進行濾床翻動清洗，排出濾料表面截留的懸浮物。濾床翻動過程可產生微小焦粉導致出水SS超標，故濾床翻洗完成后30min內出水需經砂濾池過濾。
2.4 主要構筑物工藝設計
①中間提升泵房
中間提升泵房設置1座鋼筋混凝土半地下集水池和2臺提升泵。集水池有效水深5.8m，有效容積為145m3，停留時間8min。2臺立式污水泵（1用1備），揚程為200kPa，24h連續運行。
②ACCA吸附過濾系統
設置兩級ACCA吸附過濾系統，平均負荷為0.38kgCOD/（t活性焦·d），設計飽和容量為200kgCOD/t活性焦。選用流動床顆粒活性焦吸附塔作為反應器，主體由罐體和內部構件組成，為地上式構筑物。吸附塔罐體采用碳鋼襯玻璃鱗片防腐制造，通過法蘭連接進水、出水和清洗用水。內部構件包括進水管、布水器、顆粒活性焦提升裝置、顆粒活性焦清洗裝置等。污水經提升進入吸附塔內的布水器，經布水后從下向上流過活性焦填充層，活性焦填充層上部設置溢流堰，收集出水進入下一級處理單元。一級吸附過濾系統設置26座吸附塔，單座尺寸為Ø3.0m×9.0m，濾床厚度為4.25m，平均濾速為4.50m3（/m2·h），高峰濾速為5.85m3（/m2·h），空床水力停留時間為1.2h。二級吸附過濾系統共設置26座吸附塔，單座尺寸為Ø3.0m×8.0m，濾床厚度為4.25m，平均濾速為4.50m/h，高峰濾速為5.85m/h，空床水力停留時間為1.0h。
③砂濾池
活性焦翻動和反沖洗過程會產生破碎的細小活性焦顆粒，為避免顆粒出流造成出水SS超標，設置1座砂濾池作為保險措施。將活性焦吸附過濾系統翻焦過程及完成后30min內的系統出水接入砂濾池，經過濾后排出。砂濾池采用碳鋼涂料防腐制造，尺寸為3.0m×12m×3.0m（分3格），采用均質石英砂濾料，濾床厚度約1.0m，濾速23m/h。反沖洗方式為水洗，反沖洗強度為240m3（/m2·h），反沖洗時長8min。
④輔助用房
設輔助用房1座，車間內布置活性焦新料配置投加系統、廢焦焦水分離系統、空氣壓縮系統等。活性焦新料配置投加系統設配焦池1座，有效容積為2.25m3，采用2臺自吸式排污泵將配制好的焦水混合物（焦水比1∶5）輸送至活性焦吸附塔內。廢焦焦水分離系統設振動脫水篩2套，篩面尺寸為1500mm×4000mm，將廢焦與廢水分離，廢焦裝袋后外運處置，廢水經泵輸送至污水廠前端。空氣壓縮系統為ACCA系統濾料汽提、氣動控制閥的動力源，設空壓機2臺（1用1備）、冷干機2臺（1用1備）、儲氣罐4套。
2.5 運行模式
①進、出水
進、出水為24h連續運行。
②加焦與排焦
活性焦吸附飽和后應及時從濾床中排出并補充新的活性焦。加焦與排焦采取每日投加、排出方式，設計投加活性焦量為4.50t/d，則排出濾床的活性焦量為9.0t/d。
③濾床翻動濾床翻動的目的是防止濾料板結，同時在翻動過程中對活性焦進行清洗，去除表面附著的懸浮物。濾料翻動時將吸附罐分為4個批次，每批次包括對應的一級、二級吸附罐，分別為14、14、12、12座。按照先一級吸附罐、后二級吸附罐順序開展，頻率為1次/d，第一級濾床翻動時間為30min，第二級濾床翻動時間為20min。
2.6 廢焦處置
本工程廢焦經鑒定為一般工業固廢，采用電廠摻燒方式處置。廠內設廢焦堆置場1處，一般將袋裝廢焦在場內暫存3~4d后外運。廢焦熱值較高、含水率較低，與脫水污泥處置相比，電廠接受度高、處置費用低。
3、處理效果
2021年1月—11月活性焦系統進、出水水質實測數據見圖4。
該工程自運行以來，出水水質穩定、設施設備良好。從活性焦系統實測進、出水水質數據來看，該系統已達到了設計預期效果，在設計進水條件下出水可以穩定達標，進水COD在80~90mg/L范圍波動時也可確保出水水質達標。此外，活性焦系統進水水質對活性焦系統的運行控制、加焦排焦影響較大，二級處理的出水穩定是實現活性焦系統安全穩定運行的重要前提。
4、存在的問題
①造紙廢水硬度較高，ACCA系統運行過程中發生了數次濾料板結現象。通過調整濾床翻動時間（調整后第一級濾床翻動時間為70min，第二級濾床翻動時間為40min），有效解決了該問題。
②ACCA系統濾床在翻動、排焦過程中會產生破碎的活性焦粉末，運行中發現含焦粉廢水在重力管道中流行時沉淀導致管道淤堵的現象。通過新建集水井單獨收集含焦廢水，并通過壓力輸送至污水廠沉淀池的方式予以解決。
③活性焦濾床連接管道設計采用給水PE管，受活性焦機械強度高的影響，運行過程出現管件磨損較大導致滲漏的情況。采取更換為更高壓力等級（標準尺寸比更低）管件的方式解決了該問題。同類項目開展時，也可考慮采用金屬管道及配件。
5、結論
將ACCA工藝應用于造紙廢水深度處理，相較于芬頓高級氧化、臭氧氧化等工藝，具有經濟性、運行便利性、節地性、污泥（廢料）產量等方面的綜合優勢。實踐應用證明，該工藝可以有效提高對溶解性難降解COD的去除率，實現出水穩定達標。通過運行經驗積累，解決了進水硬度導致的濾床板結、廢焦沉淀導致的排水管道堵塞等問題，實現了系統的穩定運行。（來源：上海市城市建設設計研究總院<集團>有限公司，平湖市獨山污水處理有限公司）
