制浆造纸废水二级处理池曝气系统性能的改进

制浆造纸废水二级处理池曝气系统性能的改进

在制浆造纸废水二级处理中，曝气系统在为微生物供氧、代谢产物等方面具有重要作用，是生化污水处理工艺中必不可少的设备之一，并直接关系到处理效益、环境效益和废水处理系统的正常运行。然而，工厂生产状况、水处理要求和生产设备健康情况等都会随着时间不断变化，保持废水二级处理系统良好的处理效果具有挑战性。该文旨在加深人们对曝气系统性能改进的相关认识，阐述了曝气系统性能改进的相关理论以及所涉及的复杂影响因素，总结评价了常用的曝气技术；同时，鉴于废水处理电脑模型属于曝气系统设计和操作的一部分，检验了该模型的应用，给出了改进曝气系统性能的一些建议，包括特定信息需求、潜在信息需求、通用模型选择指南，讨论了可能的模型应用技术。

1 前言

林产品工业的废水处理对于去除常规及非常规污染物起着重要作用。废水处理厂通常包含多个处理单元，每个处理单元进行着特定的污染物去除操作。通常情况下，初级处理单元旨在去除固体悬浮物，二级处理单元旨在通过生物降解降低有机物含量，有时三级处理单元旨在去除微生物固体、营养素及色素等特定物质。在美国，大多数林产品行业中的二级处理操作使用的是悬浮生物质，活化污泥（AS）和曝气稳定池（ABS）是其主要处理技术。维持需要的二级处理系统性能具有挑战性，因为工厂生产流程、水处理要求以及设备整体损坏会随着时间不断变化；因此，二级处理中使用的设备必须定期改进。

改进二级处理池性能时需要考虑多个因素，包括出水指标、水体停留时间、运行负荷，以及二级处理前后操作单元的性能。通常情况下，曝气系统性能改进是针对活化污泥和曝气稳定池而言。性能改进的目标是：能够通过能耗-氧气转移以及搅拌的有效分配，在保证操作成本最低的同时满足污染控制目标。

本文的主要目标是提供有助于实施曝气系统性能改进的基本信息、概念以及定量方法，综述了曝气原理、林产品工业领域相关的现代曝气和搅拌技术，以及对废水处理工厂模型用于曝气系统性能的改进进行了探讨。

1.1 氧气转移

曝气系统的主要功能是为需氧微生物群落输送充足的氧气。氧气向废水转移的量化表达是基本且重要的设计参数，以保证曝气系统向废水输送充足的氧气。这些量化表达也能够为量化单个曝气设备的性能提供基础支撑。

公式（1）是常用的氧气速率转移方程。该公式建立在双层膜质量转移模型的基础上，该模型中氧气在转移过程中起到浓度梯度驱动力的作用，质量转移系数为KLa。公式（1）中，KLa是转移速率和单位体积界面面积的乘积。由于界面面积难以测量，因此将2个变量结合起来，并常被认作总的质量转移系数或体积质量转移系数。

式中：KLa为氧气质量转移系数，s-1；C为溶液中的氧气量浓度，mol/L；Cs为氧气的饱和量浓度，mol/L。

按照惯例，一个曝气设备的标准氧气转移速率（SOTR）通常被描述为初始溶氧量为零、温度为20℃、压强1 atm（101.33 kPa）标准条件下，氧气在清水中的转移速率见公式（2）。

通过讨论可以明确，SOTR、SAE，甚至KLa都是区别不同曝气设备氧气转移性能的重要标准。在此背景下，由于估计KLa存在困难和争议，美国土木工程师协会研发了相应的方法、步骤以确保SOTR值被适当测量并和常用标准相关。在曝气系统性能改进之前，验证考虑选用的曝气设备检测的SOTR值是合理的。已有文献资料列出了某些特定曝气设备的SOTR值。

SOTR值和SAE值对于比较不同曝气设备的性能是有用的，因为测试条件和计算方法都是标准化的。然而，位点特定（site-specific）条件对废水处理池中的实际氧气转移速率具有显著影响。众所周知，氧气转移速率随温度和压强而变化。转移速率还会随着溶解固体浓度，以及处理池几何形状、废水深度、表面活性剂和其他有机组分的存在等其他位点特定因素而改变。通过公式（4）可将位点特定条件考虑进氧气转移速率的计算当中。

式中，OTRf是现场操作条件下预计的氧气转移速率，mol/s；SOTR是标准条件下的氧气转移速率，mol/s；τ是温度校正因子；β是废水中氧气饱和浓度和自来水中氧气饱和浓度的比值；Ω是压力校正系数；C*∞，20是标准温度和压力条件下自来水中饱和溶解氧的量浓度（氧气转移测试中测量），mol/L；C是操作中的氧气量浓度，mol/L；θ是温度校正系数；T是现场温度，°C；α是废水KLa值与自来水KLa值的比值；F是结垢因子，仅适用于微细气泡扩散器。

氧气转移速率随着温度的升高而增加，通过公式（4）中的指数项可以将这种影响效果近似估计为Van’s Hoff Arrhenius关系。θ值的变化范围为1.015到1.040，其典型值为1.024。鉴于并不清楚公式（4）当中氧气转移速率和温度之间的关系是否更适用于较高温度条件，有研究者对这种方法进行了更新以便将其用于热废水处理，大体上将温度高于40°C的归为热废水。校正因子β表征废水组分存在下氧气溶解能力的变化，定义为废水中氧气饱和量与清水中氧气饱和量的比值。有研究报道，β值的变化范围为0.8～1.0，可以在总溶氧含量的基础上估计。

校正因子α是废水KLa值与自来水KLa值的比值，是位点特定作用，而不是温度、压强和氧气饱和度对该α因子起作用。α因子表征表面活性剂、湍流、单位体积输入功率、处理池几何形状、规模、气泡尺寸、污泥老化、处理程度以及其他作用的影响。长久以来，α因子的确定一直是个巨大的挑战，近年来这个挑战随着降低能耗成本这一期望的变强而加剧。

因为α因子的变化范围宽泛（0.3～1.2），故确定它的准确数值是很重要的，因此这对操作现场氧气转移速率的计算以及它所带来的不确定性均具有重要影响。α因子的数值不是常数。据报道，当废水组分通过生物法去除时，α因子随着在废水处理厂中的废水流经时间的累积而增大。由于工艺流程改变而导致流入负荷条件变化时，可认为制浆造纸废水的α因子的变化是暂时的。针对于不同的曝气设备类型、系统构造、操作深度、活化污泥池当中搅拌液体里悬浮固体含量的不同，α因子的值都是特定的。α因子与空气扩散系统相关，可随设备状况的变化而改变，若设备较新，或水处理设备近期清理过，则其α值比老旧设备的α值要大。近期修订的现场氧气转移公式中已经排除了扩散系统对α因子的影响，并将其拆分成一个单独的指标，记为结垢因子F。

曝气系统性能改进中确定α因子存在较大困难，然而，α因子测量和选择指导手册有助于将其限定在可能值域范围内。此外，废水处理模型有助于评估α因子带来的不确定性，并能表征曝气系统性能改进设计中的不确定性。

当初步确定要改进曝气系统性能时，相关手册有助于估算生物需氧量（BOD）流体所需的曝气量。关于氧气转移，氧气与流体BOD的比值为1.4 lb（约0.634 kg）：1 lb（约0.453 kg）是典型的设计目标。关于水处理设备的功率，针对制浆造纸工业废水处理厂的评估为，处理效率最高的AS池处理BOD的单位功率为36 lb（约16.308 kg）的废水，而处理效率最高的ASBs（充气稳定的处理池）处理BOD的单位功率为45 lb（约20.385 kg）的废水。

然而应该注意的是，这些手册具有一般适用性，没有考虑前文所讨论的位点特定条件。

1.2 搅拌过程

处理池中废水的搅拌是曝气设备提供的另一个重要的二级处理过程。处理池内的搅拌能够分散氧化后的废水，以使生物质、可移动底衬和氧气之间产生接触，进而充分利用废水在处理池中的停留时间。搅拌强度也能控制生物质沉降。不适当地搅拌操作会引发短路，并造成处理池的无效利用。改进曝气系统性能时，必须将搅拌功能和氧气转移协调配合，以便优化处理系统的性能。分析认为搅拌的其他方面，例如进水位置，曝气器/搅拌器位置，流动类型等，也会给系统性能改进造成一些困难。与氧气转移相比，大型处理池的搅拌技术以实际设计为研发目标的程度不高，然而，此部分展示的少数研究能够提供大体上的指导。如后面部分讨论所示，当评估处理池搅拌时计算流体动力学（CFD）模拟也是一个可以考虑的有应用前景的工具。

已有研究证明几个因素能够影响大型废水处理池搅拌特性。前人研究了ASBs处理制浆造纸废水时曝气器排布的13种构型。研究发现，确定搅拌方案时首先要考虑的因素是总的曝气器功率和处理池体积的比值（即搅拌强度）和处理池的长宽比。通常情况下，低搅拌强度、高长宽比的处理池展现出塞流特性。相比之下，高搅拌强度、低长宽比的处理池展现出更完全的搅拌效果。类似地，其他研究人员基于30多个染料示踪剂实验研究出能将处理池中流动类型（以佩克莱数表征）与曝气器功率和处理池形状关联起来的公式。有的进行了充气处理池示踪剂研究，并得出结论，除了搅拌强度，流体流量对处理池中未搅拌区域或“死角”的外观及液压短路的发生均有重要影响。

生物质沉降对于ASBs和AS处理系统而言都是一个重要的设计考虑，而沉积被促进还是阻碍取决于处理池。例如，对于常规AS处理池而言，其主要目标是使生物质完全悬浮起来。然而，对ASB处理池来说，目标通常是使生物质的碎片沉降，以保证其能够被降解和压紧。前人关于ASB处理池的研究表明，沉降的污泥更容易沉淀在水速低于0.05 m/s的区域。这些区域通常位于处理池角落或者充气设备影响范围之外的其余空间。

表1是搅拌强度和固体悬浮物之间的基本关系，它能提供ASB系统和AS系统搅拌状况的整体情况。

表1 搅拌要求

有研究者基于9个ASB处理池的数据研究出能够将固体物质沉降比例与搅拌强度关联起来的经验公式。这些ASB处理池搅拌强度的变化范围为每百万加仑（约每4 546 m3）3～25马力（2.21～18.38 kW）。此关系见公式（5）所示：

不同的设备设计选型可能在促进特定工艺流程的同时阻碍某些工艺流程，这一事实强调将曝气设备与预期处理池性能特征相匹配的重要性。

2 曝气技术

2.1 林产品工业中的曝气系统

存在多种多样的曝气系统。2项基本技术被应用在林产品工业中：机械表面曝气，通过搅拌将空气夹带进入废水；扩散空气系统，利用浸没在水中的扩散器将空气或者纯氧引入水中。常见的机械表面曝气设备包括低速机械曝气器、直接驱动表面曝气器以及刷式表面曝气器。常用的扩散空气系统包括大气泡和小气泡扩散器，它们的主要组件包括低压大体积鼓风机、空气输送系统，以及能够将空气破碎成气泡并将其分散在曝气槽中的扩散器。一些工厂在同个处理池中结合使用表面曝气和扩散空气技术。

在废水处理厂中，ASBs和常规AS装置的曝气系统一般占总能耗的50%～65%。每去除1 lb（0.454 kg） BOD，与曝气系统相关的能耗成本的变化范围为0.02～0.10美元，曝气设备功率变化范围为0.2～0.98 hp（147～720 W）。近期针对降低曝气系统能耗做的努力已经引导一些工厂使用机械搅拌器代替传统曝气器来提供必需的搅拌，这一做法的事实依据是搅拌器的操作费较传统曝气器更低。对于BOD负荷呈间歇性变化的工厂，在低BOD负荷情况下可用搅拌代替曝气。在处理池曝气良好而混合状况不佳的情况下，可用搅拌器代替曝气器，通常能够降低操作费用。

2.2 曝气和搅拌技术

由于不同的曝气系统基于其设备设计情况可提供不同的氧气转移和搅拌的组合，曝气设备相关知识在采取改进曝气系统性能的措施中是非常重要的。以下将介绍林产品工业中常见且可利用的曝气和搅拌技术。

2.2.1 机械表面曝气器

机械表面曝气器主要应用于ASBs系统，也有部分用于AS系统。机械表面曝气器之所以受欢迎是因为，相比于其他种类的曝气器，其安装和拆卸简便，而且一些设计便于其在ASBs中重新选位安装。机械曝气器被认为是成熟的技术，而且其使用通常不受固体物累积的影响。然而，它们的标准氧气转移效率降低，因而单位氧气转移的能耗成本较其他技术的能耗成本要高，而这很大程度上取决于位点特定因素。机械曝气器单位氧气转移的能耗为固定值，只有安装了1个变速驱动或者2个高速驱动才能使其能耗值上下波动。

2.2.2 大气泡和小气泡扩散

水下细小气泡扩散系统与机械曝气器相比，前者的标准氧气转移率更高。若该系统应用在适当情况下，将氧气以细小气泡的形式转移到废水中的成本效益可能比表面曝气器要好得多。新型高效节能的鼓风机，如涡轮鼓风机，能够进一步降低细小气泡和大气泡扩散的操作费用。这些鼓风机转速高，无齿轮，有50%的转化比例，能够在能量输入较多级和正排量鼓风机更低时以高达40 000 r/min的速度运转。应用于合适的溶氧控制系统时，这些鼓风机能够在大气泡和细小气泡曝气系统中显著节约能耗。

细小气泡扩散系统有限制因素，包括固定的上下翻转比例以及将其使用在有大量固体物积累的大型处理池时所面临的维护困难。细小气泡扩散技术提供的搅拌作用比常规机械曝气器要小，因而不能解决和固体积累相关的问题。在搅拌不充分的处理池中，固形物会覆盖在浸没在水中的扩散器的表面，使得扩散器的效率降低，严重时还可使其失效。随着时间的推移，微生物和化学沉淀会使细小气泡扩散器产生结垢，或者可能损坏设备。因此，有必要对扩散器进行定期清理或替换。当评估处理池中固形物在这些系统上可能的沉积位置，考虑扩散设备维护成本和研究一种定期清除累积固形物的方法是很重要的。疏通的费用经常会超过浸没式扩散器安装过程中节省的电力成本费用。

2.2.3 喷气曝气

浸没式喷气曝气和喷气搅拌系统在林产品工业已偶有应用。在使用过程中，该系统通常能给废水处理池提供曝气和搅拌作用。喷气曝气器的操作原理是吸气理论，空气被引入高流速的水喷射流中，然后经由喷嘴直接进入大量废水中。这些系统的安装比扩散式曝气系统更简单、更低价，可能不包含在处理池中移动的部件，所以泵、鼓风机等机械组装可以安装在处理池外，也便于维护。当该系统和气动反吹系统合并后，通常可消除堵塞现象，与气泡曝气和机械表面曝气器相比该系统需要的机械维护更少。喷气曝气的优势包括：搅拌高效且可控、处理池内无可移动部件、其氧气转移效率接近细小气泡扩散的氧气转移效率、氧气转移速率可在不影响搅拌效率或固体悬浮状况的条件下得到控制，因而能够节能。

2.2.4 吸气混合器

吸气混合器能够提供曝气和搅拌的双重作用。吸气混合器漂浮在水面，这和机械表面曝气是相似的。然而吸气混合器将空气吸入混合装置，然后将夹带着空气的废水在处理池中沿水平方向推动。吸气混合器独有的一个优势是其混合容量大且能解决处理池内的固体沉积问题，因为废水的运动能将池内沉积的固体转移到处理池内合适的位置。

2.2.5 纯氧系统

由于利用空气向废水提供氧气是更常见的一种手段，利用纯氧向废水供氧是不常见的。在大多数情况下，氧气是通过现场发生器制备供应的，但是氧气也能以加压的形式被带到现场。由于使用氧气供氧时所需的气体体积更小，通常纯氧供氧和独立废水混合系统是配套使用的。纯氧最常见的使用场合是AS系统，在该系统中曝气池是密闭的，空气中富含氧气。近期，按需供氧系统已被设计出来，可作为系统性能改进措施的一部分提供额外的氧气，或者用于BOD负荷过高的情况。

纯氧供氧系统的益处可能包括来处理池排放废气的气味会减少，污泥的产生速率会更低。纯氧供氧系统面临的问题包括二氧化碳加速溶于处理的废水中从而降低其pH，可燃气体监测器的维护，以及可能发生的混泥土腐蚀。

2.2.6 太阳能动力混合

太阳能动力混合是一种相对较新的技术进步，其在林产品工业中的应用还很有限。该技术不需要电能，因而能够节省电力成本。尽管还未发布其在林产品应用领域的独立验证情况，但是制造商技术报告表明，单个太阳能动力混合装置可替代功率30～50 hp（22.37～37.29 kW）的表面曝气器混合。

3 针对曝气系统设计的二级处理操作模拟

前面描述了废水曝气系统的常见功能以及许多能够提供那些功能的单种技术。综合利用2种知识基础对于开发出性能和成本最优的曝气系统设计是很重要的。通过采用废水处理模型可以达到这种综合效果。模型可以被定义为能够代表一个物理系统对于外界刺激所作反应的理想化公式。因此可以认为废水处理模型是对单元操作与其处理后废水质量之间关系的数学描述。模拟二级处理的模型通常建立在物料平衡公式的基础上，该公式能够描述重要过程变量的输送过程和动力学原理，这类变量包括基质、生物质、营养元素及氧气。这些公式结合在一起，使得外界输入的变化能够导致潜在多模型输出作出适当的反应，从而允许模型的使用者评估不同外界因素对于废水质量变量的作用效果。以下介绍这些模型的使用。

3.1 模型选择

有很多不同的废水处理模型能够充分模拟ASB和AS处理池的性能。尽管大部分这类模型以类似地方式（即公式[4]）描述氧气转移，根据它们有机化合物去除动力学的复杂程度可将其区分开来，其动力学可以从易到难变化。针对去除操作，复杂的模型能够提供更为细致的描述，但是这通常要求庞大的数据集和高度专业的模型使用者。然而由于林产品工业中使用的处理池本来就是复杂的系统，因此对于可接受的模型简化程度存在一个较低的限制。一个潜在的复杂性在于二级处理池中的固体沉降速率和可溶性有机化合物及营养元素的相关反馈。因为固体沉降及相关反馈存在与ASBs和某些AS处理池中，如果固体沉降及相关反馈较为明显，那么其对废水质量的影响必须被考虑进模型中。此外，因为该模型可用于评估曝气效果，应该特别注意它是如何应对低氧环境的。一些处理池中的缺氧或厌氧处理能够去除部分BOD，这使得准确模拟处理池中的BOD对氧气的反应变得更为复杂。

大部分废水处理模型主要关注生物氧化的动力学方面，极大简化了废水输送过程，因为精细尺度的水力学是很复杂的，且其模拟需要特定的模型和专业知识。因此，在一个典型的废水模型中对于搅拌的关注是很粗略的，例如，大部分模型不能模拟将一种特定装置放入处理池的影响。近年来，已可利用CFD模拟方法来评估处理池内精细尺度的搅拌。CFD模拟可以解释操作特征，例如ASB几何形状、机械曝气器及搅拌器的数量、位置和功率，污泥积累，内部挡板，温度以及废水流速。随着计算机资源的日益丰富，CFD模型的潜在应用范围会持续扩大，并将提供有价值的准确的水力信息。

3.2 模型校准

模型校准是指，调整模型参数以使其能够适当模拟所观测的处理池废水对进水负荷的反应。充分校准一个模型所需要的资源主要包括数据和模拟的专业知识。通常情况下，数据可用于描述模型输入和工艺变量输出，这些数据的收集应该与模型指南相一致。如此，在一段时间内处理池中废水对负荷及操作条件的反应可以被校准，这就考虑了时间的变异性。除最终废水外，也可收集表征处理池中间部位工艺变量的数据。这些数据，经常被叫做“剖面”（profile）数据，对校准模型动力学系数是有价值的。当校准模型以评价曝气效果时，能够描述处理池中不同部位溶氧及固体浓度的剖面数据具有特别重要的作用。与此同时，在生产实际中校准是使模型输出与所收集数据相适应匹配的活动，建模者的专业知识对于确保校准系数的值具有合理性，模型的不确定性能被理解并得到最大程度的减小，均起着重大的作用。有经验的建模者能够通过一个精心设计的取样计划达到上述目标，该取样计划以模拟研究的目标为取样对象。对确定重要的模型输入及评估输入的不确定性如何传递至模型结果而言，灵敏度分析是一个有用的步骤。

3.3 设计条件

一个精确校准的模型能够将进水负荷与处理池废水质量反应联系起来。当使用模型去预测某个提议的曝气系统改进后的废水质量，负荷必须明确，进而该负荷下的预测结果是特定的。为进行模型预测而设置明确的负荷时，可将负荷看作设计条件。对于一个典型的废水处理模型来说，最重要的设计条件包括：进水负荷、流量及废水温度等。设计条件通常表示为离散值，如长期平均值或短期最大值，但如果概率模型预测作为首选的话，设计条件也可以指定为连续分布。

设计条件的选择可以显著影响基于模型的设计的结果。尽管设计条件选择过程的细节以政策为导向，这在本文的讨论范围之外，但是通常这些细节应该被认真考虑，进而适当建立系统失败风险与过度设计之间的平衡。

3.4 废水处理厂模型用于曝气系统性能改进的应用案例

废水处理厂模型可服务于不同的目的。在曝气系统性能改进的背景下，模型对于优化现有的系统是最有用的，在追求性能目标的过程中可以利用模型研究变化范围很大的系统变量。下面的例子通过描述如何利用假设研究来确定ASB处理池中新的表面曝气器的整体位置，阐述了模型的使用。ASB案例中，活跃容量为160 Mgal（727.36×103m3），平均BOD负荷为66 700 lb/d（30 255 kg/d），流量为20 160 Mgal/d（91 647.36×103m3/d）。

表2是当前及目标负荷条件下现有曝气系统的预期废水质量。

表2 当前及目标负荷条件下现有曝气系统的预期废水质量

如表2所示，ASB案例目前使用28个75马力（55.93 kW）的表面曝气器，表面曝气器横跨着分布在4个ASB处理池中。由于工厂生产情况发生变化，预计流入ASB处理池的平均BOD负荷将增加至83 400 lb/d（37 863 kg/d）。本研究的目的是，针对3个不同的性能目标中的每个目标，确定额外的表面曝气器的最优数量和位置。3个性能目标分别是：（A）将废水BOD含量最小化至预生产增加浓度；（B）将曝气器的数量最小化，即成本最小化，以使废水BOD含量为预生产浓度的25%之内；（C）在维持废水BOD含量为预生产废水浓度的25%之内的同时，将废水中氮含量最小化至预生产浓度。

假定模型被充分校准，且设计负荷被选定为预期负荷。将ASB模型划分到4个搅拌良好的串联的处理池中，那么曝气器位置则可被定义为安装曝气器的处理池。表2展示的是在当前负荷和预期负荷条件下，当前的曝气器配置和ASB所产生的模拟性能。从每个模型处理池中使用新曝气器的角度出发，通过试错法确定达到每个目标性能所需的最优曝气器配置。产生的3种曝气器配置以及它们的相关性能见表3。

表3 不同处理目标及曝气系统改进后目标负荷条件对应的预期ASB废水质量

表3中模型应用结果表明，ASB处理池要达到每个性能目标需要不同的曝气器配置。达到目标（A）需要向ASB处理池中增加11台额外的曝气器。在前端装载布局策略中这些额外的曝气器是最有效的，在该策略中第1个处理池中的曝气器提供足够的氧气将废水中溶解的大部分BOD氧化掉，从而导致ASB前部出现快速的生物增长和营养吸收。该策略中，轻度曝气的ASB中部和后部主要起到沉降区的作用，进而废水中TSS和颗粒状BOD得以去除。然而由于沉降生物质的水下反馈作用，这些区域废水中氮含量相对较高。通过优化最少数量的曝气器的摆放，目标（B）寻求能耗成本最低化。模型表明，将数量最少为6台的额外的曝气器分配给前3个处理池才能产生目标废水BOD浓度。该结果强调降低额外增加的曝气器的性能。为达到目标（B）增加的前6台曝气器中，每台曝气器可去除BOD 3.3 mg/L，可将BOD从53.7 mg/L减少到34.1 mg/L。然而达到目标（A）需要增加5台额外的曝气器，每台曝气器去除BOD 1.3 mg/L，一共将BOD从34.1 mg/L减少到27.8 mg/L。达到目标（C）需要9台额外的曝气器。这些曝气器主要分布在ASB的后部，在该区域中起到增加搅拌强度、减少固体沉降、减少氮的相关水下反馈的作用。

在这个案例中，使用模型最主要的好处是它通过控制处理池中曝气器的数量和位置，提供了评估多种系统反应（即BOD、TSS和NH3）的方法，进而可以确定既定性能目标下的曝气器配置。其他可能的好处包括，在气味最小化研究中考察其他系统反应，如溶氧浓度；或在面临水富营养化问题时，研究废水磷含量；或者检验其他管理选项（即疏浚、减小流量、添加营养）连同增加曝气器共同作用的效果。曝气设计也可在变量条件下评估，而不是在稳态条件下评估，开创了曝气器控制策略或者说概率设计方法。针对不确定模型参数（如α）的模型灵敏度分析能为确保设计可靠提供有用的信息。

4 基于模型的曝气系统性能改进的建议

本文综述了基本的废水曝气原理和曝气技术，描述了二者在废水处理模型中的综合利用是如何设计最优的曝气系统以改进其性能的。改进曝气系统时需要考虑许多因素，因此模型应用过程中会有众多变量。以下是基于模型的曝气系统改进的一些建议。

（1）明确工厂关于当前曝气系统特定的关注点，比如溶氧量低、搅拌不佳、能耗高，或者设备维护问题。

（2）组合曝气设备性能的细节信息，包括基于ASCE（2006）的SOTR和SAE程序、预计的现场氧气转移校正值（α，β）、预期搅拌容量及安装和维护成本。

（3）选择基于可用资源（数据和建模者技能）平衡的模型和预期内可预测的解决方案。确保处理池内可能发生的重要条件，如水下反馈或缺氧时BOD的去除，在模型中充分考虑。

（4）如果工厂员工经验不足以应对复杂性相对较大的模型，考虑使用工厂外部建模专家。

（5）在模型指导下收集校准数据，同时要特别关注时间变异性及处理池中氧气和悬浮固体的整体测量。

（6）正确选择模型设计条件，进而适当建立系统失败风险与过度设计之间的平衡。

（7）研究曝气系统改进的同时，研究其他改进选项（疏浚、营养添加等），因为它们可能会提高曝气改进的效果。

（8）在确保概率设计条件或曝气控制情况下，重视更加尖端的分析技术（如CFD模拟）的价值。

（申正会 编译）

广东将建4条5万t高档生活用纸生产线

近日，广东理文绿色高档生活用纸项目在东莞洪梅奠基并正式动工。据悉，该项目总投资30亿元，是通过异地购买产能的方式在厂区南面建设4条5万t的高档生活用纸生产线，预计2018年12月建成投产。

该项目建成投产后，预计年产高档生活用纸原纸、高档生活用纸、厨房用纸、纸质妇幼卫生用品和纸质个人卫生用品18万t，高档纸尿裤5亿片，高档纸尿片、湿纸巾和卸妆纸共10亿片，预计年产值为30亿元。

目前，项目一期正在进行有关设施的施工建设，主要建设造纸车间、后加工车间、成品仓库与卷纸仓库各一间及其相关设备的安装。按计划项目一期2017年8月完成相关前期审批手续并动工建设，2018年7月竣工验收，2018年12月建成投产。

（雕龙）

巴斯夫推出其新开发的食品接触纸板涂布产品

可持续发展和食品安全近来已成为包装行业日益突出的话题。在亚洲市场，人们对食品包装涂层的要求正不断提高。通常，食品级包装材料要求符合美国食品药品监督管理局（FDA）和德国联邦风险评估研究所（BfR）的规定。不过，中国最近制定了新的食品安全法规。中国食品接触材料（FCM）的新食品安全标准GB 9685—2008（GB 9685），其中对食品容器和包装材料中使用添加剂的卫生标准进行了具体规定。

如果在FCM中添加特定的食品接触添加剂，GB 9685建议公司应进行检查，并确认所需的测试项目。除此之外，传统的VOC（挥发性有机成分）测量是基于21个组分，现在为26个组分。

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（于娟）