紙類產品耗用量多且用途廣泛，在我國臺灣，造紙工業面臨的問題以原料來源及環保問題(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，造紙原料相當倚重回收廢紙，而廢紙回收次數越多，其紙張纖維物理強度越薄弱。為保持一定的紙品質量，生產過程中經常增添各種化學藥劑，如紙力干強劑、濕強劑、淀粉、硫酸鋁、乳化松香皂等。因廢紙原料質量隨供貨商不同有很大的變化，以及化工藥品使用種類繁多，導致制造過程的廢水水質經常變異。

　　另外，為顧及環保需求，減少水資源的耗用，制造過程中的用水經常多次循環使用，在歐洲工業造紙單位耗水量為60m3/t，在臺灣減廢實績則達10m3/t;用水經循環使用多次后，紙機系統中濕端化學變量增多，水中污染物質如黏性物質亦漸增加，水質狀況愈加復雜。

　　造紙流程雖因原料與產品特性的不同而略有差異，但基本上可分為制漿及抄紙兩個系統，廢水亦主要來自制漿及抄紙單元，前者以制漿程序的散漿調成用水量最多，含大量纖維與懸浮固體物，水質較為單純，后者因添加大量抄紙化工藥品，還含有抄紙網部所流失的微細纖維、殘余抄紙藥劑及有機物質，水質復雜，一般造紙流程如圖1。

　　在抄紙的過程中，瞬間大量的排水致廢水量大幅變動、水中含大量懸浮固體物、高濃度有機物質以及復雜化工藥品等水質特性，經常導致廢水處理系統不穩定而影響放流水質。造紙廢水前處理大多采用化學混凝沉淀/加壓浮除法，主要原因在于化學混凝沉淀法操作簡易，而加壓浮除法的優點是能減少處理場的土地面積。早期因制程紙漿纖維保留不佳，使用加壓浮除兼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的初級處理效果。一般而言，初級沉淀池應能提供平均流量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流水中比重較高之無機質含量，可能導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。造紙廢水中因富含植物纖維質、醣、木質素等有機物，于循環水系統中被微生物代謝產生醣類及低分子量有機酸，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，致使生物處理系統容易引起如Sphaerotilus  natans、type 021N、type  1701等絲狀菌大量生長，導致污泥上浮、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小的生物膠羽漂浮，嚴重影響水質。

　　目前常見的曝氣系統采用低速表面曝氣機(LSSA)較多，此類型的曝氣機擁有巨大的曝氣轉輪，置于曝氣槽表面，電動機驅動經減速機將轉速減低后，帶動轉輪將廢水揚起。在廢水揚起形成液膜與空氣接觸后落入水體，以達成曝氣的效果。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，造成出流水水質不佳。此部份為造紙廠水處理廠出流水水質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設置位于曝氣槽槽底，利用文氏管原理，將循環水及空氣管輸送來的空氣送至混氣室中，由內噴嘴的逐縮管徑產生高流速，將空氣切割為微小的氣泡，經外噴嘴高速向曝氣水體輸送富含微細氣泡的氣液混合體，以達成曝氣的效果。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紊流，降低沉積于槽底的污泥數量。此系統可依曝氣槽的幾何形狀及曝氣或攪拌的需求設置，同時噴嘴角度可依需求調整。

　　本研究為在原曝氣槽設一旁通管引入經化學混凝沉淀后的出流水，設置一容積約50m3(尺寸為5m×2m×5mH，有效水深4.5m)的曝氣槽及表面負荷率為25m3/m2-day的終沉池一座，回流污泥比設定為100%。曝氣槽中設于一組噴射式曝氣攪拌器，同時連接一組魯氏鼓風機提供氣源。在連續操作一個月后，逐日記錄SV30數據，以分析在設置噴射式曝氣攪拌系統與原使用低速表面曝氣器的污泥沉降情形的差異。

　　圖3 低速表面曝氣機與噴射式曝氣器在活性污泥沉降指數趨勢圖

　　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。以一個月的測試數據來看，低速表面曝氣機的SV30平均值為803，標準偏差為84.55;而噴射式曝氣攪拌設備的SV30平均值為614，標準偏差為147.39。由SV30的數據可知，使用噴射式曝氣攪拌設備的活性污泥具有最佳的沉降性，且本項數據包含有試車前一周水質不穩定及生物相轉化時的不穩定因素存在，故其標準偏差遠高于低速表面曝氣機。

　　由相關文獻指出，由于噴射式曝氣攪拌設備向曝氣槽提供最高的剪切力，使得水體中的活性污泥為生存于此環境下，形成較密致的污泥顆粒結構。同時造紙廢水在絲狀菌受剪切力作用極大，易受抑制，故污泥的沉降性較佳。依此配置噴射式曝氣攪拌系統，因其有較高的氧傳效率，可以節省動力耗用約15%。