水解酸化_接触氧化处理造纸中段废水

1、研究论文中段废水处理水解酸化-接触氧化处理造纸中段废水谷为民李天昕(北京科技大学, 北京, 100083摘要:在实验室采用简单预处理2水解酸化2生物接触氧化工艺对麦草制浆造纸中段废水进行模拟研究, 以确定厌氧、好氧生化反应器的最佳运行参数和运行影响因素。结果表明, 采用本工艺处理COD Cr 值为2400mg/L 的造纸中段废水, 出水达到国家G B 35442001排放标准。关键词:造纸中段废水; 水解酸化; 接触氧化; 废水处理中图分类号:X 793文献标识码:A 文章编号:02542508X (2005 0320021203作者简介:谷为民先生,硕士; 主要研究方向:工业废水污染控制。造

2、纸厂的中段废水一般包括洗筛废水、漂白废水和剩余白水。其主要污染物为蒸煮残液、漂白过程溶出物及细小纤维。大113排放标准处理后的废水要求达到造纸工业水污染物排放(G 标准B 35442001 中的非木浆漂白标准, 即pH 值69,C OD Cr 含量<450mg/L ,BOD 5含量<100mg/L 。2废水处理工艺流程多数纸厂的黑液经回收治理后, 中段废水仍占造纸厂污染负荷的10%20%122, 虽然现有的废水处理技术基本上能满足需要, 然而要切实做到处理效果好、工程投资少、运行费用低、操作稳定可靠并不易达到。因此, 选用经济有效的治理方案, 具有十分重要的意义。山东某造纸厂, 日

3、排放中段废水1万t , 原水C OD Cr 含量>2000mg/L 。为取得较好的污染治理效果经多种方案比较并结合现场情况, 确定以“预处理2水解酸化2接触氧化”为主的处理工艺, 工艺流程如图1所示。该工艺具有以下特点:布局紧凑、合理, 充分利用地形, 废水经一次提升后, 靠重力自流进入后续处理段; 预处理阶段, 通过投加少量混凝药剂控制水体中无机盐和大量可见悬浮物, 既避免完全物化法的投药量过高的问题, 又降低了后续生化治理阶段的处理负荷; 水解酸化池, 操作管理简单, 可以大幅度提高废水可生化处理性, 耐冲击负荷能力强3; 接触氧化池, 通过挂接填料上的生物膜降解污染物, 该单元较之

4、其他好氧工艺维护简单, 能源消耗少, 剩余污泥量低; 沉淀池, 对出水进行沉淀, 截留其中细小的悬浮物, 保证出水水质 。并同时控制工程投资, 采用水解酸化2接触氧化的生化工艺流程进行了模拟实验。1现有状况111企业规模山东某造纸厂以麦草为生产原料, 采用碱法制浆工艺生产文化用纸, 年制浆能力215万t 、抄纸能力316万t 。该厂日均排放中段废水约1万t , 该废水大部分来自黑液治理后的出水和漂白废水, 其余为少量生产工段排水。112水质指标图1废水处理工艺流程经过对原水的检测, 其水质指标为:C OD Cr 含量<2400mg/L ,BOD 5含量<600mg/L ,SS 含量

5、<150mg/L , pH 值67。水体中含有大量的木素、半纤维素、糖类3废水处理工艺模拟实验及其他溶解性物质(残碱、无机盐、挥发酸、氨氮等 , 而且BOD 5/C OD Cr <013, 废水可生化处理性较差。因此, 废水的低成本生化治理难度较大。中国造纸2005年第24卷第3期通过实验室模拟反应器, 对所采用的污染治理流程进行各项运行参数研究, 确定实际运行的最优条收稿日期:2004209213(修改稿21研究论文件。311实验装置实验装置如图2所示。设计流程中的预处理段采用人工制水, 通过蠕动泵恒流进入实验装置。水解酸化器采用了单体结构, 为保证其水解酸化条件, 整个装置为半

6、密封设计, 并模拟实际工况中的潜水搅拌器加装了搅拌叶轮, 提高污水与厌氧污泥的接触程度。生物接触氧化器为方形容器, 进水端一侧装有倒流隔板, 底部进行微孔曝气, 内置亲水性立体填料, 进行微孔曝气时, 空气从微孔曝气器的微孔中形成小气泡, 在填料中上升。装置后部串联了出水沉淀器, 对最后出水进行沉淀, 去除其中的细小悬浮物 。表1不同造纸中段废水比例对处理效果的影响进水厌氧出水好氧出水中段废水COD Cr /BOD 5COD Cr /BOD 5COD Cr /BOD 5比例/%/mg L -1/mg L -1/mg L -1102040701001560/4101359/3521497/390

7、1512/3951508/3801169/4121215/3901185/3681261/40894014/3207714/136715/168315/2310112/3117410/50出水pH 值814813813815813COD Cr 总去除率/%95109510941493138815注实验温度20, 全程水力停留时间定30h , 前部预处理阶段出水COD Cr 含量为1500mg/L 左右由表1可以看出, 随着中段废水比例的不断提高, 对水解酸化阶段出水处理效果影响不大。同时进一步的检测指标表明, 该阶段对水体的可生化处理性的提高起到了较好的促进作用, 驯化结束后的水解酸化阶段可以

8、将水体的BOD 5/C OD Cr 值(中段废水比例100% 由初始的0125提高到最终的0134, 基本达到了本单元预期的设计目标; 接触氧化单元的出水C OD Cr 值不断增加, 最终稳定到预定出水污染物达标排放指标范围之内。412接触氧化阶段C OD 容积负荷对处理效果的影响C OD 容积负荷的高低直接影响工程设计中各构筑物的水力停留时间, 决定了最终的基建费用, 并直图2实验装置简图接影响污染物去除效果。实验过程中通过调整进水流速和反应器容积, 改变系统的容积负荷, 并维持接触氧化器中溶解氧含量为310mg/L 。由表2可以看出, 接触氧化器的C OD 容积负荷对C OD Cr 的去除

9、率有明显影响,C OD 容积负荷在1112kg/m 3d 时, 可以达到最高的C OD Cr 去除率。过低的C OD312预处理过程预处理段主要通过PAC 2PAM 混凝沉淀的方法对水中大量的可絮凝沉淀物进行前期处理, 从而有效降低后续装置的污染处理负荷, 提高生化处理效率。313生化反应器运行接种污泥取自市政污水处理厂的污泥硝化池(厌氧 和生化曝气池(好氧 。生化反应器在室温下启动, 厌氧污泥直接投入水解酸化器并进水培养; 好氧污泥闷曝24h 后开始进水培养, 整个反应系统开始全程运行。初始阶段采用配置的营养液代替造纸废水泵入实验装置, 并模拟原有市政污水C OD Cr 含量, 保证活性微生

10、物的存活。之后逐渐提高营养液中造纸废水的浓度, 直至完全以造纸中段废水维持微生物生长, 期间随时观察实验装置内活性微生物的生长情况。4实验结果分析411C OD Cr 去除效果容积负荷条件, 微生物生长速度下降, 导致污染处理效率降低, 工程投资增加; 当C OD 容积负荷值超过1150kg/m 3d , 出水的C OD Cr 值有一定升高; 在C OD 容积负荷达到210kg/m 3d 时, 虽仍然可以保持出水的C OD Cr 含量在300mg/L 之下, 但此时接触氧化池体内生物膜脱落比较严重, 出水的S VI 显著增高, 这些脱落的悬浮物进入后部二沉池后, 将最终增加水体的C OD Cr

11、 值。最终确定接触氧化池内C OD 容积负荷值为1140kg/(m 3d , 此时出水C OD Cr 值稳定在250mg/L 左右。表2接触氧化COD 容积负荷对处理效果的影响容积负荷/kg m -3d -1COD Cr 去除率/%-1015179124501828811561112931285114388801173841624521047318342反应器启动阶段, 通过不断提高进水中实际造纸废水的比例, 逐渐增加中段废水C OD Cr 负荷。造纸中段废水配比对处理效果的影响如表1所示。22413曝气量对处理效果的影响控制生物接触氧化池的进水C OD Cr 含量为1600mg/L , C

12、OD 容积负荷1140kg/m 3d , 温度25, 填China Pulp &Paper Vol 124, No 13, 2005研究论文料挂接密度为64个/m 2。待整个系统运行稳定后, 通过改变鼓风机的曝气量, 在不同气水比条件下测试出水C OD Cr 值, 结果见表3。表3曝气量对处理效果的影响气水比好氧进水COD Cr 含量/mg L -1好氧出水COD Cr 含量/mg L -1COD Cr 去除率/%出水溶解氧含量/mg L -1511630521106813211101162332410801031215116373011481163152011683148139112

13、4182511670247128512511去除率降低, 出水水质变差, 不能满足出水要求。同时看出, 单一缺乏N 或P , 出水水质均较差。一般认为, 厌氧法中C N P 控制在(200300 51为宜4。此值高于好氧法中的10051, 这与厌氧微生物对C 养分的利用率比好氧微生物低有关。在C 、N 、P 比例中, C 、N 比例对厌氧消化的影响更为重要。在厌氧处理时提供N 源, 除满足合成菌体所需之外, 还有利于提高反应器的缓冲能力。若N 源不足, 即C 、N 比太高, 则不仅厌氧菌增殖缓慢, 而且消化液的缓由表3可见, 最佳曝气量的气水比为201, 此时C OD Cr 去除率最高。当曝气

14、量小于该值时, C OD Cr 去除率随曝气量增大而增大; 当曝气量大于该值时, C OD Cr 去除率随曝气量的增大而减小。同时发现, 当气水比在101151范围内处理效果变化不大, 出水溶解氧含量也几乎相同, 实际工程中可以在此范围内适当调整降低能耗。出水溶解氧含量的变化情况, 可以作为工程运行中接触氧化阶段曝气情况是否正常的检测标准, 从而简化操作。414水体营养物比例对处理效果的影响由于造纸中段废水中含有大量难降解的木素及其衍生物, 同时缺少N 源和P 源, 极易造成微生物的生长失衡, 从而表现为生物膜更新困难、出水水质不稳定等。实验通过改变进水中C 、N 、P 的比例, 比较不同营养

15、物比例下C OD Cr 的去除率, 确定C 、N 、P 的最佳值, 各项营养物指标依次按进水的C OD Cr 、尿素和KH 2PO 4浓度计算, 结果如表4所示。表4营养物比例对处理效果的影响C N P2005118951542320108311400511919165335816811320001200501871167141614771718821688361108018冲能力降低, pH 值容易下降, 实际工程中应尽快加大回流污泥量, 稳定微生物的生长环境。最终确定生化系统最佳营养物比例为C N P =20051。5结论511造纸中段废水经过前期简单预处理, 可结合水解酸化2接触氧化工艺

16、对废水进行处理。在实验室采用简单混凝预处理2水解酸化2接触氧化工艺技术对某造纸厂中段废水进行去除C OD Cr 的模拟实验, 取得了良好效果。512通过生化工艺参数优化, 得出了生化处理该中段废水的好氧处理段最佳C OD 容积负荷为1140kg/(m 3d , 最大进水C OD Cr 含量为1895mg/L , 最佳C N P 值为20051, 最佳曝气气水比例201。在此条件下, 出水C OD Cr 含量为31415mg/L ,BOD 5含量为8815mg/L , 达到了造纸工业污染物(G B 35442001 排放标准。参考文献1唐受印, 等1水处理工程师手册M1北京:化学工业出版社,20

17、002林开荣, 等1造纸工业环境保护概论M1北京:中国轻工业出版厌氧进水COD Cr 含量/mg L -1好氧进水COD Cr 含量/mg L -1好氧出水COD Cr 含量/mg L -1COD Cr 总去除率/%社,19923江萍, 黎俊1生物接触氧化法处理有机废水的进展J1环境与开发,2000(4 :64张珂, 周思毅1造纸工业蒸煮废液的综合利用与污染防治技术M1北京:中国轻工业出版社,1992由表4可见:当N 、P 减少时, 生化系统C OD CrT reatment of the Combined E ffluents from W ashing/Screening/B leachi

18、ng by H ydrolysis and Bio 2Contact OxidationG U Wei 2min 3LI T ian 2xin(Environmental Department o f Univer sity o f Science and Technology Beijing , Beijing , 1000833E 2mail :guerll163. comAbstract :Labstudy of treatment of the combined effluents from washing ,screening ,bleaching plants by simple pretreatment ,hydrolysis acidification and bio 2contact oxidation process was carried out in order to decide the optimum running parameters in anaerobic and aerobic bio 2reactors 1Experiment results showed that the effluent with 2400mg/L C OD C