強化混凝-強化缺氧水解酸化-SBR處理麥草制漿中段廢水

黃建成 孫根行 李 敏

(1.嘉興市中法環保節能科技有限公司,浙江嘉興,314008;2.陜西科技大學廢水資源化研究所,陜西西安,710021)

強化混凝-強化缺氧水解酸化-SBR處理麥草制漿中段廢水

黃建成1,2孫根行2李 敏2

(1.嘉興市中法環保節能科技有限公司,浙江嘉興,314008;2.陜西科技大學廢水資源化研究所,陜西西安,710021)

采用“強化混凝-強化缺氧水解酸化-SBR”處理麥草制漿中段廢水,介紹該工藝的流程和主要技術參數。結果表明,該工藝能有效去除麥草制漿中段廢水中的 CODCr和色度,當進水 CODCr為1600～2300 mg/L,色度為 500～600倍時,最終出水 CODCr為 130～150 mg/L,色度為 50倍以下,達到了 GB3544—2008《制漿造紙工業水污染物排放標準》的要求。

麥草漿中段廢水;SUST-TF;強化水解酸化;SBR

隨著更加嚴格的 GB3544—2008《制漿造紙工業水污染物排放標準》的實施,含有大量木質素的麥草制漿廢水的處理成為制漿造紙企業的最大難題。

針對麥草制漿造紙企業廢水處理存在的問題,以鋼鐵酸洗廢液為主要原料制備的混凝劑 SUST-TF具備很強的木質素吸附功能,能去除大部分木質素、氯化木素和懸浮物,作為中段廢水的一級強化混凝劑,使 CODCr去除率在 52%～60%,色度去除率 90%以上,強化混凝出水 CODCr在 750～850 mg/L之間,BOD5/CODCr由 0.27～0.31提高到 0.35～0.39。采用缺氧水解酸化工藝進一步去除部分污染物,提高廢水可生化性,同時降低廢水毒性,后端接 SBR (序批式活性污泥法)工藝,最終出水可達到 GB3544—2008《制漿造紙工業水污染物排放標準》要求。

1 廢水水質、水量及排放標準

對陜西省西安市周邊若干麥草制漿造紙企業進行中段水水質調查后,選取陜西省境內麥草制漿造紙規模最大、廢水最具代表性的漢興紙業中段廢水作為實驗進水。經過連續 1周的跟蹤調查和水質檢測,確定進水水質和排放標準如表1所示[1]。

2 工藝流程及說明

2.1 設計思路[2]

(1)多數麥草制漿企業已建廢水處理工程,本設計要求改造條件簡便、可行。

表1 進水水質和排放標準

(2)麥草漿中段水處理原來設計工藝為“初沉池-水解酸化池-好氧生化池”,本設計采用的工藝要求改造投資省,保留并充分利用原處理池,不會對原構筑物進行大改動。

(3)廢水中含有大量的生物難降解大分子木質素,造成廢水中的可生化性差,BOD5/CODCr為 0.27～0.31,為此引入強化混凝工藝去除大部分木質素和強化水解酸化工藝,提高廢水可生化性,有利于 SBR工藝對污染物的去除。

(4)水解酸化池中常存在水解酸化細菌流失、水解酸化細菌生存環境不佳的不利因素,本設計采用高效彈性填料緩解水解酸化細菌的流失,同時采用利用活性污泥回流進入水解酸化池中,利用好氧活性污泥消耗多余溶解氧,保證水解酸化池 DO (溶解氧)濃度在 0～0.5 mg/L。

(5)由于執行標準更加嚴格,處理成本必然上升。本設計采用的工藝必須控制運行成本,在原來的基礎上增加 0.3～0.5元 /t廢水。

2.2 工藝流程

圖1 廢水處理工藝流程

2.3 工藝流程解釋

2.3.1 斜網過濾器

斜網過濾主要為截留回收部分細小纖維的同時去除部分不溶性 CODCr。來自車間的水進入斜網中間槽后自流進入斜網后部分纖維被截流,廢水經由斜網底部進入混凝池。并定期用最終出水沖洗斜網,防止斜網被纖維堵塞,并將截流下來的纖維收集并回用。

2.3.2 SUST-TF強化混凝

強化混凝技術通過大量絮體的吸附電中和和絮團卷掃作用[3],去除大部分的木質素、氯化木素和懸浮物 (殘留的細小纖維和半纖維)等大分子物質。來自各個工段的廢水經格柵、斜網過濾器處理后去除部分懸浮物后,經由提升泵進混凝沉淀池;SUST-TF為一種鐵類復合絮凝劑,吸附性能強,性質穩定,固液分離效果好;采用強化混凝技術,投加混凝劑 SUST-TF,使其在與廢水進行接觸 20 min后進入沉淀池,使混凝沉淀單元獲得最佳 CODCr、色度和木素去除效果,上清液自流進入水解酸化池。

2.3.3 強化缺氧水解酸化

強化缺氧水解酸化是在缺氧水解酸化的基礎上引入高效果彈性填料緩解水解酸化細菌的流失,增加水解酸化強度,提高水解酸化效率[4]。同時回流 SBR池的活性污泥,控制水解酸化細菌中的 DO(溶解氧)濃度,使水解酸化池中的細菌獲得較佳的生存環境。

2.3.4 SBR(序批式活性污泥法)

序批式活性污泥法好氧處理工藝采用進水、曝氣、沉淀、潷水、靜置方式運行,能抑制污泥膨脹的發生,同時能借助進出水 CODCr濃度梯度較快去除廢水中可被生化降解的 COD (CODBD)[5]。混凝沉淀出水自流進入 SBR池,SBR采用非限制曝氣方式運行,經過曝氣后,實現 CODCr小于 150 mg/L排出。

3 主要處理單元設計與運行參數

3.1 斜網過濾器

采用 80目防腐斜網過濾器,斜網固定支架采用不銹鋼;設計表面負荷 0.8 m3/(m2·h),最大水力負荷時設計表面負荷 1.2 m3/(m2·h),坡度為 45°,沖洗水泵水量 ∶進水水量 =1∶15～1∶22.5。

3.2 混凝沉淀池

混凝池設置于斜網過濾基礎下,池口設置垃圾攔截網,防止垃圾和碎石堵塞混凝池;混凝池水力停留時間為 15～22.5 min,水力攪拌強度為 30～40 r/min;SUST-TF溶液投加量 0.08%～0.10%;沉淀池采用輻流沉淀池,由于采用鐵類絮凝劑 SUST-TF,固液分離快且徹底,設計表面負荷 2～3 m3/(m2·h),水力停留時間 1～1.5 h。

3.3 強化缺氧水解酸化池

水解酸化池為完全混合式連續進水方形池,設計水力停留時間為 8 h,表面負荷為 18 m3/(m2·d),設計填料比例為 0.6,污泥濃度為 4000 mg/L,活性污泥有機負荷為 0.56～0.63 kg CODCr/(kgmLss·d)。

3.4 SBR池

池子分 3格,空間上為完全混合式,時間上為推流式設計。設計水力停留時間 24 h,表面負荷6 m3/(m2·d),設計污泥濃度為 3800 mg/L,活性污泥負荷 0.07～0.08 kgBOD5/(kgmLss·d),污泥齡 25天。

運行方式為:單次進水約占 SBR池的 1/3,采用非限制曝氣運行,運行周期 8 h,進水曝氣 2.5～2.7 h,曝氣 3.5～3.3 h,沉淀潷水 2 h。

4 結果與討論

該廢水處理工藝從 2007年 7月開始實驗,為縮短系統啟動時間,水解酸化工藝彈性填料采用淀粉糊預掛膜,兩個月后生長出水解酸化細菌后進入系統進行馴化,SBR工藝采用漢興紙業廢水廠剩余污泥作為接種污泥 , 按進水 CODCr∶N∶P=250∶5∶1進行 N、P等元素的補加。污泥培養成熟并出水穩定后進行數據檢測,運行 3個月,系統穩定且各項指標均能達到GB3544—2008《制漿造紙工業水污染排放標準》。運行結果見表2。

運行過程中,發現以下幾點對系統高效、穩定運行和保證出水達標排放起重要作用。

(1)強化混凝技術通過大量絮體的吸附和絮團卷掃作用,使 CODCr去除率由原來的 25%～31%提高到52%～60%,出水色度 80倍以下,減輕了后續工序的處理壓力;同時 SUST-TF去除了大部分的 SS、木質素和氯化木素,廢水毒性降低,可生化性得到提高,出水 BOB5/CODCr由原來的 0.27～0.31提高到 0.35～0.39。

(2)本方案采用強化缺氧水解酸化工藝處理草漿中段廢水,經過處理后,發現水解酸化濁度比較低,SBR出水濁度為 15～25 NTU,屬正常范圍;該工藝能有效提高廢水可生化性,出水的 BOD5/CODCr達到 0.48,有利于 SBR降解有機物。同時在工藝實驗中,系統從未發生污泥膨脹現象,這主要是活性污泥回流進入水解酸化池,抑制了絲狀細菌的繁殖。

(3)SBR是一種公認適宜處理有毒、有害或難降解有機廢水的好氧生物處理工藝[8]。為使出水達到排放標準,必須要降低活性污泥的有機負荷。研究給出了在該工藝條件下的最佳有機負荷為 0.07～0.08 kg BOD5/(kgmLss·d),污泥齡 25天。

表2 系統運行結果 (平均數據)

由于一級強化混凝單元將產生大量的污泥,每萬噸水產生干污泥量約為 6～8 t,在中段廢水處理中應該著重考慮。處理混凝污泥一般有 3種,企業可以根據自身情況選擇 1種或多種相結合的方法解決[2]:

(1)根據廢棄物資源化原則,建議將強化混凝產生污泥作為本企業或另一企業的瓦楞紙填充料,節約企業原料成本的同時還保護環境。

(2)制漿造紙企業可將該混凝沉淀污泥和生化處理剩余污泥堆肥后作為作為有機肥料,在減少化肥施用量的同時,還保持土壤肥力。

(3)根據廢棄物資源化和無害化原則,可以將混凝污泥作為磚頭水泥等建筑材料的填加劑。

5 結 論

5.1 以“強化混凝-強化缺氧水解酸化-SBR”工藝組合處理麥草制漿中段廢水,對傳統工藝稍加改進即可,運行費用低,為 0.9～1.1元 /t廢水,處理效果好 ,CODCr≤150 mg/L。

5.2 混凝劑 SUST-TF對制漿中段廢水色度和 CODCr都有很好的去除效果,同時大部分木素被去除,提高了廢水的可生化性;混凝出水殘留的鐵作為細菌的微量元素能提高生物處理單元 CODCr的去除效率,是制漿造紙廢水處理的理想藥劑。

5.3 強化缺氧水解酸化-SBR工藝能有效去除廢水中污染物。抑制污泥膨脹是系統高效、穩定運行的關鍵。SBR較低污泥有機負荷設計保證出水達到GB3544—2008《制漿造紙工業水污染排放標準》。

[1] 黃建成,孫根行,王子坤.“強化混凝-SBR-微絮凝氣浮”處理麥草制漿中段廢水[J].中國造紙,2009,28(6):42.

[2] Edzwald J K,Tobiason J E.Enhanced Coagulation:US Requirement and A Broader View[J].Water Science&Technology,1999,40(9):63.

[3] 周世毅,毛俊琦.強化缺氧酸化工藝途徑的探討[J].給水排水,2003,29(2):42.

[4] 張 統,方小軍,張志仁.SBR及其變法污水處理與回用技術

[M].北京:化學工業出版社,2003.

[5] 常 青.水處理絮凝學 [M].北京:化學工業出版社,2003.

[6] 趙 宇,方戰強,陳中豪,等.殘氯對漂白廢水毒性測試的影響[J].中國造紙,2006,25(3):1.

[7] 李 娜,李志健.SBR處理堿法草漿中段廢水的研究[J].中國造紙,2005,24(12):69.

Treatment of the Effluent from Washing/Screen ing/Bleaching ofW heat PulpM ill by Using Enhanced Coagulation-enhanced Hydrolytic Acidification-SBR Process

HUANG Jian-cheng1,2,＊SUN Gen-xing2L IMin2
(1.Jiaxing Zhongfa Environmental Protection and Energy Saving Technology Co.,Ltd.,Jiaxing,Zhejiang Province,314008;2.The Institute of Sewage Resourcizition,ShaanxiUniversity of Science﹠ Technology,Xi′an,Shaanxi Province,710021)

The process and key technical parameters of enhanced coagulation-enhanced hydrolytic acidification-SBR processwhich is used to treat the effluent from washing/screening/bleaching of wheat pulp mill is presented.The process can effectively remove CODCrand color from the effluent.The CODCrand color can be reduced from 1600～2300 mg/L and 500～600 times to 130～150 mg/L and less than 50 times respectively after the treatment,which achieves the requirementsof“discharge standardsofwaterpollutant for Pulp and paper industry”(GB3544—2008).

the effluent from washing/screening/bleaching ofwheat pulp mill;SUST-TF;enhanced hydrolytic acidification;SBR

X793

B

0254-508X(2010)04-0053-03

黃建成先生,碩士;主要研究方向:輕工業污染治理與水處理藥劑。

(＊E-mail:hjcblack@qq.com)

2009-09-01(修改稿)

(責任編輯:常 青)