纖維素廢水處理的技術開發

張銀新

纖維素廢水處理的技術開發

張銀新

（濟南靈秀環保科技有限公司，山東 濟南 250100）

纖維素是一種高分子化合物，廣泛應用于建材、食品、醫藥、化工等領域，其廢水具有COD濃度高、含鹽量高、廢水可生化性差等特點。通過采用蒸發、厭氧、好氧、曝氣生物濾池、臭氧氧化相結合工藝對纖維素廢水進行研究，探索出一條專門處理纖維素廢水的技術路線，為纖維素廢水處理提供有效的技術支持。

纖維素；纖維素廢水；蒸發；臭氧氧化

纖維素是一種乳白色或者白色的化工原料，由精制棉提煉后續化工產品。該產品廣泛應用于建材、食品、醫藥、化工等領域。其廢水具有高鹽、高COD、生化性差等特點，屬于典型的“三高”廢水，該廢水處理難度大，一直影響了該行業的發展。近年來，國內外有很多關于纖維素廢水處理的相關研究，主要技術工藝有微電解、芬頓催化氧化、臭氧催化氧化、UASB、IC、接觸氧化工藝等。

本文通過蒸發-厭氧-好氧-曝氣生物濾池工藝進行相關結合，有效地降低廢水的濃度，實現廢水的達標排放，為纖維素行業的發展奠定良好的基礎。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：加熱套、臭氧發生器、圓底燒瓶、冷凝管、錐形瓶、真空泵、厭氧反應器、好氧反應器、曝氣生物濾池反應器、玻璃儀器等。

試劑：氫氧化鈉、硫酸亞鐵銨標準液、硫 酸-硫酸銀溶液（Ag2SO4-H2SO4溶液）、試亞鐵靈指示劑、重鉻酸鉀溶液、硫酸汞。

1.2 測試指標和測試方法

測試指標為COD；測試方法為重鉻酸鉀氧化法。

1.3 實驗處理工藝路線圖

本實驗采用蒸發預處理+生化+深度處理相結合的工藝對廢水進行處理，結合工程實際情況出發，具體工藝路線如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝路線

1.4 廢水來源及特性

實驗用廢水來自于山東某纖維素生產廢水，廢水COD為150 000 mg·L-1左右，鹽含量25%左右。

1.5 實驗步驟與方法

1）取5 L纖維素廢水放置于蒸發器中進行蒸發實驗，取蒸發冷凝廢水檢測廢水中COD、含鹽量及pH的變化。

2）取蒸發后廢水，采用自來水稀釋至COD在10 000 mg·L-1左右，放置于厭氧反應器中，觀察不同時間下廢水COD的變化曲線。

3）取厭氧后廢水，將廢水放置于好氧反應器中，控制廢水pH在7～8，溶解氧在2～3 mg·L-1，觀察不同時間下廢水COD的變化曲線。

4）取好氧后廢水，將廢水放置于曝氣生物濾池反應器中，控制曝氣生物濾池濾料體積占總裝置的二分之一，溶解氧控制在3 mg·L-1左右，觀察不同反應時間下COD的去除效果。

5）將曝氣生物濾池出水放置于臭氧反應器中，觀察不同氧化時間下廢水COD的變化曲線。

2 結果與討論

2.1 蒸發對廢水COD 的去除效果

實現過程主要是為了模擬現場蒸發實驗，確定蒸發前后廢水COD的變化曲線，具體實驗結果如表1所示。

表1 蒸發前后水質對照表

由表1可以看出，蒸發之后廢水中大量有機物被去除掉，廢水中的鹽含量也大大降低。由于廢水中有機物低沸點物質較多，蒸發后廢水COD雖然大大降低，但是低沸點物質隨著蒸汽進入冷凝液中。通過蒸發實驗，廢水中大部分鹽類物質被去除掉，為后續生化處理奠定基礎。

2.2 厭氧處理對廢水COD去除的影響

采用自來水稀釋的方式，對廢水進行稀釋，稀釋后廢水COD在10 000 mg·L-1左右，工程應用時采用處理后出水對廢水進行稀釋。將廢水放置于厭氧反應器中，觀察不同時間下廢水COD的變化曲線，具體結果如圖2所示。

圖2 厭氧處理中COD與反應時間關系

由圖2可以看出，隨著厭氧反應時間的增加，廢水COD逐漸降低，當反應時間為40 h時，廢水中COD逐步趨于穩定狀態，此時廢水COD為 1 500 mg·L-1左右。反應時間40 h視為厭氧最佳反應時間。

隨著厭氧反應時間的增加，廢水中大部分易生化有機物被廢水中的厭氧菌給消耗掉，轉化成二氧化碳和水。隨著反應時間的繼續增加，廢水中一些不容易被厭氧消耗的有機物逐步停止了厭氧反應，導致廢水中有機物含量基本保持不變。但是這部分有機物在厭氧菌水解酸化的作用下逐步分解，大分子有機物被分解為小分子有機物，為后續好氧反應奠定基礎。

2.3 好氧處理對廢水COD去除的影響

取厭氧后廢水進行好氧生化實驗，控制好氧廢水pH為7～8，好氧反應器溫度在30 ℃左右，廢水中溶解氧為2～3 mg·L-1。觀察好氧反應過程中廢水COD與時間的變化曲線，具體結果如圖3所示。

圖3 好氧處理中時間與出水COD之間關系

由圖3可以看出，隨著時間的增加，廢水中COD會迅速被消耗掉，當反應時間為60 h時，廢水中有機物基本被消耗掉，此時廢水COD能夠穩定在 300 mg·L-1以下。反應時間60 h視為最佳反應時間。

好氧過程中，通過微生物菌膠團的作用，廢水中有機物被吸附，去除廢水中的大部分有機物，然后通過微生物的代謝作用，將廢水中部分有機物進行降解消耗。

在好氧裝置中會發生一系列的轉化作用，其主要轉化作用是通過曝氣裝置提供大量的游離氧，該游離氧為好氧菌膠團的繁殖提供有利氧環境，促使廢水中微生物大量繁殖。微生物在繁殖過程中需要依靠廢水中有機物作為其繁殖的營養物質，將廢水中的有機物轉化成二氧化碳和水，其中不被消耗的有機物就會作為剩余污泥形式隨著污泥增長而排出好氧反應器。

2.4 曝氣生物濾池對廢水COD去除的影響

曝氣生物濾池屬于廢水處理過程中的深度處理工藝，將廢水中微生物寄存在濾池填料中，通過填料的吸附作用，將廢水中有機物進行濃縮，濃縮后的有機物通過微生物的代謝作用，將有機物氧化成二氧化碳和水，具體結果如圖4所示。

由圖4可以看出，隨著反應時間的增加，廢水中有機物逐步降低，廢水出水水質能夠降低至COD 50 mg·L-1以下，出水能夠達到直排的標準。曝氣生物濾池中微生物屬于固定式微生物，不會隨著廢水的流動而消失，能夠實現廢水運行穩定的目的。

圖4 曝氣生物濾池時間與出水COD之間關系

2.5 臭氧氧化對廢水COD去除的影響

將曝氣生物濾池出水放置于臭氧發生器中，通過臭氧的氧化作用，降低廢水中COD的含量。臭氧氧化時間設置為30 min，實驗結果如表2所示。

表2 臭氧氧化前后水質對照表

通過上述氧化實驗數據發現，廢水中有機物已經基本被臭氧氧化掉，出水水質能夠穩定在 30 mg·L-1以下，能夠達到當地環保部門廢水提標的目的。

臭氧在廢水中能夠分離出氧自由基，該自由基具有非常強的氧化能力，能夠將廢水中大分子有機物氧化成小分子物質，并進一步氧化成二氧化碳和水，降低廢水中有機物的含量。

3 結論

1）通過實驗發現，采用蒸發-厭氧-好氧-曝氣生物濾池-臭氧氧化工藝能夠有效地去除廢水中的有機物，實現廢水出水COD達到30 mg·L-1以下的目的。

2）采用蒸發工藝能夠有效地去除廢水中的鹽分，并且廢水中有機物去除率達到40%。

3）采用厭氧處理工藝，能夠有效地去除廢水中有機物，出水COD能夠穩定在1 500 mg·L-1，最佳厭氧反應時間為40 h。

4）采用好氧工藝能夠有效地將廢水中COD穩定在300 mg·L-1以下，最佳反應時間為60 h。

5）采用曝氣生物濾池工藝能夠有效地將廢水COD穩定在50 mg·L-1以下，最佳反應時間為10 h。

6）采用臭氧氧化30 min，能夠有效地將廢水COD穩定在30 mg·L-1以下。

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Development of Cellulose Ether Wastewater Treatment Technology

(Jinan Lingxiu Environmental Protection Technology Co., Ltd., Jinan Shandong 250100, China）

Cellulose is a kind of high molecular compound.It is widely used in building materials, food, medicine, chemical industry and other fields.Cellulose wastewater has the characteristics of high concentration, high salt content and poor biodegradability.In this paper, the cellulose wastewater was studied by the combination of evaporation, anaerobic, aerobic, biological aerated filter and ozone oxidation.A technical route for the treatment of cellulose wastewater was explored, providing effective technical support for the treatment of cellulose wastewater.

Cellulose; Cellulose wastewater;Evaporation;Ozone oxidation

TQ085+.41

A

1004-0935（2022）02-0203-03

2021-08-10

張銀新（1986-），男，中級工程師，碩士，研究方向：水污染治理。