黃建成 孫根行 李 敏

(1.嘉興市中法環(huán)保節(jié)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(huán)保節(jié)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(shù)參數(shù)。結(jié)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(yè)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(yè)水污染物排放標準》的實施,含有大量木質(zhì)素的麥草制漿廢水的處理成為制漿造紙企業(yè)的最大難題。

針對麥草制漿造紙企業(yè)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(zhì)素吸附功能,能去除大部分木質(zhì)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(yè)水污染物排放標準》要求。

1 廢水水質(zhì)、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(yè)進行中段水水質(zhì)調(diào)查后,選取陜西省境內(nèi)麥草制漿造紙規(guī)模最大、廢水最具代表性的漢興紙業(yè)中段廢水作為實驗進水。經(jīng)過連續(xù) 1周的跟蹤調(diào)查和水質(zhì)檢測,確定進水水質(zhì)和排放標準如表1所示[1]。

2 工藝流程及說明

2.1 設(shè)計思路[2]

(1)多數(shù)麥草制漿企業(yè)已建廢水處理工程,本設(shè)計要求改造條件簡便、可行。

表1 進水水質(zhì)和排放標準

(2)麥草漿中段水處理原來設(shè)計工藝為“初沉池-水解酸化池-好氧生化池”,本設(shè)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(gòu)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(zhì)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(zhì)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(huán)境不佳的不利因素,本設(shè)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(zhí)行標準更加嚴格,處理成本必然上升。本設(shè)計采用的工藝必須控制運行成本,在原來的基礎(chǔ)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(wǎng)過濾器

斜網(wǎng)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(wǎng)中間槽后自流進入斜網(wǎng)后部分纖維被截流,廢水經(jīng)由斜網(wǎng)底部進入混凝池。并定期用最終出水沖洗斜網(wǎng),防止斜網(wǎng)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(shù)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(zhì)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(zhì)。來自各個工段的廢水經(jīng)格柵、斜網(wǎng)過濾器處理后去除部分懸浮物后,經(jīng)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(zhì)穩(wěn)定,固液分離效果好;采用強化混凝技術(shù),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(chǔ)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(huán)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(fā)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]?；炷恋沓鏊粤鬟M入 SBR池,SBR采用非限制曝氣方式運行,經(jīng)過曝氣后,實現(xiàn) CODCr小于 150 mg/L排出。

3 主要處理單元設(shè)計與運行參數(shù)

3.1 斜網(wǎng)過濾器

采用 80目防腐斜網(wǎng)過濾器,斜網(wǎng)固定支架采用不銹鋼;設(shè)計表面負荷 0.8 m3/(m2·h),最大水力負荷時設(shè)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(shè)置于斜網(wǎng)過濾基礎(chǔ)下,池口設(shè)置垃圾攔截網(wǎng),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(shè)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(xù)進水方形池,設(shè)計水力停留時間為 8 h,表面負荷為 18 m3/(m2·d),設(shè)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(shè)計。設(shè)計水力停留時間 24 h,表面負荷6 m3/(m2·d),設(shè)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(jié)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(tǒng)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(tǒng)進行馴化,SBR工藝采用漢興紙業(yè)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(yǎng)成熟并出水穩(wěn)定后進行數(shù)據(jù)檢測,運行 3個月,系統(tǒng)穩(wěn)定且各項指標均能達到GB3544—2008《制漿造紙工業(yè)水污染排放標準》。運行結(jié)果見表2。

運行過程中,發(fā)現(xiàn)以下幾點對系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運行和保證出水達標排放起重要作用。

(1)強化混凝技術(shù)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(xù)工序的處理壓力;同時 SUST-TF去除了大部分的 SS、木質(zhì)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(jīng)過處理后,發(fā)現(xiàn)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(tǒng)從未發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)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(tǒng)運行結(jié)果 (平均數(shù)據(jù))

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

(1)根據(jù)廢棄物資源化原則,建議將強化混凝產(chǎn)生污泥作為本企業(yè)或另一企業(yè)的瓦楞紙?zhí)畛淞?節(jié)約企業(yè)原料成本的同時還保護環(huán)境。

(2)制漿造紙企業(yè)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(jù)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(jié) 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(tǒng)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(tǒng)高效、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。SBR較低污泥有機負荷設(shè)計保證出水達到GB3544—2008《制漿造紙工業(yè)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(tǒng),方小軍,張志仁.SBR及其變法污水處理與回用技術(shù)

[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.

[5] 常 青.水處理絮凝學 [M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.

[6] 趙 宇,方戰(zhàn)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(yè)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)