造纸污水的处理(共9篇)
刘小平
(南华大学,环境与安全工程学院,2009级,湖南衡阳,421001)
摘要:废纸的回收具有良好的经济和社会效益,但废纸造纸产生的废水也会对环境造成污染。因此,为了使其产生的废水达标排放,应采用合理的处理技术。本文对废纸造纸废水污染特性、目前比较成熟的处理技术及零排放清洁生产工艺进行总结,并对废纸造纸处理技术的进一步发展提出建议。
关键词:废纸造纸废水;废水特点;处理现状引言
造纸废水具有污染物种类多、色度高、COD高和排放量大等特点。废水中含有大量的有机物质、悬浮物、致癌、致畸、致突变的有毒有害物质等,若不经有效处理而直接排放,将对人类的生存环境和自然界的生态平衡造成严重的破坏。制浆造纸废水中或多或少含有木素降解产物及其衍生物 包括氯化苯酚类(CPs)和五氯苯酚类(PCP)等对环境有着重大影响且已被美国 EPA[1]和欧盟决议2455/2001/EC[2]列为首要污染物的持久性有机物 它们都对环境有着严重的污染。造纸废水对水生生物不仅具有明显的急性和亚急性毒性而且具有遗传毒性和潜在的致癌性 能对水生生态系统产生严重危害 甚至通过食物链危及人体健康
[3]。
2纸浆造纸废水特点
废纸造纸废水主要产生于脱墨、洗涤、净化筛选、浓缩和抄纸系统。其废水的特性与原料结构、生产设备、工艺过程、产品品种、水资源及用水水质等因素有关,废水中含有的污染物主要有4类[4]:还原性物质,如木素、无机盐等;可生物降解物质,为半纤维素、树脂酸、低分子糖、醇、有机酸和腐性物质等;悬浮物,如细小纤维、无机填料等;色素类:如油墨、染料和木素等。不同废纸种类及不同制浆方法所产生的污染物总量不同[5],非脱墨再生纸厂废水的CODCr浓度为800~1500mg·L-
1、BOD5 浓度150~350mg·L-
1、TSS 浓度为900~1
200mg·L-1;脱墨再生纸厂废水的CODCr 浓度为200mg·L-
1、BOD5浓度为300~900mg·L-
1、TSS浓度为500~1500mg·L-1;另外,在一些使用次氯酸钠漂白废纸浆的废水中还发现有三氯甲烷,所以废纸造纸废水具有一定的毒性。
总结其主要特点如下:
(1)污染物浓度高。尤其是制浆生产线废水,含有大量的原料溶出物和化学添加剂,其 BOD5 浓度甚至高达 104mg/L 以上
(2)难降解有机物成分多,可生化性差。木素、纤维素类等物质采用活性污泥法难以降解。
(3)废水成分复杂。除原料溶出物外,有的还含有硫化物、油墨、絮凝剂等对生化处理不利的化学品。
(4)废水流量和负荷波动幅度大,并伴有纤维、化学品溢泄。在有多条生产线的工厂这种现象更明显。水量和负荷波动对生化处理系统的稳定运行非常不利
[6,7]。废纸造纸废水处理技术
目前废纸造纸废水的处理方法有物理法、化学法、生物法和物理化学法,实际应用的工艺往往是几种方法组合而成。但由于废纸来源、产品用途及生产工艺各异,废水水质差异较大,因此废纸造纸厂废水的处理也必须根据各企业废水水质的特点进行设计。
3.1 物理处理方法
通过物理作用来清除废水中的污染物称为物理处理法 物理处理法主要有气浮法 过滤法和挤压法等。
目前,在我国用得最多、效果较好的气浮法是浅层气浮法。其气浮进水器为一圆形槽,有效水深只有420mm。进水配水器和出水集水器为同时旋转的行走架,进水和出水的流速相同,这样就使槽体内的水体相对静止,水流速度为零,避免了水流扰动,固体物的悬浮和沉降在静态下垂直进行,极大地提高净水效率废水在净水器中的停留时间约3min,表面负荷达到10m3/(m2•h)溶气装置是一溶气管,其溶气机理是尽量使水流扰动,减少液膜阻力,以增大气液接触面积。
在结构上改变了进气方式,以提供能实现更大进流密度的结构。溶气时间约为l0s过流密度达到2200-2700m3/(m2•h)。广州造纸有限公司采用CQJ型超效浅层气浮净水器处理新闻纸机白水。结果表明,在混凝剂PAC和絮凝剂PAM用量分别为 400 mg/L和10-15 mg/L及气浮器入口SS为3234.0 mg/L、CODCr为3716.9 mg/L 时,SS和CODCr去除率分别为98.5和81.8。每台处理量5760m3/d,回收白水 4930 m3/d16。从这些数据可看出,浅层气浮处理造纸白水具有效率高、投资少及运行可靠的特点,是一种高效的废水处理设施。
德国曾有人用简易的圆盘和低能耗的压力设备过滤净化纸厂中的循环用水 ;在压力容器中缓慢旋转的圆盘和过滤层可使细小纤维分离,再用其他特殊装置在质量控制范围内将3种物质和1种废料分离开来[8]。
一般来说,物理法只能去除废水中的大颗粒物质,如进一步净化废水,还需更深度的处理。
3.2化学处理法
化学处理法主要是利用化学反应、转化、分离和回收处理废水中的污染物质。
(1)臭氧氧化法
吴忆宁等的实验表明 臭氧可以将造纸废水中部分有机物质氧化为CO2和 H2O;废水处理中,分别选定2、5、6、8、10、15和20min等与臭氧接触不同时间并控制不同的臭氧投加量,结果表明,随着臭氧投加量的增加COD去除率和废水可生化性均增加[9]易封萍采用臭氧-混凝法处理造纸废水CODCr悬浮物(SS)等主要污染物去除率均高达99%以上,各项指标超过一级排放标准,水质完全可以回收利用[10]。
(2)光催化氧化法
光催化氧化法是在特殊的光照射条件下发生的有机物参与的氧化分解反应,最终把有机物分解成无毒物质的处理方法。
锐钛型的TiO2 在紫外光的照射下能产生氧化性极强的羧基自由基,对所有的有机物几乎都氧化为CO2和H2O,且除净度高,降解速度快,无二次污染。用水解法制得的纳米级TiO2具有巨大的表面积和更强的紫外光吸收能力,因而具有更强的光催化降解能力,可快速将吸附在其表面的有机物分解掉,比普通的TiO2的降解率高40%。实验发现:CDD(2-氯代二恶英)在2h内降解了98.3%,DCDD(2,3-二氯代二恶英)PeCDD(1,2,3,7,8-五氯代二恶英)和OCDD(八氯代二恶英)在4h内分别降解了87.2%、84.6%和91.23%。生物法
4.1 好氧法
好氧法主要包括活性污泥法和生物膜法等两种方法。(1)性污泥法。SBR活性污泥废水处理制装造纸SBR(Sequencing Batch Reactor)即序批式反应器,是一种间歇式活性污泥处理系统,它已经成为一种简单可靠、经济有效和多功能的生化处理工艺,普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高,达到90~95%左右,COD去除率达到80%以上。(2)生物膜法。胡维超采用浸没式膜生物反应器S-MBR进行了造纸废水的中试处理试验,结果表明COD去除率高达95%。
4.2 厌氧法
厌氧生物处理技术是对普遍存在于自然界的微生物过程的人为控制与强化技术,是处理有机污染和废水的有效手段。造纸废水含大量有机物及难降解物质,适宜用厌氧法进行预处理。IC反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代高效厌氧反应器,它具有处理量大,投资少,处理效率高,抗冲击能力强,能耗低,占地省等优点,拥有良好的产业化发展前景,通过采用强制外循环IC反应器完成了造纸废水的启动研究,其COD去除率维持在73%-75%之间,其应用范围已成为废水厌氧生物处理的热点之一。
4.3 酶处理法
吴香波等研究了白腐菌采绒革盖菌Coriolusversicolor漆酶对木素聚合的影响,在有氧条件下,通过添加漆酶和少量ABTS介体到水样中,用紫外分光光度计测定了其中木素浓度变化,利用凝胶色谱法分析了酶催化聚合木素前后的分子量的变化,结果表明:酶处理6h以后,废水中木素浓度从93.1mg/L下降到17.2mg/L,酶处理2h以后,从造纸厂污水分离的木素的分子量从31251上升到58610,造纸废水中木素及其衍生物被聚合后通过絮凝沉淀除去,从而实现废水色度与COD降低,进而为造纸废水回用提供可能。
4.4土地处理法及污灌
土地处理法具有投资少。运行费用低。耗能少及处理效果高的特点[11]。张洪芬等根据扎龙自然保护区独特的地理、地质条件、研究采用土壤渗滤法处理排入湿地的造纸废水,并从技术和实践分析的角度对该地浅表部亚黏土渗滤的稳定性及可行性进行了探讨;结果表明,保护区地表层的亚黏土对造纸废水中各项污染物均有较好的去除效果,其 CODCr、BOD5、Cr6+、NH4+-N及TP的去除率分别达到了70%、84%、90%、78%及80%以上[12]。江苏双灯纸业有限公司利用稳定塘和苇田系统,对碱法稻草制浆造纸废水作深度处理;稳定塘出水CODCr去除率为70.5%,出水再灌溉芦苇,在苇田内废水进一步降解,同时又因蒸发、蒸腾而实现了封闭循环[13]。宝鸡陇县东南造纸厂采用物理化学法-生物塘-人工湿地联合技术处理制浆造纸废水,实践证明,此工艺经济合理,同时具有先进性和实用性[14]。余永东等介绍了地表漫流-地表流湿地工艺在处理废纸造纸生产废水中的应用;在进CODCr、SS浓度分别为454.18mg/L、369.28 mg/L时出水浓度分别达到34.72 mg/L和21mg/L二者去除率分别达到92.4%和94.3%[15]。5 结语
由于造纸废水组分复杂,污染物浓度高、可生化性差,单一的废水处理方法,难以达到排放标准,或废水处理成本高。通过多种技术的联合运用,可以实现造纸废水的达标排放,降低废水处理成本。
对于造纸废水,应针对造纸的生产过程,推行清洁生产。一是从生产过程的源头减少原辅材料的消耗,降低废水中污染物的浓度,二是通过对生产过程的控制,减少生产过程中废水和污染的产生,并通过生产过程的循环回用,实现废水污染物排放的最小及废水中污染物浓度的最低。
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造纸业是传统的用水大户, 也是造成水污染的重要污染源之一。目前, 我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居各类工业排放量的首位, 造纸工业对水环境的污染最为严重, 它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题, 也是我国工业废水进行达标处理的首要问题。据统计, 我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%, 其中处理排放达标量占造纸工业废水总排放量的49.3%, 排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%。近年经过多方不懈努力, 造纸工业水污染防治已取得了一定的成绩, 虽然纸及纸板产量逐年增加, 但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出, 造纸工业初步实现了“增产减污”的目标。
2008年6月, 国家环保部颁布了《制浆造纸工业水污染排放标准》 (GB3544-2008) 。新标准分2个排放等级, 将按3年时间分两阶段实施, 2008年8月1日至2011年7月1日为第一阶段, 2011年7月1日后为第二阶段, 第二阶段要求比第一阶段更高。新标准 (第一阶段) 较旧标准COD排放减量85%, BOD5排放减量81%, SS排放减量81%, AOX排放减量82%, 即新标准容许的污染物排放量仅为旧标准的1/5, 新标准较旧标准减排力度极大。新标准的颁布和实施, 对于促进造纸行业废水处理技术的进步和国家节能减排总目标的实现具有重大意义。
目前, 文献报道造纸污水深度处理主要有以下一些方法:
(1) 物化法: (1) 混凝沉淀加过滤, 该法难以使出水COD≤60mg/l, 且产生的污泥量大。 (2) 活性炭吸附法:投资及运行费用高, 运行费用高于0.8元/吨水, 操作不方便。 (2) 膜分离法:投资及运行费用高, 投资约需1000元/吨水, 运行费用高于2元/吨水。 (3) 高级氧化法:运行费用高于1.5元/吨水, 投资约需500-800元/吨水。 (4) 物化-生化组合工艺, 例如电化学技术与曝气生物滤池技术联合等, 但均限于实验室小试, 较大规模的工程应用未见报道。
造纸工业废水通过深度处理使出水COD≤60mg/l, 在实验室内已有不少方法, 但实际工程在国内报道的很少, 而且投资高, 运行成本高, 工艺复杂, 不便于推广。
对已经过生化处理的, 出水COD已达100mg/l的废纸造纸污水来说, 研究处理效率稳定、可靠、投资及运行成本均较低廉, 管理方便的深度处理工艺及工程实例在国内仍属空白。因此, 研究处理效果稳定, 投资不高, 运行成本低、管理方便的使造纸工业废水生化处理出水COD从100mg/l降到60mg/l以下的工艺流程很有必要。
1工艺介绍
工艺流程介绍: (1) 造纸工业废水经集水池后 (使水质、水量均衡) , 再由提升泵提升至气浮池, (2) PAC液体由PAC加药泵泵入提升泵出口, 再经加药静态管道混合器进入气浮池, (3) PAM由PAM溶药系统配制成溶液, 由PAM加药泵泵入气浮池入口, (4) 造纸工业废水中先加入PAC液体搅拌 (搅拌5-8分钟) , 然后加入PAM溶液搅拌 (搅拌3-5分钟) , 接着在气浮池做超效浅层气浮处理, 其中, 所述的气浮池配有包括回转系统、布水系统、撇渣装置、溶气装置、均衡消能装置及加药静态管道混合器组成的气浮系统, 超效浅层气浮处理主要的运行参数包括:溶气罐进口压力:0.53-0.58Mpa, 出口压力:0.45-0.52Mpa;气浮池驱动回转速度:T=125/Q≈8min/周;气浮池排空阀每8h排空1-2次, 每次10-15秒, 超效浅层气浮处理中:溶气水采用自身处理后的清水回流, 回流水依靠回流系统的回流泵加压至0.5-0.6Mpa, 与压缩空气一起进入溶气装置, 并通过均衡消能装置, 使微气泡稳定释放, 微气泡直径为5-20μm, 且微气泡与造纸工业废水中的水杂质颗粒及絮体相粘附而一起浮至水面, 实现固液分离, (5) 浮渣由气浮池上不停回转的螺旋状刮渣器舀起, 靠刮渣器的斜度自流至污泥浓缩池, 污泥浓缩池收集到的污泥送脱水机脱水后外运, 污泥浓缩池上清液回流至集水池, (6) 清水从气浮池中自流至后水池, 后水池自流至砂滤池并经砂滤池过滤后排放。
2实验结论及分析
(1) 超效浅层气浮不仅能去除非溶解性COD, 而且能去除部分胶体状COD和溶解性COD, 因此COD平均去除率较高, 其原因可能如下:超效浅层离子气浮所产生的微气泡直径平均仅约5μm, 微气泡直径越小, 气泡吸附悬浮物的趋势越强, 吸附力越大, 增强了对水中的短链有机分子和有色基团的去除率。部分未被气泡或絮体吸附的细小悬浮物在微气泡上升的过程中, 也会被挟带在气泡群的气泡间隙中进而被裹携至水面而分离, 从而提高了COD的去除率。 (5) 超效浅层气浮+砂滤工艺不但处理效果好 (COD可降至60mg/l以下, 去除率≥40%, SS、BOD5可降至10mg/l以下) , 而且占地面积小 (约430m2/万吨水) 、投资省 (≤200元/吨水) 、运行成本低 (≤0.3元/吨水) 。
(2) 经中试实验分析, 造纸工业废水经生化处理后再经超效浅层气浮进行深度处理, COD可从平均96.9mg/l降至53.7mg/l, 平均去除率达44.6%;BOD5可从平均11.49mg/l降至7.05mg/l, 平均去除率达38.7%;SS可从平均27mg/l降至10mg/l, 平均去除率达62.5%;TP可从平均0.45mg/l降至0.28mg/l, 平均去除率达37.4%;NH3-N可从平均8.21mg/l降至6.82mg/l, 平均去除率达17.0%;色度可从平均9度降至5度, 平均去除率达48.0%。
摘要:针对现有造纸污水处理技术存在的不足, 本文提供一种处理效率稳定、可靠、投资及运行成本均较低廉, 管理方便的造纸污水深度处理工艺, 使出水符合COD≤60mg/L, 色度≤30度, SS≤10mg/L, BOD5≤10mg/L。
采用水解酸化+CAST+混凝+复合滤池与水解酸化+接触氧化+混凝+复合滤池2种组合工艺对造纸中段废水与生活污水进行合并处理对照试验.结果表明,两种工艺都是切实可行的,二级出水均可达到<污水综合排放标准>(GB8978-)二级标准,深度处理出水可达中水水质要求.其中以水解酸化+CAST+混凝+复合滤池组合工艺效果最好.
作 者:王娟 范迪 Wang Juan Fan Di 作者单位:王娟,Wang Juan(青岛理工大学环境与市政工程学院,青岛,266033)
范迪,Fan Di(青岛赛尔环境保护有限公司,青岛,266101)
造纸中段废水的深度处理技术
介绍了造纸中段废水深度处理技术的研究现状,讨论了各自的作用机理及真在造纸中段废水深度处理中的应用.为工程设计和生产工艺提出了一些有益的`建议.在此基础上对造纸废水处理的发展趋势做了分析和展望.
作 者:邓霞 李多松 梁凤焦 程英 作者单位:中国矿业大学环境与测绘学院,221008 刊 名:湖北造纸 英文刊名:HUBEI ZAOZHI 年,卷(期):2008 “”(2) 分类号:X7 关键词:造纸中段废水 深度处理 回用
目前,造纸行业是世界六大工业污染源之一,它产生的废水量约占国内工业总废水量的10%。造纸废水按其产生环节分为制浆废液、中段水和纸机白水。制浆废液通过常规的碱回收工艺可以得到回收利用;纸机白水通过气浮或多盘真空过滤等处理后可直接回用于生产;通常所说的造纸废水主要指的是中段水,它含有木素、半纤维素、糖类、残碱、无机盐、挥发酸、有机氯化物等,具有排放量大、COD高、pH变化幅度大、色度高、有硫醇类恶臭气味、可生化性差等特点,属于较难处理的工业废水。为有效控制造纸行业带来的水环境恶化和缓解水资源日趋紧缺的局面,世界各国不断加大对造纸行业的环境执法力度,既要求排放废水水质达标、主要污染物排放总量达标,又要对吨产品新鲜水用量进行控制。
为了降低造纸废水处理的运行成本,提高去除效果众多学者在造纸废水处理技术方面进行了大量研究,其中常用于造纸废水处理的工艺有以下几种。吸附法
吸附法具有处理效果好、操作简单、运行费用低等优点。田淑卿等通过正交试验,对粉煤灰处理造纸废水的影响因素进行了研究,结果表明:对粉煤灰进行活化,能增加其对造纸废水化学需氧量(COD)的去除效果;最佳的试验设计方案为:粉煤灰经40%硫酸活化、粒度160—200目、投加量为30g/100ml;影响COD去除率的大小顺序为:投加量影响最大,粒度次之,活化方式影响最小。絮凝沉淀法
絮凝沉淀法具有工艺简单、易于操作管理、有较高COD去除率,又可以避免二次污染,成本低且处理效果好,具有较好的经济效益和环境效益。张福宁等将壳聚糖与硫酸铝进行配比制得复合净水剂处理废水,COD的去除率可达85%以上。高飞等用复合聚铁絮凝剂FPAS处理造纸厂中段废水,结果表明COD去除率可达88%左右,优于传统的絮凝剂。
在最佳混凝效果控制方面,李臻采用聚硅酸铝混凝剂处理COD为860~920 mg/L的造纸废水,在pH 7.80、100 mL废水中加人质量分数1%的聚硅酸铝水溶液0.2 mL、搅拌速率45 r/min、搅拌时间15 s、沉降时间15min的最佳条件下,COD去除率达88% ;石中亮等采用壳聚糖处理造纸废水,在50mL废水中加入2 mL质量分数1% 的壳聚糖醋酸溶液、pH 6.5~6.7、搅拌速率120 r/rain、絮凝时间12 h的最佳条件下,COD去除率达65%。高级氧化技术
乔维川等研究了用臭氧法深度处理制浆造纸废水的工艺条件,结果表明:臭氧与废水接触时间为5min、pH值8左右、臭氧的浓度为42.55mg/L时,废水CODCr的去除率为80%以上,色度的去除率为93.34%。刘剑玉等采用臭氧预氧化一曝气生物滤池(BAF)工艺对某钞票纸厂废水进行深度处理。结果表明,臭
氧预氧化处理能提高废水的可生化性,废水经臭氧预氧化BAF工艺处理后(臭氧用量l00mg/L,臭氧与废水接触时间5min,BAF水力停留时间2.0h)出水CODCr浓度约40mg/L,色度几乎完全去除,能够达到较高的废水排放标准或作为中水回收利用。
王兆江等采用Fenton体系氧化一絮凝工艺深度处理制浆造纸废水,废水经UV/Fenton体系氧化一絮凝处理后,色度、COD、BOD污染负荷基本去除,达到制浆造纸工业水污染物排放标准,红外光谱分析表明:废水中木素结构被UV/Fenton氧化降解,苯环结构开裂转化为脂肪族羧酸类物质。
刘学文等以过渡金属氧化物CuO为活性组分,采用催化湿式氧化法处理造纸废水,考察Cu负载量、催化剂用量、反应温度对废水COD去除率的影响。结果表明:固定氧气分压在2.5MPa和反应时间3h,催化剂用量为3g,Cu负载量为4%,反应温度为220℃,500mL浓度为3250mg/L造纸废水的COD去除率为90%,色度去除率为89%,pH值由9.6变为7.8。
欧阳明等以复合表面活性剂为模板剂,微波法制备不同Ce掺杂量的介~Lwo3光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、UV—VisDRS和BET等对所得样品进行表征。实验表明,当Ce掺杂量为1%时,造纸废水的光催化降解效果最佳。以1%Ce/W03为催化剂,光催化降解造纸废水12h,废水的色度和COD去除率分别为100%和83.4%。生态废水处理技术
基于生态学原理的人工湿地污水处理技术是一项新型的废水处理技术,通过对人工湿地系统的合理规划与设计,可以实现污染的零排放,并最终使污水资源化。李丽娜等利用垂直复合流模拟人工湿地系统对废纸造纸废水进行处理实验研究,结果表明,废纸造纸废水经氧化塘系统处理后的pH值7.2~7.4,BOD5、CODCr、SS平均浓度分别为416mg/L、543mg/L、429mg/L,水负荷0.053m3/(m2.d)的条件下,经人工湿地处理后BOD5、CODCr、SS的去除率分别为94.9%、91.4%、98.0%,系统性能稳定,连续稳定运行12个月,处理后的尾水主要指标达到制浆造纸工业水污染物排放标准,可用于农灌。
发达国家从20世纪9O年代起广泛采用人工湿地处理工业废水,出水COD、BOD 分别能达30 mg/L和10 mg/L以下。江苏双灯纸业有限公司利用当地沿海滩涂资源优势,河南聚源纸业有限公司利用厂区闲置土地较多的优势,均采用生态法对造纸废水进行深度处理,取得了良好的环境效益和经济效益。生物法
好氧法主要包括活性污泥法和生物膜法等两种方法。
SBR活性污泥废水处理制装造纸SBR(Sequencing Batch Reactor)即序批式反
应器,是一种间歇式活性污泥处理系统,它已经成为一种简单可靠、经济有效和多功能的生化处理工艺,普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高,达到90~95%左右,COD去除率达80%以上。
胡维超采用浸没式膜生物反应器S-MBR进行了造纸废水的中试处理试验,结果表明COD去除率高达95%。季明采用膜生物反应器对造纸废水生化池出水进行深度处理。研究发现,将生化池的出水直接进入反应器,解决由于营养低而难以提高污泥浓度的问题,从而提高了CODCr,去除效率;提出了优化运行参数,在停留时间l 0小时,污泥浓度89/1时,CODCr,去除效率可以达到45%以上。
厌氧生物处理技术是对普遍存在于自然界的微生物过程的人为控制与强化技术,是处理有机污染和废水的有效手段。造纸废水含大量有机物及难降解物质,适宜用厌氧法进行预处理。IC反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代高效厌氧反应器,它具有处理量大,投资少,处理效率高,抗冲击能力强,能耗低,占地省等优点,拥有良好的产业化发展前景,通过采用强制外循环IC反应器完成了造纸废水的启动研究,其COD去除率维持在73%一75g之间,其应用范围已成为废水厌氧生物处理的热点之一。
李燕,刁智俊采用爆破制浆工艺生产高墙瓦楞纸,具有浆得率高、污染物排放少的特点,排放的造纸废水含有较高的糖类物质,BOD/COD较高,可采用UASB一好氧的废水处理工艺,提高废水排放的水质标准,可达到了《污水综合排放标准》一级排放标准。
吴香波等研究了白腐菌采绒革盖菌Coriolusversicolor漆酶对木素聚合的影响,在有氧条件下,通过添加漆酶和少量ABTS介体到水样中,用紫外分光光度计测定了其中木素浓度变化,利用凝胶色谱法分析了酶催化聚合木素前后的分子量的变化,结果表明:酶处理6h以后,废水中木素浓度从93.1mg/L下降到17.2mg/L,酶处理2h以后,从造纸厂污水分离的木素的分子量从31251上升到586l0,造纸废水中木素及其衍生物被聚合后通过絮凝沉淀除去,从而实现废水色度与COD降低,进而为造纸废水回用提供可能。组合工艺
目前造纸废水的联合处理法较多。Alfred等 采用臭氧氧化一固定床生物膜反应器工艺提高外排水的水质,发现该工艺对COD、色度和AOX的去除效果较好,且需要的臭氧量较少。化学絮凝一气浮串联生物接触氧化工艺处理再生纸生产废水的研究结果表明,该工艺能够将中段水的回用率提高至88%。李颖等采用还原铁床与固定化曝气生物滤池联合工艺深度处理中段水,COD由320 mg/L降至30 mg/L左右,色度由251倍降至18倍。
毕芳等采用ABR(折流板反应器)&BAF(曝气生物滤池)组合工艺处理造纸废
水,运行结果表明:在进水CODcr400~500mg/L,BOD5200~300mg/L时,处理后出水水质可达到 制浆造纸工业水污染物排放标准(GB3544—2008)第二时段一级标准之现有企业水污染排放限值:CODcr≤100mg/L,BOD5≤30mg/L,该工艺简单,占地面积小,运行方便,运行费用低。广纸南沙污水处理厂采用“IC(内循环)厌氧反应器-SBR一气浮”三级处理工艺处理制浆造纸废水,处理效果稳定,各项出水考核指标(BOD、COD、SS)均能够达到设计值,就目前污水处理的技术水平来说,是较理想的处理工艺。
滑石粉对MBR法处理造纸废水的影响
目的 减缓膜污染同时更好地处理造纸废水.方法 实验选用一体式膜生物反应器法处理造纸废水,并在反应器中投加具有吸附性能的滑石粉,滑石粉用0.1 mm孔径的筛网筛出,其投加量为1.2 g/L.结果 实验结果表明,在水力停留时间不变的.条件下,污泥质量浓度逐渐增大出水CODCr的含量逐渐降低,当污泥质量浓度达到10 g/L以上时,废水CODCr的去除率可达到90%以上.滑石粉的投加降低了泥水混合液的黏性,形成的污泥颗粒较大较松散,减缓了泥饼层的形成.结论 滑石粉的吸附作用对造纸废水中难降解的有机物大分子的去除起到了良好的促进作用,减缓了膜污染,在膜生物反应器中投加滑石粉具有可行性.
作 者:刘旭东 王召玲 LIU Xudong WANG Zhaoling 作者单位:沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁,沈阳,110168 刊 名:沈阳建筑大学学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名:JOURNAL OF SHENYANG JIANZHU UNIVERSITY NATURAL SCIENCE 年,卷(期): 22(5) 分类号:X703 关键词:滑石粉 膜生物反应器 造纸废水 膜污染粉煤灰和高铁酸钾联合处理造纸废水的研究
通过实验研究得到采用酸化后的.粉煤灰与高铁酸钾联合处理造纸废水,可使废水达到排放标准.
作 者:胡菊 李燕 刘平郭兴荣 HU Ju LI Yan LIU Ping GUO Xing-rong 作者单位:十堰职业技术学院生化与环境工程系,十堰,442000刊 名:环境科学与技术 ISTIC PKU英文刊名:ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY年,卷(期):200528(z2)分类号:X703关键词:粉煤灰 高铁酸钾 处理造纸废水
论文摘要:造纸,这个缔造了人类辉煌的四大发明之一,如今正遭受着环境文明意识的拷问:消耗大量自然资源、高污染、低贡献。我们环保工作者与国内造纸企业一道正在通过技术创新等努力,共同改变和克服这一行业环保难题。本文首先介绍了我国造纸行业发展的现状,系统阐述了生化处理技术在造纸废水处理中的应用和研究进展,造纸废水处理的新技术。针对造纸行业环境影响评价的特点,根据在环保工作中的实际经验,重点就污染防治措施方面总结了该类环保工作中应注意的一些问题,并结合环保工作实际,提出造纸废水的综合解决方案。
论文关键词:造纸,造纸废水,废水处理
1前言
早在1800多年前,蔡伦发明了“蔡候纸”,成为闻名于世的中国古代四大发明之一,造纸术的发明对中国和世界文明的进步做出了巨大贡献。我国造纸行业发展到今天,有以下几个特点。
一是造纸行业成为国民经济的十大支柱性行业之一。据权威统计数据,我国国有和规模以上的国有造纸企业3342家,资产总额3228.4亿元,年销售2546.1亿元,同比增长27.90%,行业实现利润总额232亿元,同比增长23.67%,纸和纸板年产量5400万吨,消费量5800万吨。据专家的预测,,我国纸和纸板产量可达8000万吨,有望成为世界第一消费大国。全球造纸行业的产值和资产在工业行业中排名第3位。我国目前的纸和纸板产量、消费量占全球的10%和14%,仅次于美国。造纸行业是我国目前为数不多的需求量不断增长且供不应求的行业之一,纸和纸板的产量、消费量的年增长率多年来一直略高于我国GDP的增长率,未来几年,造纸行业的增长速度可保持在10%左右,是一历史悠久的朝阳产业。
二是现代的造纸行业兼具基础原材料和消费品行业的双重特点,它是技术、资金、资源、能源密集性,规模效益显著的基础原料工业,产品总量中80%以上作为生产资料用于新闻、出版、印刷、商品包装和其它工业领域,近20%产品直接用于人们消费。技术密集性表现在造纸工业投资60%以上是设备投资,自动化程度高于一般制造业;资金密集性表现在行业每万元产值占用150元;资源约束性表现在对纤维原料的依赖性极高;能源密集性表现在能源消耗较高于一般制造业;规模效益性表现在扩大规模是降低成本、提高经济效益、增强竞争力的有效手段。
三是我国造纸行业与世界先进水平的比较和发展趋势。我国造纸行业与世界水平比较存在几个方面较突出问题。第一是原料问题,我国原料比重木浆仅25%,非木浆30%、废纸浆45%,与国外木浆占63%、非木浆占3%、废纸浆占34%比。木浆比例低,不仅严重制约产品质量的提高,也使我国每年用汇近100亿美元进口木浆和废纸。第二是企业规模问题,我国造纸企业平均规模1.5万吨/年,与全球平均5万吨/年比规模效益明显偏低。第三是产品品种和档次问题,我国纸和纸板仅600多种,且近70%属中、低档产品,而发达国家有1200多品种,且70%以上是中高档产品。第四是能源消耗和环保问题,我国造纸行业的综合能耗是发达国家的1倍,吨浆水耗高于世界先进水平近10倍。造纸行业环境污染严重,治理成本高。这些问题均已对造纸产业的发展带来负面影响。
现在人们常用“白纸黑水”来形容造纸业的高污染现状。造纸工业废水排放量大,污染严重。造纸生产过程中,不同浆种,即采用不同的原料或加工工艺生产的纸浆,其污染物发生量悬殊,各种制浆废水中会有多种对生物有害的物质。
2造纸废水的来源、性质特点
2.1造纸废水来源、主要成分
在欧洲和北美,大部分造纸厂采用的原料是木材,印度和中国非木质纸浆分别为49%与86%,木材的主要成分是纤维素、碳水化合物(如淀粉和糖)和木质素。
造纸工业生产过程主要分为制浆和抄纸两个工艺阶段。制浆主要是调木、蒸解、洗净、漂白,抄纸则是把浆料稀释、成型、压榨、烘干制成成品,每生产1t纸需要耗水100~150t。
2.2造纸废水的特点
造纸废水流量大、污染严重、处理难。其主要特点如下:(1)污染物浓度高。尤其是制浆生产线废水,含有大量的原料溶出物和化学添加剂,其BOD浓度甚至高达104mg/L以上。(2)难降解有机物成分多,可生化性差。木素、纤维素类等物质采用活性污泥法难以降解,如有的纸厂处理过的废水BOD5已降至10mg/L以下,但COD仍达200mg/L以上,色度还很高。(3)废水成分复杂。除原料溶出物外,有的还含有硫化物、油墨、絮凝剂等对生化处理不利的化学品。(4)废水流量和负荷波动幅度大,并伴有纤维、化学品溢泄。在有多条生产线的工厂这种现象更明显。水量和负荷波动对生化处理系统的稳定运行非常不利。
3造纸废水的生化处理技术
3.1好氧处理技术
3.1.1活性污泥法
工业废水排入水体的有机物在耗氧菌及充足的氧气供给情况下进行好氧分解为无机物质。目前,最常用的造纸废水好氧处理法是活性污泥法,联合国活性污泥法工艺采用的有机负荷率(OLR)范围是0.07~0.21kgBOD/kgMLSS。活性污泥法来处理造纸废水其BOD和COD的去除率较高。活性污泥法处理废水时有两个关键的操作:维持曝气池中适当的溶解氧和沉降性能稳定的污泥。活性污泥的沉降性能由SSVI值来衡量,活性污泥法处理造纸废水时污泥的沉降性能较差,大多数SSVI值在120以下。根据某酸法纸厂污泥膨胀的试验研究认为造成污泥膨胀的原因主要是造纸废水中可溶性有机物含量高,由于有机物的好氧造成氧气不足,有机物负荷率低,营养缺乏。1994年,对太湖周围造纸厂活性污泥法处理造纸废水的研究表明,磷的积累也会导致污泥膨胀。因而,将活性污泥法用于处理造纸废水时由于容易出现污泥膨胀问题而逐渐被其它新的处理技术所取代或在其原有工艺基础上加以改进。
3.1.2曝气池前置选择器的活性污泥法
为了永久性地解决单一活性污泥法中的污泥膨胀问题,有人提出了在曝气池前部分加设一个选择器构筑物,通常是在曝气池入口处划出一隔间,内设搅拌设施。
选择器内可以是好氧的、缺氧的或厌氧的,废水在这一隔间停留时间一般为5~30min。好氧选择器内需要对废水充氧,以提供充足的溶解氧,在食物充足的高负荷区让菌胶团细菌首先抢食有机物,不给丝状菌繁殖机会。也就避免了污泥丝状性膨胀缺氧或厌氧选择器内只需搅拌不需充氧,如果污泥龄长,回流污泥中有较多NO,选择器在缺氧条件下工作,大部分菌胶团可以利用NO作氧源而生长繁殖,丝状菌没有这一功能,故受到抑制;如果曝气池内污泥无NO,则在厌氧条件下工作,丝状菌是绝对好氧的,因此不能生长,而菌胶团内的细菌有的是兼性的,在厌氧条件下也能繁殖。
对于造纸工业废水,认为选择好氧条件为好,虽然在缺氧与厌氧条件下非丝状菌有较好的磷代谢作用,但是造纸废水中磷的含量较低,故缺氧与厌氧选择器处理造纸废水不适宜,一般采用好氧选择器来处理造纸废水。
3.2厌氧处理技术造纸废水
由于有机物含量高而不宜采用好氧生物处理法今天厌氧处理法越来越多,厌氧消化是在无氧条件下,由兼性菌和厌氧菌降解废水中的有机物,同时产生以CH为主的污泥气和好氧生物处理法相比较厌氧消化处理有以下优点:(1)污泥产量少,不会出现污泥膨胀;(2)节省占地面积;(3)可以降解好氧过程不可生物降解物质;(4)化学药剂消耗量少;(5)用于造纸废水处理时,COD去除率稳定,约为80%。
前,厌氧消化技术还很少用于制浆造纸工业废水的处理。然而,近十年来,由于环保压力的日益增大,厌氧消化技术在制浆造纸厂废水处理上发展迅速。目前国外已有多种厌氧反应器用于制浆造纸工业废水处理。如厌氧接触反应器、厌氧滤池(AF)、上流式厌氧污泥床(UASB)、组合型和二相厌氧工艺、厌氧流化床(AFB)等。
造纸废水中所含的无机硫化物(硫酸盐、亚硫酸盐、硫化物等)、氧剂如过氧化氢、含氮化合物、氯化物、挥发性有机酸、重金属和木材提取物如树脂酸等,有机添加物中DTPA等均对厌氧菌的生长有较强的抑制作用。因而,在采用厌氧法处理造纸废水时因采取适当的措施去除这些抑制物。
3.3厌氧-好氧相结合处理技术
独立的好氧处理或厌氧处理都有其各自得弊端,处理成本费用高,而且处理后的废水也难达到排放标准,所以,人们提出了厌氧-好氧处理法,经过实践证明,厌氧-好氧处理系统获得了良好的处理效果,又可降低成本,并使流程简单化。
通过连续流厌氧-好氧法处理漂白废水对比试验发现,厌氧-好氧工艺可提高氯化有机物的还原脱氯能力,从而提高了漂白废水的AOX和COD的去除率。吴朝军等人用厌氧-氧化法混凝工艺处理烧碱-蒽醌麦草浆黑液。实验室结果表明,UASB厌氧反应器容积负荷稳定在15kg/(m·d)时,整个系统CODcr去除率为85%~91%,BOD5去除率为94%~96%,系统出水水质达到了国家标准。荷兰某纸板厂使用厌氧-好氧工艺处理废纸废水,废水经处理后全回用,实现了废水零排放。
3.4人工湿地处理系统
人工湿地污水处理技术是一项新的污水生态处理技术,通过植物、微生物、土壤的共同作用净化污水。综合处理废水的能力受到人工设计控制,为此处理能力大大超过了自然湿地,并具有出水水质稳定、氮磷去除能力强、运转维护管理方便、工程基建与运行费用低及对负荷变化适应性强等优点。发达国家从20世纪90年代起已广泛采用人工湿地处理污水,用人工湿地处理生活污水和工业有机废水一般出水的COD能达30mg/L以下,BOD达到10mg/L,总氮和总磷的去除率可达70%和90%,同时可将不毛之地改造成绿洲。
人工湿地对造纸废水具有独特而复杂的净化机理,它能利用基质—微生物—植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用,通过共沉、过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对造纸废水的高效净化,同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环,促进绿色植物生长并使其增产,实现废水的资源化和无害化。当造纸废水流经人工湿地系统时,大量的悬浮固体被填料和植物根系截留并沉积在基质中,其它污染物则通过生物降解和植物吸收等作用而被去除,通过定期更换和收割栽种在湿地床填料中的植物,最终使污染物从湿地系统中得到去除。人工湿地系统用来处理造纸废水都有显著的环境效益、社会效益和经济效益。
4新型高效处理技术
4.1高级氧化法
高级氧化法的概念由Glaze等首次提出,泛指氧化过程中有大量羟基自由基参与的化学氧化过程,包括光催化氧化法、湿式催化氧化法(CWO)、超临界水氧化法(SCWO)、电催化氧化法(ECO)等,可分为均相反应过程和非均相反应过程两大类。其最大的特点是:使用范围广、处理效率高、反应速度快、二次污染小、可回收能量及有用物质。
4.1.1光催化氧化机理及研究进展
光催化氧化(非均相)是以n型半导体作催化剂的氧化过程,当催化剂受到紫外光照射时,表面的价带电子就会被激发到导带上,同时在价带产生空穴,形成电子-空穴对。这些电子和空穴迁移到粒子表面后,由于空穴有很强的氧化能力,使水在半导体表面失去电子生成氧化能力极强的羟基自由基,羟基自由基再与水中有机污染物发生氧化反应,最终生成二氧化碳和水及无机盐等物质,从而使废水得到净化。光催化氧化法是造纸废水处理的又一新思路。
4.1.2湿式氧化法的机理及研究进展
湿式氧化法是在高温(150~350℃)高压(5~20MPa)下用氧气或空气作为氧化剂,氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物使之生成二氧化碳和水的一种处理方法。
我国用湿式氧化处理造纸等废水的研究也取得了一定的进展。云南省对从日本大阪煤气公司引进的小型试验装置进行技术改造,已经完成了技术工业化国产设计,其实际应用指日可待。
4.1.3超临界水氧化法的机理及研究进展
超临界水氧化技术(SCWO)是20世纪80年代中期由美国学者Modell提出的一种能够彻底破坏有机物结构的新型氧化技术。在超临界的状态下水成为非极性有机物和氧的良好溶剂,这样有机物的氧化反应就可以在富氧的均一相中进行,不受相间转移的限制而使废水中所含的有机物被氧气分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物。同时较高的温度也使反应速度加快,甚至几秒内就能完成对大部分有机物的破坏。
近20年来,超临界水氧化技术已在欧、美、日等发达国家受到广泛重视和深入研究。超临界水处理有机废物有氧化和萃取两种类型。氧化法能对含酚废水、含二恶英类物质的造纸厂废水给以深度处理,使废水循环使用不排污。如果超临界水氧化法处理造纸废水能实现工业化,将会根本缓解我国中小造纸废水的处理压力。
4.1.4其他高级氧化技术
为了处理造纸等工业废水,人们还开发了许多新的氧化技术,如电催化氧化、微波、超声波、高能电子辐射、高压脉冲放电等。这些技术是利用不同的物理化学方法使有机物失去电子被氧化生成二氧化碳和水,从而达到消除污染的作用。这些技术已取得一定的研究成果,但其机理还有待深入研究。周姗等认为其机理可能是几种氧化技术的综合,比如超声波可能是有机污染物同时通过羟基氧化、泡内燃烧、超临界水氧化等3种途径进行降解。高级氧化法的处理效果是显而易见的。不过高级氧化技术对设备的要求比较高(耐高温、高压),对催化剂的选用与回收问题等也需要进一步深入探讨和解决。因此,今后工作重点将是对催化剂的筛选及温和的.反应条件的探求。
4.2膜分离法
液膜法是1968年由美国科学家黎念之博士首先提出的一种新型膜分离技术。最早用于海水和苦咸水的淡化,其后,随着膜分离技术的不断发展和新型膜材料的开发研制,膜价格不断下降,使膜分离技术在水处理领域得到广泛应用,工业废水和生活污水的处理及饮用纯净水的制备等方面均有报导。
液膜分离技术和溶剂萃取过程相似,由萃取和反萃取两个过程构成。在液膜分离过程中,萃取和反萃取是同时进行、一步完成的。液膜分离技术按照构型和操作方式的不同,主要分为支撑液膜和乳化液膜两种。
4.2.1液膜法的技术原理
液膜分离是待分离物质由连续相(外相)经膜相向内包相传递的过程,其分离机理可分为选择性渗透、化学反应、萃取和吸附等3种。选择性渗透是利用不同物质在膜相溶解度和渗透速率的不同而完成分离的过程。化学反应可分为滴内反应和膜相反应两类。滴内反应是待分离的溶质首先渗透到膜相,然后在膜相内侧与内包相试剂发生滴内反应生成不溶于膜相的物质,从而达到分离的目的。它可以最大限度地保证液膜两侧的浓度梯度以促进传输,故也称I型促进迁移。膜相反应是使流动载体和被迁移物质之间发生选择性可逆反应,料液中的组分与膜相载体反应生成中间产物,这种中间产物扩散到膜相的另一侧与内包相试剂反应生成不溶于膜相的物质,并使溶质重新还原而释放。这种反应极大地提高了渗透溶质在液膜中的有效溶解度,增大了膜内浓度梯度,提高了传质效率,也称为Ⅱ型促进迁移。伴有化学反应的液膜分离过程可明显提高过程的传质推动力和传质效率。萃取和吸附是料液中悬浮物为膜相吸附或有机物为膜相萃取,从而达到分离的目的。液膜分离的机理是十分复杂的,有时可能呈现几种分离机理的联合作用。
4.2.2液膜法处理造纸废水的研究进展
液膜分离法作为一种高效、快速和节能的新型分离技术,已被广泛用于化工、医药、生物工程、湿法冶金及环境保护等方面。乳化液膜已经成功地用于处理含酚废水、浓缩稀土金属、提取废水中的重金属离子等,它的研究领域还在不断扩大。
高级氧化技术和液膜法在造纸废水处理中的应用为造纸废水处理开辟了新途径。但是,要使这些技术工业化还存在一些亟待解决的问题,如高级氧化法对设备的要求及催化剂的回收等、液膜法中的膜的稳定性及破乳问题等。目前我国造纸行业的发展趋势,一是企业规模集约化,走规模化和集团化的发展之路,现国内已有多家企业年产量达100万吨以上,二是大力推动林、纸一体化发展,提高木浆比重,三是产品高档化和多元化,许多企业为了增加市场竞争能力和提高经济效益,在提高产品档次和增加产品品种方面增加投放。同时做好清洁生产、节能降耗、“林纸一体化”和扩大废纸回收利用,才能获得经济和环境上最佳的效益。
造纸废水的成分复杂,难以处理,经过环保工作者不断的努力,制浆造纸废水处理和资源化技术日新月异,传统的废水处理回用技术不断被革新和发展,同时,出现了许多更新的、更先进的技术。
虽然造纸废水的处理方法很多,但每种方法和工艺都有适用条件,各有其优点和不足。我国和外国造纸原料有所不同,即使是非常先进的处理方法,也不可能独立完成处理任务。在处理造纸废水时,应根据我国造纸的技术和废水性质选择合适工艺,往往需要把几种方法组成一个处理系统,才能完成所要求的处理功效。一般来说,废水中的污染物是多种多样的,也有各自最佳的处理方法,可根据不同水质,并结合企业自身情况,选择最合适的废水处理系统。
作为环保工作者,应从新的角度认识废水。废水和资源是对立统一的,废水可以被认为是有待于开发的资源,只要技术过关、措施得当,废水完全可以转化为资源。从这个角度说,造纸厂的“零排放”是最终可以达到的。用新的思路考虑处理污水的方法,对未来水污染问题的解决将是有利的。
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摘要:在常温条件下,采用兼氧、好氧生物接触氧化处理高浓度制浆造纸废水,色度去除率在75%;SS去除率在79%;CODcr去除率在97%。该工艺具有占地面积小,脱色效果好,处理效率高等特点,适合应用于制浆造纸废水的实际工程中。
关键词:制浆造纸废水生物接触氧化启动与运行
0引言
制浆造纸废水含有大量的纤维素及其分解产物(低分子量的半纤维素,甲醛、乙酸、糖类等易生物降解的有机物)、多量的腐植酸、木素、蜡质、无机盐等有机污染物,这些有机污染物占化纤行业总污水CODcr的50~60%,是制浆造纸废水治理的关键。由于这类废水有机物污染负荷高,CODcr高达10000-0mg/l,应首先通过物化方法将CODcr降到3000以下,再通过兼、好氧的方法将废水处理达到国家排放标准。
1工艺流程
根据制浆造纸废水具有CODcr浓度高、色度大的水质特点,确定的处理工艺流程如下:车间废水首先进入调节池进行均质均量,经调节后的废水由泵提升至兼氧池。由于废水中含有诸多难生物降解的物质,而废水色度的去除首先应破坏有机物的带色基团,本工艺采用兼氧、好氧生物处理工艺,就是利用兼氧菌将废水中的大分子有机物分解为低分子有机物,同时利用兼氧菌的水解作用破坏大分子有机物的有色基团,提高废水的可生化性,然后在好氧池中利用好氧菌的同化和异化作用将兼氧菌所分解的产物进行降解,从而达到脱色、去除COD的目的。由于生化处理出水中夹带诸如脱落的生物膜等难以沉降的悬浮物,故采用二次沉淀的方法以进一步提高处理效果。
2构筑物及设备
处理构筑物及其主要设备有调节池、兼氧池、好氧池和二沉池。
2.1 兼氧、好氧池兼氧、好氧生物处理工艺采用生物膜法,中心处理构筑物是接触氧化池,该池由池体、填料、布水和布气装置等组成。
2.1.1 池体形式本处理系统采用直流式接触氧化池,这是一种底部同时进水与进气的接触氧化池,在填料上产生液流,生物膜受上升的水流、气流的强烈搅拌而加速更新,使其保持较高生物活性,同时又能克服填料的堵塞现象。另外上升气流撞击填料使气泡破裂,增加了接触面积,提高了氧的转移效率。
2.1.2 填料填料是生物膜生长的载体,是接触氧化的核心部位,它直接影响生物接触氧化处理的效能。本系统的接触氧化池采用的是新型纤维组合填料。
2.1.3 布水生物接触氧化池的进水必须均布填料层,使废水、空气、生物膜三者之间相互接触。布水管采用穿孔管,孔径为5mm,间距为20cm。
2.1.4 布气生物接触氧化池的布气主要有三个作用,即充氧、搅拌,防止填料层的堵塞和促进生物膜更新。本处理系统供气选用新型三叶罗茨风机,曝气设备采用微孔曝气软管以保证并提高氧的`转移率。
2.2二沉池对于生化处理后出水中难以沉降等脱落生物膜,采用二次沉淀的处理方法加以去除,可以进一步提高出水水质。
3细菌的培养与驯化
3.1 接种污泥接种污泥取用某污水处理厂二沉池后经脱水的剩余污泥,兼氧和好氧两池所接种的活性污泥量共计8吨。
3.2 温度和pH值对于生化处理过程,一般认为水温在23℃~30℃时最好。考虑到企业所排放污水的实际水温,调试过程中尽量使得污泥菌种在实际水温下生长。排放的废水PH值在6.5左右,调试中发现生化系统出水pH值在7以上,说明生化系统对废水的pH值调节性能良好。
3.3微生物的营养微生物的新陈代谢需要一定比例的营养物质,除了BOD5表示的碳源外,还需要氮、磷和其他微量元素。制浆废水则往往缺乏某些关键的元素如氮和磷。在调试过程中,可补充尿素和磷酸二氢钾来补充细菌需要的氮和磷。一般对氮、磷的需要量可根据BOD5:N:P=100:5:1加以控制。
3.4 溶解氧生化系统采用兼氧和好氧两个系统。所谓兼氧系统采用间歇曝气方法,一般每日曝气8h以维持兼氧池DO为0.5mg/L,曝气的同时起到水力搅拌和兼氧生物膜的强制剥落更新作用。好氧系统则采用连续曝气方式,溶解氧浓度控制在2mg/L左右。
3.5 进料方式调试初期,生化系统所承受的有机负荷应低一些,采用间歇闷曝和连续进水两种方式交替进行调试。进入兼氧池和好氧池的污水按比例逐步增加,同时启动好氧池的回流泵进行回流处理,直至整个系统CODcr去除率基本稳定。
3.6 水力负荷和冲击负荷启动时水力负荷宜低,否则可能造成污泥流失,影响填料生物膜的生长。调试过程中既不宜突然提高负荷,也不宜长期稳定在低负荷下进行,应在出水污泥浓度及去除率都较高的条件下逐渐提高负荷。当兼氧池填料CODcr负荷达到1.6kg/m3*d;好氧池填料CODcr负荷达到1.18kg/m3*d时,系统处理效果较好,运行稳定。
3.7 微生物的组成在调试运行稳定后,在好氧池内可以明显看到水中存在大量的固着型纤毛类原生动物,如钟虫、盖纤虫等枝虫和菌胶团。在一般情况下,这几种原生动物多,说明游离细菌少,出水中有机物浓度较低。菌胶团较多,还可以说明污泥吸附、氧化有机物的能力大,填料挂膜已经达到预期效果。一旦填料挂膜成功,微生物培养驯化完成,系统处于连续实运转。
4工艺运行
本工艺系统主要为生化处理部分,调试的难点是兼氧池、好氧池中填料的生物挂膜及微生物的培养驯化。结合当地气候特点,每天同步监测调节池、兼氧池、好氧池、气浮池出水中的pH值、色度、SS、CODcr等水质指标,每四小时取样化验,取一天6个水样化验的平均值。调试工作为期4月余,处理出水水质稳定。
在微生物挂膜及培养、驯化期间,随着微生物的增长和逐渐适应,处理出水中CODcr及色度的去除率逐渐提高,第四个月基本调试正常。稳定运行后经过兼氧、好氧工艺处理,pH值从调节池出水的5.2达到二沉池出水的7.3;色度从252倍降到62倍,去除率在75%;SS从180mg/L降到38mg/L,去除率在79%;CODcr从3834mg/L降到106mg/L,去除率在97%。
5结论
兼氧、好氧生物接触氧化法处理制浆造纸废水COD、SS、色度去除效果良好,各项主要出水水质指标达到国家的排放标准,
参考文献:
[1]陈新宇,陈翼孙.难降解有机物的水解酸化预处理.化工环保..10(3):152~155.
[2]陈翼新,胡斌.气浮净水技术.北京:中国环境科学出版社.1992.
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