强化混凝-强化缺氧水解酸化-SBR处理麦草制浆中段废水

黄建成 孙根行 李 敏

(1.嘉兴市中法环保节能科技有限公司,浙江嘉兴,314008;2.陕西科技大学废水资源化研究所,陕西西安,710021)

强化混凝-强化缺氧水解酸化-SBR处理麦草制浆中段废水

黄建成1,2孙根行2李 敏2

(1.嘉兴市中法环保节能科技有限公司,浙江嘉兴,314008;2.陕西科技大学废水资源化研究所,陕西西安,710021)

采用“强化混凝-强化缺氧水解酸化-SBR”处理麦草制浆中段废水,介绍该工艺的流程和主要技术参数。结果表明,该工艺能有效去除麦草制浆中段废水中的 CODCr和色度,当进水 CODCr为1600～2300 mg/L,色度为 500～600倍时,最终出水 CODCr为 130～150 mg/L,色度为 50倍以下,达到了 GB3544—2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》的要求。

麦草浆中段废水;SUST-TF;强化水解酸化;SBR

随着更加严格的 GB3544—2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》的实施,含有大量木质素的麦草制浆废水的处理成为制浆造纸企业的最大难题。

针对麦草制浆造纸企业废水处理存在的问题,以钢铁酸洗废液为主要原料制备的混凝剂 SUST-TF具备很强的木质素吸附功能,能去除大部分木质素、氯化木素和悬浮物,作为中段废水的一级强化混凝剂,使 CODCr去除率在 52%～60%,色度去除率 90%以上,强化混凝出水 CODCr在 750～850 mg/L之间,BOD5/CODCr由 0.27～0.31提高到 0.35～0.39。采用缺氧水解酸化工艺进一步去除部分污染物,提高废水可生化性,同时降低废水毒性,后端接 SBR (序批式活性污泥法)工艺,最终出水可达到 GB3544—2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》要求。

1 废水水质、水量及排放标准

对陕西省西安市周边若干麦草制浆造纸企业进行中段水水质调查后,选取陕西省境内麦草制浆造纸规模最大、废水最具代表性的汉兴纸业中段废水作为实验进水。经过连续 1周的跟踪调查和水质检测,确定进水水质和排放标准如表1所示[1]。

2 工艺流程及说明

2.1 设计思路[2]

(1)多数麦草制浆企业已建废水处理工程,本设计要求改造条件简便、可行。

表1 进水水质和排放标准

(2)麦草浆中段水处理原来设计工艺为“初沉池-水解酸化池-好氧生化池”,本设计采用的工艺要求改造投资省,保留并充分利用原处理池,不会对原构筑物进行大改动。

(3)废水中含有大量的生物难降解大分子木质素,造成废水中的可生化性差,BOD5/CODCr为 0.27～0.31,为此引入强化混凝工艺去除大部分木质素和强化水解酸化工艺,提高废水可生化性,有利于 SBR工艺对污染物的去除。

(4)水解酸化池中常存在水解酸化细菌流失、水解酸化细菌生存环境不佳的不利因素,本设计采用高效弹性填料缓解水解酸化细菌的流失,同时采用利用活性污泥回流进入水解酸化池中,利用好氧活性污泥消耗多余溶解氧,保证水解酸化池 DO (溶解氧)浓度在 0～0.5 mg/L。

(5)由于执行标准更加严格,处理成本必然上升。本设计采用的工艺必须控制运行成本,在原来的基础上增加 0.3～0.5元 /t废水。

2.2 工艺流程

图1 废水处理工艺流程

2.3 工艺流程解释

2.3.1 斜网过滤器

斜网过滤主要为截留回收部分细小纤维的同时去除部分不溶性 CODCr。来自车间的水进入斜网中间槽后自流进入斜网后部分纤维被截流,废水经由斜网底部进入混凝池。并定期用最终出水冲洗斜网,防止斜网被纤维堵塞,并将截流下来的纤维收集并回用。

2.3.2 SUST-TF强化混凝

强化混凝技术通过大量絮体的吸附电中和和絮团卷扫作用[3],去除大部分的木质素、氯化木素和悬浮物 (残留的细小纤维和半纤维)等大分子物质。来自各个工段的废水经格栅、斜网过滤器处理后去除部分悬浮物后,经由提升泵进混凝沉淀池;SUST-TF为一种铁类复合絮凝剂,吸附性能强,性质稳定,固液分离效果好;采用强化混凝技术,投加混凝剂 SUST-TF,使其在与废水进行接触 20 min后进入沉淀池,使混凝沉淀单元获得最佳 CODCr、色度和木素去除效果,上清液自流进入水解酸化池。

2.3.3 强化缺氧水解酸化

强化缺氧水解酸化是在缺氧水解酸化的基础上引入高效果弹性填料缓解水解酸化细菌的流失,增加水解酸化强度,提高水解酸化效率[4]。同时回流 SBR池的活性污泥,控制水解酸化细菌中的 DO(溶解氧)浓度,使水解酸化池中的细菌获得较佳的生存环境。

2.3.4 SBR(序批式活性污泥法)

序批式活性污泥法好氧处理工艺采用进水、曝气、沉淀、滗水、静置方式运行,能抑制污泥膨胀的发生,同时能借助进出水 CODCr浓度梯度较快去除废水中可被生化降解的 COD (CODBD)[5]。混凝沉淀出水自流进入 SBR池,SBR采用非限制曝气方式运行,经过曝气后,实现 CODCr小于 150 mg/L排出。

3 主要处理单元设计与运行参数

3.1 斜网过滤器

采用 80目防腐斜网过滤器,斜网固定支架采用不锈钢;设计表面负荷 0.8 m3/(m2·h),最大水力负荷时设计表面负荷 1.2 m3/(m2·h),坡度为 45°,冲洗水泵水量 ∶进水水量 =1∶15～1∶22.5。

3.2 混凝沉淀池

混凝池设置于斜网过滤基础下,池口设置垃圾拦截网,防止垃圾和碎石堵塞混凝池;混凝池水力停留时间为 15～22.5 min,水力搅拌强度为 30～40 r/min;SUST-TF溶液投加量 0.08%～0.10%;沉淀池采用辐流沉淀池,由于采用铁类絮凝剂 SUST-TF,固液分离快且彻底,设计表面负荷 2～3 m3/(m2·h),水力停留时间 1～1.5 h。

3.3 强化缺氧水解酸化池

水解酸化池为完全混合式连续进水方形池,设计水力停留时间为 8 h,表面负荷为 18 m3/(m2·d),设计填料比例为 0.6,污泥浓度为 4000 mg/L,活性污泥有机负荷为 0.56～0.63 kg CODCr/(kgmLss·d)。

3.4 SBR池

池子分 3格,空间上为完全混合式,时间上为推流式设计。设计水力停留时间 24 h,表面负荷6 m3/(m2·d),设计污泥浓度为 3800 mg/L,活性污泥负荷 0.07～0.08 kgBOD5/(kgmLss·d),污泥龄 25天。

运行方式为:单次进水约占 SBR池的 1/3,采用非限制曝气运行,运行周期 8 h,进水曝气 2.5～2.7 h,曝气 3.5～3.3 h,沉淀滗水 2 h。

4 结果与讨论

该废水处理工艺从 2007年 7月开始实验,为缩短系统启动时间,水解酸化工艺弹性填料采用淀粉糊预挂膜,两个月后生长出水解酸化细菌后进入系统进行驯化,SBR工艺采用汉兴纸业废水厂剩余污泥作为接种污泥 , 按进水 CODCr∶N∶P=250∶5∶1进行 N、P等元素的补加。污泥培养成熟并出水稳定后进行数据检测,运行 3个月,系统稳定且各项指标均能达到GB3544—2008《制浆造纸工业水污染排放标准》。运行结果见表2。

运行过程中,发现以下几点对系统高效、稳定运行和保证出水达标排放起重要作用。

(1)强化混凝技术通过大量絮体的吸附和絮团卷扫作用,使 CODCr去除率由原来的 25%～31%提高到52%～60%,出水色度 80倍以下,减轻了后续工序的处理压力;同时 SUST-TF去除了大部分的 SS、木质素和氯化木素,废水毒性降低,可生化性得到提高,出水 BOB5/CODCr由原来的 0.27～0.31提高到 0.35～0.39。

(2)本方案采用强化缺氧水解酸化工艺处理草浆中段废水,经过处理后,发现水解酸化浊度比较低,SBR出水浊度为 15～25 NTU,属正常范围;该工艺能有效提高废水可生化性,出水的 BOD5/CODCr达到 0.48,有利于 SBR降解有机物。同时在工艺实验中,系统从未发生污泥膨胀现象,这主要是活性污泥回流进入水解酸化池,抑制了丝状细菌的繁殖。

(3)SBR是一种公认适宜处理有毒、有害或难降解有机废水的好氧生物处理工艺[8]。为使出水达到排放标准,必须要降低活性污泥的有机负荷。研究给出了在该工艺条件下的最佳有机负荷为 0.07～0.08 kg BOD5/(kgmLss·d),污泥龄 25天。

表2 系统运行结果 (平均数据)

由于一级强化混凝单元将产生大量的污泥,每万吨水产生干污泥量约为 6～8 t,在中段废水处理中应该着重考虑。处理混凝污泥一般有 3种,企业可以根据自身情况选择 1种或多种相结合的方法解决[2]:

(1)根据废弃物资源化原则,建议将强化混凝产生污泥作为本企业或另一企业的瓦楞纸填充料,节约企业原料成本的同时还保护环境。

(2)制浆造纸企业可将该混凝沉淀污泥和生化处理剩余污泥堆肥后作为作为有机肥料,在减少化肥施用量的同时,还保持土壤肥力。

(3)根据废弃物资源化和无害化原则,可以将混凝污泥作为砖头水泥等建筑材料的填加剂。

5 结 论

5.1 以“强化混凝-强化缺氧水解酸化-SBR”工艺组合处理麦草制浆中段废水,对传统工艺稍加改进即可,运行费用低,为 0.9～1.1元 /t废水,处理效果好 ,CODCr≤150 mg/L。

5.2 混凝剂 SUST-TF对制浆中段废水色度和 CODCr都有很好的去除效果,同时大部分木素被去除,提高了废水的可生化性;混凝出水残留的铁作为细菌的微量元素能提高生物处理单元 CODCr的去除效率,是制浆造纸废水处理的理想药剂。

5.3 强化缺氧水解酸化-SBR工艺能有效去除废水中污染物。抑制污泥膨胀是系统高效、稳定运行的关键。SBR较低污泥有机负荷设计保证出水达到GB3544—2008《制浆造纸工业水污染排放标准》。

[1] 黄建成,孙根行,王子坤.“强化混凝-SBR-微絮凝气浮”处理麦草制浆中段废水[J].中国造纸,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.强化缺氧酸化工艺途径的探讨[J].给水排水,2003,29(2):42.

[4] 张 统,方小军,张志仁.SBR及其变法污水处理与回用技术

[M].北京:化学工业出版社,2003.

[5] 常 青.水处理絮凝学 [M].北京:化学工业出版社,2003.

[6] 赵 宇,方战强,陈中豪,等.残氯对漂白废水毒性测试的影响[J].中国造纸,2006,25(3):1.

[7] 李 娜,李志健.SBR处理碱法草浆中段废水的研究[J].中国造纸,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

黄建成先生,硕士;主要研究方向:轻工业污染治理与水处理药剂。

(＊E-mail:hjcblack@qq.com)

2009-09-01(修改稿)

(责任编辑:常 青)