石灰与低碱法草浆废液混合厌氧发酵试验研究

石灰与低碱法草浆废液混合厌氧发酵试验研究摘要：本文介绍了用UASB反应器对经过自然酸化的石灰法草浆黄液（70%）和低碱法草浆黑液（30%）进行混合厌氧发酵的试验过程与结果及对其分析。在温度为36±1℃、容积负荷为5kgCOD/m3·d～6kgCOD/m3·d条件下，COD去除率达68.9%～70.4%，BOD5、SS的平均去除率为90.4%和92.1%，产七率为0.45m3/kgCOD。试验结果表明，采用自然酸化和UASB反应器处理这类混合废液的工艺流程是可行的。关键词：石灰法草浆低碱法草浆UASB反应器厌氧发酵1前言造纸工业废水是我国环境的重大污染源之一。其中半化学草浆（石灰法草浆和低碱法草）废液污染浓度高，既无法回收酸、碱等化学药品，又很难综合利用，治理难度大，成为长期未解决的老大难问题。在国外，很少有生产石灰法草浆的厂家，无相应的治理技术可借鉴；在国内，已开始重视此类废液治理技术的研究，研究分别对石灰法草浆黄液和低碱法草浆黑液进行了若干厌氧发酵试验，其试验结果表明，石灰法草浆黄液单独厌氧发酵的效率较高，而低碱法草浆黑液的效率却很低。试验结果还表明，低碱法草浆黑液与糖醛、酒糟等废液混合发酵的效率提高较大。至于低碱草浆黑液与石灰法草浆废液混合发酵的效率如何，尚无这方面的试验研究成果。天津板纸厂和我国其他板纸厂除生产石灰法草浆外，还要匹配生产低碱法草浆（约占前者的1/2）。为解决这类废液的治理问题，有必要在现有成果的基础上，针对石灰法和低碱法草浆混合废液进行厌氧发酵试验研究。为这类废液治理提供基础性技术资料。2试验方法及过程2.1试验水质及其来源本试验，所用废液均取自天津板纸厂二车间（石灰法草浆黄液）和四车间（低碱法草浆黑液），定期车运至天津城建学院环境工程实验室。水质特性见表1。2.2试验工艺流程与设备主体设备UASB反应器是采用有机玻璃柱制成，它分为两段，上段内径188mm，高400mm，为分离区；下段内径92mm，高1200mm，为反应区。沿反应区高度均匀分布5个取样孔，每孔间距200mm。本反应器为甲烷相反应器，其进水由提升泵将自然酸化后的废液从低位水箱提升到高位水箱，再经时间控制器控制下的计量泵脉冲式向UASB反应器底部注入。废液在升流过程中与消化污泥接触进行厌氧发酵，发酵后由上部三相分离器溢出。反应器产生的气体从顶排出，经水封瓶进入湿式气体流量计累积计量，由数字及指针显示。UASB反应器安装在专门保温柜内。柜内用加热灯和温度控制器控制温度36±1℃。表1试验水质特性项目石灰法草浆黄液石灰法草浆黄液和低碱法草浆黑液混合液外单位测定值自测值酸化前酸化后COD（mg/L）140001380011784.97121.4BOD5（mg/L）48504630-2661pH9.5119.07.1SS（mg/L）514051404307-凯氏氮（mg/L）21.7---挥发脂肪酸（mg/L）---21831.9BOD5/COD0.35--0.374COD：N：P645：3.5：1---Ca2+（mg/L）1500--600～800由于在取样运输途中及水样保存过程中，已经自然酸化，其COD降低率在15%～42%不等。pH值从10降至6，挥发脂肪酸升到1000mg/L～2000mg/L。故此在试验过程中，仅在UASB反应器前的低位水箱中进行静沉和自然酸化。2.3试验进程与结果试验所用种污泥来自天津纪庄子污水处理厂的厌氧消化污泥和北京啤酒厂的厌氧消化污泥。试验经历了近一年时间，稳定运行整5个月，取得了较好效果。2.3.1UASB反应器的启动由于甲烷菌世代时间长，繁殖慢，因此厌氧活性污泥，特别是颗粒污泥的培养驯化较复杂，其启动经历了以下几个阶段：2.3.1.1接种和静态培养驯化期将从天津纪庄子污水处理厂取来的厌氧消化污泥和从北京啤酒厂取来的厌氧消化污泥以2：1的配比混合，并定期投配石灰草浆黄液及人工搅拌以恢复其活性并对黄液初步适应。2.3.1.2启动UASB反应器，用黄液进行动态陪驯尽管污泥已在静态陪驯中恢复活性，但还不适应UASB反应器中的动态环境，为此又经过了1个多月的动态陪驯。启动的步骤是按反应区有效容积的80%将恢复活性的污泥装入柱子中，然后进黄液，使柱子充满，逐渐升高温度达36±1℃，使废液在柱中停留2天左右，使悬浮的污泥逐渐下沉，然后开始按1kgCOD/m3·d～3kgCOD/m3·d的低负荷进水，进行动态陪驯。从污泥床流出的污泥不回流，以使特别轻的污泥连续从污泥床流出，使较重的污泥在床内积累，并促进其增殖进行颗粒化。污泥床内污泥浓度随启动时间的变化经历了三个阶段。在第一阶段，轻污泥部分被出水带出，结果使床内污泥减少；第二阶段，轻的污泥继续被带出池外，生物量减少量大于增长量，结果床内污泥浓度继续下降；第三阶段逐渐增加COD负荷