UASB处理草浆造纸中段废水的中试研究_张萍

科技信息2009年第7期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION●本文中试实验废水来自一家以麦草为主要原材料、采用生物技术制浆的公司。我国传统的麦草制浆方法以碱法为主，化学药品消耗量大、能耗高，产生的黑液难以治理，对生态环境造成严重的污染。但生物制浆是利用白腐菌等微生物预处理麦草以降解其木质素，再进行机械磨浆，蒸煮产生的黑液转化成为可用于蒸煮的一种“生物液”，长期循环使用，不外排，废水主要为中段废水和纸机白水。造纸中段废水是指浆料经蒸煮、黑液提取后在筛选、洗涤和漂白及打浆过程中排出的废水，这部分废水水量较大，颜色呈深黄色，含有是木质素、纤维素、有机酸等，以可溶性CODcr为主。由于这些化合物的生物降解很慢，生化处理难度较大。白水即抄纸工段废水，它来源于造纸车间纸张抄造过程。白水主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等，以不溶性CODcr为主，可生化性较低，其加入的防腐剂有一定的毒性。白水水量较大，但其所含的有机污染物低于中段废水。1.公司原污水处理工艺公司废水（包括中段水和白水，不包括其他低浓度废水）的排放量大约10000t/d，出水CODcr8000~12000mg/L，SS3000~3500mg/L。原废水处理工艺采用物理化学与好氧生物化学相结合的处理方法，物理化学法先去除大部分的悬浮物（SS），再经水解酸化提高废水的可生化性，然后进行好氧曝气，最后用混凝法去除胶体物质及色度，但处理效果不理想。原废水处理工艺流程如下：废水→集水井/格栅→斜网过滤→预沉池→水解酸化池→一沉池↓排放←混凝池←二沉池←曝气池结合出水水质情况对原污水处理工艺进行分析，初步认为原污水处理系统存在以下问题。1)生化效果不理想，二沉池出水CODcr在800~1200mg/L左右，达不到山东省造纸工业水污染物排放标准（CODcr300mg/L）。2)运行成本高，由于此工艺设计投药量大，好氧曝气池负荷高，鼓风量大，能耗高。3)原废水处理工程以生化为主体工艺，但忽略了废水的碳氮比（C/N），导致好氧段氮、磷不足，生化过程受到抑制，而且由于大量悬浮物使得微生物难以与可溶性有机物充分接触，故CODcr难以继续下降。4)好氧污泥由二沉池回流至水解酸化池，虽然确保了水解酸化池污泥的浓度，但恰好为硝化反硝化提供了适宜的条件，使得原本就不足的氮磷进一步被消耗，不得不在好氧池投加尿素、鸡粪、过磷酸钙等补充氮磷，增加了运行成本。由于该公司废水有机物浓度高，可生化性较好，水温30-34℃，PH7.2-7.4，各项指标符合中温厌氧的要求；厌氧生化处理过程中有机物转化为清洁能源———沼气，可以回收利用，提高污水处理的经济效益；UASB厌氧工艺可提高水中悬浮物和胶体的沉降性能，大大降低SS的浓度，可以省去前期的混凝处理，节约药剂，降低成本。结合原废水处理工艺存在的问题和水质特点，对原废水处理系统进行改造，将主体工艺由单纯的好氧改造为厌氧与好氧相结合。2.污水处理工艺改造中试实验调节池、水解酸化池、配水池、UASB反应器等为本次中试另外接出的设施，其余为原有设施。中试废水处理工艺流程如下：废水→集水井/格栅→斜网过滤→调节池→水解酸化池→配水池↓排放←混凝池←二沉池←曝气池←UASB厌氧反应罐实验时，截取部分经过格栅拦截和斜网过滤后的废水，进入实验系统的调节池，经过玻璃转子流量计计量后由泵打入水解酸化池，废水在水解酸化池中停留8-10小时后自流至配水池，再经流量计计量后用泵打入UASB反应器。UASB反应器采用颗粒污泥接种，接种量为反应器有效容积的30%（颗粒污泥90%含水率），水力停留时间24-48小时，设计温度35±3℃，PH6.5-7.2，挥发性脂肪酸（VFA）≤300mg/L，CODcr容积负荷5-7kg/m3·d，厌氧出水进入原好氧生化处理池。实验连续进水、出水，进水量由小到大，系统运行稳定后，进水量为10L/h，每隔3h取样监测一次进出水水质。UASB厌氧反应罐进水CODcr平均10350mg/L，出水CODcr平均2240mg/L；进水SS3010mg/L，厌氧出水平均1020mg/L。CODcr和SS去除率分别为78.4%和66.1%，大大减轻了后续处理的负担。混凝池出水CODcr平均240mg/L，SS平均46mg/L，可达标排放。中试过程中随着废水中有机物的降解，产生了大量的沼气，现场点火试烧，火焰猛烈，呈蓝色，火苗稳定。实验要注意升温速度，控制在1℃/h以下，升至35℃后保持稳定，24h内温度波动不超过2℃。否则厌氧出水会出水发黑、浑浊。3.实验结论1)利用厌氧生化处理工艺处理高浓度造纸废水完全可行。2)UASB稳定高效，中试装置连续运行1个月，各项工艺参数正常，CODcr平均去除率77%。3)采用中温厌