高得率制浆_APMP_废水厌氧_好氧处理的研究_施英乔

高得率制浆(APMP)废水厌氧—好氧处理的研究施英乔丁来保李萍房桂干(中国林业科学院林产化工研究所,南京,210042摘要设计了处理碱性过氧化氢机械浆废水的厌氧(UASB)—好氧(SBR)组合技术,研究表明该技术可使APMP废水的COD去除率达90.3%。同时,用计算机处理研究结果,建立了厌氧—好氧关联方程及SBR降解APMP废水的动力学关系式。关键词厌氧处理;好氧处理;高得率浆废水高得率制浆被造纸工业界誉为是一种革命性的制浆技术,其特点是原料利用率高、污染排放少。碱性过氧化氢机械浆(APMP)是近10年来迅速发展的一种高得率制浆技术,国内已有大型造纸企业(如岳阳造纸厂等)从国外引进了APMP关键技术及生产设备。预计在21世纪的头10年,APMP可能成为我国造纸行业新的技术增长点。尽管在APMP生产过程中,产生的污染量比普通制浆工艺大为减少,但由于高得率制浆耗水量也大为减少的缘故,APMP废水的污染负荷COD浓度可达5000～10000mg/L左右,BOD则为COD的30%～45%,属于高浓有机废水。实践证明,用厌氧—好氧联合处理此类废水比单独用好氧方法的经济性提高一倍[1]。本文针对APMP废水COD、BOD含量高的特征,设计了上流式厌氧污泥反应床(UASB)和序列活性污泥法(SBR)组合技术,进行了生物处理试验,并用数学方法定量描述了厌氧—好氧组合处理APMP废水的内在关联。1试验方法1.1APMP制浆废水中国林科院林产化工研究所高得率浆中试车间,从奥地利Andritz公司引进了一套6″MSD挤压预浸装置和12″—1CP压力磨浆系统。以我国北方山杨(Populusdavidiana)为原料,在这套中试设备上制取APMP浆,收集MSD挤压段、斜管预浸段和压力磨浆段废水,混合后盛于塑料桶中,取样测定各项废水指标,其余置冷库中贮存。1.2UASB厌氧实验上流式厌氧污泥反应器是按照瑞典隆德ANOX环境工程公司提供的图纸制造,材质为无色玻璃,便于观察内部液体的流动,反应器有效容积660～670mL。废水厌氧处理流程见图1。图1UASB反应流程1.3SBR好氧实验为了和UASB反应器相配套,用有机玻璃制造了有效容积为1000ml的SBR反应器。反应周期的5个操作步骤为:进水;曝气;沉淀;出水;静置(图2)。操作过程采用21《广东造纸》2000.No.3计算机控制,24小时自动运行[2]。pH值是废水厌氧处理最重要的影响因素之一。用稀盐酸调节进入UASB反应器的APMP废水的pH=8.5、8.0、7.0和6.0,保持每个pH值条件连续运行两周,考察进水pH值变化对COD去除率的影响程度。其它条件为:T=38℃,COD体积负荷g/L·d。表1杨木APMP废水的污染特性pH总COD(mg/L)可溶性COD(mg/L)可溶性BOD(mg/L)SS(mg/L)TS(mg/L)色度倍TN(mg/L)TP(mg/L)残余H2O2(mg/L)残余NaOH(mg/L)9.9684067332710586721080466.282110图2SBR好氧实验操作步骤2结果和讨论2.1APMP废水的主要特征按照国家标准测定了APMP废水的主要污染特性,结果列于表1。废水具有较高的pH值和COD、BOD含量,色度较低。含有一定量的N、P,因此,在厌氧处理时,可按COD∶N∶P=400∶3∶0.7补加N,P盐,以满足厌氧菌生长的需要。2.2UASB反应器的启动厌氧颗粒种泥采自挪威某TMP制浆厂的厌氧反应塔,颗粒直径在0.5-4mm之间,量取330mL置入UASB实验反应器中。将APMP废水稀释3倍,加入N、P盐,调节pH值至7.0,反应器夹套保温进水慢慢升温至38℃,控制每天进入的COD体积负荷量1g/L·d,运行3周后,COD去除率趋于平稳时,视为完成启动。2.3pH值的影响结果见图3。当进入废水pH=7时,COD的去除效果最好;当pH=8.5时,COD去除率明显下降。这是由于UASB反应器中的甲烷菌对pH环境非常敏感的缘故。因此,对进入UASB的原废水,必须重视pH值的调节。2.4温度对UASB处理效率的影响当进水pH=7.0、进水体积负荷5gCOD/L·d时,调节UASB反应器温度分别为38、30、20和9℃(冬天室温)。在每个温度水平上,UASB运行2周,从而获得了厌氧反应温度和COD去除率之间的关系,见图4。可见厌氧温度和COD去除率有明显的正相关关系。温度下降,厌氧效果大幅度下降,因此,UASB反应须尽量保持温度在35～38℃之间。2.5体积负荷对COD去除率的影响设定进水pH=7.0,反应混合液温度35～38℃,废水的体积负荷设置为2、5、8、12和15gCOD/L·d,在每个体积负荷条件下稳定运行2周,测出的COD去除率见图5,随着体积负荷的增加,