氧化沟结合水解工艺处理造纸废水

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简介： 广西钦州竹国有限公司采用氧化沟结合水解工艺处理造纸废水。实践表明，该工艺处理效果良好，CODCr去除率达95%以上，各项出水指标均达到GB 8978—1996中的二级排放标准。
关键字：氧化沟 水解工艺 造纸废水

1　废水水量、水质

　　广西钦州竹国有限公司是一采用毛竹为原料的造纸厂，其废水主要来源于碱液浸泡(40%烧碱)后水洗产生的黑液和抄纸机废水——白水。其中，白水连续排放(1 200t/d)，COD为700～1 200mg/L，pH值为7.2～9.5；黑液间歇排放(100t/d)，COD为12 000～24 000 mg/L，pH值为9.2～11.5。此外，还有部分生活污水(约100t/d)，COD为200mg/L。废水主要成分有：纤维、纤维素分解生成的糖类、醇类、有机酸、木质素及其衍生物，少量的树脂酸、脂肪酸等。
　　废水的可生化性较好，BOD/COD值接近0.5，SS含量大(690 mg/L)，导致污泥产率系数大。根据这一特点，该废水采用了利用兼氧技术的水解池和利于污泥好氧稳定的氧化沟进行处理。

2　处理工艺及设计参数

2.1处理工艺
　　废水处理工艺流程见图1。

2.2设计参数
　　主要构筑物及设计参数见表1。

表1　构筑物尺寸及设计参数

构筑物

规格及参数

数量
(座)

停留时间
(h)

备注

集水池

V_总＝1000m³

3

20

厂内原有

气浮池

2m×5m×2m

2

0.5

暂时不用

水解酸化池

24m×12m×5m

1

24V

有效=1200m³，内设填料650m³，分6格

氧化沟

36m×24m×3m

1

36

V_有效=1800m³

黑液箱

3m×3m×9m

1

0.5

一体化沉淀池

14m×12m×4m

2

4

过滤罐

R=570mm
H=3020mm

1

0.5

耐压强度为980kPa,罐内设金属丝网、聚苯乙烯泡沫塑料(20目)

2.3工艺特点
　　①纸浆废水的纤维含量高，因此回收利用前景十分可观，其产量可达20 t/d(含水浮渣)。采用气浮工艺能很好地予以回收，但由于目前该厂生产设备较为落后导致回收纤维无法充分利用，且不影响后续处理，故暂不采用气浮工艺。
　　②水解池是兼氧技术的体现，兼性菌(主要是产酸细菌)在缺氧或厌氧条件下将废水中主要有机污染物木质素、纤维素等分解成小分子中间产物——有机酸及醇类(如乙酸、乙醇)，同时一些有毒物质及一些带色基团的分子键被打开。水解池出水pH值一般控制为5.8～6.8。
　　③氧化沟主要用于降解难降解有机物及脱氮除磷。氧化沟设计流速为0.3 m/s，相当于混合液在沟中平均环行了约204周，废水经稀释、吸附，得到长时间的降解。氧化沟的污泥泥龄长(30 d)，因此经过氧化沟处理后的污泥已经得到好氧稳定，VSS/SS值一般为60%，不需要另外消化；污泥也近于零排放，自开始运行至今只排泥一次。氧化沟中充分的供氧发生在反应池一端，受限制的供氧发生在反应池其余部分，混合液在曝气和非曝气段间循环，同时表曝机使池中形成上、中、下三种溶氧层次，使厌氧、兼氧、好氧菌的协同作用成为可能。这种大环境(包括死角)和大量微环境(菌胶团内部形成的缺氧、厌氧段)的存在使有机物得到更好地降解、并为同时硝化反硝化提供了条件，使氧化沟兼具脱氮除磷功效。如出水对磷要求高，则可定期适当排泥。
　　④一体化沉淀池1兼具沉淀池、回流污泥池、污泥浓缩池、出水池功能；一体化沉淀池2兼具沉淀池、絮凝反应池、污泥浓缩池、出水池功能。
　　⑤黑液、白水大致按1∶12的配比进入水解酸化池。

3　实际运行效果

3.1生化池接种、驯化
　　为缩短培养、驯化时间，接种污泥采用附近凤凰纸业厂的生化污泥(含水率99.6%)，投加于水解酸化池为5m³，氧化沟9m³(受运输等问题限制)。开始培养时，氧化沟内放1/4白水、3/4清水进行闷曝，并投加面粉50kg/d，换水30t/d。当污泥沉降比(SV)持续3d为3%时，逐渐增加换水量，并按BOD5∶N∶P=100∶5∶1的比例投加尿素和磷肥营养物。经一个月左右的培养和试运行，SV=12%，已达到满负荷进水条件，微生物生长良好，出水稳定。
3.2DO分布情况
　　表曝机在不同的转速下，池内各点的溶解氧浓度(溶氧仪测)见表2、图2。实际运行表明，当表曝机附近的DO维持在2.0mg/L时，池内以好氧处理为主，同时底部存在缺氧或厌氧区，使好氧、缺氧、厌氧菌并存，协同作用。当表曝机附近的DO维持在1.0 mg/L以下时，则池内好氧区大大减少，除碳、硝化及脱氮都受到很大限制。DO太高，污泥繁殖快，产泥多，不利于操作，也耗电。因此，最好控制转速，使表曝机附近的DO维持在2.0 mg/L左右，实践表明在该条件下的运行情况良好。

表2　稳定运行时氧化沟内DO分布　　　　　 mg/L

转速

35 r/min

32 r/min

30r/min

28 r/min

25 r/min

位置

A

B

A

B

C

A

B

C

A

B

A

B

1

2.95

2.05

1.65

1.25

0.80

2

2.85

2.10

2.00

1.65

1.05

0.80

0.65

0.40

0.70

0.25

0.35

0.10

3

2.35

2.30

1.80

1.80

1.00

0.70

0.70

0.35

0.40

0.30

0

0

4

2.20

2.10

1.75

1.65

0.90

0.60

0.55

0.35

0.40

0.40

0

0

5

2.10

2.15

1.75

1.75

0.65

0.80

0.80

0.40

0.60

0.50

0.20

0.10

6

2.50

2.50

1.60

1.60

0.95

0.95

0.90

0.65

0.65

0.55

0.20

0.10

7

3.00

2.20

1.60

1.05

0.80

8

3.10

2.25

1.65

1.25

0.80

9

3.40

3.00

2.30

1.90

1.05

1.50

1.30

0.70

1.15

0.90

0.40

0.20

10

2.30

2.30

1.60

1.55

0.85

1.00

1.00

0.65

0.70

0.75

0.25

0.15

11

2.55

2.30

1.80

1.20

0.65

0.80

0.80

0.40

0.50

0.60

0.15

0

12

2.10

1.85

1.40

0.95

0.25

0.60

0.55

0.25

0.40

0.10

0.15

0

13

1.80

1.30

1.25

0.85

0.20

0.70

0.45

0.10

0.40

0.20

0.20

0

14

3.20

2.10

1.80

1.35

0.85

注　　A、B、C分别为水面下0.3、1.0和2.0 m处。

3.3运行结果
　　厂方和监测站提供的监测数据见表3。

表3 废水处理效果

水温(℃)

进水

出水

去除率(%)

黑液

白水

pH

COD(mg/L)

pH

COD(mg/L)

pH

COD(mg/L)

19.2

10.87

18426.3

7.63

749.3

6.82

88.3

95.8

18.1

10.65

21123.6

8.51

1018.6

7.13

114.7

95.5

18.9

10.74

20341.5

7.56

968.8

6.89

95.0

96.1

20.3

11.60

17863.4

7.05

872.7

7.27

88.6

95.9

21.2

9.13

16720.5

8.21

1004.5

6.94

82.1

96.3

21.3

10.03

13483.6

9.43

1491.4

6.65

81.4

96.6

21.3

11.20

12080.8

8.31

1258.8

6.74

94.2

95.4

21.5

10.60

13162.2

8.46

1148.0

6.51

86.5

95.8

20.8

11.20

13026.7

8.80

1120.2

6.32

88.2

95.6

21.0

11.02

12102.0

8.54

1036.5

6.79

98.6

94.7

　　从表3可以看出，在稳定运行期间的COD总去除率达95%以上。
3.4设施投资及运行费用
　　该工程占地面积约1 700m²,总投资为256.37万元，日常运行费用为0.83元/m³(不包括折旧费和回收利用费)，节省排污费约20万元/a。

4 结论

　　采用氧化沟、水解工艺处理造纸废水，系统运行稳定，管理操作方便，COD去除率可达95%以上，出水各项指标均达到国家二级标准。实践证明，该项技术可用于处理造纸废水。