張敏健，許 明，劉偉京，吳 偉

(江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院，江蘇 南京 210036)

造紙廢水處理工藝試驗(yàn)研究

張敏健，許 明，劉偉京，吳 偉

(江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院，江蘇 南京 210036)

采用UASB—A/O工藝處理難降解造紙廢水。試驗(yàn)結(jié)果表明:在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行階段，UASB的HRT為24 h的條件下，平均進(jìn)水COD為2 777 mg/L時(shí)，平均UASB出水COD為1 274 mg/L，平均二沉池出水COD為210 mg/L，平均總 COD 去除率為92.4%;平均進(jìn)水 ρ(氨氮)為40.7 mg/L 時(shí)，平均UASB 出水 ρ(氨氮)為23.0 mg/L，平均二沉池出水ρ(氨氮)為5.2 mg/L，平均總氨氮去除率為87.2%。出水滿足低檔瓦楞紙回用水COD不大于300 mg/L、SS不大于100 mg/L的要求。GC－MS分析結(jié)果表明，經(jīng)UASB處理后，廢水中的木素及其衍生物的分解產(chǎn)物中的低碳酸、脂肪酸類有機(jī)物得到了較好的降解。

造紙廢水;升流式厭氧污泥床(UASB);缺氧/好氧(A/O)工藝;廢水處理

據(jù)統(tǒng)計(jì)2006年太湖流域共有造紙企業(yè)52家，造紙企業(yè)共排放廢水93.98 Mt，在印染、化工、造紙、鋼鐵、電鍍、食品制造六大行業(yè)中占12.7%，排名第三。由此可見(jiàn)，造紙企業(yè)排放的廢水在太湖流域工業(yè)廢水中占很大比例，造紙廢水的治理對(duì)太湖流域環(huán)境治理有重要影響。

造紙廢水中含有木素及其衍生物的分解產(chǎn)物、脂肪酸類有機(jī)物以及生產(chǎn)過(guò)程中的添加劑，屬于典型的高濃度難降解廢水［1－4］?，F(xiàn)有造紙廢水處理工藝存在處理效果不穩(wěn)定、處理費(fèi)用高、無(wú)法滿足回用標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題［5－7］，研究人員采用厭氧工藝、好氧工藝、混凝沉淀工藝處理造紙廢水，取得一定效果［8－9］。

本工作采用UASB—A/O工藝處理蘇南某低檔廢紙?jiān)旒埰髽I(yè)生產(chǎn)廢水。該企業(yè)以國(guó)內(nèi)廢紙為原料生產(chǎn)瓦楞紙，年產(chǎn)普通瓦楞紙20 kt。處理后廢水滿足企業(yè)車間回用水要求，消除了回用水發(fā)黑、發(fā)臭等現(xiàn)象，為太湖流域低檔廢紙?jiān)旒埰髽I(yè)的廢水回用提供了技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

試驗(yàn)用造紙廢水(簡(jiǎn)稱廢水)取自蘇南某紙業(yè)有限公司收集池。廢水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 廢水水質(zhì)

試驗(yàn)用污泥取自江陰市某污水處理廠厭氧池，ρ(混合液揮發(fā)性懸浮固體)為14.2 g/L，ρ(混合液揮發(fā)性懸浮固體)/ρ(MLSS)為 0.49。

WFZ UV－2800AH型紫外－可見(jiàn)分光光度計(jì):美國(guó)Unic公司;ZAB－HS型GC－MS儀:英國(guó)VG公司;HQ30d+LDO型DO儀:美國(guó)HACH公司;PHS－3C型pH計(jì):上海雷磁公司。

1.2 試驗(yàn)裝置和流程

廢水處理裝置示意見(jiàn)圖1。試驗(yàn)處理規(guī)模為2 L/h。調(diào)節(jié)池:有效容積1 m3，材質(zhì)為塑料;UASB:200 mm×1 600 mm，有效容積47 L，材質(zhì)為有機(jī)玻璃，不設(shè)三相分離器，ρ(MLSS)為12 g/L;A/O池:600 mm ×250 mm×400 mm，有效容積45 L，材質(zhì)為有機(jī)玻璃，裝置外設(shè)水浴保溫，HRT為24 h(其中缺氧段8 h、好氧段16 h)，缺氧段DO 為0.5 mg/L，好氧段 DO 為3.0 ～4.0 mg/L，ρ(MLSS)為 4 g/L;二沉池:100 mm×410 mm，有效水深255 mm，回流比為50% ～100%。

圖1 廢水處理裝置示意

1.3 分析方法

采用重鉻酸鹽法測(cè)定廢水 COD［10］;采用稀釋與接種法測(cè)定BOD5［10］;采用稀釋倍數(shù)法測(cè)定色度［10］;采用納氏試劑比色法測(cè)定 ρ(氨氮)［10］;采用重量法測(cè)定 ρ(MLSS)和 ρ(MLVSS)［10］;采用 pH計(jì)測(cè)定廢水pH;按照美國(guó)環(huán)境保護(hù)暑對(duì)工業(yè)廢水的取樣和分析步驟［11］，采用GC－MS儀分析廢水中的有機(jī)物。

2 結(jié)果與討論

2.1 UASB最佳HRT的確定

HRT是影響UASB工藝廢水處理效果的重要參數(shù)。HRT越長(zhǎng)，污染物和微生物接觸的時(shí)間越長(zhǎng)、越有利于難降解污染物的去除和大分子基團(tuán)的破壞;但延長(zhǎng)HRT會(huì)增加反應(yīng)器體積、占地面積和投資成本。UASB的HRT對(duì)COD去除效果的影響見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn):隨 HRT的延長(zhǎng)，UASB的COD去除率逐漸增大;當(dāng)HRT為14 h時(shí)，平均進(jìn)水COD為3 131 mg/L，平均UASB出水COD為2 317 mg/L，平均UASB的COD去除率僅為26.0%;當(dāng)HRT為18 h時(shí)，平均進(jìn)水COD為3 343 mg/L，平均UASB出水COD為1 832 mg/L，平均UASB的COD去除率為45.2%;當(dāng)HRT為24 h時(shí)，平均進(jìn)水COD為3 185 mg/L，平均UASB出水COD為1 446 mg/L，平均UASB的COD去除率為54.6%;當(dāng)HRT為32 h時(shí)，平均進(jìn)水COD為3 107 mg/L，平均UASB出水COD為1 280 mg/L，平均UASB的COD去除率為58.8%。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為當(dāng)UASB的HRT為24 h時(shí)，可基本滿足對(duì)COD的降解要求。

圖2 UASB的HRT對(duì)COD去除效果的影響

UASB的HRT對(duì)BOD5/COD的影響見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn):當(dāng)HRT為14 h時(shí)，平均UASB出水BOD5/COD僅為 0.22;當(dāng) HRT為 18 h時(shí)，平均UASB出水 BOD5/COD為 0.24;當(dāng) HRT為 24 h時(shí)，平均 UASB出水 BOD5/COD 為0.31;當(dāng) HRT為32 h時(shí)，平均 UASB出水 BOD5/COD 為0.35。當(dāng)BOD5/COD 為3.00～4.00時(shí)，廢水易于生化降解。廢水可生化性的提高有利于好氧微生物對(duì)有機(jī)物的降解，從而有助于降低A/O工藝的處理成本。因此，綜合COD去除情況和廢水可生化性的改善情況，試驗(yàn)確定UASB的最佳HRT為24 h。

圖3 UASB的HRT對(duì)BOD5/COD的影響

2.2 穩(wěn)定運(yùn)行階段的廢水處理效果

穩(wěn)定運(yùn)行階段的COD去除情況見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn):穩(wěn)定運(yùn)行階段進(jìn)水COD波動(dòng)較大，平均進(jìn)水COD為2 777 mg/L，平均UASB出水COD為1274 mg/L，平均二沉池出水COD為210 mg/L，平均總COD去除率為92.4%。以上數(shù)據(jù)表明，通過(guò)厭氧水解菌在UASB中較長(zhǎng)HRT下的降解作用，系統(tǒng)中的有機(jī)物得到有效降解，廢水的可生化性得到改善，從而保證了后續(xù)好氧處理的有效進(jìn)行。UASB—A/O工藝對(duì)有機(jī)物的去除效果良好，出水滿足低檔瓦楞紙回用水COD不大于300 mg/L、SS不大于100 mg/L的要求。

圖4 穩(wěn)定運(yùn)行階段的COD去除情況

穩(wěn)定運(yùn)行階段的氨氮去除情況見(jiàn)圖5。由圖5可見(jiàn)，穩(wěn)定運(yùn)行階段進(jìn)水ρ(氨氮)波動(dòng)較大，平均進(jìn)水 ρ(氨氮)為 40.7 mg/L，平均 UASB 出水 ρ(氨氮)為23.0 mg/L，平均二沉池出水 ρ(氨氮)為 5.2 mg/L，平均總氨氮去除率為87.2%。

圖5 穩(wěn)定運(yùn)行階段的氨氮去除情況

GC－MS的分析結(jié)果表明，廢水所含的污染物成分復(fù)雜、種類豐富，主要有木素及其衍生物的分解產(chǎn)物、脂肪酸類有機(jī)物以及生產(chǎn)過(guò)程中的添加劑。廢水經(jīng)UASB、A/O工藝處理后其有機(jī)成分發(fā)生了明顯變化，污染物種類相繼減少。在UASB階段，木素及其衍生物的分解產(chǎn)物中的低碳酸、脂肪酸類有機(jī)物(如丙酸、戊酸、鄰苯二甲酸十二丁基烷酯、鄰苯二甲酸丁基異丁酯等)得到了較好的降解，同時(shí)因?yàn)閰捬跛饩淖饔?，增加了少量含硫類有機(jī)物。在A/O段，廢水中的污染物主要以小分子和低碳烷烴類為主。

3 結(jié)論

a)采用UASB—A/O工藝處理難降解造紙廢水。隨UASB的HRT的延長(zhǎng)，COD去除率逐漸增加，廢水可生化性明顯提高。當(dāng)HRT為24 h、平均進(jìn)水COD為3 185 mg/L時(shí)，平均UASB出水COD為1 446 mg/L，UASB段平均 COD去除率為54.6%，平均UASB 出水BOD5/COD 為0.31。

b)在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行階段，當(dāng)平均進(jìn)水COD為2 777 mg/L時(shí)，平均UASB出水COD為1 274 mg/L，平均二沉池出水COD為210 mg/L，平均總COD去除率為92.4%;當(dāng)平均進(jìn)水 ρ(氨氮)為40.7 mg/L時(shí)，平均 UASB 出水 ρ(氨氮)為23.0 mg/L，平均二沉池出水ρ(氨氮)為5.2 mg/L，平均總氨氮去除率為87.2%。出水滿足低檔瓦楞紙回用水COD不大于300 mg/L、SS不大于100 mg/L的要求。GCMS分析結(jié)果表明，經(jīng)UASB處理后，廢水中的木素及其衍生物的分解產(chǎn)物中的低碳酸、脂肪酸類有機(jī)物得到了較好的降解。

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Study on Treatment Process for Papermaking Wastewater

Zhang Minjian，Xu Ming，Liu Weijing，Wu Wei

(Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science，Nanjing Jiangsu 210036，China)

Refractory papermaking wastewater was treated by UASB －A/O process.When the HRT of UASB is 24 h and the average influent COD is 2 777 mg/L，the average effluent COD of the UASB and the secondary sedimentation tank are 1 274 mg/L and 210 mg/L respectively，the average total COD removal rate is 92.4%;When the average ρ(ammonia nitrogen)of the influent is 40.7 mg/L，the average effluent ρ(ammonia nitrogen)of UASB and the secondary sedimentation tank are 23.0 mg/L and 5.2 mg/L respectively，the average total ρ(ammonia nitrogen)removal rate is 87.2%.The final effluent quality can meet the requirements of reuse water(COD less than 300 mg/L and SS less than 100 mg/L)in low-grade corrugated paper production.The analysis results of GC-MS show that the decomposition products of lignin and its derivatives such as low carbon acids and fatty acids in the wastewater can be degraded efficiently by UASB.

papermaking wastewater;up-flow anaerobic sludge bed(UASB);anoxic/oxic(A/O)process;wastewater treatment

X506

A

1006－1878(2011)06－0515－04

2011－06－09;

2011－08－10。

張敏健(1972—)，女，江蘇省海門市人，大學(xué)，工程師，研究方向?yàn)樗廴究刂啤ｋ娫?25－86413302，電郵 yexumingbai@126.com。

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2008ZX07101－003)。

(編輯 王 馨)