巫建光， 孫亞敏， 張之源

（1.安徽省環(huán)境科學(xué)研究院，安徽 合肥 230022；2.安徽省環(huán)境監(jiān)測中心站，安徽 合肥 230022；3.安徽省環(huán)境保護(hù)廳，安徽 合肥 230022）

宣紙是我國手工紙中最著名的一種，以質(zhì)地柔韌、潔白平滑、細(xì)膩勻整和色澤耐久而著稱。宣紙生產(chǎn)工藝獨(dú)特，是以檀皮和燎草為原料，經(jīng)過傳統(tǒng)工藝加工而成，大部分工序以手工操作為主。

目前宣紙生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模普遍偏小，一般在600t／a以下，生產(chǎn)地域僅限于安徽皖南地區(qū)。宣紙生產(chǎn)總體呈現(xiàn)出生產(chǎn)規(guī)模小、周期長、廢水量大、污染負(fù)荷高的特點(diǎn)［1］。

目前，國內(nèi)對宣紙廢水的治理及其運(yùn)行控制條件的研究較少［2－3］。本文通過實(shí)驗(yàn)研究采用普通活性污泥法處理宣紙廢水時(shí)，溫度、pH值、溶解氧、污泥回流比、曝氣池中停留時(shí)間對CODCr去除率的影響，尋求普通活性污泥法處理宣紙廢水的最佳運(yùn)行控制條件，為宣紙廠采用活性污泥法處理廢水的運(yùn)行及管理提供一定的理論依據(jù)［4－5］。

1 試驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器包括一套普通活性污泥處理裝置（包括進(jìn)水槽、曝氣池、沉淀池、電儀箱、進(jìn)水泵、加藥泵、回流泵、風(fēng)機(jī)等）、1臺PF－11型CODCr監(jiān)測儀、1臺OLYMPUS BH－2型顯微鏡等。所用活性污泥是由取自合肥琥珀山莊污水處理廠的新鮮活性污泥經(jīng)馴化而成。

2 試驗(yàn)方法

2.1 溫度對CODCr去除率的影響

在宣紙廢水自然的pH值狀態(tài)下，保持運(yùn)行裝置在曝氣池水里停留時(shí)間t＝7h，污泥回流比r＝50%，溶解氧值ρDO＝3mg／L條件下，根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì)分別研究不同的溫度對CODCr去除率的影響。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）在進(jìn)水槽中加入待處理的廢水。

（2）按實(shí)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行參數(shù)，經(jīng)過一段時(shí)間使整個(gè)裝置運(yùn)行趨于穩(wěn)定。

（3）從進(jìn)水槽中取未處理廢水水樣，監(jiān)測記錄CODCr質(zhì)量濃度值，并開始計(jì)時(shí)。

（4）當(dāng)一個(gè)廢水樣處理完畢，從沉淀池中取處理完成的廢水水樣，監(jiān)測記錄CODCr質(zhì)量濃度值。

（5）改變進(jìn)水的水質(zhì)和溫度，重復(fù)上述步驟。

2.2 pH值對CODCr去除率的影響

根據(jù)溫度對CODCr去除率影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取CODCr去除率最高的溫度作為本實(shí)驗(yàn)的設(shè)置溫度值，保持其他運(yùn)行參數(shù)不變，根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì)分別研究不同的pH值對CODCr去除率的影響。實(shí)驗(yàn)步驟同2.1。

2.3 溶解氧對CODCr去除率的影響

根據(jù)溫度、pH值對CODCr去除率影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取CODCr去除率最高的溫度、pH值作為本實(shí)驗(yàn)的設(shè)置值，除溶解氧外，保持其他運(yùn)行參數(shù)不變，根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì)分別研究不同的溶解氧對CODCr去除率的影響。實(shí)驗(yàn)步驟同2.1。

2.4 污泥回流比對CODCr去除率的影響

根據(jù)溫度、pH值、溶解氧對CODCr去除率影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取CODCr去除率最高的溫度、pH值、溶解氧作為本實(shí)驗(yàn)的設(shè)置值，除污泥回流比外，保持其他運(yùn)行參數(shù)不變，根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì)分別研究不同的污泥回流比對CODCr去除率的影響。實(shí)驗(yàn)步驟同2.1。

2.5 曝氣停留時(shí)間對CODCr去除率的影響

根據(jù)溫度、pH 值、溶解氧、污泥回流比對CODCr去除率影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取CODCr去除率最高的溫度、pH值、溶解氧、污泥回流比作為本實(shí)驗(yàn)的設(shè)置值，根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì)分別研究不同的曝氣停留時(shí)間對CODCr去除率的影響。實(shí)驗(yàn)步驟同2.1。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）溫度對CODCr去除率的影響。在t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L，pH＝8.74（宣紙廢水自然狀態(tài)下的pH值）條件下，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的不同，研究不同溫度 （14、18、22、26 ℃）時(shí)，其 對CODCr去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1所列。

表1 溫度對CODCr去除率的影響

為了推斷數(shù)據(jù)間的差異是由于實(shí)驗(yàn)條件的改變還是由于隨機(jī)誤差的影響，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理采用方差分析的方法。

該實(shí)驗(yàn)屬于單因子等重復(fù)實(shí)驗(yàn)，重復(fù)數(shù)k＝3，水平數(shù)p＝4，F(xiàn)0＝16.84，在顯著水平α＝0.05情況下，F(xiàn)0.05（3，8）＝4.07。因 F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本實(shí)驗(yàn)所研究的溫度變化范圍內(nèi)，溫度的變化對CODCr去除率的影響是顯著的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在溫度為26℃時(shí)，CODCr去除率最高，平均為50.97%。

（2）pH值對CODCr去除率的影響。根據(jù)第1組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在溫度θ＝26℃，其他實(shí)驗(yàn)參數(shù)不變（t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L）的條件下，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的不同，研究不同pH 值（6.5、7.5、8.5、9.5）對CODCr去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2所列。

該實(shí)驗(yàn)屬于單因子等重復(fù)實(shí)驗(yàn)，重復(fù)數(shù)k＝3，水平數(shù)p＝4，經(jīng)轉(zhuǎn)換計(jì)算F0＝52.0。在顯著水平α＝0.05 情況下，F(xiàn)0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本實(shí)驗(yàn)研究的pH值變化范圍內(nèi)，pH值對CODCr去除率的影響是顯著的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH為7.5時(shí)，CODCr的去除率最高，平均為54.5%。

表2 pH值對CODCr去除率的影響

（3）溶解氧對CODCr去除率的影響。根據(jù)第2組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在pH＝7.5，其他實(shí)驗(yàn)參數(shù)不變（t＝7h，r＝50%，θ＝26℃）的條件下，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的不同，研究不同的溶解氧（ρDO＝1.0、2.0、3.0、4.0mg／L）對 CODCr去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3所列。

該實(shí)驗(yàn)屬于單因子等重復(fù)實(shí)驗(yàn)，重復(fù)數(shù)k＝3，水平數(shù)p＝4，經(jīng)轉(zhuǎn)換計(jì)算F0＝0.081。在顯著水平α＝0.05 情況下，F(xiàn)0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本實(shí)驗(yàn)研究的溶解氧值變化范圍內(nèi)，其對CODCr去除率的影響是顯著的。

（4）污泥回流比對CODCr去除率的影響。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在pH＝7.5，θ＝26 ℃，ρDO＝3mg／L，t＝7h條件下，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的不同，污泥回流比分別為40%、50%、60%、70%時(shí)，其對CODCr去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4所列。

表4 污泥回流比對CODCr去除率的影響

該實(shí)驗(yàn)屬于單因子等重復(fù)實(shí)驗(yàn)，重復(fù)數(shù)k＝3，水平數(shù)p＝4，經(jīng)轉(zhuǎn)換計(jì)算F0＝46.8。在顯著水平α＝0.05 情況下，F(xiàn)0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本實(shí)驗(yàn)研究的溶解氧值變化范圍內(nèi)，其對CODCr去除率的影響是顯著的。在污泥回流比為60%時(shí)，CODCr去除率最高，平均為59.33%。

（5）水力停留時(shí)間對CODCr去除率的影響。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在pH＝7.5，θ＝26℃，ρDO＝3mg／L，r＝60%條件下，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的不同，曝氣池水力停留時(shí)間分別為6、7、8、9h時(shí)，其對CODCr去除率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5所列。

表5 水力停留時(shí)間對CODCr去除率的影響

該實(shí)驗(yàn)屬于單因子等重復(fù)實(shí)驗(yàn)，重復(fù)數(shù)k＝3，水平數(shù)p＝4，經(jīng)轉(zhuǎn)換計(jì)算F0＝137.4。在顯著水平α＝0.05 情況下，F(xiàn)0.05（3，8）＝4.07。因F0＞ F0.05（3，8），故可看出，在本實(shí)驗(yàn)研究的溶解氧值變化范圍內(nèi)，其對CODCr去除率的影響是顯著的。在水力停留時(shí)間為9h時(shí)，CODCr去除率最高，平均為64.5%。

4 結(jié) 論

（1）在t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L，pH＝8.74條件下，進(jìn)水水質(zhì) CODCr質(zhì)量濃度1096～1204mg／L時(shí)，在本實(shí)驗(yàn)所研究的溫度變化范圍內(nèi)，溫度對CODCr去除率的影響是顯著的。CODCr去除率隨溫度的升高而升高，出水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度530～619mg／L，CODCr去除率為47.4%～51.6%。在26℃時(shí)，CODCr去除率最高，平均可達(dá)50.97%。

（2）在t＝7h，r＝50%，ρDO＝3mg／L，θ＝26℃條件下，進(jìn)水水質(zhì) CODCr質(zhì)量濃度1089～1236mg／L時(shí)，在本實(shí)驗(yàn)所研究的pH變化范圍內(nèi)，pH值對CODCr去除率的影響是顯著的。CODCr去除率隨pH值的增加而呈波動(dòng)狀態(tài)，出水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度503～661mg／L，CODCr去除率為45.5%～54.9%。在pH 為7.5時(shí)，CODCr去除率最高，平均可達(dá)54.5%。

（3）在t＝7h，r＝50%，pH＝7.5，θ＝26℃條件下，進(jìn)水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度1094～1248mg／L，在本實(shí)驗(yàn)所研究的DO變化范圍內(nèi)，DO對CODCr去除率的影響并不顯著。出水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度487～555mg／L，CODCr去除率為52.7%～56.9%。

（4）在t＝7h，pH＝7.5，θ＝26 ℃，ρDO＝3mg／L條件下，進(jìn)水水質(zhì) CODCr質(zhì)量濃度1107～1227mg／L時(shí)，在本實(shí)驗(yàn)所研究的污泥回流比變化范圍內(nèi)，污泥回流比對CODCr去除率的影響是顯著的。CODCr去除率隨污泥回流比的增大而呈波動(dòng)狀態(tài)。出水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度463～593mg／L，CODCr去除率為50.3%～60.2%。在污泥回流比r＝60%時(shí)，CODCr去除率最高，平均達(dá)到59.3%。

（5）在pH＝7.5，θ＝26 ℃，ρDO＝3mg／L，r＝60%條件下，進(jìn)水水質(zhì) CODCr質(zhì)量濃度1098～1222mg／L時(shí)，在本實(shí)驗(yàn)所研究的水力停留時(shí)間變化范圍內(nèi)，水力停留時(shí)間對CODCr去除率的影響是顯著的。CODCr去除率隨水力停留時(shí)間的延長而升高，出水水質(zhì)CODCr質(zhì)量濃度402～503mg／L，CODCr去除 率 為 58.5% ～65.0%。在水力停留時(shí)間為9h時(shí)，CODCr去除率最高，平均達(dá)到64.5%。

（6）在本實(shí)驗(yàn)所研究的各因素?cái)?shù)值變化范圍內(nèi)，溫度、pH值、污泥回流比和水力停留時(shí)間對CODCr去除率的影響是顯著的，而ρDO對CODCr去除率的影響并不明顯。

（7）從整個(gè)實(shí)驗(yàn)研究過程來看，宣紙廢水采用普通活性污泥法處理，通常情況下CODCr出水不能達(dá)到文獻(xiàn)［6］二級標(biāo)準(zhǔn)要求（ρCODCr≤450mg／L）。只有實(shí)現(xiàn)各控制因素對CODCr去除率最高情況下的優(yōu)化組合，即pH＝7.5，θ＝26℃，ρDO＝3mg／L，t＝9h，r＝60%，方可確保CODCr達(dá)標(biāo)排放。在此條件下，CODCr的去除率平均可達(dá)64.5%。

（8）宣紙廢水中檀皮蒸煮黑液的污染負(fù)荷占總負(fù)荷的60%以上，但由于宣紙廠規(guī)模較小，堿法草漿黑液污染治理的傳統(tǒng)堿回收法［7］、SO2酸析［8］（雙回收法）及 LB－1堿析法［9］在宣紙生產(chǎn)企業(yè)難以應(yīng)用。故在目前條件下研究普通活性污泥法各種運(yùn)行條件的優(yōu)化組合，對實(shí)現(xiàn)宣紙廢水的達(dá)標(biāo)排放具有重要作用。

［1］巫建光，張之源，汪金發(fā).宣紙廢水達(dá)標(biāo)排放的途徑探析［J］.工業(yè)用水與廢水，2001，32（1）：29－31.

［2］王新慧，李顯俊，許海明.水煤漿技術(shù)在處理造紙黑液中的應(yīng)用［J］.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，1999（12）：35－37.

［3］郭建平，王繼徽.礦渣復(fù)合混凝劑處理造紙黑液的研究［J］.工業(yè)水處理，2003，23（11）：50－52.

［4］陳金嬡.高分子絮凝劑用于造紙黑液處理的研究［J］.工業(yè)水處理，2002，22（2）：42－44.

［5］賈金平，葉建昌.造紙黑液處理技術(shù)的進(jìn)展［J］.上海環(huán)境科學(xué)，2000，19（12）：565－567.

［6］GB 3544－93，造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［7］林喬元.我國造紙工業(yè)堿法制漿水污染的防治［J］.中國造紙，2003，22（9）：62－68.

［8］徐常新，陳毅堅(jiān).造紙黑液的酸析處理［J］.玉溪師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，17（3）：72－73.

［9］林喬元.麥草漿黑液治理及其中段廢水達(dá)標(biāo)排放技術(shù)的評價(jià)［J］.中國造紙，1999（1）：50－55.