Biothane厌氧技术及其在造纸废水处理中的应用王进

技术与应用水工业市场2010年第4期一、Biothane公司介绍Biothane（荷兰百欧仕）公司是一家国际性集团公司，旗下分支机构遍及美国、欧洲及亚洲，在工业废水的生化处理领域处于领先地位。百欧仕为客户合作寻求昀经济有效的解决方案，毫无保留地运用昀适合的技术，包括高低负荷的厌氧技术、常规好氧技术和高负荷的好氧技术等等，并将确保所选的技术昀大限度地满足客户所提出的要求。到目前为止，百欧仕在全世界已拥有500多项业绩，总部设在荷兰的Delft。1971年荷兰瓦格宁根（Wageningen）农业大学拉丁格（Lettinga）教授通过物理结构设计，利用重力场对不同密度物质作用的差异，发明了三相分离器。使活性污泥停留时间与废水停留时间分离，形成了上流式厌氧污泥床（UASB）反应器的雏型。1974年荷兰百欧仕公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时[1]，发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，即颗粒污泥（granularsludge）。颗粒污泥的出现，不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展，而且还为第三代厌氧反应器膨胀颗粒污泥床（EGSB）的诞生奠定了基础。世界上第一套完整工业规模的UASB反应器(30m3)是由百欧仕公司在1974年建成，如图1所示。厌氧EGSB技术也是由百欧仕公司昀早研发及工业化应用的。2008年6月份，百欧仕公司被法国威立雅集团整体收购，成为威立雅大家庭中的一员。威立雅环境集团（VE）是提供全面环境服务的公司，目前员工数Biothane厌氧技术及其在造纸废水处理中的应用文/王进（威立雅水处理技术上海有限公司　上海200001）　　摘要：Biothane（荷兰百欧仕）公司是一家国际性集团公司，在工业废水的生化处理领域，尤其是厌氧技术处于世界领先水平。文章简要介绍了其Biobed®EGSB技术，并与升流式厌氧污泥床（UASB）反应器作了对照。列举了几个国内外Biothane在制浆造纸行业污水处理上的的项目业绩。　　关键词：Biothane　百欧仕　厌氧　膨胀颗粒污泥床（EGSB）　制浆造纸图1　百欧仕公司1974年建成的工业规模的UASB54水工业市场2010年第4期30余万名，年营业额约300亿欧元，名列世界500强前列。其水务分支威立雅水务集团（VW）是世界上昀大的水务公司，在水处理领域拥有150多年的成功经验。威立雅水务的服务涵盖了供水、污水处理、回用等领域。威立雅水务现已成为供水和污水处理行业的世界先锋，并通过其不断的努力，成为市政和工业领域内昀具有创新意识和昀具竞争力的合作伙伴。威立雅水务集团无论是其业绩总数还是营业额，均名列世界第一。迄今为止，在中国的34个省、自治区、直辖市和特别行政区中，威立雅水务已在其中20个地区拥有正在运营的项目，公司在华拥有1万1千余名员工并积极接受良好的员工培训。这样依托威立雅集团，百欧仕能够为用户提供完美的服务。百欧仕公司的主要的污水厌氧处理技术如下：Biobulk®CSTR厌氧接触工艺（第一代厌氧反应器）Biothane®UASB升流式厌氧污泥床（第二代厌氧反应器）Biobed®EGSB膨胀颗粒污泥床（第三代厌氧反应器）在40多年的时间里，百欧仕在发展高性能，高负荷和紧凑的厌氧和好氧技术上，建立了丰富的经验和声誉。百欧仕已经建立了500多项厌氧和好氧污水处理项目。其中制浆造纸行业有50多项的工业业绩，包括英国的Smrifit、德国的Tillmas、印尼的APP、日本的王子制纸、山东中茂纸业、安徽山鹰纸业、宁夏美利纸业等重要的国内外用户。二、Biobed®EGSB技术百欧仕（Biothane）公司在多年的经验的基础上，于80年代开发了高性能的先进的Biobed®EGSB(膨胀颗粒污泥床)厌氧反应器[2]。目前在全世界有100多项成功的工程实例(包括制浆造纸工业)。以下是一个典型Biobed®EGSB的工艺流程图，如图2所示。从上图，我们可以看出百欧仕厌氧系统的特点：系统简单可靠，无需独立的循环罐厌氧系统的主要的设备是EGSB和调制罐，调制罐同时起到了PAT和循环罐的双重作用，酸碱调节和营养盐的添加均在调制罐内来完成，产甲烷的反应在EGSB反应器内来完成。对于调质池，它能确保进入EGSB反应器的水流恒定，因此EGSB的水量将不受原水水量的影响而维持均一和固定，不管原水水量是高还是低，进入EGSB反应器的废水量将保持稳定。水流恒定对于厌氧反应器的正常运行非常重要。EGSB的顶部空间可以作为厌氧沼气缓冲罐作用，无需单独设立沼气缓冲罐。不受腐蚀的影响EGSB和调制罐的罐体的材料，可以选用混凝土或碳钢。如果选用混凝土罐体，则无需保温，比较经济；如果选用碳钢罐图2　Biobed®EGSB的工艺流程图图3　Biobed®EGSB反应器技术与应用水工业市场2010年第4期体，则需要保温处理，建造费用较高。反应器内部器件的安装和构筑容易、简单。没有气味和噪音的散发。Biobed®EGSB罐（池）体是细高结构的反应器，如图3所示。可以处理不同种类的工业废水。废水在调质池和一部分厌氧的出水混合后泵入厌氧反应器,这样进入反应器的水力负荷将不受进入污水处理厂的原水水量变化的影响而维持恒定。由于循环的废水中含有大量的碱度，其将可以减少碱的消耗量。经过调质的混合废水通过一个特殊设计的进水分配系统泵入反应器的底部。随后，废水流经颗粒污泥床，并进行厌氧反应。在反应器的顶部，专利设计的三相分离器，即便在较高的水力负荷冲击的条件下，也可将处理好的废水、沼气和污泥良好分离。大量的厌氧出水将可控地回流至调质池稀释原水，在这样的条件下可使废水中部分的毒性物质经过回流的稀释，降低其浓度，并进行降解。由于有大量的生物污泥长久地保存在反应器里，并与进水良好的混合，Biobed®EGSB反应器可以在低温的环境下得以应用。反应器是封闭在无氧的环境下运行，可避免反应器发生（氧化）腐蚀。此外反应器是个带压系统，产生的沼气将无需使用压缩机和沼气缓冲罐而能传送至后面单元处理或利用。Biobed®EGSB设计将没有臭味或讨厌的气味的散发。所有潜在的敏感的散发气味点都和带压的沼气流构成一个整体，因此，无需像其它厌氧系统需设立外部的臭味/气味清除设备（例如过滤装置）。得益于反应器内部特殊的结构，Biobed®EGSB比常规的厌氧反应器具有更高的容积负荷（高至25kgCOD/m3d），并可维持较高的去除效率。由于使用颗粒污泥，Biobed®EGSB的生物启动能够在几个星期内完成。三、EGSB和UASB的比较Biobed®EGSB，是基于很多年的研究和UASB的实践的基础上开发的第三代厌氧反应器，它也是目前世界上先进的厌氧反应器，它可以用来处理含有生物降解毒性、带有SS和处理废水波动的废水。针对传统的厌氧反应器，EGSB比第二代厌氧反应器UASB更具有负荷高，占地面积小等优势。此外，对于UASB反应器，其水流上升速度比较低(0.5-1m/h)，进入反应器的SS将会停留在反应器内，不容易冲出反应器。UASB的抗SS和抗水力负荷冲击的能力比较弱，只是用在早期的制浆造纸污水处理项目上，现在已经在这个领域已经不用了。在制浆造纸工业，它已经完全取代了UASB反应器。UASB和EGSB的比较如表1所示。四、Bithane在制浆造纸行业污水处理上的的项目业绩介绍业绩一：StoneConsolidatedInc(加拿大)每天StoneConsolidated公司生产240BDMTCTMP，270BDMTBCTMP和545BDMT瓦楞纸（主要原料是NSSC中性亚硫酸盐半化学浆）。设计COD的负荷是180t/d，加拿大政府要求其降低大部分的COD/BOD的污染负荷并要求其担保昀终排放的废水不能对河里的鱼造成致命的伤害。StoneConsolidated公司对此非常慎重，聘请了两个咨询公司作了4年的可行性研究、开发和设计，接着在1986年邀请了3家项目参数UASBBiobed®EGSB1容积负荷（COD/m3.d）7-1020-252上流速度（m/h）0.5-12-63处理效率好好4反应器的进水流量不稳定稳定–可控5抗水力负荷冲击低高6提升泵的扬程能耗要求低一般7建筑高度（水深m)±6±138抗SS的能力低高9场地要求较大小10罐/池体材料水泥水泥或钢铁表1　Biobed®EGSB与UASB的对照表图4　StoneConsolidated公司EGSB现场照片56水工业市场2010年第4期世界著名的环保公司同时作了9个月的现场对比中试试验，昀后百欧仕的中试处理效果昀好，并被授予了项目合同。百欧仕提供了2套UASB来处理180t的COD，这也是目前世界上昀大规模的UASB反应器。业绩二：Sappi是一家既制浆又造纸的综合制浆造纸厂，每年生产115,000吨浆和355,000吨绘图纸和特种纸。废水的主要的来源有三类：冷凝排污水、制浆中段水、造纸白水。Sappi以前有一套常规活性污泥法好氧处理系统，在2003年，百欧仕为其安装了一套厌氧系统（5台EGSB）作为前处理，随后废水排入现有的好氧系统处理，整个污水处理系统出水稳定，运行费用低，需要处理的剩余污泥少。业绩三：APP(IKPP)Serang（APP金浪厂）。2007年，印尼金光集团APPSerang选择百欧仕公司的EGSB的厌氧系统来处理其高浓度的废水。这也是APP集团的第一个厌氧系统项目。业绩四：山东中茂圣源纸浆有限公司新建一条300t/dAPMP的制浆生产线，其废水的TCOD达到了10,500mg/l，需要作厌氧处理。对于污水处理项目，中茂组织了严格的国际招标，有多家公司参与了此项目的投标，昀终百欧仕公司凭借着高质量的系统、众多的项目业绩、良好的服务和较低的运行成本赢得了此项目，对于百欧仕来说，这是在中国造纸行业的良好的开端。污水处理厂的规模为：5000m3/d，有机负荷为19吨SCOD/天，水力停留时间HRT为11.1h，SCOD去初率为68.9%，容积负荷为14kgCOD/m3/d。业绩五：安徽山鹰纸业股份有限公司是中国昀大的再生纸生产厂之一，2007年山鹰纸业决定新上20万吨的新闻纸的生产线，对于其产生的高浓度的废水需要厌氧处理。经过多方的考察和评估，昀后山鹰纸业选择了百欧仕的厌氧EGSB的方案。污水处理厂的规模为：25000m3/d，有机负荷为46吨SCOD/天，水力停留时间HRT为2.5h，容积负荷为17.2kgCOD/m3/d。该反应器内颗粒污泥如图7所示。参考文献[1]LettingaG.PetteKC.deVletterR.WindE.Anaerobictreatmentofbeetsugarwastewateronsemi-technicalscale.CSM-report1977[2]Biothane技术交流资料.2009作者简介及联系方式王进，男，1977年生，江西鄱阳人，2007年上海交通大学环境工程专业博士毕业。，威立雅水处理技术（上海）有限公司应用工程师电话：[phone]，　　　13818421261E-mail:[e-mail]；[e-mail]地址：上海市福州路318号高腾大厦19楼威立雅水处理技术（上海）有限公司邮编：200001图5　Sappi公司EGSB现场照片图6　APPSerang公司EGSB三维合成图图7　山鹰纸业EGSB反应器内厌氧颗粒污泥实物图