IC厌氧技术处理造纸废水崔延龄

“全国造纸行业节约用水与污水治理”研讨会论文集Ic厌氧技术处理造纸度水崔延龄福建省南纸股份有限公司,福建南平,353000摘要:CI厌氧技术是在UABS基础上发展起来的一种高效的厌氧处理技术,它具有容积负荷高、COD去除率高、各种水质适应性强、占地省、能耗低、运行费用少、启动快、操作简单、易实现自动化控制等特点。该技术在国内外已成功地处理造纸废水。本文根据福建南纸的实例阐述该技术如何应用于造纸废水的处理。关健词:CI厌氧技术、造纸废水、沼气、颗粒污泥IC厌氧技术是荷兰PAQUES公司90年代开发的专利技术,它是在UABS基础上发展起来的厌氧技术。它广泛地用于处理食品、医药、啤酒、化工和造纸等行业的高浓度有机废水。众所周知,我国造纸工业废水产生量大,污染浓度高,对水环境造成极其不利的影响,只有通过终端的生物处理,才能做到达标排放。以往所建的污水处理设施大都采用好氧的生物处理方法。但随着造纸工业的发展,我国大中型造纸企业的原料结构发生了较大的变化,由原来的化学浆(BK)P和磨石磨木浆(SWG)为主,逐步改变为热磨机械浆(TMP)、化学机械浆(CTMP、APMP)和废纸脱墨浆(D工)P等多种制浆方法。由于新的制浆方法大都是引进国外的先进技术,吨产品水耗低,因而产生废水的有机物浓度高,而厌氧技术适合处理高浓度的有机废水。处理方法对于MTP、CTMP、APMP和DIP等制浆过程产生的废水,由于其温度高、悬浮物浓度高、可溶性COD浓度高等特点首先需要采用沉淀、冷却和厌氧方法预处理,然后再用传统的好氧方法处理。这些废水所含的木素和纤维素等难降解的大分子有机物比BKP废水少,因而其BODC/0D比值更高,一般在0.40以上,同时污水可溶性COD浓度大都在ZOO0mg1/以上,非常适合用厌氧方法预处理。如果按以往只用单独的好氧方法处理,由于进水浓度高,好氧菌较难适应,因此去除效率低,容积负荷低。要做到达标排放,必须建成一个较大的曝气池,如此构筑物占地大、曝气过程能耗高、化学药品投加量大、产生的污泥量也较多。而采用厌氧方法预处理可以带来以下的好处:减少好氧处理负荷,曝气池建设规模小,因而占地省,曝气所消耗的电能也少;同时也减少了用于中和的酸碱量和营养物质尿素、磷酸的投加量;好氧过程的污泥产生量大大降低,污泥脱水处理量也随之明显减少;由于厌氧过程产生的沼气可以作为能源回收利用,因此可进一步降低运行成本。“全国造纸行业节约用水与污水治理”研讨会论文集2厌氧反应原理废水在缺氧条件下,厌氧微生物大量的生长繁殖,将水中70一8%0的有机物转化为沼气,20一3%0形成污泥。对于上流式的厌氧反应器如UABS和IC反应塔等易形成颗粒污泥。与传统絮状污泥相比,颗粒污泥具有较高的沉降速度和更高的比产甲烷活性。在实际的污水处理工艺过程中,厌氧反应过程分为两个阶段,即预酸化阶段和产沼气阶段。IC厌氧反应塔内部结构参见图1,其运作原理是:预酸化后的污水从IC塔底部切线方向进入,在底部混合区与内循环水和膨胀的颗粒污泥充分有效地混合,使得进水得到稀释和调节。此时水、颗粒污泥和产生的沼气三相充分混合造成污泥膨胀,大大提高了污泥的活性(是UASB的两倍),可以承受较高的有机负荷,增加有机物的去除率。IC反应塔正常运行情况下,BOD去除率达7cy00以上,COD去除率达6%0以上,每kgCOD可转化沼气总量(包括COZ和HZS)为0.35一0.45m3。3应用实例2000年,福建南纸投资6700万元,建成了30000m3d/污水处理系统,是我国造纸行业第一家引进荷兰PAQUSE公司IC厌氧技术处理TMP和DIP废水,也是我国造纸行业首先“全国造纸行业节约用水与污水治理”研讨会论文集采用厌氧和好氧的方法处理造纸废水。现介绍如下:3.1工艺流程福建南纸有DIP、TMP和BKP三种制浆生产线,其中DIP和TMP产生的废水作为高浓度废水,经IC厌氧反应塔预处理后,与低浓度的KP废水混合后进入后续的好氧系统。工艺流程见图2。来自BKP低浓度废水,由于SS低于loomg/1,因此不设初沉池。该废水正常情况下呈酸性,经调节池加碱中和后,直接进入好氧曝气系统。为防止异常情况下黑液的冲击,在调节池前设有切换池。切换池出水的自动阀门与设在切换池的PH值在线监测仪连锁,当PH超过10时,说明BKP系统有泄漏黑液,为避免PH冲击和高浓度有机负荷冲击,切换池的出水阀门自动关闭,此时废水在切换池中满出自动溢流到事故池中。来自DIP和TMP的高浓度废水含有较高的SS,经初沉池沉淀后可去除95%以上的SS,由于SS中含有大量的纤维,因此同时去除了约7%0的不可溶性COD。高浓度废水的温度大都在42℃以上,因此需要冷却处理。废水经喷淋式冷却塔降低约10℃的温度后进入预酸化池,废水经水解酸化后形成挥发性脂肪酸等物质进入循环池。进入循环池的废水与经过IC厌氧反应塔处理后的一部分回流出水混合,混合后的废水从IC塔的底部进入,与塔内的颗粒污泥充分混合进行厌氧反应。反应产生的沼气进入贮气罐,并通过火炬燃烧处理。产生多余的颗粒污泥泵入颗粒污泥槽。处理后的水从顶部溢出进入曝气系统污泥处理图2.福建南纸污水处理工艺流程简圈“全国造纸行业节约用水与污水治理”研讨会论文集高低浓度两股废水在分配池中混合后进入筛选池,然后进入两组并列的推流式曝气池。曝气机是从芬兰NOPON公司引进的,采用0K工深水浸没曝气方式。罗茨鼓风机将空气通过软管输送到水下,曝气机高速旋转的叶轮将送入水下的气体打散成微小的气泡,向水中供氧。OKI曝气机的特点是:传氧效率高、没有微孔,不存在堵泥问题、靠自重沉放在池底,维修时无须将池子的水排空,用己经固定连接好的钢丝绳将其吊出水面即可,维护方便简单。初沉池的污泥和二沉池的剩余污泥泵入污泥浓缩池,污泥经浓缩后泵入污泥脱水系统。污泥脱水机是采用日本FKC公司生产的螺旋挤压机,该设备运行稳定,自动化程度高,设备故障率低,脱水效果好,脱水污泥干度可达3%0以上。3.2处理结果目前福建南纸整个污水处理系统经过约3年多的运行,运行稳定正常,处理效果良好,出水水质稳定,达到国家规定的排放标准。处理结果见表1。由于DIP系统2001年8月投入生产,因此厌氧系统9月开始启动。颗粒污泥是直接购买的,无须自己重新驯化培养,因而厌氧系统一启动,就产生了沼气。通过一段时间的连续运行,沼气产生量稳定,沼气通过火炬燃烧,产气量大约2500一3000M3d/。COD的去除率由刚开始的40%逐步上升到现在的60%左右,BOD的去除率为80%,全部达到设计值规定的要求。表l运行处理结果项项目目处理量量COD(mg/1)))BOD(mg/1)))55(mg/l)))高高浓厌氧系统统M3/ddd进水水出水水进水水出水水进水水出水水曝曝气系统统1450000206000780008600021666230006555整整个系统统2850000去除率率62%%%去除率率75%%%去除率率72%%%2222285000083000235552433366687772666去去去去除率率72%%%去除率率97%%%去除率率70%%%333333328000235551080006662170002666去去去去除率率93%%%去除率率99%%%去除率率99%%%国国家排放标准准准40000700010000该系统工艺独特、设备先进,自动化程度高,运行成本低,包括折旧吨水成本只有0.56元见表2。目前厌氧过程产生的沼气用火炬燃烧,如果将沼气能源充分利用,可进一步降低运行成本。厌氧过程产生的颗粒污泥可以外卖,产生一定的经济价值。“全国造纸行业节约用水与污水治理”研讨会论文集消耗名称单位成本消耗名称单位成本统计碱0.000电耗0.1150.560表2运行成本分析尿素一0.018人肛资一0.050一磷酸0.011折旧0.290PMA0.066维修0.0104厌载处理影响因素分析在制浆污水的厌氧处理过程中,除了控制工艺参数温度、PH值、VFA浓度、和营养物质投加量外,还要时刻注意进水水质的变化对厌氧反应的不利影响。如进水的有机负荷、SS浓度、油墨浮渣和一些对厌氧菌有毒的物质。4.155浓度造纸废水中的SS主要是纤维、填料、碎木渣等。在污水处理设计当中,都有考虑采用物理方法如沉淀、过滤、气浮等去除SS。一般进入厌氧反应器的SS浓度要求小于100mg/1。如果大量的SS进入厌氧反应器,SS会聚集在颗粒污泥中,使污泥的产甲烷活性降低,同时水中的纤维易形成絮状污泥,导致上浮,造成污泥流失。4.2油墨浮渣这主要发生在DIP系统产生的废水,当DIP系统生产过程有大量的浮选油墨进入污水处理场时,一些油墨、泡沫、胶粘物、纤维和细小塑料碎片就会进入厌氧反应器。油墨会吸附在颗粒污泥的表面,大大影响其活性。这些油墨浮渣比水轻,影响颗粒污泥的沉降性能,容易造成污泥的流失。4.3有毒物质造纸工业制浆污水对厌氧菌产生毒性的物质有:树脂酸、硫化物、氯离子和有机卤化物等。这些物质存在于废水中,会抑制颗粒污泥的活性,甚至造成厌氧菌的死亡。4.3.1BKP废水对于木浆产生的黑液通过碱回收技术已去除9%0以上的有机物。由于BKP制浆过程耗水量大,进入废水管网的COD浓度较低,而且如果是采用硫酸盐或亚硫酸盐制浆和用氯气漂白,则由于污水中含有硫化物、有机卤化物和氯离子等对厌氧菌有毒性的物质,因而不能用厌氧方法处理。但碱回收过程黑液蒸发产生的污冷凝水,由于COD浓度高,基本不含毒性物质,可以单独采用厌氧方法处理。对于草浆,如果没有上碱回收系统,基本上是一些小型造纸厂,属于可以考虑关停并转的企业。而且黑液中含有毒性物质较多,厌氧处理效率不高。“全国造纸行业节约用水与污水治理”研讨会论文集4.3.ZT即、APMP和CTMP废水TMP、APMP和CTMP制浆过程,通过蒸汽预热、化学浸渍、盘磨和漂白会将木料中的树脂抽出,进入废水。尤其是马尾松和云杉原料中含有较多的树脂,如果用这些原料制浆产生的废水,树脂浓度较高,会对厌氧过程造成一定的威胁,影响厌氧处理效果。对于其它原料制浆产生废水的树脂含量相对较低,基本不影响厌氧菌的活性。CTMP的木片浸渍采用NaZS氏,会将少量的硫化物带入废水,影响污泥的活性。这类废水在用厌氧处理时,设计一个与IC反应塔配套的循环池,将IC塔出水稀释进水,这样可以降低水中树脂的浓度。由于DIP废水几乎不含树脂,在既有TMP或APMP或CT妒废水,又有DIP污水的制浆造纸企业,这两种废水混合后,也可稀释树脂的浓度。如福建南纸DIP废水与TMP废水混合,其中T淤污水量只占2%0,树脂浓度大大降低,不影响厌氧处理。4.3:3DIP废水DIP是以ON’P、OwM和OMG为原料,制浆过程可能会将油墨、泡沫和一些胶粘物带入污水中,但只要通过物理方法预处理好,不会进入后续的厌氧系统。DIP污水几乎不含毒性的物质,非常适合用厌氧方法处理。参考文献贺延龄,废水的厌氧生物处理,中国轻工业出版社,1999崔延龄,福建南纸引进IC厌氧反应技术处理制浆污水,纸和造纸,2002姓名:崔延龄,工作单位:福建省南纸股份有限公司环保处,职务职称:副处长,高级工程师,地址:福建省南平市滨江北路177号,邮编:353000,电话:[phone],传真:0599一880155一,E一mail: