SBR法处理碱法草浆造纸废水和味精废水

SBR法处理碱法草浆造纸废水和味精废水孙剑辉，崔延瑞，孙瑞霞(河南师范大学化学与环境科学学院，河南新乡453002)摘要：采用SBR法处理碱法草浆造纸废水和味精废水的试验结果表明：废水中的有机污染物得到高效降解，COD的去除率分别达80%和90%以上；高浓度的SO2-4(1.2×105mg/L)对SBR处理系统无影响；易降解和难降解的有机废水应分别采用限制曝气和非限制曝气的进水方式为宜；DO可以作为SBR系统去除COD情况的一个指标，易于实现自动化控制(DO为1.5mg/L左右为宜)。关键词：SBR法；造纸废水；味精废水；SO2-4；DO1试验材料与方法1.1试验装置试验装置如图1所示。SBR反应器内径为30cm，高度为70cm，有效容积为45L。反应器外侧分设5个排水管，底部设有排泥及放空管，距反应器底10cm处设有进气管，内部采用4个烧结砂芯作为曝气头，外部联接空气压缩机。SBR反应器进水量、曝气量都可以通过阀门调节和用流量计计量。做平行对比试验时用4个10L的小SBR反应器进行，试验用污泥取自大SBR反应器中的成熟污泥。1.2废水水质试验用水分别为取自河南省某碱法草浆造纸厂和某味精厂的实际工业废水。处理前造纸黑液先经稀释一倍后酸析木质素；味精废水先经分离蛋白，而后调整pH值到7左右，再用自来水稀释后使用。进水浓度根据处理后能够达到国家相应排放标准的要求(造纸废水COD≤450mg/L，味精废水COD≤300mg/L)确定。废水水质见表1。表1废水水质项目COD(mg/L)BOD5(mg/L)原水预处理水进水①34067②31384①7018②13495①≤2400②≤4000①93422②18025①3579②7422①≤1200②≤2300注①造纸废水，②味精废水。1.3试验方法与条件试验系统初次启动时所用活性污泥采自城市污水处理厂的剩余活性污泥。通过试验所确定的运行参数中国城镇水网(温度20℃、进水pH＝7左右)和操作条件如表2、3所示。运行参数中的泥水比(λ)系指进水体积与SBR反应器内污泥体积之比，λ在数值上同反应完成后的排出比(排水体积与污泥体积之比)相等。表2试验运行参数水样MLSS(g/L)SVI(mL/g)λ容积负荷[kgCOD/(m3·d)]造纸废水味精废水16.2～17.112.2～15.141～6370～91111.0～2.32.25～3.0表3运行操作条件水样进水反应沉淀排水造纸废水味精废水1(限制曝气)1(非限制曝气)36120.50.52结果与讨论2.1废水中有机物的去除率按照上述运行参数及操作条件所得到的结果分列于表4和图2。表4造纸废水运行结果日期进水COD(mg/L)出水COD(mg/L)COD去除率(%)4月20日4月21日4月26日4月27日4月28日5月1日5月4日5月5日5月7日202134912921356436233877529259356780397601538554.26217609641182121780.482.881.684.582.980.381.880.182可见，进水浓度大小与SBR系统对有机物的去除率基本无影响。造纸与味精废水COD的去除率分别稳定在80%和90%以上。为了进一步考察SBR系统对可生化降解有机物的去除情况，进行了两段式SBR法处理造纸废水的研究，即将两个SBR反应器串联，第一个反应器的出水作为第二个反应器的进水，测试后者的COD去除率。试验进行了一个月，结果发现第二个反应器对COD的去除率不超过10%，从而说明了造纸废水中的可生化降解有机物采用一段式SBR系统即可基本分解完全，用两段式SBR法处理是不经济的。2.2进水方式对COD去除率的影响SBR法的进水方式按进水时间长短可分为瞬时进水和连续进水，连续进水又可按进水时的曝气与否分为限制曝气和非限制曝气。本试验采用连续进水方式，在进水浓度、进水时间和泥水比(λ)等相同的条件下，研究了限制曝气与非限制曝气两种方式对COD去除率的影响，结果列于表5。表5不同进水方式下COD的去除率(%)水样限制曝气非限制曝气造纸废水味精废水81.981.277.790.9由表5可见，造纸废水宜采用限制曝气进水方式，而味精废水宜采用非限制曝气的进水方式。结合前述的SBR系统处理造纸、味精废水的COD去除率及反应时间，作者认为，造纸废水是一种不可生化降解有机物含量相对较高但可生化降解部分又较易降解的废水，而味精废水则是一种可生化降解有机物含量相对较高但又较难降解的废水。2.3SO2-4对COD去除率的影响味精废水含有大量的SO2-4(原水浓度为60144mg/L)，在厌氧生物处理中，由于硫酸盐还原菌与分解有机物的产甲烷菌发生竞争，且前者处于优势，因而严重影响了COD的去除[1]。为了探索SBR法处理含高浓度SO2-4有机废水的可行性，采用人工配制废水和味精废水进行了试验研究，结果列于表6、7。由表6可见，随着SO2-4浓度的提高，COD去除率变化不大，当进水SO2-4浓度高达120000mg/L时，COD去除率仍保持在96%以上。由表7可见，SO2-4的出水浓度同进水相比略有降低，可以说SO2-4基本未参与反应。此研究结果表明，SO2-4对SBR生物处理系统无影响。表6含SO2-4的人工配制废水的COD去除率(mg/L)040020001000060000120000COD去除率(%)97.897.897.196.396.696.4注原水COD＝2000mg/L。表7进、出水SO2-4浓度与回收率水样进水SO2-4浓度(mg/L)出水SO2-4浓度(mg/L)回收率(%)人工废水味精废水60000527756820486094.792.12.4DO在反应期中的变化规律在SBR反应期中DO浓度随曝气时间的延长和COD的去除而不断发生变化，变化情况见图3。由图3可见，混合液中的DO在生化反应完成后(即COD已基本降到最低点)开始产生突跃，表明DO可以作为间接反映SBR生化系统去除COD工作情况的一个指标。由于DO易于在线测定，从而为其实现自动化控制提供了依据。图3还表明，为节约能量，混合液中的DO控制在1.5mg/L左右为宜。3结论①SBR法能够高效降解碱法草浆造纸废水和味精废水中的有机污染物，COD的去除率分别达80%和90%以上。②进水方式应根据废水的性质确定，易降解的有机废水宜采用限制曝气进水方式，难降解的有机废水宜采用非限制曝气进水方式。③废水中含有高浓度SO2-4(1.2×105mg/L)时对SBR生物处理系统几乎无影响。④DO在反应期中随曝气时间的延长特别是随COD的去除而逐渐上升，待生化反应完成后，DO产生突变。DO可以作为SBR生化系统中可降解COD去除情况的一个工作指标。反应期混合液中的DO控制在1.5mg/L左右为宜。参考文献：[1]孙剑辉，樊国锋，侯杰.含硫酸盐有机废水厌氧消化影响因素的探讨[J].工业水处理，1998，18(3)：10-12.中国城镇水网作者简介：孙剑辉(1957-)，男，河南偃师人，河南师范大学教授，主要从事水污染控制技术的教学和科研工作。电话：(0373)33263353326218收稿日期：2000-06-16中国城镇水网