UASB改良式氧化沟物化工艺处理高得率APMP浆废水刘春

UASB-改良式氧化沟-物化工艺处理高得率APMP浆废水⊙刘春1张安龙1文志贵2（1.陕西科技大学造纸工程学院，西安710021；2.重庆理文纸业有限公司，重庆400000）TreatmentofUASB-improvedoxidationditch─flocculationprocessonhighyieldAPMPpulpingwastewater⊙LIUChun1,ZHANGAn-long1,WENZhi-gui2(1.SchoolofPapermakingEngineering,ShaanxiUnverisityofScienceandTechnology,Xi'an710021,China;2.ChongqingLee&ManCompanyofPulpandPapermaking,Chongqing400000,China)刘春，在读硕士研究生；研究方向：造纸工业废水处理技术。提要：利用UASB-改良式氧化沟-混凝沉淀的厌氧-好氧组合工艺处理以木材纤维为原料的APMP废水，CODCr、BOD5、SS的去除率分别达到98.7%、98.6%、98.7%，达到山东省《造纸工业水污染物排放标准》的最新规定；并对整个工艺主要构筑物及其调试运行做了介绍和分析。关键词：APMP废水；UASB-改良式氧化沟-混凝沉淀；调试Abstract:Anupflowanaerobicsludgebedreactor─improvedoxidationditch─flocculationprocesscombin-ingwithanaerobicandaerobioticmechanismtotreatwithAPMPeffluentwasintroduced.TheremovalrateofCODCr,BOD5andSScouldreach98.7%,98.6%,and98.7%respctively,thequalityoftheoutletwatercouldmeettherequirementofdischargedwaterstandardforpulpandpaperindustryinShandong.Themajorcomponentsandcommissioningofthewholetechniquewereintroducedandanalyzed.Keywords:APMPwastewater;upflowanaerobicsludgebedreactor─improvedoxidationditch─flocculation;com-missioningAPMP（碱性过氧化氢化机浆）制浆水耗低、污水量少、水温高、SS含量高、COD浓度较高、可生化性较好。实践证明，用厌氧-好氧联合处理此类废水比单独用好氧方法经济性提高一倍。1的APMP浆水质水量情况山东某纸业公司以木材纤维为原料生产APMP浆，年产量为2万t，吨浆耗水量80m3。所产生的废水主要包括制浆车间废水和浆板车间废水，其中制浆车中图分类号:X793X793文献标志码:B文章编号:1007-9211(2009)07-0091-04技术进步TECHNOLOGY2009Apr.,2009Vol.30,No.7ChinaPulp&PaperIndustry91中大部分的有机物；浆板废水同样先过滤、沉淀，去除废水中的悬浮物，然后两种废水混合进行好氧生物处理，再经过混凝沉淀、过滤处理。2.2的工艺流程（图1）3的主要构筑物及调试3.1的水解酸化池水解酸化池选用10m×8m×6.5m的厌氧折流板反应池ABR1个，V=520m3设有2台液下搅拌器，（N＝4.0kW，HRT＝7h）。经细格筛过滤后送入水解酸化池的高浓度有机废水，在水解酸化菌的作用下，绝大多数的高分子有机物被水解为小分子有机酸，如甲酸、乙酸、丙酸等挥发性脂肪酸；悬浮固体物质被水解为可溶性物质，有利于废水下一步的厌氧生物处理；水解酸化还可以有效消除废水对厌氧菌的毒性或抑制性，保证厌氧反应器的正常稳定运行。水解酸化池还可作为调节池，对废水中的氮磷营养盐（尿素和磷肥）及pH值进行调节，营养盐的添加使废水中COD∶N∶P＝600∶5∶1。运行一段时间后，添加FeCl3使废水中含FeCl33～5mg/l，目的在于防止废水中DTPA等的螯合作用产生Fe的缺乏，但不加入其它微量元素。水解酸化池还起到分解H2O2的作用，以防止因氧化还原电位过高对厌氧菌的抑制。此单元大约能消除30%CODCr、20%的BOD5和60%的SS。3.2的UASB反应器UASB反应器选用V＝1200m3的上流式反应器1个，设计有机负荷为6kgCOD/(m3·d)，HRT＝16h，设有沼气集气系统。为充分发挥UASB反应器的作用，在反应器增设出水回流，可以改变UASB反应器内的上升流速；具有水力搅拌作用增强均质效果；可以进一步稀释毒性物质的浓度，缓冲进水负荷的冲击。实际有机负荷达到18.7kgCOD/(m3·d)。该工程厌氧部分所用接种污泥取自当地啤酒厂IC反应器颗粒污泥。装入颗粒污泥后，向反应器中加入CODCr浓度控制在2000mg/l左右的稀释过的APMP废水，同时加入适量的营养物质。每一次在去除率有明显增加时提高负荷，稳定一段时间后再提高负荷，直到厌氧系统满负荷进水。调试期间厌氧系统进出水COD浓度见图2。调试后期厌氧系统CODCr平均去除率达到77.9%，且水解酸化和厌氧系统提高了废水的可生化性，将BOD5/CODCr提高到0.5以上，为后续的间废水量1800m3/d，浆板车间废水量3000m3/d。水质大致情况见表1。2的工艺流程2.1的工艺选择制浆废水和浆板废水的有机物浓度、有机物含量不同，两种废水单独处理较好。制浆废水先过滤、沉淀去除悬浮物，然后进行厌氧生物处理，以去除废水表1各工段水质情况制浆车间废水浆板车间废水CODCrmg/l85005603600230BOD5mg/l15008009.0～10.07.8～8.4SSmg/lpH注：各数值均为平均值。图14800m3/dAPMP浆废水处理工艺流程࣮ᆩכक़္ྼ࣮๭࿫ౄ౪໫׾ԭټ๕ྃ຤ऐౄէྔሏሰኽݭ຤ण຤׾ဦ߭ෲ؛ק׾࿫ౄ࣮ୁ዆ॾݭ຤ण຤׾ဦ߭ෲ຤঴໗ࣅ׾VBTCݒᆌഗิ࿿჋ስ׾೸ഘ׾ܾק׾ंౡקۏ׾ٳՔಇݣ图2UASB进出水COD浓度和时间的关系技术进步TECHNOLOGY2009第30卷第7期2009年4月92生物处理系统提供方便。3.3的改良式氧化沟3.3.1的构筑物情况改良式氧化沟好氧系统HRT＝27.5h，选用38m×22m×6.6m的推流式反应池1个，设计有机负荷为0.6kgBOD5/(m3·d)，污泥负荷为0.25kgBOD5/(kgMLSS·d)；内设LPJ-20型射流曝气器52套。选用BK7011罗茨风机3台(2用1备)，单台参数Q＝26.00m3/min，△P＝0.06MPa，N＝45kW，配套消声器、减振基础等。选用250HW-5射流循环泵2台，单台参数Q＝540m3/h，H＝5m，N＝11kW。3.3.2的调试情况好氧系统所用接种污泥取自当地城市污水处理厂剩余浓缩污泥，含水量为90%。在生物选择池和曝气池内加入造纸废水（约占池容积2/3，为清水和部分混合废水），废水的浓度大约600～1000mgCOD/l，同时投加接种污泥约8t（绝干量，包括调试阶段的各种可能损失），闷曝5d，待CODCr有明显降低，通入厌氧出水，并随厌氧系统逐渐增加负荷，直至厌氧系统满负荷进水。曝气池连续正常进出水后，启动污泥回流泵，将二沉池沉淀污泥回流至曝气池。经过20多天运转，污泥浓度增长至3000mg/l，在此培养期间，不断调整污泥回流比例（75%～100%），在保证污泥沉降比的基础上尽可能维持较大的曝气池污泥浓度；调整鼓风机的开启数量，保证DO在2～4mg/l范围内。由于制浆造纸废水中碳源丰富而氮源、磷源匮乏，为维护较好的营养平衡，按CODCr∶尿素∶磷酸氢二钾＝350∶8.92∶4.26比例向曝气池中添加尿素和磷肥。1个月后发现以钟虫、累枝虫为主，并伴有少量轮虫的微生物菌群逐渐代替了调试初期的鞭毛虫、变形虫等，污泥驯化成功。3.3.3的问题及措施调试3个月时，污泥发生膨胀，在做污泥沉降比时发现量筒中上层水样较清澈，但下层泥样泥质较轻、大片、似棉花团，经测验SV≥90%，SVI高达500，曝气池污泥浓度由5000g/l左右降至2500g/l。镜检发现，污泥中含有大量且具有一定强度的丝状体。这些丝状体相互支撑、交错，污泥、菌较团及各种原生、后生动物散落其中，大大恶化了污泥的沉降、压缩性能，从而形成丝状菌性的污泥膨胀。在其它各条件均满足好氧微生物生长条件的基础上，考虑到杀菌剂和絮凝剂可能带来的不利影响，根据实际情况采取以下措施：（1）大幅度降低污泥浓度，以减少二沉池固体负荷。污泥发生严重膨胀时，大量污泥会从二沉池流失，此时应把污泥的被动流失变为主动控制排放，把污泥浓度尽可能控制在污泥膨胀时二沉池允许的固体负荷内；（2）减少回流污泥量。虽然会使二沉池泥层在短时间内升高，但过一段时间后，由于回流污泥量减少，进二沉池的混合液量也会图3曝气池污泥浓度与其出水COD的关系表2各段水质指标制浆原水水解酸化出水UASB出水曝气池进水二沉池出水混凝沉淀池出水CODCrmg/l850056531309903181≤1103600282270639259≤50BOD5mg/l150042012615377≤209.0～10.06.0～8.06.0～8.06.0～7.07.0～8.07.0～8.0SSmg/lpH注：CODCr去除率≥98.7%；BOD5去除率≥98.6%；SS去除率≥98.7%；色度根据稀释倍数法测定，具体大小取决于加药量的多少。-----≤40色度倍图4总排水口COD浓度与时间的关系技术进步TECHNOLOGY2009Apr.,2009Vol.30,No.7ChinaPulp&PaperIndustry93相应减少，从而使二沉池进水对池内泥层的扰动和冲刷影响减少，这样有利于改善沉降效果；（3）投加先期排至贮泥池的厌氧污泥，相应增加排泥量和充氧量。厌氧污泥在曝气池恢复活性的过程中，大量低等细菌优先繁殖，使丝状菌数量相对减少；对原有的膨胀污泥起到一定的置换作用。特别注意厌氧污泥投加量不能太多。采取措施一段时间后，丝状菌含量明显减少，曝气池污泥沉降性也有明显的改善，SV下降到75％以下，SVI大多在200以下，此后没有发生过严重的污泥膨胀现象。总的来说，在调试的负荷范围内，污泥负荷和出水CODCr近似呈线性相关关系。随着污泥负荷的降低，出水CODCr相应减小，即污泥浓度越大，出水CODCr越低。但是实际上，污泥浓度达到一定数量时，系统会出现一定程度上的污泥沉降问题，比如污泥膨胀，应更多地追求一定污泥浓度下较好的泥水分离效果。因此，在进水水质、水量变化不大时，曝气池内必须保持合适的活性污泥浓度。因此本工程曝气池内实际的污泥浓度控制在3500～4000mg/l。见图3。4的厌氧/好氧连续运行期间的处理效果氧化沟出水经二沉池再经混凝沉淀池，混凝沉淀池选用V＝380m3的斜板式沉淀池1个，表面负荷q＝4.0m3/m2。二沉池出水平均CODCr为181mg/l，加药量PAC150mg/l，PAM3mg/l。相应CODCr去除率达到80%左右，出水色度≤40。总排口各项水质指标均达到山东省《造纸工业水污染物排放标准》的最新要求，且出水稳定，见表2和图4。5的结论该工程应用厌氧—改良式氧化沟—物化工艺处理高浓APMP废水取得了良好的效果，CODCr、BOD5、SS去除率分别达到98.7%、98.6%、98.7%，出水水质达到了山东省最新排放标准，且整体工艺运行稳定。在实际应用中，厌氧技术常以好氧处理作为后处理，但由于大部分有机物已在厌氧段除去，好氧部分的规模和运行费用大大减少。并且厌氧系统产生的沼气可用来回收发电，因此整个厌氧-好氧系统的投资与运行成本降低。[收稿日期:2008-12-20(修改稿)