包装纸箱废水处理技术研究张志鹏

包装纸箱废水处理技术研究张志鹏1，韩相奎2，马小凡1（1.吉林大学环境与资源学院，吉林长春130021；2.吉林建筑工程学院环境工程系，吉林长春130000）［摘要］包装纸箱废水成分复杂，有机物浓度较高，且含有大量的染料，可生化性差，处理难度较大。试验研究表明，该废水首先经沉淀处理，然后采用SBR工艺，在水温为26℃、pH为7左右、定期投放营养盐的条件下对其进行处理，可使废水COD从2200mg/L左右降至150mg/L以下，再经过次氯酸钠氧化，出水可实现达标排放。［关键词］包装纸箱废水；沉淀；序批式活性污泥法［中图分类号］X703.1［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2011）03-0036-04StudyonthetreatmentofwastewaterfrompackingcartonproductionZhangZhipeng1，HanXiangkui2，MaXiaofan1（1.CollegeofEnvironmentandResources，JilinUniversity，Changchun130021，China；2.EnvironmentalEngineeringDepartment，JilinInstituteofArchitectureandCivilEngineering，Changchun130000，China）Abstract：Wastewaterfrompackingcartonproductionischaracterizedbycomplicatedcomponents，highorganismconcentration，poorbiodegradability，anddifficulttreatment.Experimentalresultsshowthatafterthewastewateristreatedbyprecipitation，SBRprocessisusedundertheconditionsasfollows：thewatertemperatureis26℃，pHis7，andaddingnutrientsaltregularly，theCODcanbeloweredfromabout2200mg/Ltolessthan150mg/L.Then，af-terthewastewaterisoxidizedwithsodiumhypochlorite，therequirementsofdischargestandardcanbemet.Keywords：wastewaterfrompackingcarbonproduction；precipitation；sequencingbatchreactor国内纸箱业发展起步较晚，20世纪90年代初具规模。但生产所用机械设备落后，自动化水平低，设备配套能力不强，很多厂家产生的废水无法达标排放或有效回用。笔者以吉林省榆树市某生产包装纸箱企业产生的废水为例，采用SBR等工艺对该类废水的处理进行了系统的试验研究，使其处理后出水COD100mg/L。原纸经过裁剪、开槽、黏合、压楞、喷涂等工序做成包装纸箱，其废水的来源主要为冲洗机器废水，废水中所含的主要污染物有染料、纤维素、松香油等物质以及起黏合作用的淀粉类物质。该企业废水排放量约为20m3/d，废水呈黑色，有强烈的刺激性气味。经测定，废水中COD为2145～2251mg/L、BOD5为664～724mg/L、SS为103～116mg/L、pH为8.4、色度为9400～9800度、浊度为950～1100NTU、动物油为11.5～13.2mg/L、石油类为3.9～4.8mg/L。虽经生化处理系统处理，但其出水长期无法达标排放。现场发现，生化系统中的活性污泥呈黑色，基本失去活性。因先期活性污泥法运行失败，企业一度采用化学氧化法处理废水，其出水虽可达标排放，但成本较高。笔者以国内对活性污泥法处理印染废水的研究为参考〔1-3〕，并根据企业原有构筑物特点及对工艺操作的难易程度和处理成本的综合考虑，最终确定了沉淀—SBR—化学氧化的处理工艺。1试验装置与方法1.1试验装置SBR为有机玻璃制成，圆柱形，容积为5L，有效容积为4L，底部设微孔曝气头，以压缩空气为氧源。反应器设置3个排水口，分别可排出10%、30%和50%的上清液，试验装置如图1所示。1.2试验方法SBR接种污泥取自长春市南部污水处理厂曝气池，经沉淀后使用。生化试验为动态试验，废水絮凝沉淀试验和化学氧化试验均为实验室静态试验。［基金项目］国家自然科学基金项目（50778080）第31卷第3期2011年3月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol．31No．3Mar．，201136图1SBR试验装置示意2试验结果与讨论2.1絮凝沉淀试验由于原水中SS比较高，应先对其做沉淀处理。根据文献〔8〕~〔10〕，确定以PAC、PAM用量及pH为影响因素做正交试验，考察PAC、PAM用量及pH对絮凝效果的影响。试验用水初始COD为2201.3mg/L，试验结果如表1所示。表1正交试验结果本试验采用符合GB15892—2003标准的工业级PAC（优等品）作为絮凝剂，其性状为灰褐色粉末状，氧化铝（Al2O3）质量分数≥30%，盐基度为40%～90%，水不溶物质量分数≤0.3%。助凝剂PAM为阳离子型，白色颗粒状，固含量≥88%，相对分子质量为1000万，阳离子度为60%。由表1可知，近中性条件下的絮凝效果好于酸性条件，助凝剂PAM的投加可明显降低PAC的用量。其最佳处理条件为pH为6.8，PAC和PAM的投加质量浓度分别为300mg/L和15mg/L。在最佳条件下，废水经絮凝沉淀后呈明亮的粉红色，此时水中COD为800.5mg/L，SS为19mg/L，色度为102度，浊度为9.8NTU，动物油、石油类均未测出。以上经絮凝沉淀后的水样作为生化试验用水。2.2SBR生化处理试验2.2.1试验启动培养污泥期间，确定周期为12h，沉淀1h后排水，每次滗水2L。此期间定期投加营养盐，以保证C、N、P的比例；调整pH，使其保持在6.5～6.8；接种初期MLSS为3～4g/L；水温保持在5～9℃。接种污泥初期污泥活性不高，后相继死亡，出水水质恶化，COD一度在290～310mg/L；后期系统出现污泥膨胀，启动失败。其原因为系统温度过低及进水负荷过高所致。2.2.2驯化阶段在驯化阶段，采用加热措施，将水温调至（26±2）℃，并对试验用水稀释1倍，进水COD约为415mg/L，在此条件下，对SBR系统进行污泥培养驯化，驯化期间主要污染指标COD的变化见图2。图2驯化阶段COD的变化由图2可见，在初期驯化的15d内，出水COD呈现下降趋势，最后稳定在130mg/L左右，其去除率约为68%，出水基本无色。对污泥进行显微镜观察，发现污泥中有线虫、水熊、红斑瓢体虫等后生动物，且运动状态良好，从侧面反映出现阶段活性污泥对环境的良好适应。2.2.3提高负荷阶段反应器运行15d之后，一切指标趋于稳定，在其他条件不变的情况下，反应器进水不再稀释，进水COD为800～820mg/L，提高负荷后COD的变化情况如图3所示。图3提高负荷后COD的变化由图3可见，在提高负荷运行的前4d内，出水COD从130mg/L升高至289mg/L，去除率仅为65%，随后COD逐渐下降至130mg/L左右，COD去除率达到82%左右。在污泥驯化的初期，活性污泥对系统内环境还工业水处理2011－03，31（3）张志鹏，等：包装纸箱废水处理技术研究PAC投加质量浓度/（mg·L-1）PAM投加质量浓度/（mg·L-1）pHCOD/（mg·L-1）COD去除率/%30054.5935.757.5300105.0897.659.2300156.8800.563.640055.0946.357.0400106.8921.458.1400154.5892.659.550056.8874.360.3500105.0820.762.7500154.5968.156.037不太适应，故在系统提高负荷初期出水有COD升高的现象，随驯化时间的增长，活性污泥中的适应菌群不断增殖，处理效果不断提高，镜下观察菌胶团逐渐形成，其状态见图4。图4镜下菌胶团状态2.2.4COD降解过程分别在废水稀释1倍和未稀释工况下，考察SBR系统的COD降解过程，结果见图5。图5废水在稀释和未稀释条件下COD的变化由图5可知，在前2h内，活性污泥对COD的去除十分明显，主要应为污泥的吸附作用。之后对COD的去除趋于平缓并略有下降，此期间为活性污泥的再生过程。曝气2h后，COD下降非常缓慢，恰好说明了该种废水的难生化降解特性。尽管BOD/COD并不是很低，但难生物降解物质的存在，使仅靠生化处理难以达标。2.2.5pH的影响由沉淀试验可知，pH为6.8的条件下废水沉淀效果最好。因企业排放的污水实际pH为8.4，为减少投药量、节约企业污水处理成本，故试验期间尝试不调整原水pH，直接投加PAC、PAM对原水预处理，沉淀后上清液进入生化系统。试验在第29天—第34天进行，在进水pH高于8的6d里，系统COD去除率从78%逐步下降至64%，表明高pH下处理系统对COD的去除率下降。故在第35天—第40天将系统pH调整为6.8左右，COD去除率又逐步升高。试验结果见图6。图6pH对COD去除率的影响官宝红等发现，印染废水的pH升高会抑制污泥活性，导致污泥松散，出现污泥膨胀〔4〕。本试验在pH＞7的工况下运行会出现类似现象，同时反应器液面上有大量的泡沫产生，随着曝气时间的延长，泡沫逐渐增多。同时观察发现，大量泡沫将活性污泥从反应器带出，污泥和污水得不到充分的接触，亦相当于污泥流失，这是导致出水水质恶化的原因。将pH调整至6.8后，泡沫减少，第38天时，系统出水COD为139.60mg/L、COD去除率为82%，第40天时，系统出水COD为142.50mg/L、COD去除率为82%。在进水pH被调整的10d里，COD去除率从开始的78%降至64%，最后又回到了82%左右，生化系统恢复到原来的水平。2.3化学氧化经絮凝沉淀—SBR系统处理后，其出水COD稳定在150mg/L以下，但仍大于《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中一级标准规定的COD100mg/L。由于SBR系统出水已经接近排放标准，可采用操作简便、成本低廉的次氯酸钠进行化学氧化处理〔5〕。结果表明，当每升出水加入有效氯质量分数为13%的次氯酸钠溶液6mL时，出水COD降至81.81mg/L，可实现达标排放。2.4处理成本经试验得出，若使用有效氯为13%的次氯酸钠氧化沉淀后的污水，并使其达标排放，每吨水需要投加55kg左右的次氯酸钠溶液，加之沉淀用药费用，每吨水处理成本在20元左右。若采用沉淀—SBR—化学氧化工艺，企业风机功率为2200kW/h，以每周期曝气8h计算，处理1t水电费约为3.7元，加之投药费用，总处理成本约为7元。与纯化学氧化法相比，处理成本显著降低。3小结（1）该包装纸箱企业每日排放废水量不大，但难于处理。其废水不仅可生化性差，而且影响因素多而敏感。研究结果表明，采用絮凝沉淀—SBR—次氯试验研究工业水处理2011－03，31（3）38聚天冬氨酸衍生物的合成及其性能研究钱婷婷，高灿柱（山东大学环境科学与工程学院，山东济南250100）［摘要］合成了含不同羟基比例的聚天冬氨酸衍生物，通过试验对其阻CaCO3、CaSO4和Ca3（PO4）2垢性能进行了评价，并对该衍生物的结构进行了表征。结果表明：当合成原料n（异丙醇胺）∶n（PSI）为2.4，合成药剂投加质量浓度为8mg/L时，其对Ca3（PO4）2的阻垢率可达96.0%。改性后药剂对CaCO3的阻垢率有一定提高，但对CaSO4的阻垢性能影响不大。反应产物的核磁共振谱图验证了聚天冬氨酸分子中羟基的引入。［关键词］聚天冬氨酸；衍生物；阻垢［中图分类号］TQ085+.4［文献标识码］A［文章编