水解一微曝氧化沟工艺在造纸中段废水处理中的应用

水解一微曝氧化沟工艺在造纸中段废水处理中的应用作者：袁敏忠(广东省环境保护工程研究设计院，广东广州510140)[摘要]采用水解一微曝氧化沟工艺处理四川永丰纸业股份有限公司造纸中段废水。实际运行情况表明，该工艺处理效果良好，避免了污泥膨胀，氧化沟混合液的MLSS达5-6mg/L，系统CODcr除率在90%以上，各项出水指标达到GB8978—1996二级标准。[关键词]水解；微曝氧化沟；中段废水。四川永丰纸业股份有限公司位于四川省乐山市，地处长江上游的岷江支流流域，属重点治污企业。该厂以慈竹为原料，采用TCF制浆工艺，生产静电复印纸、胶版印刷纸，设有碱回收设施；其废水主要来源于洗、选、漂工艺所产生的中段废水，碱回收所产生的污凝水，蒸煮喷放大气的冷凝水及部分纸机白水，水量为20000t／d。废水中含有纤维、纤维素、半纤维素、多糖类、有机酸、木质素及其衍生物质、脂肪酸等，可生化性较差。1处理工艺及设计参数1.1处理工艺设计处理规模：20000t／d。项目设计进水水质：COD为1000mg／L,BOD为350mg／L,SS为700mg／L，色度为150倍，pH为8-10，水温为45℃左右。设计出水水质满足GB8978—1996二级标准：COD为150mg／L，BOD为30mg／L，SS为40mg／L，色度50倍，pH为6-9。根据废水水质，确定采取以下处理方案：预处理→厌氧水解酸化→好氧生物处理。废水先经粗格栅，再通过筛网过滤回收纸浆纤维，然后再经混凝沉淀处理，进一步除去悬浮物和部分COD和BOD。对于造纸废水，由于其中含有较多木质素等难于被好氧细菌降解的有机物质，其B／C较低，CODcr去除率要达到90%以上，仅采用好氧生化处理是不够的；同时好氧生化处理中易出现污泥膨胀使污泥沉降性能降低，会大大地影响其处理效果。为了使不易降解的有机物转化为易生物降解的物质和节省能源，同时防止污泥膨胀，主体工艺采用水解一好氧工艺。水解阶段将难降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，从而改善污水的可生化性，同时去除部分COD和BOD、色度等，降低pH值。即使不能直接降低废水的COD，由于分子结构已发生改变，也可使其在好氧条件下容易去除。在水解时COD和BOD等污染物得到部分去除，减轻了后续处理的负担，厌氧段不需供氧，还可以节省能源，减轻了运行费用。而且废水经过水解酸化段后，可将丝状菌“筛”去，防止污泥膨胀。水解后的废水进入微曝氧化沟进行好氧生化处理，同时由离心鼓风机向氧化沟供应空气。出水进入反应池(视出水情况加药)、二沉池进行固液分离，沉降的污泥流人污泥回流池，其中部分污泥回流到水解池和氧化沟，剩余污泥部分送至浓缩池浓缩后送入带式脱水机进行脱水处理，泥饼外运。初沉池污泥通过吸泥机排人储泥池，然后泵送进污泥浓缩池。废水处理工艺流程见图：。1.2设计参数工程的主要构筑物及设计参数见表1。表1主要构筑物及设计参数构筑物规格数量备注初沉池31m×6.6m×4.5m3q=1.4m3/(m2·h)水解池53.1m×14.5m×6.5m2t=10h氧化沟72.8m×14.9m×7.0m2t=15h旋流反应池D12m×3.6m1t=0.5h二沉池D30m×4.7m1q=1.5m3/(m2·h)浓缩池D18m×4.0m1泵房风机房配电房26m×8m×10.9m12层脱水机房化验室18m×9m×10.5m12层1.3工艺特点(1)由于中段废水的纤维含量高，预处理采用斜筛，在运行中回收纤维的效果良好，再加上初沉池，降低了后续工序负荷。(2)采用了无填料冷却塔，不会堵塞，降低水温6-8℃，正常运行了二年多时间。(3)水解池采用了环状氧化沟池型，水下安装搅拌器，污水在池里循环流动几十次，兼有完全混合式和推流式的特点，耐负荷冲击；池内部安装立体弹性填料，防止污泥流失；搅拌器进行混合搅拌，使池里的污泥微生物受到搅拌，提高了其与污水的混合接触效果，消除了池内死角，大大提高了水解酸化池的处理效果。(4)微曝氧化沟采用了鼓风微孔曝气和水下推流搅拌器，兼有推流式和完全混合式的流态，充氧效率高，混合搅拌充分，沟内流速达到0.3m／s，水深6m多，和传统氧化沟相比，大大降低了能耗和占地面积。(5)由于废水处理站用地狭小，只有8700m2，因此水解池和氧化沟为双层结构，水解池设在上层，氧化沟走道板到水解池底部留有3m空间供检修用。由于周边进水、周边出水的辐流式沉淀池可采用较大的表面负荷，占地面积小，因此二沉池采用周边进水、周边出水的形式。2调试及运行情况2.1生化系统的接种和驯化调试初段采用闷曝、间歇换水方式，进水配比为V(废水)：V(清水)=1：2，并投加面粉、尿素、磷肥，使用某木业公司的浓缩生化污泥(含水率97%左右)进行接种，投加到污泥回流池，用回流污泥泵提升到水解池、氧化沟，每天投加100m3，连续投加10d。10d后用显微镜对氧化沟的污泥进行镜检，污泥内已形成菌胶团，发现钟虫、累枝虫等纤毛类原生动物，污泥已具有较好的凝聚、沉降能力；水解池的填料上污泥开始挂膜。之后逐步增加换水量，并且继续投加一定量的面粉、尿素、磷肥。由于驯化初期污泥微生物对中段废水尚未适应，混合液浓度低，微曝氧化沟内泡沫有几十厘米厚并外溢，安装了喷淋管进行水力消泡。经过一个半月的调试运行，水解池填料上挂膜厚度达5-7mm，氧化沟污泥沉降比SV达到15%左右，污泥呈黄褐色偏红，氧化沟内泡沫基本消失，开始满负荷连续进水，再经一个多月的调试，污泥质量浓度达到5000mg／L，氧化沟出水水质在不加药的情况下，可稳定达到设计要求，进水COD在600-900mg／L，出水COD一般均在100mg／L以下。在调试过程中时有黑液排人处理系统，废水COD达到2000mg／L左右，对调试造成很大冲击；在系统调试好后由于初沉池和水解池的缓冲降解作用，加上微曝氧化沟能承受水量、水质的冲击，且活性污泥浓度高，生化系统没有受到破坏，出水水质比较稳定。系统在近3a的运行过程中没有出现污泥膨胀现象。2.2工程运行效果经过三个多月的调试运行，各个处理单元均已处于正常运行状态，验收时在处理水量达到26000m3/d超过设计规模的情况下，出水仍稳定达标，证明了水解-微曝氧化沟工具有抗冲击性能的特点。本工程经四川省环境监测站监测验收，综合运行监测结果见表2。表2工程运行监测结果项目CODcrBOD5SS进水668230670出水65.2265标准15030302.3工程投资及运行费用该工程总投资2500万元，用地面积8700m2，占地指标（以单位水计）为0.45m2/m3，电耗0.40KW·h/m3。废水处理站定员12人，月工资按1000元计，电费按0.35元/（KW·h）计（纸厂自备有热电厂），日常运行费用0.32元/m3（不包括折旧费和回收利用费），运行费用估算见表3。表3运行费用估算序号项目费用/（元·m-3）1人工费2电费0.140.023药剂费0.164合计0.323结论采用水解-微曝氧化沟为主体的工艺处理中段废水是成功的，操作管理方便，既有传统氧化沟抗水量、水质负荷冲击的优点，又有能耗低的优点，运行稳定，不产生污泥膨胀，出水达到国家排放标准。