羧甲基纤维素钠生产废水处理工程调试及运行管理

1羧甲基纤维素钠生产废水处理工程调试及运行管理余泽强江葱蒙钟代李家祥（南京绿岛环境工程有限公司，江苏南京210046）摘要羧甲基纤维素钠（简称CMC）生产废水具有盐分高、COD高的特点，采用“初沉池—均质池—水解酸化池—厌氧池—载体流化床—絮凝沉淀池”工艺，调试100d后出水达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中三级标准。调试过程中遇到厌氧跑泥、好氧污泥絮凝性差、好氧池水温过高污泥老化等问题，经过试验研究并调整运行方式，结合精细化的管理，最终保证了系统稳定运行、出水达标。关键词羧甲基纤维素钠高盐高COD污泥絮凝水温CommissioningandoperationofwastewatertreatmentfromSodiumcarboxymethylcelluloseproductionYuZeqiang，JiangCong，MengZhongdai，LiJiangxiang(NanjingGreenIslandEnvironmentalEngineeringCo.Ltd，Nanjing210046，China)Abstract:Sodiumcarboxymethylcellulose(CMC)industrialwastewaterhasthecharacteristicsofhighsalinity,highCOD.Usingthe“primarysedimentationtank-homogeneouspool-hydrolysisacidificationpool-anaerobicpool-CBRpool-flocculationsedimentationtankprocess,aftercommissioning100days,theeffluentcanmeetthethree-levelstandardofintegratedwastewaterdischargestandard(GB8978-1996).Theproblemsofanaerobicsludgerun,pooraerobicsludgeflocculation,andaerobicpoolwatertemperatureinthecommissioningprocessshallbetestedandstudied,afteradjustingthemodeofoperationwithrefinemanagement,toensurethestableoperationandeffluentquality.Keywords：Sodiumcarboxymethylcellulose；highsalinity；highCOD；sludge；flocculation；Watertemperature羧甲基纤维素钠（简称CMC）作为一种增稠剂和黏结剂被广泛应用于食品、日化、医药等多个领域，是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类。羧甲基纤维素钠生产废水COD达60-100g/L，NaCl含量达140-160g/L，总盐200-220g/L（包括氯化钠和其他钠盐）。废水中超高浓度的COD与NaCl含量使其生化处理技术发展缓慢[1]。工程上多采用多效蒸发法处理这类高盐、高COD废水，但多效蒸发技术又有高昂的处理费用和较大的运行管理难度。笔者将羧甲基纤维素钠生产废水与企业其他类型废水按比例混合至总盐含量为35g/L后进行生化处理，达到运行稳定、成本可控的效果。1工程概况重庆某化工企业日产生羧甲基纤维素钠生产废水100m3/d，循环冷却水300m3/d，厂内生活污水200m3/d，共计600m3/d。各类废水水质见表1。该企业于2013年4月底开始投产，污水站同期开始调试运行。表1各类废水水质参数—表中数值这么高？项目水量/m3/dCODcr/mg/LNaCl/mg/L总盐/mg/LNH3-N/mg/LTP/mg/LpH生产废水10080000±20000150000±10000210000±10000＜5＜15-11循环冷却水300＜100＜200＜200＜5＜17-8生活污水200450±200＜1000＜1000＜10＜57-8混合后均值600130002500035000＜5＜15-11根据各类废水水量及水质计算得到混合废水平均水质参数，并以此作为设计进水水质。出水执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中三级标准，污水处理达标后排放至园区污水处理站进一步处理。—要求标准这么低？，设计进出水水质参数见表2。表2设计进出水水质参数项目COD/mg/LNaCl/mg/L总盐/mg/LNH3-N/mg/LTP/mg/LSS/mg/LpH设计进水130002500035000＜5＜15005-11排放标准500---规范无要-规范无要4006-92求？求？本工程主体上采用“两相厌氧+好氧”的组合处理工艺，见图1。生产废水经过初次沉淀池絮凝沉淀后，在均质池与生活污水、循环冷却水混合配水至适宜的浓度，同时在均质池投加酸碱调节pH值，投加必需的N、P元素；配置好的废水由水泵抽至水解酸化池，2个均质池一用一备交替配水、进水—如何操作？；水解酸化出水经水泵抽至厌氧池；厌氧出水自流至载体流化床（CBR池），混合液中污泥在中间沉淀池沉淀并回流至载体流化床，上清液自流至絮凝沉淀池加药沉淀；絮凝沉淀池出水达标排放。系统内栅渣、污泥收集脱水后外运处置。生活污水生产废水外运处置达标排放图1废水处理工艺流程-2调试过程工程基础设施建成后，将各类废水按一定比例在均质池配制成NaCl含量为3g/L的混合废水，所有设备联动，将该浓度的废水用水泵抽至水解池，装满后依次进入下一单元。所有构筑物装满废水后，往水解池、接触厌氧池、CBR池接种污泥。所选接种污泥为含水率80%的重庆市茶园污水处理厂脱水生化污泥，其中水解酸化池接种污泥10t，接触厌氧池接种污泥90t，CBR池接种污泥5t，CBR池接种污泥后闷曝12h，然后正式开始进行耐盐生化污泥的驯化。污泥驯化第一周按水量300m³/d、NaCl含量3g/L的控制指标进水。因该工程废水中总盐含量与NaCl浓度比值为7:5，故以NaCl作为盐分提升的控制指标，每周提升一次配水NaCl含量，提升量为3g/L；系统NaCl含量达21g/L后，每周盐分提升量改为2g/L，第9周配水NaCl含量达到设计值25g/L。然后每周增加100m3/d的进水量，3周后进水量达到设计值600m3/d。盐分及负荷提升过程共计12周，满负荷运行10d后系统趋于稳定。3调试中异常现象及解决措施3.1异常现象（1）厌氧跑泥。污泥驯化期间，进水NaCl含量达15g/L时，厌氧池表面逐渐漂起浮泥，其后浮泥量逐渐增多，最终浮泥厚度达200mm，同时池内污泥浓度降低，出水COD逐渐升高。浮泥外形似凝胶，触摸有滑腻感，厌氧池产生浮泥前后池面变化情况见图2。a厌氧池正常时b厌氧池产生浮泥时格栅均质池1,2水解酸化池厌氧池载体流化床中间沉淀池泵泵格栅初沉池污泥脱水酸碱、营养元素污泥回流泵絮凝沉淀池PAC、PAMPAC、PAM聚合硫酸铁循环冷却水3图2厌氧池产生浮泥前后池面变化（2）好氧池SV30过高。本系统好氧单元采用CBR工艺，调试初始控制污泥回流比60%。进水调试第1周系统SV30=10%，MLSS=1500mg/L；随着进水盐分及COD浓度的提升，到第4周进水NaCl含量为12g/L，好氧系统SV30=40%，MLSS=4000mg/L；第7周进水NaCl含量为21g/L，好氧系统SV30=95%，MLSS=4500mg/L。系统SV30过高，为降低SV30值，采取降低回流比至30%，但3d后SV30增至100%，出水浑浊，COD值升高。各参数变化情况见表3。表3污泥性状及出水水质参数变化情况表调试阶段SV30/(%)MLSS/mg/L污泥回流比/%出水COD/mg/L第1周10150060250±50第4周40400060250±50第7周前半周95450050300±50第7周后半周1004000101000±50（3）好氧污泥难沉降。系统进水调试第9周时，进水NaCl含量为25g/L，好氧系统污泥难以沉降，污泥随出水流失，系统内MLSS降低至1500mg/L，出水浑浊，COD值超标。（4）好氧水温过高污泥老化。系统调试第11周时正值7月底，当地气温最高达40℃，此时系统进水量500m³/d。厌氧出水水温35℃，但CBR池内水温达43℃。好氧池内有褐色泡沫，污泥沉降速度快，SV30降至15-30%，MLSS=2500-4000mg/L，出水浑浊，但对出水增加絮凝剂投加量絮凝后COD仍达标。3.2原因分析及解决措施（1）厌氧跑泥原因分析：污泥上浮是企业车间内羧甲基纤维素钠产品带入废水处理系统所致。羧甲基纤维素钠密度为0.5-0.7g/cm3，预处理时投加PAC、PAM等絮凝剂可去除废水中所带来的该产品，但初次沉淀池内生产废水高盐废水中NaCl含量达140-160g/L，废水密度约1.116×103kg/m3，远大于羧甲基纤维素钠与PAC、PAM所形成的的絮体，絮体无法在初次沉淀池沉淀去除，大量含CMC、PAC、PAM的絮体上浮并进入后续单元。CMC具有增稠、黏结等功能，在厌氧池内积累到一定程度后，与厌氧池内污泥、有机物黏结成凝胶类物质，其密度小于NaCl含量为15g/L的盐水，当系统盐分达到15g/L时，大量凝胶状污泥上浮[2]。解决措施：通过实验确定初沉池PAC最佳投药量1000mg/L、PAM最佳投药量10mg/L，保证对CMC的絮凝效果；在平流沉淀池面增设刮渣板，加强表面浮泥的清理工作，保证含CMC产品的絮体不进入均质池；将厌氧池面浮泥清除出系统，消除已进入系统的CMC对生化污泥的持续影响。按该措施实施2周后厌氧系统恢复正常，其后对生产废水严格执行该预处理方法，污水站再未出现同类现象。（2）好养池SV30过高原因分析：对比MLSS和SV30两个参数，当NaCl含量为21g/L，好氧系统SV30=95%，MLSS=4500mg/L时，污泥SVI=211mL/g，为污泥膨胀的表现[3]。当系统NaCl含量为21g/L时，在高盐环境下形成的菌胶团较普通活性污泥中菌胶团粒径小、分散、絮凝性差，出现SV30值高、SVI指数高等问题，均为高盐、高COD废水好氧系统中正常表现。运行中刻意减小污泥回流比导致污泥流失、MLSS减小、系统缺乏足够成熟的菌胶团处理污染物[4]。污染物浓度高而成熟的菌胶团少，活性污泥能中含有很高的能量水平，系统内微生物处于对数增殖期。对数增殖期的活性污泥吸附、凝聚能力更差，持续减小回流比则成熟的菌胶团持续减少，处理效率持续降低。解决措施：将污泥回流比增至60%运行，3d后系统SV30降至90%，上清液清澈，出水SS、COD恢复正常。（3）好氧污泥难沉降原因分析：在NaCl含量为25g/L、总盐35g/L的高盐环境下，废水密度已接近海水密度1.025×103kg/m3，而普通活性污泥的比重约1.002~1.006，污泥难以沉降；同时高盐环境下的活性污泥粒径小、絮凝性差，易分散于水中并随出水流失，普通的自然沉降已难以达到泥水分离的目的。4解决措施：为强化污泥絮凝性、保持系统内生物量，结合现场实验，对CBR出水投加10mg/L的聚合硫酸铁。一般认为生物处理对Fe的容许浓度为10mg/L—引自哪里的文献还是规范？，所选聚铁中Fe的含量为20%，该投加量在微生物承受范围内。具有吸附絮凝性能的聚合硫酸铁作为晶核，将分散的微生物吸附并形成较大粒径的菌胶团，增大菌胶团的密度保证沉淀分离效果，在中间沉淀池泥水分离后将污泥回流至CBR池内[5]。污泥及混合液总回流比为60%，整个好氧系统内聚铁浓度增加并逐渐趋于平衡，通过数学归纳法计算得第n次平衡后系统内聚铁浓度公式为：an=3.75+3.75（0.375+0.3752+0.3753+……+0.375n-1）---这是什么数值？意义？对an求极限得：系统内聚铁最终累积浓度为6mg/L，在生物承