生物法在造紙廢水處理中的應(yīng)用

周學(xué)慧 河北省黃驊市環(huán)保局 河北 黃驊 （061100）

生物法在造紙廢水處理中的應(yīng)用

周學(xué)慧 河北省黃驊市環(huán)保局 河北 黃驊 （061100）

造紙廢水中含有大量有機(jī)物，且含有木質(zhì)素、纖維素等難降解物質(zhì)，色度高，SS高，水質(zhì)成份復(fù)雜。對造紙廢水的可生化性進(jìn)行了分析，并對生物法在造紙廢水中的應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述。

造紙廢水；厭氧工藝；好氧工藝

1 前言

造紙廢水是我國主要的工業(yè)廢水之一，據(jù)報道，我國的制漿造紙工業(yè)廢水排放量占工業(yè)廢水的1/6，COD和SS均占1/4。由于造紙廢水中含有大量的纖維素、木質(zhì)素、無機(jī)堿及丹寧、樹脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì)，廢水色度深、難降解有機(jī)物含量高，耗氧量大，如不經(jīng)妥善處理而直接排放，其復(fù)雜的水質(zhì)和較大的排放量，都將對周邊環(huán)境和水體造成很大威脅。

2 造紙廢水的可生化性分析

造紙廢水一般可分為造紙黑液、中段廢水和紙機(jī)白水三類。由于廢水中主要成份的差異，使各廢水的水質(zhì)特點和生化性差異較大。如造紙黑液的主要污染物為木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等難降解有機(jī)物及色度；中段廢水中含有較高濃度的木質(zhì)素、纖維素和樹脂酸鹽等較難生物降解的物質(zhì)成分，并含有有機(jī)氯化物；紙機(jī)白水中含有大量的纖維和在生產(chǎn)過程中添加的填料和膠料。

表1引用相關(guān)論文的資料數(shù)據(jù)，對不同造紙廢水的可生化性進(jìn)行了歸納。

由表1可以看出，不同生產(chǎn)過程產(chǎn)生的造紙廢水，可生化性差異較大。如造紙中段廢水及紙漿漂白廢水的可生化性小于0.3，而在瓦楞原紙生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水的可生化性系數(shù)一般大于0.4。但總的來說，由于造紙廢水中含有較多的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等難降解有機(jī)物質(zhì)，使得其廢水的可生化性一般較差，這也是造紙廢水生化處理的難點之一。

3 生物法處理造紙廢水的典型工藝

3.1 厭氧工藝

厭氧工藝主要用于造紙廢水生化處理的預(yù)處理單元，應(yīng)用較多的有水解酸化、UASB厭氧反應(yīng)器、IC厭氧反應(yīng)器等。

3.1.1 水解酸化工藝

水解酸化工藝是將厭氧過程控制在水解與產(chǎn)酸階段，利用水解和產(chǎn)酸菌的反應(yīng)，將不溶性有機(jī)物水解成溶解性有機(jī)物、大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)，以改善廢水的可生化性能。

張偉[1]采用水解酸化——好氧曝氣工藝處理石灰法造紙廢水，廢水中含有大量木質(zhì)素、半纖維素、硅化合物等難降解物質(zhì)，經(jīng)水解酸化約12h，COD、BOD、SS去除率分別達(dá)到35%，20%和75%；成熟的水解污泥呈黑色顆粒狀，其質(zhì)量濃度約為25g/L。

3.1.2 UASB厭氧反應(yīng)器

表1 不同生產(chǎn)過程的廢水水質(zhì)情況

UASB反應(yīng)器，即上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，主要是利用反應(yīng)器內(nèi)一定高度和濃度的厭氧活性污泥，在與廢水接觸過程中，發(fā)生厭氧反應(yīng)，從而將有機(jī)物降解為無機(jī)物質(zhì)的過程，通過其核心組件——三相分離器，來實現(xiàn)泥、水、氣三相的有效分離，保證出水水質(zhì)。

楊正亮等[2]采用UASB-化學(xué)混凝技術(shù)組合對草漿造紙廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明，接種顆粒污泥的二次啟動，大大縮短了反應(yīng)器的啟動時間。在水力停留時間6h，進(jìn)水COD逐漸提高的情況下對顆粒污泥進(jìn)行馴化，20天后pH、COD去除率趨于穩(wěn)定，其COD總?cè)コ蔬_(dá)90%-95%，SS總?cè)コ蔬_(dá)88.2%，色度由進(jìn)水時的700降至50。

3.1.3 IC厭氧反應(yīng)器

IC反應(yīng)器即內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，主要是針對UASB反應(yīng)器的布水不易均勻、水流上升流速低、污泥與污水不易實現(xiàn)充分混合等缺點，通過優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)調(diào)整而成。其內(nèi)部構(gòu)造，實際上是兩個UASB反應(yīng)器的疊加，分為第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室，分別對廢水進(jìn)行粗處理和精處理過程。

福建南紙股份公司[3]1999年從荷蘭PAQUES公司引進(jìn)IC厭氧反應(yīng)器，用于公司30000m3/d污水處理系統(tǒng)。該反應(yīng)器高24m，直徑11m，反應(yīng)器中顆粒污泥濃度在35-40g/L，IC反應(yīng)器出水的COD一直穩(wěn)定在1000-1200mg/L。

3.2 好氧工藝

3.2.1 氧化溝法

氧化溝是延時曝氣活性污泥法的一種，它把連續(xù)環(huán)式反應(yīng)池作為生物反應(yīng)池，混合液通過在反應(yīng)池內(nèi)以一條閉合式曝氣渠道進(jìn)行連續(xù)循環(huán)。氧化溝具有較長的污泥停留時間和水力停留時間，污泥負(fù)荷低，因此出水水質(zhì)好，在去除碳源污染物的同時，具有很好的脫氮除磷效果。

閆志謙等[4]采用氧化溝來去除造紙廢水中的難降解有機(jī)物及脫氮除磷。氧化溝設(shè)計流速為0.3m/s，相當(dāng)于混合液在溝中平均環(huán)行了約204周，廢水經(jīng)稀釋、吸附，得到長時間的降解。污泥泥齡長達(dá)30天。因此，經(jīng)過氧化溝處理后的污泥已經(jīng)得到了好氧穩(wěn)定，VSS/SS值一般為60%，不需要另外消化；污泥也近于零排放。

3.2.2 SBR法

SBR法，又稱為序批式活性污泥法，是由按一定時間順序間歇操作運(yùn)行的反應(yīng)器組成。SBR工藝的一個完整的操作過程，包括進(jìn)水——反應(yīng)——沉淀——排水排泥——閑置期，通過使反應(yīng)器交替處于上述幾個過程，從而使生物系統(tǒng)交替處于厭氧、缺氧、好氧的狀態(tài)，有利于去除有機(jī)污染物和氮磷等物質(zhì)。SBR一般采用較低的污泥負(fù)荷和較長的停留時間，因而出水水質(zhì)穩(wěn)定，水質(zhì)好。

劉春等[5]對SBR法處理造紙廢水的工藝條件進(jìn)行了探討，實驗表明，在進(jìn)水COD為1713mg/L，BOD為734mg/L，沉淀時間、排水時間分別為1.0h和0.5h時，最佳進(jìn)水時間為2.0h，曝氣時間為12.0h，閑置時間為 6.0h，COD，BOD，SS 去除率分別達(dá)到 79.9%,90.7%及84.9%。

3.2.3 接觸氧化法

接觸氧化法屬于生物膜法，主要是通過在反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置彈性填料，并保持池內(nèi)一定的污泥濃度，在填料表面會形成一層包括厭氧、缺氧和好氧菌群的生物膜，污水在與生物膜的接觸過程中，污水中的有機(jī)物及營養(yǎng)物質(zhì)被生物膜上的微生物吸附降解，從而使廢水的污染物質(zhì)程度減輕。

張麗娟[6]在常溫下，采用兼氧、好氧生物接觸氧化處理高濃度制漿造紙廢水，利用兼氧菌將廢水中的大分子有機(jī)物分解為低分子有機(jī)物，同時利用兼氧菌的水解作用破壞大分子有機(jī)物的有色基團(tuán)，提高廢水的可生化性。后續(xù)采用直流式接觸氧化池，并采用新型纖維組合填料。該系統(tǒng)對色度去除率在75%；SS去除率在79%；COD去除率在97%。

3.2.4 A/O法

A/O法是傳統(tǒng)活性污泥法的一種，通過在傳統(tǒng)曝氣池的前面預(yù)設(shè)一缺氧段，并適當(dāng)設(shè)置混合液內(nèi)回流系統(tǒng)，使系統(tǒng)在去除碳源污染物的同時，具有很強(qiáng)的脫氮能力。

丁春生等[7]采用混凝沉淀-A/O工藝處理造紙廢水，平均COD去除率為93.4%，平均SS去除率為96.9%。運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝切實可行，具有耐沖擊負(fù)荷、污泥沉降性能好、易操作等優(yōu)點。將剩余污泥回流至混凝反應(yīng)池，可降低投藥量，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，減輕二次污染。

3.2.5 MBR工藝

MBR是活性污泥法和膜分離技術(shù)的結(jié)合，其中以膜分離工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥法中的二沉池，作用是把生物處理工藝所依賴的微生物從生物培養(yǎng)液（混合液）中分離出來，從而微生物得以在生化反應(yīng)池內(nèi)保留下來，同時保證出水中基本上不含微生物和其他懸浮物。

韓懷芬等[8]使用MBR處理造紙綜合廢水（黑液中段廢水和白水的混合液），實驗結(jié)果表明，用MBR處理造紙廢水，通過污泥濃度的增加，當(dāng)系統(tǒng)水力停留時間18h時，出水COD可以降低到100mg/L以下。

3.3 厭氧--好氧組合工藝

韓彪[9]采用“水解-好氧生物接觸氧化”為主的處理工藝，對造紙中段廢水進(jìn)行處理。水解酸化池兼有調(diào)節(jié)池的作用，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，并可改善廢水的可生化性，經(jīng)水解酸化處理，廢水的可生化性提高了35%，COD去除率約30%。生物接觸氧化池利用池底污泥床和生物填料層生物膜共同組成的生物菌群系統(tǒng)，在好氧環(huán)境下氧化分解廢水中的有機(jī)污染物，COD去除率約為75%。

關(guān)分派等[10]介紹了“IC厭氧反應(yīng)器-SBR-氣浮”三級污水處理工藝在廣州造紙股份有限公司南沙廠區(qū)的污水處理廠中的應(yīng)用情況，高濃度廢水先采用厭氧反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)處理，有利于降低整個污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行成本；SBR系統(tǒng)采用了射流曝氣方式，并通過模糊PID控制方式控制曝氣風(fēng)機(jī)的曝氣量，使系統(tǒng)維修量少，運(yùn)行電耗低；應(yīng)用淺層氣浮作為三級處理，以去除好氧出水中的殘余有機(jī)物。

4 結(jié)束語

雖然造紙廢水的可生化性一般，但是通過增加厭氧預(yù)處理，能夠有效提高廢水的可生化性能，從而利于后續(xù)好氧處理的順利進(jìn)行。由于厭氧-好氧組合工藝既能充分發(fā)揮厭氧微生物承擔(dān)高濃度、高負(fù)荷與改善廢水可生化性的優(yōu)勢，同時又能適宜地利用好氧微生物生長速度快、處理水質(zhì)好的特點，因此在造紙廢水處理中具有很好的前景。

[1]張偉.水解酸化——好氧曝氣工藝處理石灰法造紙廢水[J].江蘇環(huán)境科技.2006,19(增刊1):19-20.

[2]楊正亮,王正林，馮貴穎等.UASB-化學(xué)混凝技術(shù)處理草漿造紙廢水的研究[J].微生物學(xué)雜志.2007,1(1):30-34.

[3]陳志強(qiáng).IC厭氧反應(yīng)器在制漿造紙廢水處理中的應(yīng)用[J].中國造紙.2004,23(3):37-39.

[4]閆志謙，程艷坤，邱青等.氧化溝——SBR處理造紙廢水[J].河北化工.2007,30(1):54-55.

[5]劉春，張安龍.序批式活性污泥法處理制漿造紙廢水的研究[J].上海造紙.2008,39(5):62-64.

[6]張麗娟.好氧接觸氧化法處理制漿造紙廢水[J].中小企業(yè)管理與科技.2009(21):237-238.

[7]丁春生，繆佳，王衛(wèi)文.混凝沉淀-A/O工藝處理造紙廢水[J].中國給水排水.2008，24(18):72-74.

[8]韓懷芬，金漫彤.膜生物反應(yīng)技術(shù)處理造紙廢水試驗[J].水處理技術(shù).2001,27(2):96-98.

[9]韓彪.水解-好氧工藝處理造紙中段廢水[J].污染防治技術(shù).2003,16(4):97-98.

[10]關(guān)分派，范自強(qiáng)，馬伶銘.造紙廢水的厭氧-好氧-氣浮三級處理[J].造紙科學(xué)與技術(shù).2008,27(6):40-44.

Application of biological technology in paper-making wastewater treatment

Zhou Xuehui
(Huanghua Environmental Protection Bureau,Huanghua,061100)

Asone kind ofcomplex wastewater,the paper-making wastewater contained large quantity of organic substances,especially those difficultly biodegraded substances such as lignin and cellulose.It also contained high color and SScontent.The biodegraded capacity ofpaper-making wastewater wasanalysized and theapplicationsofbiologicaltechnologiesin paper-making wastewater were summarized in the paper.

Paper-making Wastewater；Anaerobic Process;Aerobic Process

周學(xué)慧(1977-)，女，漢族，1997年畢業(yè)于上海市環(huán)境工程技術(shù)學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測與污染治理工作。

2010-10-26