水解——好氧工艺处理草浆造纸废水

陕西省歧山县板纸厂位于歧山县蔡家坡镇,主要生产高强瓦楞纸和纱管纸,产量约3×104ta,是歧山县规模较大的造纸企业之一。经过专家论证,采用水解酸化—好氧工艺于1999年底建成一座处理量为12000ｍ3d的废水处理站。

1　废水水质、水量该厂造纸原料为麦草和废纸板,制浆工艺采用石灰法蒸煮麦草和水力破碎废纸板,其中麦草浆占总浆量的75%。生产废水来自蒸煮、打浆和冲洗纸机等工序,外排水量约12000ｍ3d。
2　工艺流程蒸煮过程产生的黄液浓度高、可生化性差,故闭路循环使用,不外排。将打浆废水和中段水混合,其BOD5 COD值为0.3左右,并含有大量木质素、半纤维素、硅化合物等难降解物质,需通过水解酸化提高其可生化性后再进行好氧处理。工艺流程见图1。调节池水力停留时间为1ｈ。平流式沉淀池的有效水深为4.5ｍ,水力停留时间为3ｈ,排泥方式为机械排泥。水解池的结构形式为多组多斗升流式污泥床,有效水深为4.5ｍ,水力停留时间为9ｈ。
曝气池采用传统活性污泥法,池型为双廊道推流式,曝气方式为单元组合式射流曝气,池内溶解氧控制在2mgL左右,混合液ＭLＳＳ约3000mgL,污泥回流比为40%,容积负荷为0.9ｋGCOD (ｍ3·ｄ),水力停留时间约24ｈ。二沉池为平流式沉淀池,有效水深为4.0ｍ,水力停留时间约3ｈ。
一般情况下,二沉池出水即可达标,但为确保外排水达标稳定可靠,设计了补充净化设施即接触氧化池和接触过滤池。接触氧化池的水力停留时间约1ｈ,内置玻璃钢蜂窝状填料,接触过滤池过滤面积为140ｍ2,内置填料高度为0.75ｍ(卵石和石英砂),冲洗方式采用重力反冲洗。
3　调试及运行结果
调试重点是水解池水解污泥和曝气池活性污泥的培养。菌种均采用城市污水厂污泥。水解污泥的培养是将种泥投入水解区,采用连续进水方式,进水量逐渐加大,在适宜的环境下水解颗粒污泥会逐渐形成。活性污泥的培养与驯化,是先启动部分曝气设备及污泥回流设备,定时投加种泥,投加量一般以曝气池混合液浓度的0.5%～1%为宜,为补充营养并排除对微生物增长有害的代谢产物,要及时地适量换水。在水温为20℃且养料充足的环境中,经2～3ｄ后曝气池内将会出现模糊不清的絮凝体。待污泥沉降比达10%～15%时可按设计负荷的1 4、2 4、3 4、4 4四个阶段逐步提高运行负荷,调试运行时每日需进行常规水质项目的分析检测,每个负荷阶段需在处理效果稳定一段时间后才可提高负荷[1]。
经2个月的调试运行,水解污泥和活性污泥均培养成功。调试与试运行3个月后,进行了为期2ｄ的现场取样,监测结果表明出水指标均达到要求。
水解池集沉淀、吸附、生物絮凝、生物降解于一体,对废水中COD的去除率达30%,同时将BOD COD值从0.30提高到0.35,为后续的生化处理创造了条件。曝气池采用单元组合射流充氧设备,氧传递效率高。通过在曝气池入口处适量补充Ｎ、Ｐ来满足微生物的营养需求,具体投加量为BOD5∶Ｎ∶Ｐ=100∶5∶1[2],同时温度、ｐＨ值皆有利于微生物对有机物的氧化分解,这些原因使得曝气池对COD的去除率高达90%。
4　问题讨论
①　温度对处理效果的影响
水解池水温只要维持在10℃以上就能取得良好的处理效果,可见采用水解酸化预处理工艺处理石灰法制浆造纸废水具有很大的优势。而好氧微生物的新陈代谢则受温度影响很大,一般认为生化处理以20～30℃最佳,15～35℃可行,低于13℃时出水水质变差。因此,冬季时微生物处理效率会降低,此时应启动补充净化设施,必要时在接触过滤池前投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺等化学药剂以保证出水达标。
②　泡沫的产生与控制
在调试过程中曝气池易出现大量泡沫,泡沫过多时将从池面溢出,从而影响操作环境并带走大量污泥,同时泡沫阻隔空气、妨碍充氧。造成这一现象的原因是:水质波动较大,当有冲击负荷时易产生泡沫;污水中含有大量表面活性剂;水解池出水中含有大量污泥,严重影响曝气池的微生物活性。在调试运行期间可采取如下措施加以控制:向曝气池中加入机油等消沫物质;采用高压水喷淋消沫;延长废水在水解池内的停留时间。
5　经济分析
该工程总投资为600万元,其中土建、设备、工艺管道、配电安装、调试费用共计480万元,配套设施费用为120万元。运行费用平均为0.4元 ｍ3。
6　结语
采用水解酸化—好氧工艺处理石灰法制浆造纸废水具有良好的处理效果。在进水COD平均为2000mgL、BOD5平均为600mgL、ＳＳ平均为1000mgL时,出水达到GWPB—1999《造纸工业水污染物排放标准》。该工艺可有效提高废水的可生化性且节约能耗、运行费用低、操作简单、便于管理。