生物法在造紙廢水處理中的應用

　　　　生物法在造紙廢水處理中的應用
　　周學慧
　　河北省黃驊市環保局河北黃驊（061100）

       摘要：造紙廢水中含有大量有機物，且含有木質素、纖維素等難降解物質，色度高，SS高，水質成份復雜。對造紙廢水的可生化性進行了分析，并對生物法在造紙廢水中的應用情況進行了綜述。

　　關鍵詞：造紙廢水；厭氧工藝；好氧工藝

　　由表1可以看出，不同生產過程產生的造紙廢水，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，而在瓦楞原紙生產中產生的廢水的可生化性系數一般大于0.4。但總的來說，由于造紙廢水中含有較多的木質素、纖維素、半纖維素等難降解有機物質，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處理單元，應用較多的有水解酸化、UASB厭氧反應器、IC厭氧反應器等。
　　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酸階段，利用水解和產酸菌的反應，將不溶性有機物水解成溶解性有機物、大分子物質分解成小分子物質，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素、半纖維素、硅化合物等難降解物質，經水解酸化約12h，COD、BOD、SS去除率分別達到35%，20%和75%；成熟的水解污泥呈黑色顆粒狀，其質量濃度約為25g/L。
　　3.1.2 UASB厭氧反應器
　　UASB反應器，即上流式厭氧污泥床反應器，主要是利用反應器內一定高度和濃度的厭氧活性污泥，在與廢水接觸過程中，發生厭氧反應，從而將有機物降解為無機物質的過程，通過其核心組件———三相分離器，來實現泥、水、氣三相的有效分離，保證出水水質。
　　楊正亮等[2]采用UASB-化學混凝技術組合對草漿造紙廢水進行處理，結果表明，接種顆粒污泥的二次啟動，大大縮短了反應器的啟動時間。在水力停留時間6h，進水COD逐漸提高的情況下對顆粒污泥進行馴化，20天后pH、COD去除率趨于穩定，其COD總去除率達90%-95%，SS總去除率達88.2%，色度由進水時的700降至50。
　　3.1.3 IC厭氧反應器
　　IC反應器即內循環厭氧反應器，主要是針對UASB反應器的布水不易均勻、水流上升流速低、污泥與污水不易實現充分混合等缺點，通過優化設計和結構調整而成。其內部構造，實際上是兩個UASB反應器的疊加，分為第一反應室和第二反應室，分別對廢水進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IC厭氧反應器，用于公司30000m3/d污水處理系統。該反應器高24m，直徑11m，反應器中顆粒污泥濃度在35-40g/L，IC反應器出水的COD一直穩定在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，它把連續環式反應池作為生物反應池，混合液通過在反應池內以一條閉合式曝氣渠道進行連續循環。氧化溝具有較長的污泥停留時間和水力停留時間，污泥負荷低，因此出水水質好，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物及脫氮除磷。氧化溝設計流速為0.3m/s，相當于混合液在溝中平均環行了約204周，廢水經稀釋、吸附，得到長時間的降解。污泥泥齡長達30天。因此，經過氧化溝處理后的污泥已經得到了好氧穩定，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行的反應器組成。SBR工藝的一個完整的操作過程，包括進水———反應———沉淀———排水排泥———閑置期，通過使反應器交替處于上述幾個過程，從而使生物系統交替處于厭氧、缺氧、好氧的狀態，有利于去除有機污染物和氮磷等物質。SBR一般采用較低的污泥負荷和較長的停留時間，因而出水水質穩定，水質好。
　　劉春等[5]對SBR法處理造紙廢水的工藝條件進行了探討，實驗表明，在進水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，主要是通過在反應池內設置彈性填料，并保持池內一定的污泥濃度，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，污水中的有機物及營養物質被生物膜上的微生物吸附降解，從而使廢水的污染物質程度減輕。
　　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物分解為低分子有機物，同時利用兼氧菌的水解作用破壞大分子有機物的有色基團，提高廢水的可生化性。后續采用直流式接觸氧化池，并采用新型纖維組合填料。該系統對色度去除率在75%；SS去除率在79%；COD去除率在97%。
　　3.2.4 A/O法
　　A/O法是傳統活性污泥法的一種，通過在傳統曝氣池的前面預設一缺氧段，并適當設置混合液內回流系統，使系統在去除碳源污染物的同時，具有很強的脫氮能力。
　　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%。運行結果表明，該工藝切實可行，具有耐沖擊負荷、污泥沉降性能好、易操作等優點。將剩余污泥回流至混凝反應池，可降低投藥量，節省運行費用，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的結合，其中以膜分離工藝代替傳統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液（混合液）中分離出來，從而微生物得以在生化反應池內保留下來，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），實驗結果表明，用MBR處理造紙廢水，通過污泥濃度的增加，當系統水力停留時間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，對造紙中段廢水進行處理。水解酸化池兼有調節池的作用，耐沖擊負荷能力強，并可改善廢水的可生化性，經水解酸化處理，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，在好氧環境下氧化分解廢水中的有機污染物，COD去除率約為75%。
　　關分派等[10]介紹了“IC厭氧反應器-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的污水處理廠中的應用情況，高濃度廢水先采用厭氧反應器進行預處理，有利于降低整個污水處理系統的運行成本；SBR系統采用了射流曝氣方式，并通過模糊PID控制方式控制曝氣風機的曝氣量，使系統維修量少，運行電耗低；應用淺層氣浮作為三級處理，以去除好氧出水中的殘余有機物。
　　4·結束語
　　雖然造紙廢水的可生化性一般，但是通過增加厭氧預處理，能夠有效提高廢水的可生化性能，從而利于后續好氧處理的順利進行。由于厭氧-好氧組合工藝既能充分發揮厭氧微生物承擔高濃度、高負荷與改善廢水可生化性的優勢，同時又能適宜地利用好氧微生物生長速度快、處理水質好的特點，因此在造紙廢水處理中具有很好的前景。
　　參考文獻：
　　[1]張偉.水解酸化———好氧曝氣工藝處理石灰法造紙廢水[J].江蘇環境科技.2006,19(增刊1):19-20.
　　[2]楊正亮,王正林，馮貴穎等.UASB-化學混凝技術處理草漿造紙廢水的研究[J].微生物學雜志.2007,1(1):30-34.
　　[3]陳志強.IC厭氧反應器在制漿造紙廢水處理中的應用[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].中小企業管理與科技.2009(21):237-238.
　　[7]丁春生，繆佳，王衛文.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.膜生物反應技術處理造紙廢水試驗[J].水處理技術.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.2003,16(4):97-98.
　　[10]關分派，范自強，馬伶銘.造紙廢水的厭氧-好氧-氣浮三級處理[J].造紙科學與技術.2008,27(6):40-44.