纸浆造纸废水与城市污水厂进水混合处理的试验研究

Posted 2023-01-11 城市污水

篇首语：今日长缨在手，何时缚住苍龙。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了纸浆造纸废水与城市污水厂进水混合处理的试验研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

采用SBR工艺模拟污水厂活性污泥法处理纸浆造纸废水。试验结果表明，活性污泥法处理纸浆造纸废水效果良好，对NH3-N、TP、SS、COD以及BOD5的去除率分别达到99%，88%，99%，93%，97%。证明纸浆造纸废水与城市污水混合处理是可行的。
文章编号：1674-6139(2012)03-0112-03
造纸行业是中国污染环境最严重的行业之一。造纸工业的整个生产过程，包括从备料到成纸均以大量的水为介质，用于制浆、洗涤等用途。中国造纸工业的平均单位产品耗水量要比发达国家高出l倍以上，污染物的排放负荷很高，悬浮物(SS)、生化需氧量(BOD5)、化学需氧量(COD)、色度都很高。如果不经处理或只经简单处理就将造纸厂的废水直接排放，会造成严重的水环境污染。但是如果单独建一座污水处理站处理造纸厂废水，则会大大增加造纸成本及处理难度。
城市污水处理厂进水主要来源于生活污水，尤其对于南方城市来说，降雨较多，污水浓度低。如果将少量的纸浆造纸废水引入污水处理厂与进水混合，经过稀释后，一方面增加了碳源，对低浓度污水的处理极为有利，另一方面，大大降低了纸浆造纸废水的处理难度，节约了处理成本。
广东某造纸厂主要以废纸和木浆为原料，生产箱纸板，瓦楞原纸等包装纸，年生产能力达40万t，每天产生废水2.5万m3～3万m3。废纸含有木质素、纤维素、糖类和醇类，以及抄纸过程中添加的施胶剂、润滑粉等。尤以废报纸、废杂志纸、废书纸为原料的脱墨制浆废水，还含有油墨、脱墨剂及增白剂等物质。废水经过气浮处理后用于制浆循环使用。与造纸厂直线距离大约1km的广东某污水厂采用改良A2/O氧化沟处理工艺，处理能力20万m3/d。拟将该造纸厂废水引入污水处理厂，与污水厂进水混合处理，实现环保节能减排的绿色处理方式。
本试验采用SBR工艺模拟污水厂活性污泥法处理纸浆造纸废水，以验证混合处理纸浆造纸废水的可行性。
1.试验器材与方法
1.1试验器材及装置
小型充气泵1台，流量4l/min，扬程400mm-Hg；充气排(5口)1个；充气胶管(与气石配套)直径Φ4mm，总长10m；小型变速搅拌器一台；圆柱形有机玻璃柱SBR反应器1个，SBR尺寸：直径Φ200mm，高H=0.5m；排水胶管：Φ10mm，长3m；曝气气石5个；铁夹5个，中号(调节气量)；便携式DO仪1台；洗耳球1个；1000mL量筒1个；细口瓶10个；烧杯2个。
试验装置如图1所示。SBR反应器为间歇式进水，每天进水4次，每次运行6小时；底泥在初次试验时加入，不排泥；排水系统由排水胶管和洗耳球组成，采用虹吸原理排水；DO测定仪探头设置在水下中间位置，实时监控，据此来调节曝气量。

1.2试验方法
从氧化沟好氧区出水口取新鲜活性污泥5L，静沉半小时，用排水胶管将上清液排空，剩余活性污泥置于SBR反应器中。取污水厂进水40L，分成4份，每份10L，先取1份，按F/M=0.1加入造纸厂废水，混合均匀，取样进行常规检测。将混合液加入反应器中，开启搅拌器，慢速搅拌1小时(搅拌均匀后，取样20ml测MLSS)，使活性污泥处于厌氧吸附状态。充氧3小时，快速搅拌，用便携式DO测定仪测定溶解氧浓度，通过增减曝气气石将DO控制在2mg/l左右。然后慢速搅拌1小时，使活性污泥处于缺氧状态，反硝化脱氮。静止沉淀1小时后取上清液，测pH、COD、BOD5、SS、NH3-N、TP。用虹吸排水胶管将上清液排空，底部活性污泥保留，按照以上操作步骤重复3次。
1.3分析方法
试验分析采用常规检测方法，如表1所示。

2.试验结果与讨论
经检测，污水处理厂进水如表2所示。

污水处理厂进水呈弱碱性，进水浓度较低；BOD5/COD=0.39，可生化性较好；BOD5：N∶P=20.2∶5.2∶1，碳源较低。
表3为造纸厂废水水质。

造纸厂废水呈弱酸性，有机物含量高；BOD5/COD=0.82，可生化性良好；BOD5∶N∶P=3262.3∶11.7∶1，碳源氮源均过量；重金属含量较少，对活性污泥不产生毒害作用。
表4为SBR处理效果。

造纸厂废水与污水处理厂污水混合后，混合水样pH呈中性，BOD5/COD=0.35，可生化性较好；BOD5∶N∶P=77∶8∶1，营养源较原污水处理厂进水大幅提高。造纸厂废水经污水处理厂污水稀释后，污染物的浓度大幅下降，有利于后续活性污泥的生物降解。
图2为混合处理样各指标去除率折线图。

造纸厂废水经污水处理厂废水稀释后，采用活性污泥法处理效果显著，对NH3-N、TP、SS、COD以及BOD5的去处率较高，去除率分别为：99%，88%，99%，93%，97%。验证了污水处理厂活性污泥法处理造纸厂废水的可行性。循环试验过程中，NH3-N、SS去除率基本保持稳定；TP去除率逐渐增大，并趋于稳定；但BOD、CODcr的去除率有明显下降趋势，不利于长时间的循环处理，原因分析如下：
(1)造纸厂废水含有较多的难生物降解CODcr。首次试验时，活性污泥在厌氧条件下吸附大量的CODcr，其中包括难降解难溶性CODcr，在好氧条件下，BOD5被生物大量降解，但难降解CODcr一部分仍存在于水中，另一部分在微生物体内大量累积，影响处理效果，因此出水CODcr较高。后续试验时，上清液中难降解CODcr虽然被排走，但活性污泥中仍然存在，二次进水又携带了大量难降解CODcr，使其在活性污泥中的含量进一步增加，导致BOD5的降解也受到影响，因此出水CODcr、BOD5含量都有所增加。
(2)BOD5：NH3-N∶P=77∶8∶1；可生化性碳源偏少，使得BOD5的降解受到制约，也是出水CODcr、BOD5含量无法进一步降低的原因之一。
(3)由于SBR工艺无排泥措施，循环试验过程中，处于厌氧状态的活性污泥进行内源呼吸，大量细胞组织如细胞壁等进入水中，并不断积累，使可生化性逐渐降低。
3.结语
造纸厂废水与污水处理厂污水混合处理效果良好，对NH3-N、P、SS、COD以及BOD5的去除率均较高。建议在造纸厂内增加预处理工艺，如初沉池，以降低部分难溶性难降解COD的含量，便于后续处理。针对造纸厂废水与污水处理厂污水混合后碳源不足，可以考虑外加如糖蜜废水、酒厂废水等碳源，达到以废制废目的。