水解酸化-UASB-低压射流曝气工艺处理废纸制浆造纸废水

Posted 2023-01-11 工艺

篇首语：将相本无种，男儿当自强。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了水解酸化-UASB-低压射流曝气工艺处理废纸制浆造纸废水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

采用水解酸化-UASB-低压射流曝气工艺处理废纸制浆废水，对整个工艺及调试运行过程进行详细介绍并对遇到的问题进行分析。实际运行结果表明，该工艺设计合理，运行稳定可靠，总排放口出水COD≤90mg.L-1、SS≤50mg.L-1、BOD5≤20mg.L-1，出水水质可达到《造纸工业水污染排放标准》(GB3544-2008)的要求。
目前废纸制浆造纸的废水处理工艺主要有混凝气浮、生化、化学氧化等。由于废水成分复杂，采用单一的处理工艺很难达到理想效果；且由于废水BOD5和COD的比值较低，可生化性较差，需经过特定工艺如水解酸化，使其可生化性提高。因此本工程采用水解酸化-UASB(厌氧污泥床)-低压射流曝气的组合工艺处理废纸制浆造纸废水。
福建泉州某纸业公司是一家以进口废旧箱纸板为原料生产牛皮卡纸的企业，生产车间有制浆车间、抄纸车间和完成车间，生产废水排放量达到了13000m3.d-1。生产废水采用分别处理的方式，其中高浓度的制浆废水通过水解酸化-UASB处理后进入好氧系统，造纸废水通过纤维回收后进入好氧系统，本工程于2009年12月开始进水调试，2010年3月投入正常运行。
1 工艺概况
1.1 设计水质水量

1.2 废水处理流程
利用废纸制浆产生的废水中主要含有半纤维素、木素、无机盐、细小纤维、无机填料以及油墨、染料等污染物。木素、半纤维素主要形成废水的COD及BOD5；细小纤维、无机填料等主要形成SS；油墨、染料主要形成色度和COD。这些污染物综合反映出废水的SS、COD指标均较高，且可生化性较差。该厂使用的是废旧箱纸板，含有的油墨、染料相对较少，但悬浮物较多，其制浆废水先经过纤维回收、沉淀去除悬浮物，再经过水解酸化提高可生化性，最后经厌氧除去大部分有机物进入好氧系统。造纸废水经过超效浅层气浮去除大部分的SS和经过厌氧工艺处理后的制浆废水一同进入好氧系统，剩余的有机物在此降解，同活性污泥组成混合液一起进入二沉池经过泥水分离后排放。工艺流程如下图所示。

2 工艺调试及运行结果
2.1 水解酸化池调试
水解酸化池的接种污泥取自泉州市污水处理厂的剩余污泥，接种污泥量为20t(含水率80%)。调试初期一次性用废水把池体注满，并开启循环泵进行强制内循环，开始运行时池内废水极为浑浊，呈乳白色，肉眼可见很多悬浮的纤维物质，且出水pH没有明显降低。期间少量进水，逐渐置换掉池中废水，并维持适宜温度。开始每天进水一次，一次进水100m3，封闭循环5天后测量挥发性脂肪酸(VFA)，每次VFA有明显升高时就可进水，并逐渐增加进水量，由每天进水一次改为一天两次，一次100m3改为一次150～200m3，调试进行到35天时达到最大水量。
2.2 UASB反应池的启动
UASB池的调试是和水解酸化池同时进行的，UASB的接种污泥来自泉州市污水处理厂的好氧剩余污泥，按照6g.L-1的接种浓度投加，总共投加湿污泥60t(含水率80%)。进水初期，由于原废水pH在7.0以下，因此加入烧碱使UASB池内pH到7.0以上，启动时容积负荷为0.1kgCOD.(m3.d)-1，开启循环泵，使UASB池出水经过厌氧沉淀池后回流返回UASB池，加快接种污泥对废水水质的适应性，并防止污泥流失。每次增加负荷后都要稳定运行几天，直到跑泥现象消失且COD去除率达到70%以上，同时VFA降到3mmol.L-1以下时才能再次提高负荷，并控制每次提高负荷不大于30%。直到达到设计最大进水量且稳定运行，此过程大约经过60天，UASB反应池启动成功。调试期间按COD：N：P=100：5：1投加尿素和磷酸二铵。
2.3 曝气池的启动
考虑到调试时的水温较低，且UASB反应池启动之前的进水浓度较高(实际测得进水的COD为1500～1700mg.L-1)。为缩短启动时间，本工程曝气池污泥投加量按4g.L-1计，共投加湿污泥190t(含水率80%)。
接种污泥投加完毕后闷曝3天，2台循环泵、1台风机运转，对接种污泥进行激活，第4天开始根据溶解氧值控制风机运行台数，主要启动初期控制溶解氧值在2～4mg.L-1范围内。因为启动初期污泥比较松散且活性不高，溶解氧值过高会引起污泥解体流失，不利于污泥的生长。
因厌氧系统启动周期远长于好氧系统，所以可把好氧系统和厌氧系统作为两个独立系统分别进行调试，曝气池闷曝3天后即可开始少量进水，进水方式由起初的间歇进水过渡至连续进水，期间不断调整和加大进水量，直至满负荷运转，在此期间根据污泥生产情况少量排泥，促进新生污泥的生长。曝气池连续进水后，启动二沉池污泥回流泵，将二沉池沉淀污泥回流至曝气池。经过30天调试，污泥浓度达到3g.L-1，在这段时间内，要不断调整污泥回流比例(80%～100%)，在保证污泥沉降比的基础上尽可能维持较大的曝气池污泥浓度；调整鼓风机的运行台数，保证曝气池内溶解氧值维持在2～4mg.L-1范围内。调试期间按COD：N：P=350：5：1投加尿素和磷酸二铵。

3 调试中遇到的问题及解决措施
3.1 初沉池泡沫问题
进水初期，废水进入初沉池后产生大量泡沫，废水中悬浮的纤维吸附在泡沫上形成浮渣，影响初沉池的沉淀效果。由于生产车间建在地势较高的山坡上，废水进入水解酸化池的落差超过10m，在水冲击作用下产生大量泡沫。
在不对管道做太大改动的前提下，在水解酸化池前部安装一个钢制消能罐，水从罐体底部进入，从罐体上部流出，使罐体内液位高于水解酸化池内水位300mm以上，且罐体顶部安装有消泡装置，增加此消能罐后泡沫现象基本消失。
3.2 UASB池水温过低
调试期间，当地温度低于往年同期温度，且由于在调试期不能连续进水，在循环过程中水温无法保持，调试初期UASB池中水温只有15℃左右。UASB池启动时一次性注满废水，即进行封闭循环，15天后COD没有明显降低，VFA一直在10mmol.L-1以上，pH在7以下且有继续下降的趋势，为防止UASB池酸化，只能不断加入烧碱维持pH值。厌氧反应按温度可分为低温厌氧、中温厌氧和高温厌氧，大部分的厌氧废水处理系统在中温范围运行，温度范围为20～42℃，只有在此温度范围内嗜温细菌才能存活。必须采取措施提高UASB反应池内的水温才能确保启动成功。在不改变现有管道布局的情况下，在回流泵的回流管处焊接一根蒸汽管，通入本厂锅炉产生的蒸汽，蒸汽温度为170℃，热的蒸汽经过回流泵同回流水混合后进入布水系统，通入蒸汽的同时，在夜间关闭循环泵，通过减缓水流流动来减少热量散失。通入蒸汽24h后，UASB池水温达到23℃，满足了中温厌氧反应对温度的要求。此后UASB反应池的启动调试可以按计划步骤进行。
3.3 二沉池出水存在悬浮物
运行两个月后，发现二沉池出水中携带污泥絮体，悬浮在水中，虽然数量很少，不影响出水水质，但因为有部分出水要回用于生产，尤其是锅炉车间，因水中的微生物附着在管道上生长并长期积累，会使锅炉管道结垢甚至堵塞，不利于锅炉的安全运行。分析原因为运行初期污泥浓度较低，使得污泥有机负荷较高，使污泥活性较高，不易沉淀；同时因为污泥浓度较低，溶解氧值相对较高，过量曝气产生的剪切力使污泥絮体解体，从而引起活性污泥上浮。
严格控制排泥量和溶解氧值，控制有机负荷在0.5kgBOD5.(kgMLVSS.d)-1以下，同时每天至少检测一次溶解氧值，确保曝气池内溶解氧值在2～4mg.L-1范围内。同时，对于回用水，可投加适量的高效、广谱杀菌剂以有效抑制微生物生长。经过几天的调整，二沉池出水悬浮物基本消失。
4 经济分析
该工程直接总投资为334万元，其中土建费用138.7万元，生化处理设备126万元。系统总装机容量211.7kW，其中备用功率54.25kW，实际运转功率157.45kW。废水处理(包括污泥处理)运行费用为0.65元.m-3，其中电费0.185元.m-3，药剂费(包括营养盐、混凝沉淀药剂及污泥脱水药剂)0.405元.m-3，人工费0.06元.m-3。
5 结论
5.1 改良型氧化沟采用全好氧曝气，沟中不存在缺氧区和厌氧区，抑制了传统氧化沟中的硝化和反硝化作用，降低了营养盐的投加成本，并可达到更好的COD去除效果。且此类氧化沟兼有推流式和完全混合式的独特水力特性，进水被几十倍甚至上百倍的循环流量稀释，池中浓度变化极小，因此具有很强的抗冲击能力。
5.2 采用先进的低压射流曝气系统，氧转移效率高、不堵塞、故障率低、污泥沉淀性能好，有效地降低了废水处理的动力消耗。另一方面，低压射流曝气系统的使用，可使氧化沟的深度达到6～8m，克服了传统氧化沟占地面积大的缺点，降低了处理系统的投资。
5.3 高浓度的制浆废水和低浓度的造纸废水分开处理的方式，废水中大部分的有机物被UASB反应器去除，减轻了后续好氧工艺的负担，有效保证了整个处理流程的稳定运行，使出水水质更加稳定。
本工程采用水解酸化-UASB-低压射流曝气工艺处理废纸制浆废水取得良好效果，对COD、BOD5和SS的去除率分别达到93.3%、93.4%和76.6%，出水COD、BOD5和SS的平均值为88mg.L-1、23mg.L-1和44mg.L-1。水解酸化工艺有效提高了废纸制浆废水的可生化性，且对原水中的悬浮物有很好的去除效果，为后续UASB工艺的正常运行提供了很好的基础。