高档卷烟纸生产废水处理的中试研究

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篇首语:没有一个冬天不可逾越,没有一个春天不会来临。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了高档卷烟纸生产废水处理的中试研究相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

广东某厂高档卷烟纸生产废水经单独混凝沉淀难以达标排放,采用中试规模的曝气生物滤池(BAF)对经混凝沉淀的高档卷烟纸废水进行处理,结果表明,BAF对该类废水处理的最佳水力负荷为1m3/(m2.h),此时CODCr去除率85%,TSS去除率24%,反冲洗仅需12~15天1次,出水性能优于广东省地方标准中的一级排放标准。当向调节池添加1∶10比例的浓浆池废水与原调节池废水时,BAF有较强的抗冲击负荷能力,CODCr去除率仍然在80%左右,出水达标,但反冲洗为2~3天1次。研究表明,混凝沉淀+BAF处理高档卷烟纸生产废水处理是一种可行、稳定的工艺。
高档卷烟纸作为一个特殊纸种,在薄页纸中占有较重要的地位,近年来,随着国内市场需求量的增加,生产高档卷烟纸的企业越来越多。高档卷烟纸的生产过程中由于加入了多种化学物质,其废水有一定的特殊性,但是对于高档卷烟纸生产过程中所产生废水的处理方法鲜见报道,研究该类废水的特点及其处理工艺对这一行业的发展有重要意义。
广东省江门市某纸业有限公司是专门生产高档卷烟纸的合资企业,公司主要业务是生产和销售高档卷烟用纸。公司有两条生产线,一条生产卷烟纸(CP),一条生产高透成型纸(PPW)。第一条生产线废水排放量大(2000~3000m3/d),CODCr在88~230mg/L之间,由于生产过程中加入阳离子淀粉等物质,废水的可生化性良好。第二条生产线废水排放量小(0~1500m3/d),CODCr在40~130mg/L之间,但是由于加入了PVA等难生物降解的物质,废水较难生化处理。废水中含有大量微小悬浮物、短纤维和胶体物质。但两条生产线的生产原料都是商品浆板,污染比传统造纸行业少。公司原有一套污水处理设施,主要工艺流程为加聚合氯化铝(PAC)混凝后经聚丙烯酰胺(PAM)助凝沉淀后外排,出水的TSS达标,但CODCr远不达标,需要进行工艺改进。曝气生物滤池(BAF)近年来发展迅速,是一种高效经济的生化处理手段,BAF虽然在烟草以及造纸行业的废水中应用较多[2-3],但是在高档卷烟纸生产废水处理上的应用还未见报道。本实验结合该废水的特点,采用中试规模的BAF进行处理,研究BAF对该类废水的处理效果及其稳定性。
1.实 验
1.1 水处理工艺与水质
废水处理工艺流程如图1所示。两条生产线所排放的废水分别排入调节池与浓浆池,为减轻混凝反应处理的负担,浓浆池废水不定时地以1∶10左右的比例混合至调节池经再次调节后进行处理,虽经稀释,但是此时的废水单经混凝沉淀处理难以达标排放。

工艺进出水水质以及排放标准如表1所示,要求处理出水达到广东省地方标准《水污染物排放限值(DB44/26—2001)》第二时段一级排放标准。

由表1可以看出,原厂工艺的混凝沉淀对TSS有良好的去除作用,去除率达95%,而且出水的色度也很低,但是对于CODCr,混凝工艺仅能达到15%左右的去除率,出水CODCr远不能达标。废水进水的CODCr波动性大,出水TSS低。为了有效地去除废水中的CODCr、BOD5等污染物,中试选用BAF对混凝沉淀出水进行后续处理,以期取得良好的CODCr去除效果,并对TSS进一步处理。
1.2 试验装置与流程
生化处理装置的主体选用BAF装置,如图2所示。装置由UPVC管材制成,反应器为圆柱形,高度2.0m,直径0.2m,有效容积55L。内装陶粒作为填料,陶粒直径3~5mm,孔隙率50%,采用上向流方式进水,滤板和滤头布水,压缩空气机曝气,气水比为(4~5)∶1,采用气水联合反冲洗,反冲洗时间为10min,反冲洗频率根据出水水质确定。

混凝出水流入贮水箱,再由下自上流入BAF,经BAF处理后流入出水收集箱,然后排出,出水收集箱中的水作为反冲洗水的水源。
1.3 分析方法
CODCr、BOD5、TSS、色度均采用国家标准方法检测分析,pH值采用雷磁pH计测定。
2.结果与讨论
2.1 BAF的挂膜与启动
采用工厂的混凝沉淀出水为BAF的进水进行挂膜,同时加入适量葡萄糖与磷(葡萄糖加入量为500mg/L,并使池中的m(C)∶m(N)∶m(P)约为100∶5∶1)。闷曝1天后,以5L/h开始连续进水,在BAF的CODCr去除率达到80%左右的情况下,在挂膜第3天就提高流量到10L/h,每天分4次检测挂膜驯化阶段曝气生物滤池的进出水水质,取所有检测数据的平均值,结果如表2所示。

由表2可知,BAF对该废水的适应性强,处理效果好,挂膜时间可以在4~5d完成。此时BAF的CODCr去除率已经高于70%,可以认为其挂膜驯化已经成功,进入废水的试验阶段。
2.2 BAF的水力负荷对其处理能力的影响
研究表明,BAF内滤层高度对反应器的工作性能有着很大的影响,并在一定程度上决定了工程的基建投资和运行管理的难易程度,同时,气水比、水力负荷、CODCr负荷是影响BAF处理能力的重要因素,BAF内填料层的高度选择应结合污水水质以及BAF的水力负荷来综合确定。为了更准确地确定滤料层高度,为实际工程提供指导意义,在中试试验中以水力负荷作为主要参数来研究BAF对该废水的处理能力。水力负荷是指单位时间内通过BAF单位面积的流量,比BAF的停留时间更为精确。
图3表明,进水经过混凝沉淀处理,TSS不高,在25~36mg/L之间,BAF可以保持良好的工作性能,且只需较低的反冲洗频率(12~15天反冲洗1次),TSS去除率可达到71%以上,出水的TSS在10mg/L以下。但是随着水力负荷的增大,TSS的去除率呈下降趋势,这是因为BAF对TSS的去除主要依靠滤料的物理截留作用和微生物的吸附作用,随着水力负荷的增大,BAF上升流速加快,生物膜和滤料对悬浮物的接触时间减少,单位时间内有更多的悬浮物通过滤料层并使得出水悬浮物增加,TSS的去除率下降。

CODCr的去除效果见图4,由图4可知,BAF的水力负荷为0.30~0.83m3/(m2.h)时,CODCr去除效率为75%~80%,去除率上升缓慢,其主要原因是此时的进水流量小,营养物并不十分充足,BAF未达到高效的工作状态;当负荷提高到1m3/(m2.h)时,CODCr去除率达到85%以上,这一方面是水中营养物质的逐渐充足使BAF中的微生物代谢加快,BAF处于高效的工作状态;另外,提高流量,提高了上升流速,在一定程度上使气、水进行极好地均分,促进了陶粒表面微生物的更新换代,也一定程度上提高了CODCr去除效率。当水力负荷达到1.27~1.70m3/(m2.h)时,由于负荷较高,CODCr去除效率下降,只能达到60%~70%左右,出水CODCr约为50~75mg/L。另外,在此期间,BOD5变化范围不大,在13~18mg/L之间,进出水的pH值变化范围不大,保持在6~9之间,色度稳定在2倍以下。

由此可以得到BAF处理此类废水的最佳运行参数:BAF水力负荷1m3/(m2.h),此时CODCr去除率可以达到85%,出水CODCr在40mg/L左右,TSS小于10mg/L,这2项指标达到生活杂用水的回用标准。
2.3 BAF的抗冲击负荷试验
高档卷烟纸生产过程中需要添加多种化学药剂,如瓜尔胶、PVA、消泡剂、乙二醛等[1,7],这部分废水水量小,但处理难度大。工厂将此部分废水分流排到了浓浆池中(CODCr约3000mg/L左右),浓浆池的污水不定时以1∶10的比例与原调节池的废水稀释后再进行处理,但是此时处理难度加大,因此需要在BAF运行的最佳表面负荷下考察添加浓浆池废水时BAF的处理能力。连续1周向调节池以1∶10的比例加入浓浆池废水,研究BAF对CODCr的处理效果,结果如图5所示。在此期间BAF的反冲洗频率为2~3天1次。

由图5可以看出,当浓浆池废水与调节池废水混合后,经过混凝沉淀工艺后废水的CODCr在220~320mg/L之间,远远不能达到排放标准的要求。BAF对混有浓浆池的浓废水有一个明显的适应过程。初期,CODCr去除率一直下降,此阶段对BAF内的微生物是一个驯化的阶段;经过短时间的适应后,CODCr去除率缓慢上升,保持在80%左右,出水CODCr在80mg/L以下。虽然BAF进水的水质波动性比较大,但是出水的CODCr均能保证稳定在一个较低的水平,说明BAF对该类废水短期内承受高负荷冲击的能力比较强,BAF和工厂的混凝沉淀工艺结合能使出水达到广东省地方排放标准。
3.结 语
3.1 BAF处理混凝沉淀后的高档卷烟纸生产废水时的最佳水力负荷为1m3/(m2.h),CODCr去除率可达到85%,出水CODCr在40mg/L左右,TSS在10mg/L以下,可达到广东省地方排放标准,基本达到生活杂用水标准。
3.2 当浓浆池废水与原调节池废水以1∶10混合时,BAF仍能保持高性能,CODCr去除率仍在80%左右。混凝沉淀+BAF是一种既高效又稳定的处理高档卷烟纸生产废水的方法。

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