HCR-氣浮-SBR工藝處理制漿造紙廢水

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簡介： 制漿廢水先經(jīng)HCR 工藝處理，造紙廢水先經(jīng)氣浮處理，然后，2 種廢水混合一起進入SBR反應器進一步進行生化處理，最終出水實現(xiàn)達標排放。采取有效措施控制了生化處理系統(tǒng)中的污泥膨脹現(xiàn)象。
關(guān)鍵字：制漿造紙廢水HCR 氣浮SBR 污泥膨脹

　　廣州造紙股份有限公司位于珠江河畔，是中國最大的新聞紙制漿造紙企業(yè)之一，產(chǎn)量達30 萬t/a。過去企業(yè)的制漿廢水和造紙廢水是分開處理的。處理制漿廢水的高效緊湊生化反應器（High Efficiency Compact Reactor，簡稱HCR）于1998 年建成并投產(chǎn)；處理造紙廢水的氣浮系統(tǒng)于2001 年建成并投產(chǎn)；2 系統(tǒng)的處理效果都比較理想。隨著公司生產(chǎn)工藝的逐步優(yōu)化，生產(chǎn)能力不斷提高，生產(chǎn)用水量不斷減少，使廢水的污染物濃度升高。為了提高排水質(zhì)量，確保廢水穩(wěn)定達標排放，而且為進一步提高生產(chǎn)能力作準備，處理HCR 系統(tǒng)和氣浮系統(tǒng)出水的SBR系統(tǒng)于2004 年10月建成并投產(chǎn)，處理后的出水水質(zhì)達到廣東省排放標準。

　　1 廢水水質(zhì)水量及工藝流程

　　制漿車間排放的廢水包括酸性亞硫酸鹽制漿廢水、化學預處理熱磨機械漿（CTMP）廢水以及廢紙脫墨漿（DIP）廢水，主要含有木質(zhì)素、纖維素、醇類等復雜的有機污染物，排水量為0.7~0.8 萬m3/d。造紙車間排放的廢水量為3.3~3.5 萬m3/d，主要含有懸浮物、表面活性劑等污染物，2 種廢水的水質(zhì)見表1。

　　表1 造紙廠廢水水質(zhì)mg/L（除pH值）

　　上述制漿、造紙廢水經(jīng)過HCR 和氣浮系統(tǒng)處理后，各項污染物濃度已有不同程度的下降。為了響應廣州市政府大力推進“藍天碧水”工程的號召，在市環(huán)保部門的大力支持下，企業(yè)于2004年投入大量資金建成了SBR廢水處理系統(tǒng)，集中處理上述已經(jīng)過預處理的廢水。SBR系統(tǒng)的設(shè)計處理量為6 萬m3/d，設(shè)計工藝流程見圖1。進、出水水質(zhì)見表2。

　　圖1 廢水處理工藝流程

　　表2 SBR 設(shè)計進、出水水質(zhì)mg/L（除pH 值）

　　2 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備

　　2.1 HCR反應器

　　共有2 座有效容積為300 m³的HCR 反應器，并聯(lián)運行，最大處理量為600 m3/h。采用射流曝氣方式。其特點是占地面積小、處理效率高、處理效果穩(wěn)定。污水停留時間為1~2.5 h。

　　2.2 氣浮系統(tǒng)

　　選用了超效淺層氣浮設(shè)備，屬于改進的加壓溶氣氣浮。每個氣浮池設(shè)計處理能力為500 m3/h，回流比50％，氣水比為1:50。氣浮池規(guī)格為：6個φ12 m×1m。浮渣通過池面的刮渣裝置排入污泥池。氣浮采用的絮凝劑是聚合硅酸鋁，助凝劑是非離子型聚丙烯酰胺。

　　2.3 SBR池

　　共有5 個SBR 池，交替運行。每池有效容積為14 000 m3，設(shè)計COD 污泥負荷為0.28 kg/d。采用射流曝氣方式，每池設(shè)有2套射流曝氣裝置和1臺多級離心式鼓風機。設(shè)計運行周期為360 min，其中進水72 min（60 min 后開始曝氣進水），反應168 min，混合5 min，沉降55 min，潷水60 min。采用機械式潷水器排水，每池有3個潷水器，最大潷水量為3 000 m3/h。5 個池的周期運行分別錯開1/5周期（即72 min），任何時間總有1 個池在進水。表3 是某一時間5 池周期運行情況的示例。

　　表3 SBR 池周期運行情況示例

　　3.1 HCR系統(tǒng)運行情況及處理效果

　　HCR工藝是通過高效傳質(zhì)效果（包括氧的快速強制溶解以及充分混合），利用處于對數(shù)生長期的微生物來實現(xiàn)短時間內(nèi)快速降解有機物的。該系統(tǒng)的COD污泥負荷為5~8 kg/d，污泥濃度為5 000~8 000 mg/L，污泥回流比為50％~100％。其處理效果見圖2。從圖2 可看出，HCR 系統(tǒng)對COD 和BOD5的去除率分別為68％和96％，而且去除效果穩(wěn)定。應該將反應塔內(nèi)溫度控制在38℃以下（尤其在夏季），否則容易發(fā)生污泥膨脹，SVI30（污泥沉降指數(shù)）最高會升至600，污泥沉降性變差。通過適當調(diào)整回流比和剩余污泥排放量來延長污泥在二沉池的沉降時間，或者投加石灰、氯化鐵等助凝劑，能控制污泥膨脹現(xiàn)象不再惡化，同時對處理效果影響不大。

　　圖2 2004年HCR 系統(tǒng)對COD 和BOD5的去除效果

　　3.2 氣浮系統(tǒng)運行效果

　　氣浮系統(tǒng)的處理效果見圖3，對SS去除效果好而且穩(wěn)定，去除率保持在90％以上，出水SS≤150 mg/L。

　　圖3 2004年氣浮系統(tǒng)進、出水SS 變化情況

　　3.3 SBR系統(tǒng)調(diào)試及運行情況

　　SBR 處理系統(tǒng)于2004 年10 月完成施工，隨即進入調(diào)試階段。先從1#池開始馴化污泥，取HCR 系統(tǒng)的剩余污泥作為接種污泥，用量約5 000 m3，分3 d加完。在開始投加菌種的同時，往池中加生產(chǎn)廢水至液位為4.5 m，然后按COD:N:P=250:5:1 的比例加入尿素和磷酸，接著以曝氣3 h，沉降2 h的周期連續(xù)運行。在這期間每24 h進水1次，每次約600 m3，不潷水。如此運行直到液位超過5.5 m，就按設(shè)計周期連續(xù)運行，自動進、排水。在調(diào)試運行過程中連續(xù)監(jiān)測DO，定期取樣檢測MLSS、SVI30以及進、出水的pH 值、COD、BOD5等指標，用顯微鏡觀測污泥的生物相。運行半個月后MLSS 升至正常運行指標，COD去除率提高至70％左右，圖4 顯示了污泥馴化過程中MLSS 與COD 去除率的變化情況。鏡檢可以發(fā)現(xiàn)大量鐘蟲、纖毛蟲、輪蟲等指示性生物，此時活性污泥已成熟，可引入其它SBR 池作為接種污泥，整個系統(tǒng)即可進入正常運行階段。

　　在系統(tǒng)正常運行一段時間后，污泥沉降性變差，SVI30升至200~300，鏡檢發(fā)現(xiàn)絲狀菌過量繁殖，已結(jié)成網(wǎng)狀。究其原因是污泥負荷過低引起的。因為系統(tǒng)處于低負荷狀態(tài)運行（COD 污泥負荷平均只有0.15 kg/d），絲狀菌在低底物濃度下具有較高的增殖速率而占了優(yōu)勢。針對起因，采取了一系列控制措施：

　　增加剩余污泥排放量，以降低MLSS 來提高污泥負荷；同時縮短潷水時間以延長沉降時間，并且將半限制性曝氣進水方式改為限制性曝氣進水方式。1 個月后，污泥沉降性明顯好轉(zhuǎn)，SVI30 下降至100 以下，COD 污泥負荷已高于設(shè)計值，為0.30~0.35 kg/d，圖5是COD 污泥負荷與SVI30的變化情況，鏡檢可以看到絲狀菌大為減少，處于正常生長狀態(tài)。

　　SBR 系統(tǒng)運行穩(wěn)定，COD 去除率保持在70％左右，BOD5去除率在97％左右，2005 年1 月市環(huán)境監(jiān)測中心站對該工程驗收，出水各項指標均達到《廣東省水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）中的一級標準要求（見表4）。

　　圖4 污泥馴化過程中MLSS 與COD 去除率的變化情況          圖5 COD 污泥負荷與SVI30的變化情況

　　表4 SBR 進、出水水質(zhì)

　　注：表中帶“*”數(shù)據(jù)由廣州市環(huán)境監(jiān)測中心站提供；其它數(shù)據(jù)由廣州造紙股份有限公司提供，2005 年數(shù)據(jù)除達標率外均為月平均值。

　　4 結(jié)論

　　1）使用“HCR /氣浮/ SBR”工藝處理制漿造紙廢水，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)達到排放標準。

　　2）HCR 系統(tǒng)的處理效果穩(wěn)定，但當溫度超過38℃就容易發(fā)生污泥膨脹，采取相應措施可以得到控制。

　　3）SBR 工藝對COD 去除率在70％左右，BOD5去除率在97％左右，具有啟動快、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。在較高負荷下運行能有效抑制絲狀菌生長。

　　5 參考文獻

　　[1] 沈耀良，王寶貞. 廢水生物處理新技術(shù)理論與應用. 北京：中國環(huán)境科學出版社，1999

　　鳴謝：本文在完成過程中得到高級工程師馮銘杰、工程師蔡衛(wèi)的指導，在此深表感謝！

　　Treatment of Pulp＆Paper Wastewater with the Process of HCR/Floatation/SBR

　　Zhang Yajing

　　Abstract：The pulp wastewater was treated with the process of HCR，and the paper wastewater was treated with the process of floatation. After pretreatment，the wastewater was mixed and further bio-chemically treated in the SBR reactor. The effluence was found to meet the wastewater discharge criterion. A few measures were used in the system to control sludge bulking during bio-chemical treatment.

　　Key words： pulp＆paper wastewater HCR air floatation SBR sludge bulking