HCR-氣浮-SBR工藝處理制漿造紙廢水

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簡(jiǎn)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(jìn)入SBR反應(yīng)器進(jìn)一步進(jìn)行生化處理，最終出水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)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(guó)最大的新聞紙制漿造紙企業(yè)之一，產(chǎn)量達(dá)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(yīng)器（High Efficiency Compact Reactor，簡(jiǎn)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(dá)標(biāo)排放，而且為進(jìn)一步提高生產(chǎn)能力作準(zhǔn)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(dá)到廣東省排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　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(xué)預(yù)處理熱磨機(jī)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(fù)雜的有機(jī)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(xiàng)污染物濃度已有不同程度的下降。為了響應(yīng)廣州市政府大力推進(jìn)“藍(lán)天碧水”工程的號(hào)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(yù)處理的廢水。SBR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理量為6 萬m3/d，設(shè)計(jì)工藝流程見圖1。進(jìn)、出水水質(zhì)見表2。

　　圖1 廢水處理工藝流程

　　表2 SBR 設(shè)計(jì)進(jìn)、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(yīng)器

　　共有2 座有效容積為300 m³的HCR 反應(yīng)器，并聯(lián)運(yùn)行，最大處理量為600 m3/h。采用射流曝氣方式。其特點(diǎn)是占地面積小、處理效率高、處理效果穩(wěn)定。污水停留時(shí)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(jìn)的加壓溶氣氣浮。每個(gè)氣浮池設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)SBR 池，交替運(yùn)行。每池有效容積為14 000 m3，設(shè)計(jì)COD 污泥負(fù)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(tái)多級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)。設(shè)計(jì)運(yùn)行周期為360 min，其中進(jìn)水72 min（60 min 后開始曝氣進(jìn)水），反應(yīng)168 min，混合5 min，沉降55 min，潷水60 min。采用機(jī)械式潷水器排水，每池有3個(gè)潷水器，最大潷水量為3 000 m3/h。5 個(gè)池的周期運(yùn)行分別錯(cuò)開1/5周期（即72 min），任何時(shí)間總有1 個(gè)池在進(jìn)水。表3 是某一時(shí)間5 池周期運(yùn)行情況的示例。

　　表3 SBR 池周期運(yùn)行情況示例

　　3.1 HCR系統(tǒng)運(yùn)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?gòu)?qiáng)制溶解以及充分混合），利用處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的微生物來實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)快速降解有機(jī)物的。該系統(tǒng)的COD污泥負(fù)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(duì)COD 和BOD5的去除率分別為68％和96％，而且去除效果穩(wěn)定。應(yīng)該將反應(yīng)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(huì)升至600，污泥沉降性變差。通過適當(dāng)調(diào)整回流比和剩余污泥排放量來延長(zhǎng)污泥在二沉池的沉降時(shí)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(shí)對(duì)處理效果影響不大。

　　圖2 2004年HCR 系統(tǒng)對(duì)COD 和BOD5的去除效果

　　3.2 氣浮系統(tǒng)運(yùn)行效果

　　氣浮系統(tǒng)的處理效果見圖3，對(duì)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(jìn)、出水SS 變化情況

　　3.3 SBR系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行情況

　　SBR 處理系統(tǒng)于2004 年10 月完成施工，隨即進(jìn)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(shí)，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(yùn)行。在這期間每24 h進(jìn)水1次，每次約600 m3，不潷水。如此運(yùn)行直到液位超過5.5 m，就按設(shè)計(jì)周期連續(xù)運(yùn)行，自動(dòng)進(jìn)、排水。在調(diào)試運(yùn)行過程中連續(xù)監(jiān)測(cè)DO，定期取樣檢測(cè)MLSS、SVI30以及進(jìn)、出水的pH 值、COD、BOD5等指標(biāo)，用顯微鏡觀測(cè)污泥的生物相。運(yùn)行半個(gè)月后MLSS 升至正常運(yùn)行指標(biāo)，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(shí)活性污泥已成熟，可引入其它SBR 池作為接種污泥，整個(gè)系統(tǒng)即可進(jìn)入正常運(yùn)行階段。

　　在系統(tǒng)正常運(yùn)行一段時(shí)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(fù)荷過低引起的。因?yàn)橄到y(tǒng)處于低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行（COD 污泥負(fù)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(shì)。針對(duì)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(fù)荷；同時(shí)縮短潷水時(shí)間以延長(zhǎng)沉降時(shí)間，并且將半限制性曝氣進(jìn)水方式改為限制性曝氣進(jìn)水方式。1 個(gè)月后，污泥沉降性明顯好轉(zhuǎn)，SVI30 下降至100 以下，COD 污泥負(fù)荷已高于設(shè)計(jì)值，為0.30~0.35 kg/d，圖5是COD 污泥負(fù)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(zhǎng)狀態(tài)。

　　SBR 系統(tǒng)運(yùn)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(cè)中心站對(duì)該工程驗(yàn)收，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《廣東省水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(fù)荷與SVI30的變化情況

　　表4 SBR 進(jìn)、出水水質(zhì)

　　注：表中帶“*”數(shù)據(jù)由廣州市環(huán)境監(jiān)測(cè)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(dá)標(biāo)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(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

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

　　3）SBR 工藝對(duì)COD 去除率在70％左右，BOD5去除率在97％左右，具有啟動(dòng)快、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。在較高負(fù)荷下運(yùn)行能有效抑制絲狀菌生長(zhǎng)。

　　5 參考文獻(xiàn)

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

　　鳴謝：本文在完成過程中得到高級(jí)工程師馮銘杰、工程師蔡衛(wèi)的指導(dǎo)，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