沉淀、气浮、水解酸化组合工艺处理造纸中段污水中试

(扎兰屯市排水公司 污水处理厂，内蒙古 扎兰屯 162650)

摘 要： 文章介绍了沉淀、气浮、水解酸化组合工艺对造纸中段污水处理的中试结果，使城市污水处理厂出水达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的二级标准。

关键词： 造纸中段污水；沉淀；气浮；水解酸化

中图分类号： X703  文献标识码： A  文章编号： 1007—6921(2009)19—0083—03 

已建成的城市污水处理厂原设计处理污水4.5万m³/d，其中生活污水占55％，工业废水占45％。设计原水水质COD_cr340mg/L，BOD₅180mg/L，SS250mg/L，NH₃-N15~20mg/L，P4~5mg/L，pH7~9。

现运行中的城市污水处理厂每天处理3万m³/d造纸中段污水，还有约5　000m³/d糖厂、酒精厂、植物油等工业污水，生活污水3　000m3/d，工业污水大大超过设计水量，COD_cr最多时可达1 200mg/L，SS达500mg/L，而主要是造纸纤维，NH₃-N浓度仅有2~3mg/L，可生化性特别低，不利于生化系统处理。由于造纸中段污水水质很复杂，亚硫酸蒸煮废液碱度大，有机物多，好氧量高，抄纸白水中含有大量的纤维和添加剂、木质素、纤维素，碳水化合物(有多糖类、脂肪酸、松节油、木素黄酸盐…)硫化物、氯化物、多元酚等污染质，且糖厂、酒精厂排放的胶体有机高分子化合物与纤维粘合物质吸附在曝气系统表面，甚至堵塞曝气管，导致曝气系统使用寿命锐减，严重影响城市污水处理厂正常运行，现有工艺不能使出水达标排放。
针对上述情况，排水公司与中国市政工程东北设计院研究所合作拟定试验工艺流程和大纲，对现有工艺进行改造完善，改善后的工艺更加适合，工业污水占90%，生活污水占10%的污水，且水质变化大，水量不均匀，常有超标水冲击等特点的污水处理。
 1 试验材料与方法
 1.1 原水水质 

指标范围：COD_cr400～700mg/L BOD₅ 100～150mg/L SS 200mg/L
NH₃-N 3～4mg/L P 4～5 mg/L pH7～9 温度30℃～43℃。
 1.2 工艺流程 
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 城市污水处理厂原工艺流程见图1。

中试采用两种不同组合工艺做对比试验。具体工艺流程如图2所示。
 简称Ⅰ工艺
 简称Ⅱ工艺
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1.3 试验装置及方法 

普通钢板制成，均为方形。沉淀池一座，容积为12m³，气浮池一座，容积为2m³，水解酸化池(厌氧生物处理)一座，容积为20m³，CAST生化池两座，单体容积为26m³。Ⅰ工艺处理水量为120m³/d，Ⅱ工艺处理水量为72m³/d，均24h连续运行。

水解酸化池：水力停留时间为Ⅰ工艺为7.5h、Ⅱ工艺为6h。装置2台搅拌器，搅拌速度为12转/min，24h连续搅拌，均匀水质作用。它通过厌氧作用，把复杂的难于降解的高分子有机物(如木质素、纤维素等)分解转化为简单的易于降解的小分子有机物，提高了污水的可生化性，解决了工业废水生化性低，不利于生化处理的问题。

沉淀池：沉淀时间为Ⅰ，工艺为2.5h、Ⅱ工艺为4h。前端均质区装置2台搅拌器，搅拌速度为12~14转/min，24h连续运转，同时用计量容器连续投加混凝剂(聚合氯化铝、AlCl₃)，投加量由进水水质确定。沉淀区装置1台手动刮泥机。后端排泥区每12h排泥一次，排泥量为1.5m³，手动阀门控制排泥。与水解酸化池搭配使用既起到了沉淀作用，又起到调节水量和均衡水质作用。

气浮池：采用溶解空气释放法。空压机供气，保证压力为4~5MPa。溶气罐，工作压力保证为3MPa，回流比10%。通过溶气释放器形成微小气泡作为载体，使污水中挟带的大量木质纤维及纤维粘合物黏附到气泡上，随气泡浮到水面，形成泡沫浮渣而去除，浮渣由刮泥板自动刮出，絮凝剂(聚合氯化铝、AlCl3)由计量容器连续投加，投加量由进水水质确定。

CAST生化池：厌氧区采用空气搅拌，好氧区采用2根DN100微孔式曝气管曝气，水厂鼓风机供气，2台回流泵，采用手动滗水，手动排泥。
 1.4 分析项目和方法 

DO采用滴定法，pH采用便携式酸度计测定，COD、BOD、SS均采用国家标准检测方法进行分析。
 2 试验结果与分析
2.1 不同絮凝剂及不同投加量对COD、SS降解率的变化情况如图3所示。
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注： 0~40表示：沉淀未投加聚合氯化铝、气浮投加聚合氯化铝40mg/L。20~40表示：沉淀投加聚合氯化铝20 mg/L、气浮投加聚合氯化铝40mg/L。40~40表示：沉淀投加聚合氯化铝20 mg/L、气浮投加聚合氯化铝40mg/L。80~80表示：沉淀投加硫酸铝80 mg/L、气浮投加硫酸铝80mg/L。 

由图3可见，当采用不同量的聚合氯化铝为絮凝剂时，Ⅰ工艺和Ⅱ工艺各项指标的降解率均有不同程度的提高，提高程度与投加量呈正比例。沉淀及气浮投加量均为40 mg/L时，各项指标去除率最高。

采用硫酸铝为絮凝剂，硫酸铝投加量为80mg/L时的各项指标降解率才接近聚合氯化铝投加量为40mg/L时去除率，投加量增加了1倍。从运行成本方面考虑，聚合氯化铝作为絮凝剂降低运行成本。在絮凝剂相同且投加量也相同的情况下，Ⅱ工艺对COD、SS降解率高于Ⅰ工艺分别为10%~20%、5%~15%。
 2.2 对BOD的去除效果 

试验结果表明，无论是投加不同量的聚合氯化铝还是硫酸铝，Ⅰ工艺和Ⅱ工艺BOD去除率均在80%以上。原水水质虽然具备可生化性，BOD5/COD_cr约在0.2~0.3，但NH₃-N浓度很低，生化过程中需要按比例投加营养盐。增加了酸化水解池后，BOD/COD提高了20%以上，从而减少了投加营养盐量或无需再投加。
Ⅱ工艺比Ⅰ工艺BOD降解率多提高10%，可生化性Ⅱ工艺比Ⅰ工艺多提高18%。如图4所示。
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 2.3 对生化系统微生物的影响 

通过试验镜检跟踪观察微生物得出：Ⅱ工艺比Ⅰ工艺微生物活性好，数量多，如图5所示。
2.4 对SS去除效果 

试验运行过程中，在Ⅰ工艺中，污水进入酸化水解池后始终给予搅拌，均衡水质，但污水中悬浮物及厌氧微生物处于悬浮状态，导致出水SS升高。带着大量的悬浮物及厌氧微生物的污水进入生化池后，严重破坏了活性污泥的活性，导致生化处理效果急剧下降，出水SS升高。如图6所示。
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Ⅱ工艺把酸化水解放在沉淀前段既起到了均衡水质和调节水量作用，又解决了Ⅰ工艺运行过程中酸化水解及生化出水SS升高现象，解决了厌氧微生物对活性污泥的破坏，恢复了生化处理系统能力，如图7所示。
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2.5 对温度的影响 

Ⅰ工艺与Ⅱ工艺都能够缓解进入生化系统的高温污水，减轻了对生化系统微生物的冲击，达到了微生物生存的最佳温度要求(一般温度范围在20℃~43℃)。即使在冬季室外温度低、进水温度低的情况下，也能够满足微生物生存要求的温度范围，如图8所示。
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3 结论 

①在絮凝剂相同且投加量也相同情况下：Ⅱ工艺对造纸中段废水的COD_cr平均去除率比Ⅰ工艺高，提高10%~20%。Ⅱ工艺对造纸中段污水的悬浮物(SS)平均去除率比Ⅰ工艺高，提高5%~15%。②若Ⅱ工艺与Ⅰ工艺处理效果相同，投加药量Ⅱ工艺比Ⅰ工艺减少20mg/L，降低了处理成本。③Ⅱ工艺与Ⅰ工艺都能够缓解高温的污水对生化系统的冲击，保证了微生物生存的最佳温度要求。④Ⅱ工艺的CAST生化处理工艺要比Ⅰ工艺CAST生化处理稳定，微生物菌群多且活跃稳定。⑤Ⅱ工艺代替Ⅰ工艺，能够缓解生化池曝气系统堵塞问题，节约成本，解决了水厂出水偏高的问题。⑥根据试验数据及城市污水处理厂运行报表，Ⅱ工艺、Ⅰ工艺与现有工艺去除率对比，去除率依次降低，如图9所示。故增加了沉淀、气浮、厌氧生物处理法处理造纸中段污水明显改善出水水质，解决了城市污水处理厂处理工业污水存在的诸多问题，使城市污水处理厂能够处理成分复杂的工业废水。
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［参考文献］
［1］  李军，杨秀山，彭永臻.微生物与水处理工程［M］.北京：化学工业出版社，环境科学与工程出版中心，2003. 
［2］  邹家庆.工业废水处理技术［M］.北京：化学工业出版社，环境科学与工程出版中心，2006. 
［3］  周金全.城市污水处理工艺设备及招标投标管理［M］. 北京：化学工业出版社，环境科学与工程出版中心，2003. 
［4］  李亚峰，晋文学.城市污水处理厂运行管理［M］.北京：化学工业出版社，环境能源出版中心，2005.