SBR工藝處理造紙廢水的試驗研究

呂志偉,黃艷賓

(1.河北工程大學 城市建設學院,河北 邯鄲056038;2.河北工程大學 理學院,河北 邯鄲056038)

隨著我國造紙工業的發展,造紙行業的用水量和廢水排放量也越來越大。據報道,全國制漿造紙工業污水排放量約占全國污水排放總量的10%～20%,而排放污水中化學需氧量(COD)占全國總排放量的40%左右,居首位[1-2]。因此造紙廢水的處理對全國水質情況具有十分重要的實際意義。

SBR法是序批式間歇活性污泥法的簡稱,它是近年來被國內外廣泛關注和研究的一種新型污水處理技術[3-8]。SBR工藝具有經濟、簡單、處理能力強、耐沖擊負荷、運行靈活和不易發生污泥膨脹等優點[9,10]。張勇等[11]以處理高鹽生活污水的試驗為基礎展開了對SBR工藝的研究;董國日[12]也以SBR工藝同步測定污泥濃度、溫度、pH值污泥沉降比等,觀察污泥的沉降情況。本文考察了SBR法對COD的去除效果,以及pH值、曝氣時間等條件對去除率的影響,為改善某市造紙廠出水水質,提供可靠的資料和技術思路。

1 材料和方法

1.1 試驗裝置和流程

SBR反應器為有機玻璃制成,有效容積30L。設有1個排水口,一次排出50%的上清液。容器底部設有排泥口,每隔一定時間排泥1次。由空氣壓送機進行曝氣充氧。裝置見圖1。

1.2 試驗水質及來源

廢水取自某市造紙廠廢水排放口,是黑液、白水、中段廢水的混合液。廢水含有木質素、氯化物、硫化物、揮發酚以及其它不溶性有機物等多種成分。廢水呈淡黃色,略有渾濁,pH值為6～8,COD為400mg/L～1 400 mg/L。

1.3 污泥的培養和馴化

試驗用污泥取自邯鄲市某污水處理廠。取一定量的污泥放入SBR反應器引入原污水、自來水和營養液,其中營養液COD:N:P=100:5:1,然后進行曝氣培養,10d后發現污泥有原來的黑色變為淡黃色,且有較大泥團出現,進水為890 mg/L時,去除率達到70.4%,至此,可認為污泥的培養和馴化結束。

2 結果與分析

2.1 曝氣時間對廢水處理效果的影響

圖2是當進水的COD濃度為905 mg/L時,不同曝氣時間的廢水COD的去除率的情況,從圖2中可以看出,曝氣時間是影響廢水COD去除率的重要因素,當曝氣時間2h時,COD的去處率不高,這是因為曝氣時間較短時,污泥中的微生物與廢水中的有機物接觸時間較短,使微生物對廢水中的有機物降解不完全,因此出水COD去除率不高。當曝氣時間達到 6h時,COD的去除率達到78.6%,繼續延長曝氣時間,COD去除率未見提高。故最佳曝氣時間確定為6h。

2.2 進水pH值對廢水處理效果的影響

在廢水處理過程中,適宜微生物生長的pH值范圍一般為4.0～9.0,最佳為6.5～8.5。細菌較適宜的生長環境為弱堿性,在本試驗中,用酸堿將廢水的pH調節到6～8,測定不同pH值條件下的COD去除率,結果見圖3。

從圖3中可以看出,進水pH值為7.0時,COD的去除率最高,達到78.2%,此時微生物的活性最高,使廢水中有機物得到最大程度的降解。當pH值為6.0和8.0時處理效果較差,這是因為在此pH條件下,不適宜微生物的生長,降低了微生物的活性,導致污水中有機物的降解速度下降,處理效果變差。由此可見,進水最佳pH值在7.0。

2.3 進水負荷對廢水處理效果的影響

從圖4中可以看出,當進水COD從400 mg/L增加到1 400 mg/L時,COD波動小,維持在77%左右。這說明SBR工藝對處理造紙廢水具有一定的抗負荷能力。

2.4 優化條件下連續運行的處理效果

為驗證工藝參數的正確性,進行了優化試驗,其控制參數如下:

1)進水 1h,曝氣6h,沉降2h,排水1h,閑置1h,周期為11h;

2)pH值為7.0;

3)進水COD為900 mg/L。

在優化條件下運行15天,結果如表1所示。

表1 優化條件下運行效果Tab.1 Operation effect on the optimized process conditions

從表1中可以看出SBR工藝處理效果較好,運行穩定,COD的平均去除率為81.8%,出水COD平均值為172mg/L,達到造紙行業排放標準。

3 結論

1)通過試驗確定SBR工藝處理造紙廢水的運行參數為 :進水 1h,曝氣6h,沉降2h,排水1h,閑置1h,周期 11h。

2)試驗結果表明,在造紙廢水的pH為7.0,進水的COD在400mg/L～1 400mg/L時,COD去除率為81.8%,且系統運行穩定,有一定的耐沖擊負荷能力,處理效果良好,出水水質達到國家規定的造紙行業廢水排放標準。

[1] 賀延齡,陳愛俠.環境微生物學[M] .北京:中國輕工業出版社,2001.

[2] 王龍,李思敏,李艷平.臭氧組合工藝處理微污染水源水的試驗研究[J] .河北工程大學學報(自然科學版),2007,24(2):50-54.

[3] 于曉彩,徐微,揚艷杰.SBR法處理含陰離子表面活性劑廢水的研究[J] .環境保護科學,2006,32(6):26-28.

[4] CHIU Y C,LEE L L,CHANG C N,et al.Control of carbon and ammonium ratio for simultaneous nitrification and denitrification in a sequencing batch bioreactor[J] .International Biodeterioration&Biodegradation,2007,5(1):1-7.

[5] 劉中平.SBR法處理洗浴廢水的設計標準化研究[J] .給水排水,2007,33(s1):146-150.

[6] 葉柳,彭永臻,唐冰,等.含鹽污水SBR法生物脫氮模糊控制參數[J] .化工學報,2008,59(4):995-1000.

[7] 宋志偉,梁洋.好氧顆粒污泥的培養及其性能[J] .黑龍江科技學院學報,2008,18(3):164-167.

[8] 董平,矯健,張鑫.堿性過硫酸鉀—水楊酸法測定脫水污泥總氮[J] .黑龍江科技學院學報,2009,19(4):258-261.

[9] 陳韜,彭永臻,田文軍,等.兩段SBR法與普通SBR法的比較研究[J] .水處理技術,2002,28(6):335-338.

[10] 李暉,高有清.SBR工藝設計經驗探討[J] .2009,35(2):43-45.

[11] 張勇,于德爽,王洪娟.SBR工藝處理高鹽度生活污水試驗[J] .環境工程,2008,26(1):27-29.

[12] 董國日.序批式活性污泥工藝(SBR)自動化控制及工藝性能研究[D] .長沙:中南大學,2007.