厭氧預處理在蔗渣制漿廢水好氧生化處理中的應用

江耀春

(廣西永鑫華糖集團來賓紙業有限公司，廣西來賓，546100)

·蔗渣制漿廢水·

厭氧預處理在蔗渣制漿廢水好氧生化處理中的應用

江耀春

(廣西永鑫華糖集團來賓紙業有限公司，廣西來賓，546100)

介紹了蔗渣制漿廢水好氧生化處理系統中厭氧預處理技術，簡述了該技術的工藝流程、技術參數、運行情況以及技術優勢。在好氧系統前段進行厭氧預處理后可降低廢水高濃度CODCr，進一步去除無機固形物，確保了好氧系統的穩定運行，提高氧化溝去除效率，降低了深度處理運行費用。

蔗渣漿；厭氧預處理；好氧生化處理；廢水處理

近年來，我國利用蔗渣制漿造紙得到迅速發展，廣西的甘蔗制糖業是該地區的支柱產業，在蔗渣制漿造紙方面有著得天獨厚的原料優勢。廣西永鑫華糖集團來賓紙業有限公司(以下簡稱永鑫紙業)主要是利用本集團內部豐富的蔗渣資源生產漂白蔗渣漿，生產規模為年產13萬t(絕干漿)。隨著制漿造紙工藝的日趨先進完善，生產過程中水的循環再利用率不斷提高，耗水量越來越少，使得制漿造紙排放廢水中的污染物濃度不斷增加，提高了廢水處理的難度[1-2]。

目前，在蔗渣制漿造紙廢水處理中廣泛采用厭氧+好氧+深度處理相結合的工藝[3]，其技術成熟穩定，出水水質優良。傳統制漿造紙廢水處理好氧系統采用卡魯塞爾氧化溝工藝[4]，而本項目好氧系統采用厭氧預處理+卡魯塞爾氧化溝工藝相結合的技術。目前國內好氧技術中的厭氧預處理應用于工廠的實際案例較少，本文重點介紹了永鑫紙業中段廢水好氧系統中增加厭氧預處理的技術，可為類似工程建設和改造提供參考，也是好氧生化處理技術的一個新途徑。

1 項目的總體情況

1.1 本項目廢水來源

(1)備料廢水即在濕法堆垛過程中對蔗渣噴淋產生的噴淋廢水，以及蒸煮備料中蔗渣洗滌產生的洗滌廢水。其中含大量糖分，屬高濃度有機廢水，CODCr為8000～12000 mg/L，BOD5為4000～6000 mg/L，SS為500 mg/ L左右，pH值4～4.5，溫度25～40℃。

(2)制漿中段廢水即蔗渣漿在漂白洗滌中所產生的酸、堿性廢水，其CODCr為1200～2500 mg/L，BOD5為500～600 mg/L，SS為400～500 mg/L，pH值5.7～6.7，溫度50℃左右。

1.2 本項目廢水處理系統簡介

本項目廢水處理站設計規模為40000 m3/d，采用厭氧+好氧+深度氧化三段相結合的處理工藝。

(1)蔗渣噴淋水和備料洗滌廢水主要采用UMAR主塔+副塔的厭氧技術。蔗渣噴淋水和洗滌廢水進入格柵集水井，去除較大的雜物、懸浮物及漂浮物；由泵提升至斜網，去除較細的蔗髓；流入初沉池，沉淀尚未去除的懸浮物；經過酸化池調pH值、營養鹽，泵入UMAR主塔，一部分出水循環回到主塔，一部分出水流入副塔，去除廢水中大量的可生化降解的有機污染物，同時產生大量的沼氣，沼氣接入堿爐燃燒；副塔出水進入好氧系統。該部分廢水占總廢水處理量的25%～40%，CODCr由8000～12000 mg/L降到600 mg/L以內，CODCr去除率達90%以上。

(2)好氧生化處理采用厭氧預處理+卡魯塞爾氧化溝相結合的好氧技術，處理制漿中段廢水、少量生活污水以及經厭氧處理后的蔗渣噴淋洗滌水。本文將重點介紹好氧生化處理技術前段增加厭氧預處理技術的應用。

(3)深度處理系統采用氧化還原法進行處理，旨在去除廢水中較難生化降解的有機物和可沉淀懸浮物，保證廢水的最終達標排放而設置的處理工段。好氧處理來的廢水加氧化劑經反應塔反應或直接進入穩定池，在絮凝池中加入PAM，經三沉池高效沉淀后廢水最終達標排放。深度處理的加藥量具體根據好氧二沉池出水水質決定，二沉池出水CODCr越低，加藥量則越低，即深度處理費用越低，同時環保風險也越低。

圖1 好氧系統處理流程圖

2 好氧生化技術中厭氧預處理的應用

2.1 好氧系統中增加厭氧預處理的設計原理及流程

本技術與傳統的好氧技術相比增加了厭氧預處理，即進入好氧系統AB池前先經厭氧池和厭沉池進行水解酸化處理，以降低中段廢水中的CODCr和SS含量，避免高負荷的中段廢水直接進入氧化溝造成氧化溝污泥濃度上升，溶解氧下降，確保氧化溝的污泥濃度和溶解氧在工藝指標要求的范圍內，降低二沉池

出水CODCr，降低深度處理負荷，形成良性循環。處理流程如圖1。

好氧系統采用厭氧預處理+愛爾氧和射流曝氣相結合的好氧技術。中段廢水經格柵過濾后流入均衡池，調節pH值；由泵提升過斜網后流入初沉池去除懸浮物；廢水經冷卻塔直接流入厭氧池進行厭氧反應，降低廢水中的高濃度CODCr；再經厭沉池進一步去除無機固形物，保證生化工藝正常運行；然后進入AB池利用好氧污泥的高吸附性和好氧菌的快速增殖降解功能對有機物進行充分降解硝化，進入氧化溝繼續進行充分降解硝化，實現廢水凈化；經二沉池沉淀后，進入深度處理系統去除廢水中較難生化降解的有機物和可沉淀懸浮物，保證廢水的最終達標排放；根據工藝需要，蔗渣噴淋和洗滌廢水經UMAR主塔+副塔處理后的厭氧系統出水可選擇性地直接進入AB池或進入厭氧池(厭氧系統出水達標可直接進入AB池，當厭氧系統出水水質未達工藝要求時則進入厭氧池，進行再處理后方可進入AB池)。

2.2 厭氧預處理的設備配置

厭氧預處理的主要設施：1個厭氧池(規格為20 m×100 m×7 m)、1個厭沉池(規格為20 m×26 m×4 m)、1臺厭氧布水器Q=1250 m3/h及氣液分離器、6臺潛水推進器(功率7.5 kW)、1臺厭沉池行車式吸泥機(功率17.5 kW)。

厭氧池為密封式水泥池，入口安裝厭氧布水器和氣液分離器，底部均勻分布6臺潛水推進器，厭氧停機時間為20～35 h，充分進行水解酸化，產生的沼氣用管道送堿爐與厭氧塔產生的沼氣共同入爐燃燒；厭沉池為敞開式水泥池，配套1臺行車式吸泥機。

2.3 工藝參數

厭氧預處理具有進一步去除CODCr，降低SS，以降低進入AB池的廢水負荷的作用，經厭氧預處理后可有效確保好氧系統的穩定運行，二沉池出水CODCr控制在150 mg/L以內，從而降低深度處理負荷，達到降低運行費用的目的。 其工藝參數見表1。

3 運行情況

厭氧預處理進水量在400～650 m3/h范圍，主要是采用封閉式水泥池對中段廢水進行水解酸化，按m(CODCr)∶m(N)∶m(P)≈350∶5∶1投入氮磷營養鹽，內部均勻分布6臺潛水推進器。在系統運行穩定后，連續監測運行數據，1天監測1次，現列舉2016年4月歷史監測數據見圖2～圖5。

表1 好氧系統主要工藝參數

(1)連續監測運行期間日處理廢水量變化曲線如圖2所示。

(2)運行期間厭氧預處理的進水水質基本穩定，經厭氧水解反應后，出水水質達工藝范圍內，CODCr值≤800 mg/L，SS≤100 mg/L(見圖3)。

(3)從連續數據監測來看，厭氧預處理的CODCr去除率可達到20%～40%，SS去除率可達50%～70%(見圖4)，大大減輕了廢水進入氧化溝的負荷。

(4)厭氧預處理有效降低了進入氧化溝的懸浮物，效果明顯，使氧化溝的污泥濃度和溶解氧(DO)在工藝要求的指標內(見圖5)，確保了氧化溝運行工藝的穩定性，從運行數據來看，氧化溝出水CODCr穩定在100～140 mg/L范圍內，從而可降低深度處理的運行成本和環保風險。

4 好氧系統前增加厭氧預處理的優越性及注意事項

4.1 確保好氧系統的進水水質

傳統工藝的中段廢水經過斜網和初沉池預處理后直接進入到氧化溝，因斜網需要定期清洗，在操作上容易出現截留效果差的情況，初沉池的排泥控制運行對出水水質也影響較大，如果初沉池排泥不及時造成跑泥，SS將高達1000 mg/L以上。這部分SS進入到氧化溝后，不會被好氧活性菌馬上分解，將會造成氧化溝污泥濃度直接上升，溶解氧下降，最終降低CODCr去除率。現增加了厭氧預處理的流程，可以將這部分SS分解和截留，并經厭沉池吸泥處理，以確保氧化溝的污泥濃度和溶解氧滿足工藝要求，形成良性循環。

4.2 緩解廢水高溫對氧化溝的影響

夏季制漿中段廢水的溫度達55℃左右，經過斜網、初沉池以及冷卻塔一系列預處理后，溫度為40℃左右的頻率仍比較高。而氧化溝的溫度要求最高不能大于38℃，過高將會導致氧化溝污泥活性下降，死泥較多，降低CODCr去除率。增加厭氧池和厭沉池后可以避免此問題，厭氧池的承受溫度可高達40℃，經厭氧池和厭沉池處理后出水溫度可以降到38℃以下，保證了氧化溝的溫度要求。

4.3 厭氧IC反應塔出水情況

傳統廢水處理流程即厭氧IC反應塔出水直接進入到AB池進行預曝處理。但是如果厭氧IC反應塔三相分離器出現問題或運行控制出現異常，會造成IC反應塔出水SS超過500 mg/L或者CODCr超過1500 mg/L。這部分水進入到氧化溝后，會對氧化溝造成較大沖擊，導致溶解氧快速下降，氧化溝污泥濃度迅速上升，形成惡性循環，甚至造成系統崩潰。IC反應塔出水流程可選擇性地進入厭氧池處理，可有效地解決了這一問題，從而確保氧化溝的正常運行。

4.4 去除部分CODCr，減輕氧化溝運行負荷

經實際運行和數據化驗分析，厭氧池的CODCr去除率可達15%～40%。正常情況，厭氧池的進水CODCr在800～1100 mg/L，經厭氧處理后的CODCr降至450～800 mg/L。這就大大減輕了氧化溝的CODCr運行負荷，確保達到氧化溝各運行工藝要求的指標，提高氧化溝去除效率。

圖2 日處理廢水量變化曲線

圖3 厭氧預處理的進水水質和出水水質分析

圖4 經厭氧預處理后CODCr去除率和SS去除率分析

圖5 氧化溝DO及好氧系統出水CODCr分析

4.5 運行的影響因素及注意事項

(1)厭氧池污泥前期的培養訓化可采用生活污水處理廠污泥。在完成厭氧啟動(菌種培養、馴化)基礎上，控制進水水質、水溫，按要求進料，同時防止厭氧污泥流失。為了厭氧系統運轉正常，應當及時掌握溫度、pH值、泥位、壓力、含水率等，及時做出調整。

(2)溫度：該厭氧條件屬于中溫厭氧(30～40℃)，其溫度對厭氧反應尤為重要，當溫度低于最優下限溫度時，每下降1℃，CODCr去除率下降11%。溫度在30～40℃范圍時，1～3℃的微小波動對厭氧反應影響不明顯，但溫度變化過大(急速變化)，則會使污泥活力下降，產生酸積累等問題。

(3)pH值：該厭氧條件屬于完全厭氧反應，需嚴格控制pH值，即產甲烷反應pH值控制范圍6.5～8.0,最佳范圍為6.8～7.2，pH值低于6.3或高于7.8，甲烷化速度降低。

(4)營養物：厭氧反應池營養物比例為m(C)∶m(N)∶m(P)=(350～500)∶5∶1。

(5)氧化還原電位：水解階段氧化還原電位為-100～100 mV，產甲烷階段的最優氧化還原電位為-400～-150 mV。因此，應控制進水帶入的氧含量，不能因此對厭氧反應造成不利影響。

(6)避免系統進入有毒有害物，如無機物：氨、無機硫化物、鹽類、重金屬等，特別是硫酸鹽和硫化物，抑制作用最為嚴重；生物異型化合物：含氯化烴、甲醛、氰化物、洗滌劑、抗菌素等。

(7)定期檢查沼氣管路以及設備的氣密性，嚴防沼氣泄露，如發現泄露，應迅速停氣檢修。檢修完畢的管路或貯存設備，重新使用時必須進行氣密性檢驗，合格后方可使用。

(8)對于日常運行狀況、處理措施、設備運轉情況都要求做到實時監控，確保厭氧池潛水推進器、厭沉池行車和吸泥泵的正常運行，避免厭沉池出現跑泥對好氧系統造成沖擊。

5 經濟分析

厭氧生物處理就是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧的情況下，把有機物轉化為無機物和少量的細胞物質，這些無機物包括大量的生物氣(即沼氣)和水。厭氧是一種低成本廢水處理技術，把廢水治理和能源相結合，特別適合發展中國家使用。

表2 有、無厭氧預處理的好氧生化處理噸廢水處理成本分析

目前國家對制漿行業的污水CODCr排放標準≤100 mg/L，而經好氧生物處理后污水很難達到100 mg/L以下，故需設置深度處理工段，主要采用氧化劑反應進入穩定池，在絮凝池中加入PAM，經三沉池高效沉淀后廢水最終達標排放。深度處理的加藥情況主要根據好氧二沉池出水水質決定，二沉池出水CODCr越低，深度處理運行費用越低，進而整個廢水處理系統費用越低。經了解，同行業中廢水處理系統好氧處理前未增加厭氧預處理流程，其二沉池出水CODCr含量一般只能達到150～210 mg/L的水平，甚至更高，很難降到150 mg/L以下。永鑫紙業好氧處理前增加厭氧預處理工藝后，確保了氧化溝的正常運行，二沉池出水CODCr能較好地控制在150 mg/L以下，從而降低深度處理的運行成本，即降低整個廢水系統的運行費用。不同的二沉池出水水質對深度處理運行成本的影響見表2(表2中數據為2016年4月，永鑫紙業深度處理化工藥品單耗及電耗與相同規模且在流程上沒有厭氧預處理其他工藝均相同的同行企業進行的對比分析)。

由表2可以看出，厭氧預處理+好氧生化處理與傳統的好氧生化處理相比，深度處理運行成本大大降低，而對整個廢水系統來說，總成本由2.026元/t廢水降低到1.514元/t廢水，噸廢水處理費用降低了0.512元。

6 結 語

6.1 厭氧預處理能有效降低廢水中的高濃度CODCr，進一步去除無機固形物。厭氧池的CODCr去除率達20%～40%，進水CODCr由800～1100 mg/L降至450～800 mg/L，減輕了廢水進入氧化溝的運行負荷，確保了好氧處理系統的穩定運行，提高氧化溝CODCr的去除效率，二沉池出水CODCr穩定在150 mg/L以內，從而可降低深度處理負荷。

6.2 厭氧IC反應塔出水可選擇性地進入厭氧預處理流程，避免因厭氧塔三相分離器出現問題或運行控制異常，造成厭氧IC反應塔出水SS和 CODCr超高，對氧化溝造成致命的沖擊，確保了氧化溝的正常運行，提高好氧系統的抗負荷能力，大大降低了環保風險。

6.3 厭氧預處理+好氧生化處理與傳統的好氧生化處理相比，可大大降低深度處理運行成本，對整個廢水系統來說，噸廢水處理費用可降低約0.512元。

[1] ZHAO Yu-nan. Characteristics and Treatment of Pulping and Papermaking Wastewater[J]. China Pulp & Paper, 2010, 29(9)： 41. 趙宇男. 制漿造紙廢水的特性及處理的相關問題[J]. 中國造紙， 2010, 29(9)： 41.

[2] LIN Rong-chen. Operation and management of wastewater treatment facilities[M]. Beijing: Beijing Press, 2011. 林榮忱. 污廢水處理設施運行管理[M]. 北京： 北京出版社， 2011.

[3] MO Li-huan, LU Li-cheng, XU Jun, et al. Bagasse Pulp TCF Bleaching Wastewater Treatment Engineering Practice[J]. China Pulp & Paper, 2014, 33(1)： 5. 莫立煥， 魯禮成， 徐 峻， 等. 蔗渣漿TCF漂白中段廢水處理的工程實踐[J]. 中國造紙， 2014, 33(1)： 5.

[4] CHEN Xue-chun，LV Bin，CAO Hong-tao. Application of Carrousel-Oxidation Ditch in Bagasse Pulp and Papermaking Wasterwater Treatment [J]. China Pulp & Paper，2011，30(8): 47.
陳學春，呂斌，曹洪濤. 卡魯塞爾氧化溝工藝在蔗渣制漿造紙廢水處理中的應用[J]. 中國造紙，2011，30(8): 47.

(責任編輯：馬 忻)

Application of Anaerobic Pretreatment in Aerobic Biochemical Treatment of Bagasse Pulping Effluent

JIANG Yao-chun

(GuangxiLaibinYongxinPaperCo.,Ltd.,Laibin，GuangxiZhuangAutonomousRegion, 546100)(E-mail: jyc0166@163.com)

The application of anaerobic pretreatment in aerobic biochemical treatment of bagasse pulping effluent was introduced in the paper, the technological process, technical parameters, operation condition, and technological advantage were presented. The anaerobic pretreatment could reduce COD and SS， ensured that the stable operation of aerobic system, improved the efficiency of oxidation ditch. It played an important role in reducing cost of advanced treatment system.

bagasse pulp； anaerobic pretreatment； aerobic biochemical treatment； effluent treatment

2016- 09- 14(修改稿)

江耀春先生，工程師；主要從事制漿造紙生產管理和質量技術管理工作。

X793

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.02.008