兩級厭氧生物處理棉漿粕黑液廢水的研究

岳林峰

（武漢東碧環保科技有限公司，武漢 430000）

棉漿粕黑液具有高色度、高堿性、高有機污染、難以降解的特點，其主要污染物有棉臘、油脂、果膠、木質素、半纖維素等難生物降解物質，是當前工業廢水治理的難點之一[1]。根據污染程度不同，其分為濃黑液和稀黑液兩種，濃黑液為放料黑液，稀黑液為洗料黑液，其中濃黑液CODCr＞30000 mg/L，pH高達13，色度高達十萬倍，稀黑液CODCr＞5000 mg/L，pH高達11，色度高達數萬倍，濃稀黑液比例約為1:3[2]。

國內外棉漿黑液治理多采用物化和生化相結合的方法[2-3]。物化法如中和絮凝沉降、酸析法等，這些方法使用的前提是需要投加大量硫酸（或鹽酸）調節pH值，不僅運行成本高，而且產生大量物化污泥[4]。另外，酸堿中和產生大量的鹽（硫酸鹽或氯鹽）進入廢水處理系統，從而對后續生化處理系統造成影響，尤其是硫酸鹽對厭氧生化處理有抑制作用，氯鹽則會造成管道和設備腐蝕問題。生化法中多以好氧處理為主，由于進水濃度太高，近年來也有人嘗試采用厭氧處理工藝，但因為原水水質復雜，pH高，含鹽量高，厭氧反應條件難以控制而鮮有成功案例[5-6]。

鑒于此，本研究采用兩級厭氧系統來處理某公司棉漿粕黑液，通過近兩個月的中試運行和數據對比分析，以期為該公司現有廢水處理系統改造提供技術思路。

1 試驗裝置及材料

圖1 試驗流程

試驗裝置由兩級厭氧反應器串聯而成，設計處理水量為200 L/d，第一級為水解酸化段，反應區有效容積為800 L，設計停留時間為4 d，利用水解菌和產酸菌將大分子有機物轉化為小分子有機物，提高可生化性，并產生小分子有機酸中和水中堿度，降低pH值；第二級為產甲烷段，厭氧罐有效容積為1000 L，設計停留時間為5 d，利用產甲烷菌將小分子有機物分解為甲烷。厭氧菌種取自某制藥廠UASB厭氧反應器污泥，污泥濃度約為15 g/L，為了提高水解酸化效率，在第一級厭氧反應器內投加了水解強化菌種，同時為了提高厭氧反應器抗沖擊負荷能力，提供厭氧微生物生長繁殖的載體，防止厭氧污泥流失，兩個反應器內各投加了15%高效聚氨酯懸浮填料，試驗日期為2018年8-9月。

2 試驗結果及分析

2.1 階段一運行數據及結果分析

第一階段試驗反應器平均進水溫度為330℃。經過12 d的馴化，微生物已基本適應黑液廢水，通過20多天的運行，中試厭氧反應器運行穩定，第一級和第二級pH和CODCr隨進水負荷變化有小幅波動，系統總進水容積負荷為1.15 kg CODCr/（m3·d），其中第一級容積負荷為2.58 kg CODCr/（m3·d）。系統出水穩定，CODCr平均去除率接近80%。現有厭氧處理系統為厭氧折流板反應器，混合廢水進厭氧池之前先用廢鹽酸將pH調節至8左右，然后進行沉淀去除部分懸浮物。基本運行參數為：處理水量為1200～1500 t/d，厭氧總停留時間為10 d以上，其中厭氧部分容積負荷為1.34 kg CODCr/（m3·d）。相比于現有系統，在不調節pH值的情況下，中試裝置CODCr平均去除率高出現有厭氧系統近20%。現將厭氧中試裝置和現有厭氧系統運行數據列出，如表1所示。

表1 運行數據對比

2.2 階段二運行數據及結果分析

第一階段試驗完成后，為進一步了解黑液廢水經過酸析預處理后的厭氧處理效果，對濃黑液進行酸析預處理，然后與稀黑液混合沉淀后進入厭氧處理系統。現將厭氧中試裝置和現有厭氧系統運行數據列出，如表2所示。

表2 階段二運行數據對比

由于采取酸析氣浮和pH調節等預處理，進入厭氧系統的原水平均CODCr較第一階段下降近2000 mg/L，現有厭氧系統和中試裝置容積負荷和CODCr去除率均有下降，現有厭氧系統CODCr去除率下降幅度較小，平均為12%，厭氧中試裝置CODCr去除率下降幅度則達到20%。經分析，原因主要有兩方面：一是由于采取酸析氣浮預處理，在去除難降解纖維素的同時，也去除了部分易降解有機物，使得CODCr總去除率同步下降；二是酸析調pH值時投加大量鹽酸，使水中含鹽量增加約5 g/L，對厭氧微生物產生了抑制作用[7-8]。

3 結論

近兩個月的厭氧中試試驗結果表明，只要保持足夠長的停留時間（如9 d以上）并建立厭氧pH緩沖體系，在不加酸調節pH和進行其他預處理的情況下，采用二級厭氧處理濃稀漿粕黑液是可行的；濃稀黑液混合后進厭氧處理系統比濃黑液進行預處理后再進厭氧處理效率更高；相比原厭氧系統，采用兩級厭氧生物處理棉漿粕黑液廢水，CODCr去除效率能提高約20%。