臭氧-生物活性炭法深度處理鈔票紙廠廢水的試驗研究

摘要：某鈔票紙廠廢水先進行生化處理，后進行深度處理，出水達到中水回用標準。本試驗采用臭氧-生物活性炭法，提出“臭氧+活性炭生物濾池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”的組合工藝，對鈔票紙廠廢水進行深度處理。試驗結(jié)果表明，該工藝可以明顯削減造紙廢水的化學需氧量（COD）和懸浮物（SS）含量，COD從77.2 mg/L下降到28.8 mg/L，而SS從18.8 mg/L下降到4.5 mg/L，完全達到企業(yè)中水回用的標準。

關鍵詞：造紙廢水；中水回用；臭氧；生物活性炭；活性炭生物濾池；纖維轉(zhuǎn)盤濾池

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）04-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.04.044

Experimental Study on Advanced Treatment of Banknote Paper Mill Wastewater by Ozone-Biological Activated Carbon Method

SHA Shuyong

（Shanghai Thrion Environmental Technology Co.， Ltd.， Shanghai 201800， China）

Abstract： The wastewater from a banknote paper mill is subject to biochemical treatment before advanced treatment， and the effluent meets the reclaimed water reuse standard. This experiment adopts the ozone-biological activated carbon method， and proposes a combined process of “ozone+activated carbon biological filter+fiber rotary disk filter” for advanced treatment of banknote paper mill wastewater. The experimental results show that this process can significantly reduce the chemical oxygen demand （COD） and suspended solids （SS） content of papermaking wastewater， COD decreases from"77.2 mg/L to 28.8 mg/L， while SS decreases from 18.8 mg/L to 4.5 mg/L， fully meeting the standards for reclaimed water reuse in enterprises.

Keywords： papermaking wastewater; reclaimed water reuse; ozone; biological activated carbon; activated carbon biological filter; fiber rotary disk filter

造紙行業(yè)是用水量大的行業(yè)，節(jié)能減排是用水大戶迫切需要解決的問題。某鈔票紙廠原有污水處理設施采用的是真空過濾機+百樂卡生化處理工藝，運行不穩(wěn)定，處理能力亦不能滿足要求。為了解決這些問題，有必要取樣進行試驗，對鈔票紙廠廢水進行深度處理，在實現(xiàn)出水穩(wěn)定排放的同時達到中水回用標準。本研究以該鈔票紙廠生化出水作為試驗用水，通過試驗對硅藻精土吸附法、臭氧（O3）-生物活性炭（BAC）法進行工藝比選，利用“臭氧+活性炭生物濾池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”組合工藝對其進行處理，最終出水完全可以達到中水回用標準。

1 造紙廢水深度處理方法簡介

通常，要根據(jù)出水COD濃度，合理選用處理工藝[1-2]，優(yōu)化工藝組合，以深度處理造紙廢水。混凝+砂濾+活性炭吸附工藝可以對造紙廢水進行深度處理，出水可達回用標準。該工藝運行費用較高，活性炭吸附飽和后需要再生處理。電凝聚氣浮法具有絮凝、氧化還原、pH調(diào)節(jié)和吸附共沉等功能，但耗電量較大，不適用于處理COD、SS濃度較低的廢水。微電解法需要調(diào)節(jié)pH，涉及電化學反應、中和、混凝沉淀，工藝比較復雜，而且會產(chǎn)生一定的廢渣。化學氧化法主要有H202催化氧化、O3催化氧化、H202/O3催化氧化、光催化氧化和KMnO4氧化，單純采用化學氧化降低COD，氧化劑投加量大，運行費用高。化學氧化法需要與其他處理方法組合使用，以降低運行費用[3-4]。臭氧-混凝法通過O3氧化使難降解的大分子污染物降解為小分子，改變分子極性，提高混凝效果，廢水經(jīng)活性炭吸附可達到深度處理要求。但是，運行期間會產(chǎn)生大量污泥，運行費用高。

該鈔票紙廠生化出水的生化需氧量（BOD）/COD已經(jīng)很低，需要通過強氧化提高其BOD/COD。以O3為氧化劑、活性炭為催化劑，催化氧化處理造紙廢水，相比單獨使用O3氧化，臭氧投加量節(jié)約30%～50%。O3是一種強氧化劑，可以與有機物反應，選擇性較強。O3現(xiàn)場生產(chǎn)，就地使用，原料易得。O3處理后水中溶解氧含量高，BOD/COD有較大提高，為后續(xù)生化處理提供氧源，提高處理效果，同時污泥產(chǎn)生量少。臭氧氧化可以與生物濾床相結(jié)合，用于處理造紙廢水。相比單獨采用生物活性炭（BAC），臭氧-生物活性炭法能更有效地去除有機污染物，臭氧氧化、活性炭吸附、生物降解三者具有協(xié)同作用[5-7]。目前，生物活性炭的使用周期已大大延長，最長可達3年。臭氧-生物活性炭法處理造紙廢水，實用性強。該方法一次性投入較高，但運行費用低，出水水質(zhì)好，運行穩(wěn)定，廢水經(jīng)深度處理后可以回用[8-9]。

2 試驗水質(zhì)

試驗用水是該鈔票紙廠生化出水。設計進出水水質(zhì)如表1所示，廢水處理后達到中水回用標準。

3 工藝比選試驗

試驗用水為鈔票紙廠生化出水，BOD/COD較低，可生化性差。下面通過試驗對硅藻精土吸附法和臭氧-生物活性炭法進行比選。

3.1 生化出水硅藻精土吸附試驗

試驗進水為生化出水，攪拌時間為0.5 h時，其硅藻精土吸附試驗結(jié)果如表2所示。生化出水中投加硅藻精土，吸附效果較好。當投加量分別為600 mg/L、800 mg/L時，COD分別為56 mg/L、35 mg/L，去除率分別為34.1%、46.2%。但是，吸附劑投加量較大，污泥產(chǎn)生較多，運行費用高，該方法不適用于工程實踐。

3.2 生化出水臭氧-生物活性炭法處理試驗

臭氧-生物活性炭法的工藝流程如圖1所示。生化出水進入中間水池，經(jīng)泵提升至臭氧混合池，臭氧混合池的水力停留時間（HRT）為15～30 min。混合后的廢水進入活性炭生物濾池，其由有機玻璃制成，內(nèi)徑為15 cm，高度為2.5 m，活性炭的放置高度為1.2 m。O3投加量為10～15 mg/L，水力停留時間為0.5 h。活性炭生物濾池采用鼓風曝氣，汽水比為3∶1，水力負荷為3～5 m3/（m2·h）。經(jīng)過活性炭生物濾池處理后，廢水進入纖維轉(zhuǎn)盤濾池，纖維轉(zhuǎn)盤濾池采用鋼結(jié)構(gòu)，濾速為7～9 m3/（m2·h）。過濾后的廢水經(jīng)過消毒后直接可以作為中水回用。活性炭生物濾池的活性污泥馴化時間為3 d，出水沉淀或過濾后測定pH、COD和SS，結(jié)果如表3所示。

試驗結(jié)果表明，O3投加量為10～15 mg/L，活性炭生物濾池反應30 min時，出水COD平均值為28.8 mg/L，去除率為62.6%，效果顯著，為廢水回用創(chuàng)造良好條件。與硅藻精土吸附法相比，臭氧-生物活性炭法深度處理生化出水的效果更加顯著，自動化程度高，污泥產(chǎn)生量少，藥劑不需要運輸，O3現(xiàn)場制備，可大大延長活性炭的使用周期，日常運行費用較低。

4 結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，O3投加量為10～15 mg/L，活性炭生物濾池處理30 min時，出水COD平均值為28.8 mg/L，去除率為62.6%，效果顯著，以便進行廢水回用。活性炭生物濾池采用氣-水聯(lián)合反沖的效果較好，適宜的水沖洗強度為5～7 L/（m2·s），氣沖強度為13～17 L/（m2·s），反沖洗時間為24 h。臭氧-生物活性炭法深度處理生化出水的效果好，自動化程度高，污泥產(chǎn)生量少，藥劑不需要運輸，O3現(xiàn)場制備，可大大延長活性炭的使用周期，日常運行費用低。纖維轉(zhuǎn)盤濾池由泵抽吸代替?zhèn)鹘y(tǒng)過濾系統(tǒng)的反沖洗，內(nèi)部水頭損失小，它不需要預加氯系統(tǒng)。與其他過濾系統(tǒng)相比，纖維轉(zhuǎn)盤濾池運行費用較低，處理效果更佳。該鈔票紙廠生化出水經(jīng)過“臭氧+活性炭生物濾池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池”組合工藝處理后，最終出水完全可以達到中水回用標準，系統(tǒng)處理效果好，運行費用低。

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