桉木p-rcapmp廢水的生物處理

桉木p-rcapmp廢水的生物處理

桉樹是世界上最長(zhǎng)的三大樹種之一。我國(guó)對(duì)桉樹的生產(chǎn)和栽培已有100多年的歷史，并在17個(gè)?。▍^(qū)）市種植。特別是近20年來(lái),桉木作為一種重要的速生闊葉材種,在我國(guó)的廣東、廣西、福建、云南、四川、湖南、江西等省都有大面積種植,桉樹人工林面積已達(dá)154萬(wàn)公頃。預(yù)計(jì)到2010年,我國(guó)桉樹人工林面積可達(dá)250萬(wàn)公頃,年生產(chǎn)木材3000萬(wàn)m3以上,這可以使得國(guó)產(chǎn)木漿自給率達(dá)50%以上,由此可促進(jìn)我國(guó)造紙業(yè)以草漿為主向以木漿為主的轉(zhuǎn)變。桉樹有數(shù)百個(gè)品種,通過(guò)選種與應(yīng)用高新生物技術(shù)(如基因技術(shù))改進(jìn),獲得了制漿適應(yīng)性相當(dāng)好,纖維的均勻性與造紙性能也相應(yīng)提高的優(yōu)良新品種。加上制漿造紙技術(shù)的進(jìn)步,使桉木漿從一般用于配抄較低端紙種,逐步用于配抄高端紙種。優(yōu)良的制漿造紙適應(yīng)性促進(jìn)了桉木在我國(guó)造紙工業(yè)的應(yīng)用,特別是桉木化學(xué)熱磨機(jī)械漿(CTMP)、堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿(APMP)技術(shù)正在得到開發(fā)與應(yīng)用。但對(duì)其產(chǎn)生的廢水研究還很少,對(duì)木片預(yù)處理盤磨化學(xué)堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿(P-RCAPMP)廢水的處理,國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)詳細(xì)文獻(xiàn)報(bào)道。作者在利用桉木制化機(jī)漿的技術(shù)開發(fā)中,同時(shí)對(duì)廢水處理進(jìn)行了探索研究。由于P-RCAPMP制漿過(guò)程中使用藥劑、助劑少,漿得率高,溶入廢水中的固形物大大減少,廢水的污染負(fù)荷明顯降低,為廢水治理達(dá)標(biāo)排放創(chuàng)造了條件。1實(shí)驗(yàn)1.1合成漿的制作以廣西速生材桉木(eucalyptus)(6年生)為木片原料,在瑞典Andritzsprout-bauer公司制造的高得率漿中試設(shè)備上制取P-RCAPMP漿。桉木木片經(jīng)水洗、汽蒸、擠壓、浸漬、再擠壓,第二次浸漬,最后常壓磨漿。以絕干木片質(zhì)量計(jì),制漿過(guò)程中用藥量為DTPA0.2%、NaOH(以Na2O計(jì))3.5%、H2O24%、Na2SiO33%,MgSO40.2%。收集各工段廢水匯集成總廢水,存入溫度為0~4℃的冷庫(kù)備用。1.2沉池和玻璃的制備采用普通活性污泥法技術(shù),曝氣槽由有機(jī)玻璃制成,有效容積3L,二沉池也由有機(jī)玻璃制成,有效容積1L。通過(guò)污泥回流泵,使曝氣槽、二沉池形成一個(gè)閉合回路。1.3固、液、氣經(jīng)反應(yīng)器分離采用上流式厭氧反應(yīng)器(UASB)實(shí)驗(yàn)室玻璃裝置,有效容積為800mL,被處理廢水從底部進(jìn)入,經(jīng)厭氧菌分解后,固、液、氣經(jīng)反應(yīng)器上部的3相分離器分離,處理后廢水從上部流出。1.4混合處理取生物處理后的廢水1L,加入混凝劑和助凝劑后快速攪拌2min,再慢攪5min,沉淀,取上層清液測(cè)定COD、BOD、SS等。1.5污染源的測(cè)定廢水處理前后的COD、BOD、SS、TS和色度等指標(biāo)按《污染源統(tǒng)一監(jiān)測(cè)分析方法(廢水部分)》檢測(cè)。pH值按GB6920-1986標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。2結(jié)果和討論2.1桉木p-rcapmp工藝廢水的理化性質(zhì)在這套中試裝置上,每產(chǎn)1t桉木P-RCAPMP漿,廢水量為26.7m3(傳統(tǒng)化學(xué)漿桉木亞硫酸鹽工藝廢水量為215m3),測(cè)定了桉木P-RCAPMP工藝綜合廢水發(fā)生量及污染負(fù)荷,并與傳統(tǒng)化學(xué)漿廢水發(fā)生量及污染負(fù)荷進(jìn)行了對(duì)照,結(jié)果見(jiàn)表1。顯然,與傳統(tǒng)化學(xué)漿相比,桉木P-RCAPMP工藝廢水產(chǎn)生的污染量大大降低,尤其廢水量少。但正因?yàn)槿绱?其綜合廢水濃度較高,1t漿產(chǎn)生的有機(jī)物達(dá)79.6kg,屬高濃有機(jī)廢水。廢水固形物(TS)中元素種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:C24.56%,O37.79%,H3.54%,S0.39%,Cl0.67%,P0.07%,N0.29%,Si6.45%,K0.32%,Na25.36%,Ca0.04%,Mg0.34%,Fe0.18%,Zn<0.02%。其中Na的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大大高于其它金屬元素,其原因是制漿過(guò)程中加入了NaOH。Na占TS的25.36%,但在廢水中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅0.125%,對(duì)廢水生物處理不會(huì)帶來(lái)負(fù)影響。非金屬元素主要是C、O、H,元素N、P的存在則有利于好氧、厭氧生物處理。2.2厭氧生物處理2.2.1cod的去除厭氧顆粒污泥取自福建南平紙廠厭氧反應(yīng)塔,量取330mL裝入U(xiǎn)ASB實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器中。按桉木P-RCAPMP廢水COD含量,以質(zhì)量比m(COD)∶m(N)∶m(P)=400∶5∶1加入N、P鹽,反應(yīng)器夾套保溫進(jìn)水慢慢升溫至38℃,控制蠕動(dòng)泵每天24h進(jìn)水的COD體積負(fù)荷1g/(L·d),運(yùn)行2周后,每天COD的去除率趨于平穩(wěn)時(shí),視為完成啟動(dòng),準(zhǔn)備下一步試驗(yàn)。2.2.2uasb厭氧對(duì)桉木cod的去除從冷庫(kù)中取出的P-RCAPMP廢水,經(jīng)過(guò)自然沉淀,上清液COD已從原來(lái)的4300mg/L降至2953mg/L。通過(guò)蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速每周改變進(jìn)水的體積負(fù)荷,其它運(yùn)行條件如2.2.1節(jié)。在完成UASB實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器的啟動(dòng)后,控制蠕動(dòng)泵進(jìn)水速率,使COD體積負(fù)荷為5g/(L·d),連續(xù)24h運(yùn)行2周,測(cè)定出水COD;然后使COD體積負(fù)荷增至10g/(L·d),連續(xù)24h運(yùn)行2周,測(cè)定出水COD;再使COD體積負(fù)荷量增至15g/(L·d),連續(xù)24h運(yùn)行2周,測(cè)定出水COD。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可看出,COD體積負(fù)荷為5g/(L·d)時(shí),UASB厭氧對(duì)桉木P-RCAPMP廢水的COD的去除率最高,達(dá)61.3%。但當(dāng)COD體積負(fù)荷上升至10、15g/(L·d)時(shí),COD的去除率明顯下降。下降速率大于其它樹種的P-RCAPMP廢水,其原因可能是與桉木中的某些特有的揮發(fā)油對(duì)厭氧菌的抑制作用有關(guān)。從厭氧效率考慮,工程設(shè)計(jì)時(shí),COD體積負(fù)荷量應(yīng)選擇5~10g/(L·d)。2.3好氧生物處理2.3.1水質(zhì)、n、p營(yíng)養(yǎng)鹽的制備從南京市鎖金村污水處理廠取得活性污泥混合液,用尼龍布過(guò)濾,去除粗渣,加入曝氣槽達(dá)4/5體積,悶曝一天,再加入1/5的P-RCAPMP廢水,根據(jù)廢水的COD和N、P含量,按照m(COD)∶m(N)∶m(P)=200∶5∶1補(bǔ)加N、P營(yíng)養(yǎng)鹽。每日棄去1/5上層清液,再添加1/5P-RCAPMP廢水,經(jīng)7天培養(yǎng),沉淀污泥呈黃褐色,絮凝狀態(tài)良好。2.3.2uasb預(yù)處理cod第8天起,開動(dòng)污泥回流系統(tǒng),普通活性污泥法裝置正式運(yùn)行,設(shè)置的運(yùn)行參數(shù)為:溶解氧(DO)2~4mg/L,污泥質(zhì)量含量(MLSS)4g/L,污泥負(fù)荷mBOD∶mMLSS0.25g/g,回流比32%,水力停留時(shí)間(HRT)12h。用UASB厭氧反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行幾天的混合出水(COD為1705mg/L)作為普通活性污泥法的進(jìn)水,設(shè)定水力停留時(shí)間(HRT)為24h,連續(xù)24h運(yùn)行1周,測(cè)定出水的COD。以后每過(guò)1周將HRT依次調(diào)整至18、12、8和5h,每個(gè)周末測(cè)定出水的COD,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。圖2顯示,HRT24h時(shí),COD去除率最高,達(dá)73.7%,COD為448mg/L,已接近《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB3544-2001規(guī)定COD≤400mg/L的要求。當(dāng)HRT變小時(shí),COD去除率也逐漸降低。到HRT5h時(shí),COD去除率降至50.6%。因此,從好氧效率考慮,工程設(shè)計(jì)時(shí),HRT應(yīng)選擇18~24h。2.4氧生物處理產(chǎn)水效果市場(chǎng)上混凝劑和助凝劑種類繁多,對(duì)不同性質(zhì)的廢水,必須進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的混凝試驗(yàn),可獲得處理效果好、處理費(fèi)用便宜的混凝劑配方。對(duì)2.3節(jié)“好氧生物處理”出水進(jìn)行了系列試驗(yàn),獲得了較好的混凝配方。好氧生物處理連續(xù)運(yùn)行幾天的混合出水COD460mg/L,SS151mg/L。經(jīng)混凝處理后的COD去除率達(dá)到15.9%~59.6%,SS去除率達(dá)到43.1%~62.9%,見(jiàn)表2。初步混凝處理可使出水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)GB3544-2001。深度混凝處理可使出水COD降到200mg/L以下,SS降到60mg/L以下,可滿足有些地區(qū)極其嚴(yán)格的環(huán)保要求。3生物處理的桉木p-rcapmp廢水3.1對(duì)桉木P-RCAPMP廢水進(jìn)行了污染特征的全面分析,每產(chǎn)1t桉木P-RCAPMP漿,耗水26.7m3,排出COD114.8kg、BOD35.7kg、SS42.1kg,屬可生物處理的高濃有機(jī)廢水。3.2厭氧處理在COD體積負(fù)荷5g/(L·d)時(shí),可