（环境科学与工程专业论文）一级强化混凝ao工艺处理草浆中段废水的研究.pdf

s t u d yo nt r e a t i n gs t r a w p u l p m i d c o u r s ew a s t e w a t e rb yf i r s t g r a d ee n h a n c e dc o a g u l a t i o n + a o at h e s i ss u b m i t t e dt o s h a a n x iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n tf o rt h ed e g r e eo f maste ro f e n g i n e e r i n g t h e s i ss u p e r v i s o r ：p r 。f e s s 。r 鼬迎幽血 章 m a y ，2 0 1 0 一级强化混凝+ a o 工艺处理草浆中段废水的研究 摘要 根据近年来造纸中段废水处理技术的发展状况，为适应日益严 格的废水排放要求，面对新标准的实施，本课题用一级强化混凝+ a o ( 厌氧好氧a n a e r o b i c o x i e ) 组合工艺处理草浆中段废水，工艺效能 稳定可靠，出水各项指标达到新标准制浆造纸工业水污染物排放 标准( g b 35 4 4 2 0 0 8 ) 的规定。 草浆中段废水先经过斜网过滤和混凝沉淀进行预处理。斜网目 数为10 0 目时，经斜网处理后，大量的长纤维、及部分细小悬浮物和 胶体污染物被去除。一级强化混凝工艺中考察了四种不同混凝剂的 混凝性能，得出f e s 0 4 最佳投加量为3 0 0 m g l ，最佳p h 值为11 ，去 除效率较高，为水解酸化菌提供偏碱的生长环境，f e 2 + 亦作为水解酸 化细菌的营养元素，提高水解酸化处理效果，且经济效益比较显著。 对草浆中段废水c o d 去除率为4 0 左右，浊度去除率为8 0 左右， 色度去除率大约为7 0 ，适合草浆中段废水的预处理。 组合工艺中水解酸化反应器的最佳运行条件：水力停留时间为 1o h ，p h 在7 5 左右，温度为室温。经过水解酸化处理后c o d 去除 率为2 5 ，s s ( 悬浮物s u s p e n d e ds u b s t a n c e ) 的去除率为5 0 ，溶解 性c o d 比例从30 提高到占出水c o d 的4 7 ，说明反应中确有相 当数量的不溶性有机物溶解于水中，为好氧工艺提供优良的进水水 质( 即提高废水的可生化性) 条件，提高好氧处理的效能，体现出工艺 的优良性质。接触氧化反应器最佳运行条件：水力停留时间为12 h ， p h 在7 左右，温度为2 0 4 0 ，2 m g l d o ( 溶解氧d i s s o l v e do x y g e n ) 4 m g l 。g b 35 4 4 2 0 0 8 中对新建企业水污染物排放限值更为严格， 则可利用后续的砂滤或混凝使之能有效地降低中段废水的有机物含 量。砂滤作为一种被广泛使用的深度处理方法其优点是效果明显， 操作简单，c o d 去除率最高时可达到6 6 3 。 试验考察发现水解酸化段的原生动物种类比较单一，以能生活 在溶氧不足且高有机浓度的情况下的微生物为主，如表壳圆虫、钟 虫、草履虫等，且数量较多。接触氧化段接种初期游泳型纤毛虫占 主要优势，其次是鞭毛虫，并有部分的吸管虫出现，系统运行稳定 后，生物膜中固着型纤毛虫为优势种群，同时还出现了轮虫、线虫 等后生动物。 此外，还对整个试验运行过程中出现的好氧出水色度上升、污 泥膨胀等问题分析了原因，并提出了相应的解决方法。 关键词：草浆中段废水，混凝，水解酸化，接触氧化 s t u d yo nt r e a t i n gs t r a w p u l p m i d c o u r s ew a s t e 给t e rb yf i r s t g r a d ee n h a n c e dc o a g u l a t i o n + a o a b s t r a c t t oa d a p tt h ei n c r e a s i n g l ys t r i c tw a s t e w a t e rd i s c h a r g er e q u i r e m e n t s a n df a c et h ei m p l e m e n t a t i o no fn e ws t a n d a r d s ，i nt h i sr e s e a r c hs u b je c t ， t h es t r a w p u l pm i d c o u r s ew a s t e w a t e rh a db e e nt r e a t e dw i t hc o m b i n e d f i r s t g r a d ee n h a n c e dc o a g u l a t i o n + a op r o c e s s e so nt h eb a s i so ft h e d e v e l o p m e n ts t a t u so ft r e a t m e n tt e c h n o l o g i e so ft h ee f f i u e n ti nr e c e n t y e a r s a n dt h ee f f i c i e n c yo ft h eh y b r i dp r o c e s sw a ss t a b l ea n dr e l i a b l e ， w i t ha l lt h ei n d i c e sm e e t i n gt h en e ws t a n d a r d s d i s c h a r g es t a n d a r do f w a t e rp o l l u t a n t sf o rp u l pa n dp a p e ri n d u s t r y ( g b 3 5 4 4 2 0 0 8 ) s t r a w p u l p m i d c o u r s ew a s t e w a t e rw a sp r e t r e a t e d b y i n c l i n e d s c r e e na n dc o a g u l a t i o na tf i r s t al a r g en u m b e ro fl o n gf i b e r s ，a n ds o m e s m a l ls u s p e n d e ds o l i d sa n dc o l l o i d sw e r er e m o v e da f t e ri n c l i n e ds c r e e n w h e nt h em e s hw a s1o o a f t e rs t u d y i n go nt h ec o a g u l a t i o ne f f i c i e n c yo f f o u rd i f f e r e n tc o a g u l a n t si nt h ef i r s tg r a d ee n h a n c e dc o a g u l a t i o n ，i tw a s d i s c o v e r e dt h a tt h eb e s td o s a g eo ff e s 0 4w a s3 0 0 m g l ，a n dt h eb e s t p hv a l u ew a s1 1 u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yw a s h i g h e rb e c a u s eo ft h ea l k a l i n eg r o w t he n v i r o n m e n ta n dt h en u t r i e n t e l e m e n tf e 什p r o v i d e df o rh y d r o l y z ea c i d i f i c a t i o nb a c t e r i a ，b o t ho f w h i c hc o u l di m p r o v et h et r e a t m e n te f f e c ta n dt h e r e f o r e o b t a i na r e m a r k a b l ee c o n o m i c b e n e f i t s f o rt h e s t r a w p u l p m i d c o u r s e w a s t e w a t e ra f t e rt r e a t i n gb yf e s 0 4 ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o dw a s a b o u t4 0 ，t u r b i d i t yw a sa b o u t8 0 ，a n dc o l o rw a s7 0 o rs o c o n s e q u e n t l y ，f e s 0 4w a sf i t f o rt h ep r e t r e a t m e n to ft h es t r a w - p u l p m i d c o u r s ew a s t e w a t e r i nt h eh y d r o l y t i ca c i d i f i c a t i o np r o c e s s ，t h eb e s tw o r k i n gc o n d i t i o n s f o rr e a c t o rw e r ea sf o l l o w s ：h i 玎w a s1o h ，p hk e e p e da ta b o u t7 5a n d t h e t e m p e r a t u r e w a st h er o o m t e m p e r a t u r e a f t e r h y d r o l y t i c a c i d i f i c a t i o n t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o dw a s2 5 a n dt h a to fs s i i i w a s5 0 b e s i d e s ，t h ep r o p o r t i o no fs o l u b l ec o do ft h ee f f l u e n th a d i n c r e a s e df r o m30 t o4 7 t h er e s u l ts h o w e dt h a t ，i nt h er e a c t i o n ，a l a r g en u m b e ro fn o n s o l u b l eo r g a n i c sw e r ec e r t a i n l yd i s s o l v e di nt h e w a t e r ，w h i c hp r o v i d e d a ne x c e l l e n t q u a l i t y o ft h e i n f l u e n t ( i e b i o d e g r a d a t i o no ft h ei n f l u e n tw a si m p r o v e d ) f o rt h eo x i cp r o c e s ss o t h a tt h ee f f i c i e n c yo fo x i cc o u l db ei n c r e a s e d a l lt h a ts h o w e dt h eg o o d q u a l i t yo ft h ep r o c e s s t h e b e s tw o r k i n gc o n d i t i o n sf o r b i o l o g i c a l c o n t a c to x i d a t i o nr e a c t o rw e r e ：h r tw a s12 h ，p hw a sa r o u n d7 ， t e m p e r a t u r ew a s2 0 4 - 4 0 。ca n dd ow a sb e t w e e n2 m g la n d4 m g l w a t e rp o l l u t a n t sd i s c h a r g el i m i t so fn e we n t e r p r i s e sw e r em o r e s t r i n g e n t i ng b 3 5 4 4 2 0 0 8 ，w h i l e ，t h eu s a g e o f s a n df i l t e ra n d c o a g u l a t i o n a f t e r w a r d sc o u l dw o r kw e l li n d e c r e a s i n g t h eo r g a n i c c o n t e n to ft h em i d c o u r s ew a s t e w a t e r a saf u r t h e rt r e a t m e n tm e h o d w h i c hw a su s e de x t e n s i v e l y ，t h ea d v a n t a g e so fs a n df i l t e rw e r e ：o b v i o u s e f f e c t ，s i m p l em a n i p u l a t i o na n dah i g hr e m o v a lr a t eo fc o d ( 6 6 3 a t t h em a x i m u n ) i nt h e e x p e r i m e n t ，i t w a sa l s od i s c o v e r e dt h a tt h ek i n do f p r o t o z o a n sw a ss i n g l ei nt h eh y d r o l y s i sa c i d i f i c a t i o ns t a g ea n dt h em a i n m i c r o o r g a n i s m sw e r et h o s el i v i n gi nt h ec i r c u m s t a n c ew i t hn o te n o u g h d i s s o l v e do x y g e nb u tah i g hc o n c e n t r a t i o no fo r g a n i c s ，i n c l u d i n gal a r g e n u m b e ro fa r c e l l a r o u n d w o r m s ，v o r t i c e l l a sa n dp a r a m e c i u m s i nt h e c u l t u r es t a g eo ft h ec o n t a c to x i d a t i o n ，s w i m m i n gc i l i a t e sp r e d o m i n a t e d ， t h ef l a g e l l a t e sf o l l o w e d ，b e s i d e s ，t h e r ew e r es t i l ls o m es u c t o r i d a s a f t e r t h es y s t e mw o r k e ds t a b l y ，t h es t u c k e nc i l i a t e si nt h eb i o m e m b r a n e b e c a m eap r e d o m i n a t e dg r o u p ，a tt h es a m et i m e ，t h er o t i f e r s ，n e m a t o d e w o r m sa n do t h e rm e t a z o a n sa l s oa p p e a r e d b e s i d e s ，t h er e a s o n sf o rs o m ep r o b l e m si nt h ew h o l ec o u r s e o f e x p e r i m e n t ( i n c l u d i n gar a i s i n gc o l o u ri nt h eo x i c ，s l u d g eb u l k i n ga n d s oo n ) h a db e e na n a l y z e d ，a n da l s o ，t h ec o r r e s p o n s i v es o l u t i o n sw e r e p u tf o r w a r d k e y w o r d s ：s t r a w p u l pm i d c o u r s ew a s t e w a t e r ，c o a g u l a t i o n ，h y d r o l y t i c a c i d i f i c a t i o n ，b i o l o g i c a lc o n t a c to x i d a t i o i v 目录 摘要i a b s t r a c t i i i l 弓i 言l 1 ：1 选题背景及意义1 1 1 1 选题背景1 1 1 2 选题意义_ 2 1 2 我国草浆中段废水处理研究现状2 1 2 1 我国造纸工业的特点2 1 2 2 草浆中段废水的来源和特点4 1 2 3 造纸中段废水处理方法5 1 3 研究内容1 3 2 试验1 5 2 1 试验仪器设各、试剂和材料1 5 2 1 1 试验仪器设备1 5 2 1 2 试验试剂、药品1 5 2 1 3 试验材料1 7 2 2 试验分析项目及水质检测1 7 2 2 1 试验分析项目及其方法1 7 2 2 2 水质检测分析1 9 2 3 草浆中段废水斜网预处理的比较试验2 0 2 4 草浆中段废水强化混凝处理的比较试验2 0 2 4 1p f c 的制备2 0 2 4 2 四种混凝剂的混凝性能的测定2 0 2 5 草浆中段废水水解酸化及接触氧化试验2 1 2 5 1 污泥的培养与驯化2 1 2 5 2 水解酸化反应器的启动2 2 2 5 3 接触氧化反应器的启动2 2 2 6 草浆中段废水深度处理试验2 2 2 6 1 砂滤试验2 3 2 6 2 混凝试验2 3 3 结果与讨论2 4 3 1 草浆中段废水斜网过滤预处理结果2 4 3 2 草浆中段废水强化混凝处理的比较试验2 4 3 2 1 四种混凝剂最佳条件的确定2 4 3 2 2 对比试验结果2 8 3 2 3 经济分析2 9 3 2 4 小结3 0 3 3 草浆中段废水水解酸化特征分析结果3 0 3 3 1 污泥的培养：3 0 3 3 2 污泥的驯化3 2 3 3 3 草浆中段废水水解酸化特征研究3 2 。 3 3 4 小结3 9 3 4 草浆中段废水接触氧化特征研究4 0 3 4 1 污泥的培养4 0 3 4 2 污泥的驯化4 1 3 4 3 草浆中段废水接触氧化特征研究4 1 3 4 4 小结4 5 3 5 草浆中段废水深度处理方法的比较研究4 5 3 5 1 砂滤深度处理中段废水的结果4 5 3 5 2 混凝深度处理中段废水的结果4 6 3 5 3 深度处理效果比较4 9 3 5 4 经济分析4 9 3 5 5 小结4 9 4 结论5 0 4 1 研究结论5 0 4 2 研究方向的展望5l 致谢5 2 参考文献5 3 攻读学位期间发表的学术论文目录5 7 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明5 8 i i 一级强化混凝+ a 0 工艺处理草浆中段废水的研究 1 引言 1 1 选题背景及意义 1 1 1 选题背景 造纸制浆业是我国重要的产业之一，也是能耗、物耗高，对环境污染严重 的行业之一。我国造纸工业废水具有以下特点：废水排放量大，种类多并含有 大量有毒物质，浓度大且难生物降解，综合反映为废水的s s 、c o d 、色度等 指标都较高，并伴有恶臭气味、成酱油色。我国目前只有少数大中型造纸企业 建设了碱回收车间及废水处理系统，几乎所有小型碱法草浆造纸厂废水处理部 分投资欠缺，废液中大量的木质素、硫化物、残碱及氯化物等污染物质大多都 没有经过处理就直接排入水体中，引起水体的污染和整个生态环境的严重破 坏。据统计资料表明，造纸行业排放的废水造成的污染占全部工业废水的7 0 以上，造成了我国水资源的进一步短缺，给生态环境带来极大的危害，甚至会 严重的危害人体健康，所以造纸制浆废水的治理引起社会的极大关注【。 造纸制浆生产中的主要有三个污染源：一是蒸煮黑液，即化学制浆过程中 产生的废液，主要含有木质素、聚戊糖和总碱；二是造纸机白水，来源于造纸 车间纸张抄造过程；三是中段废水，是指化学法制浆生产过程中产生的除黑液 外的全部废水。目前，国内处理蒸煮黑液的碱回收技术以及造纸机白水的纤维 回收技术都已相当成熟。因此，现在中段废水的治理成为我国造纸工业污染治 理的重点。造纸中段废水是提取黑液后的蒸煮浆料在洗浆、筛选、漂白等工序 过程中所排放的废水，另外一部分由于处理不当而溢漏的黑液也可能混掺其 中。中段废水的水量较大，主要的污染物为木质素以及漂白过程中产生的一些 氯酚类物质。 根据近年来造纸中段废水处理技术的发展状况，为适应日益严格的废水排 放要求，2 0 0 9 年5 月1 日开始实行新标准制浆造纸工业水污染物排放标准 ( g b 3 5 4 4 - 2 0 0 8 ) 规定p h = 6 9 ，p ( c o d ) 1 5 0m g l ，p ( b o d ) 3 0m g l ，p ( s s ) 5 0 m g l ( 针对现有制浆和造纸联合生产企业) 。面对新标准的实施，寻求一 种针对中段废水的水处理工艺有着深远的现实意义和社会意义。 采用生化法处理造纸中段废水一直是国内外研究的热点。造纸中段废水因 为其含有较高浓度( 1o 2 0 0 m g l ) 的氯代有机物，所以对好氧处理将产生抑制 作用。研究表明，一级强化混凝水解酸化接触氧化工艺是一种适合造纸中段 废水处理的处理技术，使得难生物降解的高分子复杂有机物转化成易生物降解 陕西科技大学硕士学位论文 的低分子简单有机物，不仅可以改善和提高废水的可生化性功能，上述抑制作 用可以被削弱甚至消除，而且水解酸化污泥的吸附作用可去除废水中的部分木 质素沉淀，大幅度地去除废水中悬浮物或有机物；水解酸化工艺对进水负荷的 变化起缓冲作用，稳定和改善处理出水水质并有利于提高好氧段的有机负荷， 从而为后续的好氧处理创造较为稳定的进水条件，提高好氧处理的效能；与后 续的好氧处理工艺组合应用，可以更有效的处理废水中难降解的有机物，c o d c ， 去除率可达8 0 以上【：一】，所以水解酸化好氧生物处理工艺非常适合应用在中 段废水的生物处理工艺中。但是目前关于水解酸化接触氧化反应器用于造纸 制浆废水的处理研究多见于反应器处理效能和设计参数的优化，而对工艺特性 的探讨以及造纸中段废水生物处理中起关键作用的生物特性、微生物种群组成 等机理研究却相对很少，一直进展缓慢【“s 】。 1 1 2 选题意义 本研究选题是在现在全国治污体制执行更加严格的废水排放标准的背景 条件下，为制浆造纸企业提供的一种应对措施。最终目的是在现行草浆中段污 水处理设施的条件下，通过改进工艺的方法，削减草浆造纸企业污染物的排放 量，降低中段废水对环境的污染，达到新标准制浆造纸工业水污染物排放标 准( g b 3 5 4 4 2 0 0 8 ) 的规定；同时对水解酸化接触氧化反应器应用于处理造纸 中段废水时微生物的特性进行了研究，间接定性地评价水解酸化接触氧化系 统运转状态的好坏，起到生物指示的作用。课题为该废水处理系统在应用过程 中的最优化运行控制提供一定的科学理论依据，具有很强的可研究性和实用 性。 1 2 我国草浆中段废水处理研究现状 1 2 1 我国造纸工业的特点 造纸术是中华民族的四大发明之一，是人类文明史上的重要成果。我国造 纸工业源远而流长，显得既古老又年轻。纸张是人类文明生活不可缺少的消耗 品，人们对纸的使用己经渗入了生活的各个方面。全球造纸行业生成与消费每 年以2 - - - 3 的速度增长，亚洲以8 5 的速度增长，名列各大洲之首，而中国 造纸行业以18 3 的增幅居亚洲之首。造纸业也成为衡量一个国家现代化水平 和文明程度的重要标志之一，在我国它也是为数不多供不应求的行业之一。造 纸工业发展快于国民经济发展，也可以说，造纸工业在国民经济中具有重要的 地位和非常大的发展空间。当前我国造纸工业与国际先进造纸工业发展水平相 比，有以下主要特点： 2 一级强化混凝+ a o 工艺处理草浆中段废水的研究 a 造纸企业数量多但规模小 据统计，我国造纸企业中大型造纸企业少，中小型造纸企业多且分布地域 广，却是中国造纸行业的主要支撑力量。企业规模较小，对生产管理和对“三 废”的治理带来很大的困难。经营管理分散，不利于合理组织生产力，以发挥 最好的技术经济效果。而且技术装备仍较落后，机械化、自动化水平不高，劳 动生产率较低。 b 造纸原料以非木材原料为主 我国造纸原料与其它的国家之间有很大的差别，其特点主要是纤维原料中 木材的比重很小，现有的木材也还没有得到合理的应用。因为木浆不足，对增 加品种，提高质量，提高生产效率都产生了不利的影响。大多数的中小造纸厂 都是就地取材，以我国面广量大的草本植物和农作物秸杆为主要原料，如麦草、 稻草、龙须草、芦苇、蔗渣、芒秆等。 c 造纸废水污染严重 造纸行业历来是我国工业废水和c o d 的排放大户，是进行污染排放控制 的重点行业。从2 0 世纪7 0 年代开始，我国就投入大量资金进行造纸废水治理 技术的研究和工程建设。在技术和经济上，国内大中型木桨厂的造纸黑液、和 白水治理都已基本过关。对于为数众多的万吨以下的小草浆纸厂的污染治理， 我国在“七五、“八五 期间，组织广大科技人员集中对以资源回收为主的综 合治理技术路线进行了认真研究，并已应用于生产。然而我国对造纸工业中段 废水的治理起步较晚，治理力度不够，制浆造纸厂的厂外综合废水治理( 主要 指中段废水，另有部分纸机剩余白水) 普及率较低。在流域限期治理中匆忙上 的一些废水处理设施，虽说也配有二级生化处理装置，但大多数存在和生产规 模不配套，运行达不到设计能力和设计水平，运行费用高，运行无法正常而停停 开开，而且中段废水排放量大，污染负荷高，成分复杂，毒性大等特点；尤其 是非木材纤维一直是造纸工业的主要原料；其中麦草浆又占了大约一半，而草制 浆造纸中段废水中主要污染物为植物纤维，污染物浓度高，而n 、p 含量偏低， 可生化性很差，处理难度大等问题，这也是造纸工业废水污染难以控制的主要 原因1 6 - i 】。 统计资料表明，我国造纸废水排放量大，每产1 t 化学法纸浆要排放15 0 3 5 0 m 3 废水，目前我国每吨浆纸综合排放废水在10 0 - - 9 0 m 3 范围，其中草浆生 产每吨纸综合排放废水5 0 0 , - - , 6 0 0 m 3 。造纸行业排放的废水造成的污染占全部 工业废水的7 0 以上，年废水排放量占全国工业总排放量1 5 6 ，排放废水中 c o d 占全国工业总排放量的4 3 5 ，给环境带来极大的危害。据专家预测，我 陕西科技大学硕士学位论文 国水体污染和水资源短缺的状况，未来1o 年将进一步加剧，造纸工业的污染 问题不解决，不但产业发展受到限制，而且将引起纳污水系、整个水体污染和 生态环境的严重破坏。 1 2 2 草浆中段废水的来源和特点 a 草浆中段废水的来源 我国的造纸制浆原料主要是草类等纤维原料，特别是麦草，是重要的造纸 制浆纤维原料。和国外常用的木材原料相比，麦草纤维的特点是组织疏松、吸 液量大、木素含量低、灰分含量高，这些特性就导致了麦草浆成纸强度差、浆料 得率低、不透明度低、滤水性差、颜色深并有粘着性，而且不利于碱回收。但是 麦草浆的成纸匀度好、吸墨性好、平滑度好、易蒸煮施胶且来源很丰富，在我 国有着广阔的应用前景。 制浆造纸中段废水是指化学法制浆生产过程中产生的除黑液外的全部废 水的总称。外排的中段废水是经黑液提取后的蒸煮浆料在洗浆、筛选、漂白以 及打浆中所排放的废水。洗涤漂白过程中产生的中段水水量最多，污染物质有 较高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生物降解的成分，且色度深。另 外，由于处理不当而溢漏的黑液，也可能混掺其中。造纸废水主要有3 个来源： 黑液，中段水，纸机白水。目前，蒸煮黑液碱回收技术、造纸机白水的纤维回收 技术均已相当成熟。因此，中段废水的污染治理是我国造纸工业治理的重点。 b 草浆造纸中段水水质特征 草浆中段废水是一种水量大、色度高、悬浮物含量大、有机物浓度高、组 分复杂的难处理有机废水，主要污染物为蒸煮残液、漂白过程中产生的氯酚类 物质、木质素果胶、糖分和酸性沉淀物等。颜色呈深黄色，中段水污染物浓度 范围很宽，与黑液治理的程度有直接关系，吨浆c o d 负荷3 10k g 左右，b c 在0 2 0 到0 3 5 之间，可生化性较差，有机物难以生物降解且处理难度大。中 段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水，例如氯化漂白废水， 次氯酸盐漂白废水等，也对生态环境和人体健康造成了严重影响 9 1 。 草浆中段水中含有多种有机物质，其中以木质素及其衍生物、纤维素、半 纤维素及其水解产物为主 1 0 1 。 1 ) 木质素及其衍生物 木素是造成中段废水c o d 的重要物质之一，其在废水中的浓度与加入的 蒸煮剂的量成正比。木质素本身无毒或毒性非常小，降解后的单体衍生物中只 有带烷基侧链的具有毒性，由于木素单体在废水木素总量中仅占一小部分，因 此它在废水中的毒性作用可能并不重要。 4 一级强化混凝+ a o 工艺处理草浆中段废水的研究 2 ) 残留的纤维成分 这些纤维混杂在洗浆水中而被夹带到中段废水中，是构成废水s s 的主要 成分。 3 ) 残碱及钠盐 残碱及钠盐是在蒸煮工序中人为加进入的，其在废水中的浓度与制浆工艺 类型、设备及管理水平有关。在生物处理中，碱性物质对微生物的生长尤为重 要，它主要影响着废水的碱度。 4 ) 戊聚糖及部分纤维素、半纤维素的水解物 这部分物质大多可以作为微生物的碳源而被降解，是构成中段废水b o d 的主要物质，在废水中的浓度与制浆工艺和操作管理水平有关。 5 ) 氯代酚 氯代酚是漂白工序特有的毒性物质，其毒性随苯环上的氯原子个数的增加 而加剧。五氯代酚的毒性最大，其浓度不到1 m g l 就会影响微生物的正常生长。 而一到三氯代酚仅当其浓度超过每升几百毫克才严重有毒。但是这些物质在废 水中的浓度一般很低，微生物经过驯化后是可以正常的生长。 6 ) 氯代甲烷 在好氧条件下，氯代甲烷属于难降解物质。它的毒性极强，其毒性足以对 微生物的生长产生重要的影响。此外，对排放水体也会造成严重的影响。 1 2 3 造纸中段废水处理方法 a 中段废水预处理工艺 - 1 ) 过滤法 造纸中段废水富含纸浆纤维、无机填料及各种化学助剂，是可再生资源。 回收这部分纸浆纤维，可降低排水的悬浮物，具有重要的经济效益和环境意义。 过滤法是目前使用较多的纸浆纤维回收方法，其中微滤过滤的介质空隙小，借 助筛网回转的离心力，在较低的水力阻力和较高的过滤速率下，截留住纸浆纤 维，适用于水量较小的的小型造纸废水处理厂。而斜网克服了微滤机易堵塞、 易破损。维修维护工作量大的缺点，结构简单，运行平稳，维修方便，过滤能 力大、效率高，是大中型造纸废水处理厂纤维回收的主要手段。 2 ) 混凝沉淀 一级强化混凝主要通过投加高效专性混凝剂混凝沉淀的方法对水中大量 的可絮凝沉淀物进行前期处理，从而有效降低后续装置的污染处理负荷，提高 生化处理效率。新一代的无机高分子絮凝剂絮凝沉降法由于具有投资少、设备 简单、停留时间短等特点，因此在中段废水处理中有着广泛的应用。 5 陕西科技大学硕士学位论文 贾青竹等 1 1 1 人用铝矿烧渣和硫铁矿烧渣制备聚硅铝铁絮凝剂，研究发现用 聚硅铝铁处理造纸中段废水，废水的色度和c o d c ，去除率分别可达到9 4 5 和 7 9 0 。在相同用量下，聚硅铝铁对废水的处理效果优于市售聚合硫酸铁。 一 潘碌亭等 1 2 j 采用氧化偶合絮凝法处理难降解的造纸废水，结果表明，在 m ( 改性铝盐) ：m ( 改性钙盐) = 2 ：1 ，总投加量1 5 0m g l ，p h = 7 8 ，反应时间为 2 0 m i n 条件下，c o d 去除率高达8 5 ，在最佳条件下处理效果高于硫酸铝、三 氯化铁和聚合氯化铝，废水处理后可达标排放。 3 ) 高级氧化法 一般物化法对难以降解的污染物没有明显效果，而化学氧化法却有相当作 用，特别是高级氧化由于其显著的优势得到广泛应用。姜燕等1 1 3 1 人通过用次氯 酸钠在氧化镍的催化作用下处理造纸中段废水。结果表明，次氯酸钠催化氧化 对造纸中段水有较强的色度去除能力，也能氧化水中的简单有机物和复杂有机 物，并能使部分含环有机物开环，但是次氯酸钠催化氧化对造纸废水的c o d 。 去除能力偏低。但是次氯酸钠催化氧化造纸中段水使b o d c o d 的值从进水的 o 2 2 2 升到0 4 9 3 ，大大改善了废水的可生化性，为后续生化处理创造条件。 t i 0 2 光催化技术应用在造纸废水处理中，在c o d 降低的同时，可大大降低 废水中的木素。美国造纸科学和技术研究院科技人员研究了制浆和造纸废水中 溶解木素光降解效果。t i 0 2 用量10 m g l ，光催化降解2 h 后，明显降低了最终木 素浓度，木素去除率达8 2 t 1 4 】。 4 ) 高效气浮法 高效气浮装置是一种先进的快速气浮系统，它应用了浅池理论和“零速度” 原理，汇集了凝集、气浮、刮渣、沉淀、刮泥等多项功能于一体。浙江天听纸 业有限公司采用高效气浮法处理进水p h6 9 ，c o o 8 2 0m g l 的造纸废水， 处理后c o d 10 0 m g l 。但是因为气浮设备去除的是s s 及悬浮性c o d ，所以对 于c o d 超过一定浓度( 8 0 0 - 9 0 0m g l 左右) 的造纸废水，在气浮处理之后， 还需加上生化处理流程，进一步去除废水中溶解性c o d ，确保水质达标排放【 】。 5 ) 水解酸化 水解酸化工艺利用产甲烷茵与水解产酸菌不同的生长速度，将厌氧反应控 制在厌氧处理第一、第二阶段，即在大量水解菌、酸化菌的作用下将难生物降 解的大分子物质被细胞外酶分解转化为小分子物质，这些小分子的水解产物能 够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用，易被生物降解。有机物的厌氧消化过 程可以分为四个阶段：一是水解阶段，废水及污泥中的不溶性大分子有机物如 蛋白质、多糖类、脂类等发酵细菌水解后，分别转化为氨基酸、葡萄糖和甘油 6 一级强化混凝+ a 0 工艺处理草浆中段废水的研究 等水溶性的小分子有机物。二是酸化阶段，酸化菌将上述小分子转化为更为简 单的化合物并分泌到细胞外，主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸等。三是 产乙酸阶段，指上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸及新的细胞物 质。四是产甲烷阶段，指上一阶段产物通过不同的路径被转化为甲烷、二氧化 碳及新的细胞物质【1 6 1 。 水解酸化阶段主要利用的是兼性厌氧菌。兼性厌氧菌属于肠道菌科和产芽 孢的细菌。从染色分类既有革蓝氏阳性菌又有革蓝氏阴性细菌，最主要的特点 是，在兼性厌氧条件下( 溶解氧0 2 m g l ) 生长、繁殖、代谢最快。代谢强 度高，兼性厌氧菌体积小，与高等生物相比表面积十分巨大，从而使他们能快 速地和周围环境进行物质交换。对外界环境适应能力强对水体环境温度条件适 应能力强，耐冲击负荷强，对p h 值适用范围广，对有毒物质不敏感。 水解酸化工艺具有以下优点： ( 1 ) 大幅度地去除废水中悬浮物或有机物，其后续好氧处理工艺的污泥 量可得到有效地减少，从而设备容积也可缩小，并且污泥高度矿化，易于处理； ( 2 ) 可提高废水的可生化性，并对进水负荷的变化起缓冲作用，从而为 好氧处理创造较为稳定且优良的进水条件，提高好氧处理的效能； ( 3 ) 对废水中有机物的去除亦可节省好氧段的需氧量，从而节省整体工 艺的运行费用； ( 4 ) 由于水解酸化段处理时间较短，反应器容积小。 水解酸化工艺只是对有机物进行的初步分解，对c o d 的去除率不高，后 续必需通过好氧或者厌氧甲烷发酵才能使有机物彻底分解。在工程应用中一般 只作为有机废水的预处理。 王森等【1 6 】对草浆造纸中段废水进行了折流板式厌氧反应器水解酸化预处 理的研究，研究结果表明经过水解酸化处理后废水的c o d c ，、b o d 5 、s s 去除 率一直分别稳定在4 2 、13 、6 4 左右，废水可生化性由0 3 4 增加到o 5 2 ， 为后续好氧生物处理创造了有利条件。 b 中段废水二级生化处理工艺 1 ) 好氧生物处理 好氧生物处理法是在氧参与的条件下，利用好氧微生物降解污染物质的方 法。对于污染物浓度较低的废水一般采用好氧生物处理。应用于造纸废水处理 的好氧生物法一般有活性污泥法，生物膜法等。传统的活性污泥法是在曝气过 程中混合液得到足够的溶解氧使废水与活性污泥充分接触，废水中的可溶性有 机物被活性污泥吸附并被好氧微生物降解；生物膜法主要利用附着生长于某些 7 陕西科技大学硕士学位论文 固体物表面的微生物( 即生物膜) 进行有机污水处理的方法，所谓的生物膜是 由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生 态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。 田鹏飞等dt 用s b r 法处理碱法草浆造纸废水，采用限制性曝气，进水期1 h ， 反应期3 h ，沉淀期1 5 h ，排水期1 5 h ，c o d 去除率可达8 4 5 。 赵芝清，张凤君【l 。】用改进式